具有改进的基于功率域的零速控制的扭矩生成系统和方法技术方案

一种扭矩生成系统包括一个或多个扭矩生成装置、具有输出构件的变速器，以及控制器。当输出构件在零输出速度运行时，控制器执行控制系统运行的方法。控制器被编程为确定扭矩请求水平和输出构件的实际速度，以及当确定实际速度为零时，使用扭矩请求水平确定输出构件的有效速度为经校正的非零值。控制器使用有效速度和扭矩请求水平来计算传动系的有效功率。使用计算的有效功率执行关于传动系的控制动作，包括将传动系控制信号传输至所述扭矩生成装置，从而选择适当传动系运行模式。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及一种具有改进的基于功率域的零速控制的扭矩生成系统。
技术介绍
通常，响应于根据系统的有效输出扭矩得到的请求输出扭矩，对车辆传动系和其它复杂的扭矩生成系统加以控制。基于扭矩的控制，也被称为扭矩域控制，提供了以有效输出扭矩为形式的单一控制自由度。例如，传统的车辆传动系利用驾驶员的输出扭矩要求在扭矩域中进行控制，而驾驶员的输出扭矩要求又是根据扭矩请求水平和传动系唯一齿轮映射校准集来确定的。作为对比，在基于功率域的控制系统中，或者功率域中系统的控制中，控制器判断机械功率的总量以及系统中发生的所有功率损失，机械功率的总量可以由系统任何数目的扭矩生成装置(如内燃机和电动机)所生成。功率域的控制提供两个控制自由度，即，扭矩和速度。因此，当应用到具有多于一个的扭矩生成装置的混合电动传动系和其它复杂系统时，功率域控制可以特别有用。
技术实现思路
本文中公开了一种扭矩生成系统和方法，旨在改善现有的功率域控制策略，特别是当扭矩生成系统在或接近零速度下运行时。在一个示例性实施例中，扭矩生成系统可以被实施为具有两个或多个扭矩生成装置(例如内燃机和一个或多个电动机)的混合电动车辆的传动系。在本专利技术的预期范围内可以设想其它实施例，例如非车辆实例中的固定功率装置。本文中认识到，虽然基于功率域的控制策略部分地因为相对于基于扭矩域控制提供的额外控制自由度而提供了一定的性能优势，但在正被控制的系统在或非常接近零输出速度运行时基于功率的控制计算容易崩溃。即，功率是输出扭矩和速度的乘积，因此零输出速度对应于零输出功率。因此，当系统处于或接近零速时，典型的基于功率域的控制系统在区分不同水平的输出扭矩需求方面无效。本公开旨在帮助解决这一特定的控制问题，并由此改善扭矩生成系统的整体性能。在一个示例性实施例中，扭矩生成系统包括至少一个扭矩生成装置、变速器和控制器。变速器包括输出构件。控制器被配置成当输出构件在零输出速度运行时，控制器控制传动系的运行。控制器被编程为确定扭矩请求水平和输出构件的实际速度，并最终确定输出构件的有效速度作为校准的非零值。当实际速度为零时，通过扭矩请求水平，例如根据本实施例的百分比发动机油门请求和/或电动机扭矩请求，来确定有效速度。控制器还使用所确定的有效速度和扭矩请求水平，计算传动系的有效功率。使用所计算的有效功率执行关于该系统的控制动作，包括将传动系控制信号传输至所述(一个或多个)扭矩生成装置，以选择适当传动系或其它运行模式。还公开了一种用于控制零输出速度的扭矩生成系统的方法。该方法包括确定扭矩请求水平和输出构件的实际速度，并确定输出构件的有效速度作为校准的非零值。当实际速度为零时根据扭矩请求水平确定有效速度。该方法还包括使用所确定的有效速度和所确定的扭矩请求水平，计算传动系的有效功率。使用所计算的有效功率执行关于扭矩生成系统的控制动作。该控制动作包括将传动系控制信号传输至(一个或多个)扭矩生成装置，从而选择系统处于零输出速度时适当的运行模式。以下结合附图对实施本专利技术的最佳方式进行的详细描述中能够很容易了解到本专利技术的上述特征和优点以及其它特征和优点。附图说明图1是如本文所述的一种示例性车辆的示意图，示例性车辆具有控制器，控制器被编程以提供在或接近零速度下基于功率域的控制。图2A-C示出了可以供图1的控制器使用的性能痕迹的示例性实施例，其中性能痕迹示出了有效速度、实际速度和扭矩需求水平。图3是示出了一种用于在扭矩生成系统中在或接近零速度下提供基于功率域的控制的示例性方法的流程图。具体实施方式参见附图，其中类似的数字指示几个视图中类似或相应的部分，一种扭矩生成系统10在图1中作为一示例性机动车辆示出。本领域的普通技术人员将理解，扭矩生成系统10可以是一种非机动车辆的一部分，或者可以在非车辆应用例如电厂或制造设施中使用。为了说明的一致性，图1的扭矩生成系统10下文中将在示例性机动汽车车辆的上下文中描述，并因此将被称为车辆10，但并不是说本公开的范围仅限于本实施例。图1的车辆10包括控制器(C)50，其编程有用于实施方法100的计算机可读指令。指令的执行允许控制器50在车辆10在或接近零输出速度下运行时提供车辆10的传动系11的改进的基于功率域的控制。本文中认识到，在或接近零输出速度运行的旋转系统的机械功率有效地为零，如上所述，无论正被生成的输出扭矩的量多大。