环境友好型车辆的驱动扭矩命令生成设备及方法技术

一种环境友好型车辆的驱动扭矩命令生成设备及方法，该设备可包括：驱动输入传感器，被配置为响应于车辆的加速踏板的操作检测驾驶员的包括踏板输入值的驱动输入值；电动机转速传感器，被配置为检测车辆的驱动电动机的电动机转速；车轮转速传感器，被配置为检测车辆的车轮的车轮转速；以及控制器，被配置为根据所检测的电动机转速、所检测的车轮转速以及预先生成的电动机扭矩命令获取扭转状态观测值信息，该扭转状态观测值信息指示从车辆的车辆驱动系统导出的扭转状态观测值，并且基于所检测的驱动输入值和获得的扭转状态观测值信息生成电动机扭矩命令。

Equipment and method for generating driving torque command of environment-friendly vehicle

An environment-friendly vehicle driving torque command generation device and method, the device can include: driving input sensor, configured to detect the driver's driving input value including the pedal input value in response to the vehicle's accelerator pedal operation; motor speed sensor, configured to detect the vehicle's driving motor speed; wheel speed sensor, configured to Set to detect the wheel speed of the wheel of the vehicle; and the controller is configured to obtain the torsional state observation value information according to the detected motor speed, the detected wheel speed and the pre generated motor torque command. The torsional state observation value information indicates the torsional state observation value derived from the vehicle drive system, and is based on the detected drive input The torque command of the motor is generated by the value and the obtained torque state observation value information.

