利用模型预测扭矩请求的扭矩矢量控制制造技术

本公开提供“利用模型预测扭矩请求的扭矩矢量控制”。一种车辆电动扭矩矢量控制系统包括牵引马达、矢量控制马达、齿轮和控制器。所述齿轮将扭矩从推进马达和所述矢量控制马达传递到车轮。所述控制器响应于针对所述矢量控制马达的未修改的扭矩请求中的阶跃变化以及所述矢量控制马达的预测的扭矩响应大于所述未修改的扭矩请求，利用小于所述未修改的扭矩请求的修改后的扭矩请求命令所述矢量控制马达生成扭矩。所述控制器进一步响应于所述预测的扭矩响应变得小于所述未修改的扭矩请求，利用所述未修改的扭矩请求命令所述矢量控制马达生成扭矩。生成扭矩。生成扭矩。

【技术实现步骤摘要】
利用模型预测扭矩请求的扭矩矢量控制


[0001]本公开涉及车辆传动系控制。

技术介绍

[0002]扭矩矢量控制可用于改善车辆的转弯和稳定性。从根本上讲，扭矩矢量控制系统在驱动轮之间重新分配扭矩。例如，在转弯时，这样的系统可将更多的扭矩发送至位于转角外侧的车轮。外侧车轮产生的额外的“推动力”会生成横摆力矩，帮助转弯，收紧线。