因此，控制器50被编程以选择性地提供车辆10的有效功率的非零表示，或更精确地，提供传动系11中使用的任何扭矩生成元件的有效功率的非零表示。这种方法的目的是允许控制器50更好的区分车辆10处于零输出速度时不同的扭矩请求水平。方法100的一个预期结果是允许基于功率的控制逻辑在零速条件下以更优化的方式起作用，而不需借助使用多个不同的控制域，其中根据请求输出扭矩量进行控制。图1的控制器50可以被配置为一个或多个数字计算机，被专门编程以执行实施方法100的指令，其实例示于图3。为此目的，控制器50应包括足够的硬件以执行所需的步骤，例如存储器M和处理器P，以及其它硬件，如高速时钟、模拟数字和/或数字模拟电路、计时器、输入/输出电路和相关联装置，诸如收发机和信号调节和/或信号缓冲电路。存储器M应该包括足够有形的非暂态存储器，诸如磁或光只读存储器、快闪存储器等，以及随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器，等等。在一些车辆实施例中，控制器50可以是本领域中公知类型的混合控制模块。传动系11可实施为具有内燃机(E)12、变速器(T)14及电机16的混合电动传动系。另外的电机16未示出，但是可以在其它实施例中使用，如本技术中所周知的。发动机12可以经由输入离合器CI，例如液力变矩器或摩擦离合器，与变速器14的输入构件13连接或断开。变速器14的输出构件15可以连接到一个或多个驱动轴18以传递输出扭矩至一组驱动轮20。车辆10上的电力可以经由高电压能量存储系统22(例如，直流(DC)电池组和相关功率电子器件)而提供。能量存储系统22可以连接至功率逆变器模块24，其众所周知的在本领域中包括半导体开关和响应于脉宽调制或其它切换信号以将来自能量存储系统22的DC输出电压转换为适用于对电机16供电(且反之亦然)的多相电压的其它电子部件。因此，作为传动系11的架构的部分，DC电压总线21可以将高电压能量存储系统22电连接至功率逆变器模块24，且AC电压总线23可以将功率逆变器模块24电连接至电机16。附加附件可以作为对传动系11的各个部件馈送的电气系统的部分，包括(例如)图1中为了说明简单而省略的辅助功率模块、辅助电池和一个或多个辅助电压装置。图1中示出的传动系11是系统的实例，所述系统经历作为能量转换和存储的副产物的功率损耗。例如，由发动机12燃烧的化石燃料可产生已知量的可用机械功率。类似地，来自高电压能量存储系统22的电能可用于产生已知量的电力。然而，可用于对驱动轮20供电的总功率会从可用燃料和电池功率的总和中根据传动系11引发的任何功率损耗降低。例如，燃料燃烧过程会产生某些损耗，以及会产生由于相应的DC电压总线21和AC电压总线23上的任何电负荷和任何低电压部件的操作引起的电力损耗。变速器14和电机16中经历附加的机械功率损耗。发动机12的惯性、制动系统损耗和其它可能损耗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扭矩生成系统，其包括：至少一个扭矩生成装置；变速器，其具有输出构件；以及控制器，当所述变速器的所述输出构件在零输出速度运行时，所述控制器能够操作以控制所述系统的运行，其中所述控制器被编程用于：确定扭矩请求水平；确定所述输出构件的实际速度；当所述输出构件的所述确定的实际速度等于零时，使用所述确定的扭矩请求水平，确定所述输出构件的有效速度作为经校正的非零值；使用所述确定的有效速度和所述确定的扭矩请求水平，计算所述系统的有效功率；以及使用所述计算的有效功率执行关于所述系统的控制动作，包括将控制信号传输至所述至少一个扭矩生成装置，从而选择所述系统的适当运行模式。

【技术特征摘要】
2015.09.21 US 14/8598011.一种扭矩生成系统，其包括：至少一个扭矩生成装置；变速器，其具有输出构件；以及控制器，当所述变速器的所述输出构件在零输出速度运行时，所述控制器能够操作以控制所述系统的运行，其中所述控制器被编程用于：确定扭矩请求水平；确定所述输出构件的实际速度；当所述输出构件的所述确定的实际速度等于零时，使用所述确定的扭矩请求水平，确定所述输出构件的有效速度作为经校正的非零值；使用所述确定的有效速度和所述确定的扭矩请求水平，计算所述系统的有效功率；以及使用所述计算的有效功率执行关于所述系统的控制动作，包括将控制信号传输至所述至少一个扭矩生成装置，从而选择所述系统的适当运行模式。2.根据权利要求1所述的扭矩生成系统，其中所述至少一个扭矩生成装置包括内燃机或电机。3.根据权利要求2所述的扭矩生成系统，其中所述扭矩生成装置包括所述内燃机和所述电机。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·扬恰克，E·派珀，J·J·瓦尔德纳，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US