【技术实现步骤摘要】
环境友好型车辆的驱动扭矩命令生成设备及方法
本公开内容总体涉及驱动扭矩命令生成设备和方法，并且更具体地，涉及能够在有效降低噪声、振动和声振粗糙度(NVH)的同时获得车辆对驾驶员的输入的响应的环境友好型车辆的驱动扭矩命令生成设备和方法。
技术介绍
本领域中众所周知的是，诸如电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)等环境友好型车辆通过电动机推动。电动车辆仅通过使用存储在电池中的能量的电动机进行推动，然而混合电动车辆通过有效地结合来自发动机的电力和来自电动机的电力进行推动。其他环境友好型车辆包括通过使用由燃料电池生成的电力的电动机进行推动的燃料电池电动车辆(FCEV)。FCEV还通过与EV和HEV类似的电动机推动。图1是示出了电动车辆(EV)的常规的系统配置的视图。如图1所示，EV可包括驱动电动机(MG1)13、驱动轴、变速器14、以及彼此机械连接的驱动轮。此外，EV可进一步包括操作和控制驱动电动机13的逆变器16和电动机控制单元(MCU)17、将操作功率供应至驱动电动机13的高压电池18、以及控制和管理电池18的电池管理系统(BMS)19。用作车辆的推动源(动力源)的电池18可经由逆变器16充电地和放电地连接至驱动电动机13。逆变器16将通过变换电池18供应的直流电(DC)而产生的三相交流电(AC)施加到驱动电动机13以便操作驱动电动机13。电池控制器19收集电池状态信息(诸如，电池18的电压、温度、荷电状态(SOC))，并且将所收集的电池状态信息提供至车辆中的其他控制器，或者使用所收集的电池状态信息用于充电/放电控制电池18。图2是示出了混合电动车辆(HEV)的常规的系统配置的视图，更具体地，是示出了安装变速器的电动装置(TMED)类型的HEV的动力系配置。如图2所示，HEV的系统配置包括：作为用于推动车辆的电源而串联布置的发动机11和驱动电动机13；发动机离合器12，被配置为使得发动机11和驱动电动机13之间的动力连接或断开；变速器14，在通过速度变换的同时将动力从发动机11和驱动电动机13传输至驱动轴；变速器14，在执行速度变换同时将动力从发动机11和驱动电动机13传输至驱动轴；以及起动发电机(MG2)15，直接连接至发动机11，使得起动发电机15可以将动力传输至发动机11。发动机离合器12通过关闭或打开操作使得车辆的两个驱动源(即，发动机和驱动电动机13)之间的动力连接或断开。此外，用作车辆的推动源(或者动力源)的电池18经由逆变器16可充电地/放电地连接至驱动电动机13和起动发电机15。逆变器16将通过变换由电池18供应的DC而产生的三相AC应用至驱动电动机13和起动发电机15，以便操作驱动电动机13和起动发电机15。起动发电机15是执行起动电动机和发电机的结合功能的装置。起动发电机15通过将其动力经由动力传输装置(例如，皮带或滑轮)传输至发动机11使发动机11起动，使用从发动机接收的扭矩产生电能，或者利用由此产生的电能使电池18充电。问题是，在减少由驱动力的明显变化所引起的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)问题时，可能难以获得车辆对驾驶员的驱动输入(诸如，加速踏板或刹车踏板的操作)的响应。梯度限制和具有各种条件作为因素的滤波器经常用于环境友好型车辆中，以便在将驱动力的等级分配给车辆驱动源时，生成能够排除上述制约关系的最佳的电动机扭矩命令，例如生成驱动电动机的扭矩命令。此外，环境友好型车辆可以使用控制器执行正反馈扭矩校正控制，以用于减少使用电动机已经产生的振动。然而，这种控制技术需要过多处理步骤以便开发控制器。近来，根据驾驶员的习性用于驱动自定义的控制，根据驾驶模式和/或驾驶条件，使用双重或各种方法生成了驱动力命令。在这种情况下，处理步骤的数量可能根据各种类型明显增加，这是个问题。此外，已经介绍了通过校正电动机扭矩执行活性振动减少的控制技术。然而，在这个技术中，从实际检测振动的时间点至执行振动减少控制的时间点的电动机特性的反应导致出现时间延迟。因此，不能有效减少振动。常规地，使用扰动观测器生成电动机的模型速度，并且基于电动机的模型速度和电动机的实际速度之间的差值来抵消振动。此外，提出了取代扰动观测器的基于车轮转速的计算的方法。然而，由于在检测由扰动生成的振动的时间点与生成对应的电动机扭矩的时间点之间存在的时间延迟，以及由Q-滤波器过滤振动成分(component)所引起的另外的时间延迟导致可能难以控制电动机。同时，可以使用模型生成电动机的模型速度，并且可以基于电动机的模型速度和电动机的实际速度之间的差值来抵消振动。然而，在这种情况下，仍然存在由于时间延迟导致的上述问题。此外，当过滤提取的振动成分时，发生另外的时间延迟。尽管上述两种常规的解决方案都旨在解决由于扰动发生在车辆中的NVH，但是没有一个旨在克服由驾驶员的突然的车辆操作或驱动输入所引起的NVH问题。此外，从产生振动的时间点到控制电动机扭矩的时间点出现时间延迟问题。前述内容仅旨在帮助理解本公开内容的
技术介绍
，而并非旨在表示本公开内容落在本领域的技术人员已知的相关技术的范围内。
技术实现思路
因此，考虑到在相关技术中出现的以上问题而做出本公开内容。本公开内容旨在提出环境友好型车辆的驱动扭矩命令生成设备和方法，即使由驾驶员的驱动输入导致驱动力明显变化，该设备和方法也能够在有效地减少由驱动系统的扭力和尺侧间隙引起的噪声、振动和声振粗糙度(NVH)问题的同时获得快速反应以及车辆对驾驶员的驱动输入的响应。本公开内容的目标不限于上述描述，并且本公开内容所属的本领域中的技术人员从下文中提供的描述将清楚地理解本文中未明确公开的其他目标。为了实现上述目标，根据本公开内容的实施方式，车辆的驱动扭矩命令生成设备可包括：驱动输入传感器，被配置为响应于车辆的加速踏板的操作检测驾驶员的包括踏板输入值的驱动输入值；电动机转速传感器，被配置为检测车辆的驱动电动机的电动机转速；车轮转速传感器，被配置为检测车辆的车轮的车轮转速；以及控制器，被配置为根据检测的电动机转速、检测的车轮转速以及预先生成的电动机扭矩命令获取扭矩状态观测值信息，该扭矩状态观测值信息指示从车辆的车辆驱动系统导出的扭转状态观测值，并且基于检测的驱动输入值和获得的扭矩状态观测值信息生成电动机扭矩命令。此外，根据本公开内容的实施方式，车辆的驱动扭矩命令生成方法可包括：由驱动输入传感器响应于车辆的加速踏板的操作检测驾驶员的包括踏板输入值的驱动输入值；由电动机转速传感器检测车辆的驱动电动机的电动机转速；由车轮转速感传器检测车辆的车轮的车轮转速；由控制器根据所检测的电动机转速、所检测的车轮转速和预先生成的电动机扭矩命令获取扭转状态观测值信息，该扭转状态观测值信息指示从车辆的车辆驱动系统导出的扭转状态观测值；并且由控制器基于所检测的驱动输入值和所获取的扭转状态观测值信息来生成电动机扭矩命令。根据本公开内容的实施方式，即使在由驱动输入引起驱动力明显变化的情况下，在有效减少由驱动系统的扭力和尺侧间隙所引起的NVH问题的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆的驱动扭矩命令生成设备，包括：/n驱动输入传感器，被配置为响应于所述车辆的加速踏板的操作检测驾驶员的包括踏板输入值的驱动输入值；/n电动机转速传感器，被配置为检测所述车辆的驱动电动机的电动机转速；/n车轮转速传感器，被配置为检测所述车辆的车轮的车轮转速；以及/n控制器，被配置为根据所检测的电动机转速、所检测的车轮转速以及预先生成的电动机扭矩命令获取扭转状态观测值信息，所述扭转状态观测值信息指示从所述车辆的车辆驱动系统导出的扭转状态观测值，并且所述控制器基于所检测的驱动输入值和所获取的扭转状态观测值信息来生成电动机扭矩命令。/n