技术实现思路

[0003]一种车辆电动扭矩矢量控制系统包括：牵引马达；矢量控制马达；齿轮，所述齿轮被配置为将扭矩从推进马达和所述矢量控制马达传递到车轮；以及控制器。所述控制器响应于针对所述矢量控制马达的未修改的扭矩请求中的阶跃变化以及所述矢量控制马达的预测的扭矩响应大于所述未修改的扭矩请求，利用小于所述未修改的扭矩请求的修改后的扭矩请求命令所述矢量控制马达生成扭矩。所述控制器进一步响应于所述预测的扭矩响应变得小于所述未修改的扭矩请求，利用所述未修改的扭矩请求命令所述矢量控制马达生成扭矩。
[0004]一种用于控制车辆电动扭矩矢量控制系统的方法包括：响应于针对被配置为与牵引马达协同为车轮生成扭矩的矢量控制马达的未修改的扭矩请求中的阶跃变化以及所述矢量控制马达的预测的扭矩响应大于所述未修改的扭矩请求，由控制器利用修改后的扭矩请求命令所述矢量控制马达生成扭矩，直到所述预测的扭矩响应变得小于所述未修改的扭矩请求为止。所述修改后的扭矩请求的幅度小于所述未修改的扭矩请求并且顺序地增大、减小、然后增大。
[0005]一种车辆包括：车轮；牵引马达和矢量控制马达，所述牵引马达和所述矢量控制马达各自被配置成为所述车轮生成扭矩；以及控制器。所述控制器响应于针对所述矢量控制马达的未修改的扭矩请求中的阶跃变化以及所述矢量控制马达的预测的扭矩响应大于所述未修改的扭矩请求，利用修改后的扭矩请求命令所述矢量控制马达生成扭矩，直到所述预测的扭矩响应变得小于所述未修改的扭矩请求为止。所述修改后的扭矩请求的幅度小于所述未修改的扭矩请求并且顺序地增大、减小、然后增大。所述控制器进一步响应于所述预测的扭矩响应变得小于所述未修改的扭矩请求，利用所述未修改的扭矩请求命令所述矢量控制马达生成扭矩。
附图说明
[0006]图1是车辆电动扭矩矢量控制系统的框图。
[0007]图2是所测量的扭矩和经滤波的扭矩对时间的曲线图。
[0008]图3是在模型预测控制活动或不活动的情况下所测量的扭矩对时间的曲线图。
[0009]图4是在模型预测控制活动或不活动的情况下扭矩请求对时间的曲线图。
[0010]图5是实现模型预测控制的算法的流程图。
具体实施方式
[0011]本文中描述了本公开的各种实施例。然而，所公开的实施例仅仅是示例性的，并且其他实施例可采用未明确示出或描述的各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中所公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域普通技术人员以不同方式采用本专利技术的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任何一个来示出和描述的各种特征可以与在一个或多个其他附图中所示出的特征相组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和修改可以是特定应用或实现方式所期望的。
[0012]电动扭矩矢量控制系统将扭矩横向偏置，以在车辆上产生力矩并且帮助车辆转向。有多种方式可以实现电动扭矩矢量控制。一种这样的方式是叠加，其中将来自大型推进马达的扭矩通过一组行星齿轮叠加在来自小型矢量控制马达的扭矩上。
[0013]图1示出了车辆12的电动扭矩矢量控制系统10的示例。电动扭矩矢量控制系统10包括牵引马达和齿轮箱14、矢量控制马达和齿轮箱16、行星齿轮组18、20、车轮/轮胎组件22、24、轴26、28、30、32、34、36以及一个或多个控制器38。控制器38与牵引马达和齿轮箱14以及矢量控制马达和齿轮箱16通信/控制它们，并且可实现本文中所设想的算法。
[0014]行星齿轮组18包括中心齿轮40、齿轮架和行星齿轮42以及环形齿轮44。同样，行星齿轮组20包括中心齿轮46、齿轮架和行星齿轮48以及环形齿轮50。轴26将牵引马达和齿轮箱14与中心齿轮40机械地联接。轴30将矢量控制马达和齿轮箱14与环形齿轮44机械地联接。轴34将车轮/轮胎组件22与齿轮架和行星齿轮42机械地联接。同样，轴28将牵引马达和齿轮箱14与中心齿轮46机械地联接。轴32将矢量控制马达和齿轮箱16与环形齿轮50机械地联接。轴36将车轮/轮胎组件24与齿轮架和行星齿轮48机械地联接。
[0015]在这种布置中，矢量控制马达和齿轮箱16作用于车轮/轮胎组件22、24之间的速度差，而不是车辆12的速度。这意味着马达16所需的功率相对小，但对于任何明显的矢量控制横摆(vectoring yaw)，在车轮/轮胎组件22、24处所需的扭矩可能超过1,000Nm。因此，齿轮箱16可能相对大。
[0016]鉴于这种架构，小惯性(马达16)通过大齿轮减速(齿轮箱16)连接到扭转弹簧(轴30、32)。这可使系统表现为类似质量-弹簧-阻尼器系统，其中具有共振行为并且倾向于表现出大的扭矩振荡，尤其是在需要扭矩突然增大(诸如具有阶跃函数)的情况下。图2示出了这种系统的车辆测量值(所测量的扭矩)，其在第一峰值上的扭矩过冲(torque overshoot)的幅度几乎是初始请求的两倍。
[0017]在此，提出了一种模型预测方法，该模型预测方法校正扭矩请求，以消除未来将在两到三个回路时间发生的预测振荡的影响。提出模型预测解决方案而不是更传统的反馈解决方案的原因是在汽车局域网上传播传感器数据时存在时间延迟。此延迟可能超过两个回路时间(loop time)(例如，32ms)。这意味着任何形式的反馈控制都将试图校正可能已经发生的事件。因此，对于其中基于当前扭矩请求在未来两到三个回路预测扭矩振荡的幅度的情况，需要模型预测控制方法。通过预计未来任何给定时间的振荡幅度，校正当前扭矩请
求，以便抵消未来将发生的预计振荡。
[0018]有若干种方式来创建能够预测上述行为的模型。对于这个扭矩矢量控制示例，分析表明，系统响应具有大约6Hz的相对恒定的固有频率。此外，通过对从马达16到车轮/轮胎组件22、24的扭矩矢量控制分支进行建模，很明显，该系统表现为类似具有两个实极点和四个虚极点的六阶系统。假设车辆左右对称，则该系统的时间响应可简化为具有一个实主导极点(real dominant pole)和两个虚主导极点(imaginary dominant pole)的三阶系统。因此，给定扭矩阶跃的时间响应可利用以下通用表达式来建模：
[0019][0020]其中T(t)为随时间t而变的扭矩响应(所预测的扭矩)，T
tv,cmd
为所请求的扭矩，ρ
TV
为齿轮箱16的传动比，并且c1、c2、c3、γ1、γ2和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车辆电动扭矩矢量控制系统，其包括：牵引马达；矢量控制马达；齿轮，所述齿轮被配置为将扭矩从推进马达和所述矢量控制马达传递到车轮；以及控制器，所述控制器被编程为：响应于针对所述矢量控制马达的未修改的扭矩请求中的阶跃变化以及所述矢量控制马达的预测的扭矩响应大于所述未修改的扭矩请求，利用小于所述未修改的扭矩请求的修改后的扭矩请求命令所述矢量控制马达生成扭矩，以及响应于所述预测的扭矩响应变得小于所述未修改的扭矩请求，利用所述未修改的扭矩请求命令所述矢量控制马达生成扭矩。2.如权利要求1所述的车辆电动扭矩矢量控制系统，其中所述控制器被进一步编程为响应于所述未修改的扭矩请求中的所述阶跃变化以及所述预测的扭矩响应小于所述未修改的扭矩请求，利用所述未修改的扭矩请求命令所述矢量控制马达生成扭矩。3.如权利要求1所述的车辆电动扭矩矢量控制系统，其中所述修改后的扭矩请求具有随时间变化的幅度。4.如权利要求3所述的车辆电动扭矩矢量控制系统，其中所述幅度增大、减小、然后增大。5.如权利要求1所述的车辆电动扭矩矢量控制系统，其中所述修改后的扭矩请求是基于所述预测的扭矩响应。6.如权利要求1所述的车辆电动扭矩矢量控制系统，其中所述齿轮包括行星齿轮组。7.如权利要求6所述的车辆电动扭矩矢量控制系统，其中所述行星齿轮组包括经由轴与所述车轮机械地联接的行星齿轮。8.一种用于控制车辆电动扭矩矢量控制系统的方法，所述方法包括：响应于针对被配置为与牵引马达协同为车轮生成扭矩的矢量控制马达的未修改的扭矩请求中的阶跃变化以及所述矢量控制马达的预测的扭矩响应大于所述未修改的扭矩请求，由控制器利用修改后的扭矩请求命令所述矢量控制马达生成扭矩，直到所述预测的扭矩响应变得小于所述未修改的扭矩请求为止，所述修改后的...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：