【技术特征摘要】
20180604 KR 10-2018-00642841.一种车辆的驱动扭矩命令生成设备，包括：
驱动输入传感器，被配置为响应于所述车辆的加速踏板的操作检测驾驶员的包括踏板输入值的驱动输入值；
电动机转速传感器，被配置为检测所述车辆的驱动电动机的电动机转速；
车轮转速传感器，被配置为检测所述车辆的车轮的车轮转速；以及
控制器，被配置为根据所检测的电动机转速、所检测的车轮转速以及预先生成的电动机扭矩命令获取扭转状态观测值信息，所述扭转状态观测值信息指示从所述车辆的车辆驱动系统导出的扭转状态观测值，并且所述控制器基于所检测的驱动输入值和所获取的扭转状态观测值信息来生成电动机扭矩命令。


2.根据权利要求1所述的驱动扭矩命令生成设备，其中，所述控制器包括：
目标扭矩生成器，被配置为基于所述驱动输入值来生成用于控制所述驱动电动机的目标扭矩并且输出所述目标扭矩；
第一扭矩命令生成器，被配置为：基于从所述车辆收集的车辆状态信息来确定扭矩梯度、基于生成的所述目标扭矩来生成前馈扭矩命令、并且输出所述前馈扭矩命令；
扭力观测器，被配置为根据所述车辆驱动系统的扭转状态生成所述扭转状态观测值并且输出所述扭转状态观测值；
第二扭矩命令生成器，被配置为基于所述扭转状态观测值来生成反馈扭矩命令并且输出所述反馈扭矩命令，所述反馈扭矩命令用于减小所述车辆驱动系统的扭力；以及
电动机扭矩命令生成器，被配置为：生成所述预先生成的电动机扭矩命令、基于所述前馈扭矩命令和所述反馈扭矩命令来生成最终电动机扭矩命令、并且输出所述最终电动机扭矩命令。


3.根据权利要求2所述的驱动扭矩命令生成设备，其中，所述电动机扭矩命令生成器被配置为通过根据用于扭力减小的所述反馈扭矩命令校正所述前馈扭矩命令，来生成所述最终电动机扭矩命令。


4.根据权利要求2所述的驱动扭矩命令生成设备，其中，所述反馈扭矩命令包括用于生成沿能够减小所述车辆驱动系统的所述扭力的方向的驱动电动机扭矩的命令，并且所述电动机扭矩命令生成器被配置为通过将所述前馈扭矩命令添加至所述反馈扭矩命令来生成所述最终电动机扭矩命令。


5.根据权利要求2所述的驱动扭矩命令生成设备，其中
所述扭转状态观测值包括扭转速度、扭转加速度以及扭转角，并且
所述扭力观测器被配置为：基于所述检测的电动机转速、所述检测的车轮转速以及所述最终电动机扭矩命令来观测所述驱动电动机的电动机转速；基于所观测的电动机转速与等价车轮转速之间的差值来计算所述扭转速度，所述等价车轮转速是通过将所述检测的车轮转速与电动机齿轮比和车轮转速偏差校正系数相乘而获得的；根据所述扭转速度的微分值计算所述扭转加速度；并且根据所述扭转速度的积分值计算所述扭转角。


6.根据权利要求5所述的驱动扭矩命令生成设备，其中
所述扭力观测器被配置为使用以下公式计算所述扭转速度和所述扭转加速度，所述扭转速度是所述观测的电动机转速和所述等价车轮转速之间的差值：

以及



其中，Jm是电动机转动惯量，ωm是测量的电动机转速，kt是驱动系统扭转刚度，是所述观测的电动机转速，Lp是观测器反馈P-增益，ωw是测量的车轮转速，Li是观测器反馈I-增益，ωw*是所述等价车轮转速，是观测的输出扭矩，并且Tin是输入扭矩命令，其中，所述测量的电动机转速、所述测量的车轮转速以及所述输入扭矩命令分别是所述检测的电动机转速、所述检测的车轮转速以及所述最终电动机扭矩命令，并且
所述扭力观测器被配置为根据计算出的所述扭转速度计算所述扭转角。


7.根据权利要求5所述的驱动扭矩命令生成设备，其中，所述扭力观测器被配置为通过从初始值1开始在时间上对所观测的电动机转速和所述等价车轮转速之间的差值求平均，来计算所述车轮转速偏差校正系数。


8.根据权利要求7所述的驱动扭矩命令生成设备，其中，在时间上所述观测的电动机转速和所述等价车轮转速之间的平均的差值不包括：当所述车辆的变速器的换挡状态处于实际的变速器范围内时获得的差值，或者在所述车辆的滑动操作期间获得的差值。


9.根据权利要求5所述的驱动扭矩命令生成设备，其中，所述第二扭矩命令生成器被配置为根据通过将所述扭转速度、所述扭转加速度以及所述扭转角分别与预定的对应的控制增益相乘的乘积的和，来生成所述反馈扭矩命令。


10.根据权利要求5所述的驱动扭矩命令生成设备，其中，所述第二扭矩命令生成器被配置为当所述车辆的变速器的换挡状态处于实际的变速器范围内或者所述车辆执行滑动操作时，停止生成所述反馈扭矩命令。


11.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴智源，鱼祯秀，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR