專利名稱：用于電動機的扭矩指令結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及用于電動機的扭矩指令結構，且更具體地涉及一種適于控制用 于推進車輛類型的電動機-發(fā)電機單元(MGU)的方法和電動機控制器。
背景技術：
諸如混合動力電動車輛(HEV)的某些車輛設計可選擇性地使用不同的能量源來 優(yōu)化燃料效率。例如，具有完全混合動力傳動系的HEV可使用內(nèi)燃機和高壓能量存儲系統(tǒng) (ESS)中的任一種或者兩者，用于推進扭矩。這種HEV可被電氣推進，通常在緊接著啟動HEV 時以及在相對低的車輛速度時。一個或多個電動機/發(fā)電機單元(MGU)可替代性地從ESS 汲取功率和根據(jù)車輛上再生的需要將功率傳輸給ESS，從而進一步優(yōu)化燃料經(jīng)濟性。在車輛發(fā)動或者高于閾值速度時，發(fā)動機可使用MGU或更小的輔助啟動裝置而再 啟動(S卩，車輛啟動事件)，并且之后可與變速器接合，以將所需的車輛推進扭矩提供給一組 驅動車輪。裝載在典型HEV上的MGU可配置成相對高電壓的永磁電機、或多相交流(AC)感 應電機。取決于配置，MGU可需要產(chǎn)生標定量的電磁通量，以產(chǎn)生所需的電動機輸出扭矩。 為了優(yōu)化效率，車輛MGU的通量水平通常保持在最小水平。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供一種扭矩指令結構，其允許電動機-發(fā)電機單元(MGU)(例如，AC感應 電機或能夠增加本文所述的扭矩響應的任何其它MGU設計)用來利于執(zhí)行車輛上的將來瞬 態(tài)事件，同時仍允許MGU在瞬態(tài)事件期間再生能量。根據(jù)一個實施例，這種車輛可配置為混 合動力電動車輛(HEV)，并且可包括適于輔助瞬態(tài)車輛事件(例如，發(fā)動機的自動啟動或車 輛啟動事件)以及下文所述的其它預定瞬態(tài)車輛事件的高壓MGU。扭矩指令結構可實施為算法形式，并且可經(jīng)由車載控制器(例如，電動機控制器) 響應于來自于相同控制器或車輛上其它控制器的事件信號而自動執(zhí)行。算法的執(zhí)行使得 MGU能夠用作“快速”致動器，如下文所定義的那樣，以利于執(zhí)行預定瞬態(tài)車輛事件并且允許 MGU按照被執(zhí)行的具體瞬態(tài)事件的需要在瞬態(tài)事件期間作為電動機或作為發(fā)電機操作。扭矩指令結構通過產(chǎn)生分離的扭矩指令信號來改進MGU的響應速率，該分離的扭 矩指令信號包括用于任何即時需求電動機輸出扭矩的即時扭矩信號以及預計或將來瞬態(tài) 車輛事件所需的電動機輸出扭矩的預計扭矩信號。也就是說，本發(fā)明基于車輛操作值(例 如，發(fā)動機速度、變速器輸出速度、加速器踏板位置等等)前瞻迫近的預定瞬態(tài)車輛事件， 其定義為尚未開始但是在預定時間幀內(nèi)必然發(fā)生的瞬態(tài)事件，該預定時間幀例如小于大約 500 毫秒(ms)。當經(jīng)由事件信號指示迫近的瞬態(tài)車輛事件時，由電動機控制器產(chǎn)生預計扭矩信 號，以描述迫近的瞬態(tài)車輛事件的持續(xù)時間所需的電動機輸出扭矩的所需水平。MGU的電 磁通量自動增加到標定最大水平，該標定最大水平超過即時扭矩信號的水平。藉此，MGU可 用作快速致動器，從而利于快速執(zhí)行預定瞬態(tài)車輛事件，例如自動啟動事件、變速器換擋事件、或燃料循環(huán)事件。具體地，提供一種用于控制車輛上MGU的方法。所述方法包括產(chǎn)生事件信號，所述 事件信號預計預定瞬態(tài)車輛事件的即將發(fā)生。該信號可由車載控制器(例如，變速器控制 器、電動機控制器、或其它合適的控制器)來產(chǎn)生。所述方法還包括處理事件信號、確定在預 定瞬態(tài)車輛事件期間來自MGU的所需電動機輸出扭矩的預計水平、以及在開始瞬態(tài)車輛事 件之前將MGU的電磁通量的量自動增加至標定閾值水平。然后，MGU用于方便執(zhí)行瞬態(tài)車 輛事件。本文還提供一種車輛，所述車輛包括MGU以及至少一個控制器，所述控制器適于 產(chǎn)生并處理事件信號以確定在預定瞬態(tài)車輛事件期間MGU所需的電動機輸出扭矩的預計 水平、以及控制MGU以利于執(zhí)行瞬態(tài)車輛事件。控制器包括算法，該算法用于在開始瞬態(tài)車 輛事件之前將MGU的電磁通量自動增加至標定閾值水平。本文還提供一種控制器，用于控制車輛上的MGU?？刂破骺梢允菃蝹€控制器或多個 控制器，所述控制器適于產(chǎn)生預計預定瞬態(tài)車輛事件的即將發(fā)生的事件信號?？刂破靼?主機和算法，所述算法用于在開始瞬態(tài)車輛事件之前將MGU的電磁通量的量自動增加至標 定閾值水平?？刂破魈幚硎录盘栆源_定在瞬態(tài)車輛事件期間MGU所需的電動機輸出扭矩 的預計水平、以及控制MGU以利于執(zhí)行瞬態(tài)車輛事件。 本發(fā)明涉及下述技術方案。1. 一種用于控制在帶有控制器的車輛上的電動機-發(fā)電機單元(MGU)的方法，所 述方法包括
使用控制器產(chǎn)生事件信號，其中事件信號預計預定瞬態(tài)車輛事件的發(fā)生； 使用控制器來處理事件信號，以藉此確定在瞬態(tài)車輛事件期間來自MGU的所需電動機 輸出扭矩的預計水平；
在開始瞬態(tài)車輛事件之前將MGU的電磁通量的量自動增加至標定閾值水平，所述標定 閾值水平足以產(chǎn)生電動機輸出扭矩的所述預計水平；以及 使用MGU以便于執(zhí)行瞬態(tài)車輛事件。2.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述車輛還包括能量存儲系統(tǒng)(ESS)，所述方法 還包括
將MGU作為發(fā)電機使用，以在瞬態(tài)車輛事件期間選擇性地再充電ESS。3.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述車輛還包括具有發(fā)動機速度的發(fā)動機、具 有變速器輸出速度的變速器、以及具有加速器踏板位置的加速器踏板，所述方法還包括
確定下述信號中的至少一項在產(chǎn)生事件信號之前的發(fā)動機速度，變速器輸出速度，以 及加速器踏板位置。4.根據(jù)方案1所述的方法，其中，瞬態(tài)車輛事件包括下述中事件中的至少一項 自動啟動事件，變速器換擋事件，以及燃料噴射器循環(huán)事件。5.根據(jù)方案1所述的方法，其中，確定電動機輸出扭矩的預計水平包括下述中的 一項使用事件信號來計算電動機輸出扭矩的預計水平；以及經(jīng)由控制器來訪問第一查詢表。6.根據(jù)方案5所述的方法，其中，將MGU的電磁通量的量自動增加至標定閾值水 平包括經(jīng)由控制器訪問第二查詢表、從第二查詢表選擇標定閾值水平、以及增加電磁通量的量直到達到標定閾值水平為止。7. 一種車輛，包括
電動機-發(fā)電機單元(MGU)；和
控制器，所述控制器適于產(chǎn)生并處理預計預定瞬態(tài)車輛事件的發(fā)生的事件信號，所述 控制器適于通過處理事件信號來確定在瞬態(tài)車輛事件期間來自MGU的所需電動機輸出扭 矩的預計水平、以及控制MGU以便于執(zhí)行瞬態(tài)車輛事件；
其中，電動機控制器包括適于將MGU的電磁通量的量自動增加至標定閾值水平的算 法，所述標定閾值水平足以在開始瞬態(tài)車輛事件之前產(chǎn)生電動機輸出扭矩的預計水平。8.根據(jù)方案7所述的車輛，還包括能量存儲系統(tǒng)(ESS)，其中控制器在瞬態(tài)車輛 事件期間將MGU用作發(fā)電機來自動充電ESS。9.根據(jù)方案7所述的車輛，還包括具有發(fā)動機速度的發(fā)動機、具有變速器輸出速 度的變速器、以及具有加速器踏板位置的加速器踏板，其中，使用下述中的至少一項來確定 事件信號發(fā)動機速度，變速器輸出速度，以及加速器踏板位置。10.根據(jù)方案7所述的車輛，其中，瞬態(tài)車輛事件包括下述中的至少一項自動啟 動事件，變速器換擋事件，以及燃料噴射器循環(huán)事件。11.根據(jù)方案7所述的車輛，其中，控制器適于經(jīng)由下述中的至少一項來確定電 動機輸出扭矩的預計水平使用事件信號來計算電動機輸出扭矩的預計水平；以及經(jīng)由電 動機控制器來訪問第一查詢表。12.根據(jù)方案7所述的車輛，其中，控制器適于經(jīng)由下述步驟將MGU的電磁通量的 量自動增加至標定閾值水平訪問第二查詢表、從第二查詢表選擇標定閾值水平、以及自動 增加電磁通量的量直到達到標定閾值水平為止。13. 一種適于控制車輛上電動機-發(fā)電機單元(MGU)的控制器，所述控制器包括 主機，所述主機與變速器控制器通信；和
可由主機執(zhí)行的算法，所述算法適于在開始預定瞬態(tài)車輛事件之前將MGU的電磁通量 的量自動增加至標定閾值水平，所述標定閾值水平足以產(chǎn)生電動機輸出扭矩的預計水平；
其中，控制器適于產(chǎn)生預計預定瞬態(tài)車輛事件的發(fā)生的事件信號、處理事件信號以確 定在瞬態(tài)車輛事件期間來自MGU的所需電動機輸出扭矩的預定水平、以及控制MGU以便于 執(zhí)行瞬態(tài)車輛事件。14.根據(jù)方案13所述的控制器，其中，車輛包括能量存儲系統(tǒng)(ESS)，且其中，所 述控制器適于在瞬態(tài)車輛事件期間使用MGU以自動充電ESS。15.根據(jù)方案13所述的控制器，其中，車輛包括具有發(fā)動機速度的發(fā)動機、具有 變速器輸出速度的變速器、以及具有加速器踏板位置的加速器踏板，其中，通過下述中的至 少一項來確定事件信號發(fā)動機速度，變速器輸出速度，以及加速器踏板位置。16.根據(jù)方案13所述的控制器，其中，瞬態(tài)車輛事件包括下述中的至少一項自 動啟動事件，變速器換擋事件，以及燃料噴射器循環(huán)事件。17.根據(jù)方案13所述的控制器，其中，控制器適于經(jīng)由下述中的至少一項來確定 電動機輸出扭矩的預計水平使用事件信號來計算電動機輸出扭矩的預計水平；以及訪問
第一查詢表。18.根據(jù)方案13所述的控制器，其中，控制器適于經(jīng)由下述步驟將MGU的電磁通量的量自動增加至標定閾值水平訪問第二查詢表、從第二查詢表選擇標定閾值水平、以及 自動增加電磁通量的量直到達到標定閾值水平為止。本發(fā)明的前述特征和優(yōu)勢以及其它特征和優(yōu)勢從用于實施本發(fā)明的最佳模式的 下述詳細說明結合附圖將顯而易見。


圖1是具有控制器的車輛的示意圖，所述控制器具有用于提供根據(jù)本發(fā)明的扭矩 指令結構的算法或方法；
圖2是描述可用于圖1所示的車輛的算法的圖解流程圖；以及 圖3是圖1所示的車輛的一組扭矩曲線。
具體實施例方式參考附圖，其中貫穿附圖同樣的附圖標記對應相同或相似的部件，圖1示出了具 有發(fā)動機(E)12的車輛10，發(fā)動機(E)12具有發(fā)動機速度(Ne)。車輛10還包括帶有輸出構 件對的變速器(T) 14，所述輸出構件具有輸出速度(N。)和輸出扭矩(T。)。對車輛10中的 各種傳動系相關的過程、功能和操作的控制權限可駐留在第一控制器(C》37T (在此代表變 速器控制器)中和第二控制器(Cm) 37 (在此代表電動機控制器)中。替代性地，控制器37、 37T可集成為單個裝置而不脫離本發(fā)明的旨在范圍?？刂破?7具有適于經(jīng)由本發(fā)明的方法執(zhí)行扭矩指令結構的算法100，如下文所述 的那樣。車輛10可配置為混合動力電動車輛(HEV)，其經(jīng)由電動機-發(fā)電機單元(MGU)沈 來提供選擇性推進。在一個實施例中，MGU沈配置成高壓交流(AC)感應電機，但是在本發(fā) 明的范圍內(nèi)也可使用適于結合本文所闡述的扭矩結構使用其它MGU設計。同樣，雖然示出 僅一個MGU 26，但是車輛10可包括任何數(shù)量的MGU而不偏離本發(fā)明的旨在范圍?？刂破?37和算法100適于在預定瞬態(tài)車輛事件啟動或開始之前相對于最優(yōu)效率或標定的最小通 量水平(即，即時扭矩需求)自動并暫時增加MGU 26的指令電磁通量(ΦΜ)，這是通過如圖2 和3詳細描述的二值扭矩指令結構來實現(xiàn)的。車輛10適于在執(zhí)行各種瞬態(tài)車輛事件之前建立通量水平。如本文所使用的，術語 “瞬態(tài)車輛事件”是指一個或多個自動啟動事件，即在發(fā)動機車輛停止事件之后MGU沈被用 作電動機來再啟動發(fā)動機12的事件、變速器14的自動換擋以及燃料供應事件(例如，電子 燃料噴射器系統(tǒng)13的循環(huán))。這些瞬態(tài)事件可表征為電動機扭矩指令從零突然地、大程度 地改變?yōu)橄鄬Υ蟮呐ぞ刂?即，在啟動這些瞬態(tài)事件時還未建立通量)。MGU沈根據(jù)需要可 作為電動機操作或作為發(fā)電機操作，當MGU作為發(fā)電機操作時提供再生。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，控制器37控制至少MGU 26的操作，且更具體地在預計到一個 上述預定瞬態(tài)車輛事件時控制MGU的指令通量水平(ΦΜ)和扭矩再生。也就是說，控制器 37通過算法100基于事件信號11來自動預測瞬態(tài)車輛事件的即將發(fā)生。當分布式控制器 用于車輛10上時，事件信號11可從控制器37Τ提供，或者在使用集成式控制器時該事件信 號可通過控制器37從內(nèi)部產(chǎn)生。在一個實施例中，“迫近”是指在開始預定瞬態(tài)車輛事件之前大約500毫秒(ms)的 時段，其中事件信號11傳輸瞬態(tài)車輛事件的類型和時間直到該瞬態(tài)車輛事件開始。可使用短于或長于500 ms的時間幀，而不偏離本發(fā)明的旨在范圍。算法100的執(zhí)行使得MGU沈能 夠用作快速致動器，如本文所定義的術語那樣。在一些瞬態(tài)事件期間，MGU可作為發(fā)電機操 作，因而允許車載能量存儲系統(tǒng)(ESS)25 (例如，可再充電蓄電池模塊)的能量再生或充電， 該MGU在需要的時候也可作為電動機操作。在其它瞬態(tài)事件中，例如自動啟動時，MGU沈可 用作電動機。控制器37可編程為具有算法100或以其它方式接入算法100，該算法將在下文參 考圖2進行說明。車輛10包括加速器踏板15，其具有可檢測踏板位置(箭頭Px)，該踏板位 置被傳輸給電動機控制器37和/或由電動機控制器37讀取作為可用的輸入信號，用于確 定例如何時啟動、釋放、或防止自動停止/啟動事件、變速器換擋、燃料噴射器循環(huán)事件等 等?？刂破?7還可包括標定查詢表60和70或者接入到標定查詢表60和70，同樣如參考 圖2所述。仍參考圖1，發(fā)動機12包括曲軸(未示出)和輸出構件20。變速器14具有輸入構 件22和輸出構件M。發(fā)動機12的輸出構件20可經(jīng)由一個或多個扭矩傳遞機構或離合器 18而選擇性地連接到變速器14的輸入構件22。變速器14可配置成電動無級變速器(EVT)、 常規(guī)多速變速器、或者任何其它合適動力變速器，其能夠將推進扭矩經(jīng)由輸出構件M傳輸 給一組道路車輪16。變速器14的輸出構件M響應于車輛10駕駛員的速度請求而以輸出 速度(Ntj)和輸出扭矩(Tcj)旋轉，該速度請求經(jīng)由踏板15輸入或以其它方式輸入。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，MGU沈配置成多相AC感應電機或感應電動機，其中MGU具有 足夠的額定電壓來推進車輛10，取決于所需設計，該額定電壓例如從大約60伏至大約300 伏，或者更大。MGU沈可以電氣連接到ESS 25，例如經(jīng)由直流(DC)總線29、電壓逆變器或 功率逆變器模塊(PIM) 27以及交流(AC)總線^A實現(xiàn)。當MGU以其能力作為發(fā)電機操作 時，ESS 25可使用MGU沈來選擇性地再充電，如上所述，例如在再生事件或其他事件期間， 當MGU在根據(jù)算法100的瞬態(tài)車輛事件期間用作致動器時通過捕獲能量來再充電。在一個實施例中，MGU 26可用于選擇性地旋轉發(fā)動機12的皮帶23，或者其其它 合適部分，藉此在自動啟動事件期間使得發(fā)動機起動并啟動，如本領域技術人員將理解的 那樣。然而，可使用其它設計來起動發(fā)動機12而不偏離本發(fā)明的旨在范圍，例如啟動裝置。 車輛10還可包括輔助功率模塊(APM)觀，例如DC-DC功率變換器，其經(jīng)由DC總線四電連 接到ESS 25。APM 28還可以經(jīng)由低壓總線19電連接到輔助蓄電池(AUX)41，例如12伏DC 蓄電池，并且適于激勵車輛10上的一個或多個輔助系統(tǒng)45。各種連接裝置的配置方式及操 作并不影響如圖2和3所詳細說明的本發(fā)明的扭矩指令結構，如下文所述。仍參考圖1，如上所述，控制器37可配置為單個裝置或分布式控制裝置，其經(jīng)由控 制通道51電連接到或以其它方式電連通到發(fā)動機12、MGU 26,ESS 25以及APM 28,PIM 27 和輔助蓄電池41 (當車輛10如此配置時)中的每個，如圖1中的虛線所述?？刂仆ǖ?1可 包括任何需要的傳輸導體，例如適于傳輸和接收車輛10上用于正確功率流控制和協(xié)調(diào)的 必要電氣控制信號的硬線或無線控制鏈路或路徑。控制器37可包括對于以期望方式執(zhí)行 車輛10上所有需要功率流控制功能來說必要的這種控制模塊和能力?？刂破?7、37T可配置為數(shù)字計算機，其包括微處理器或中央處理單元、只讀存 儲器(ROM)、隨機讀取存儲器(RAM)、電可擦除的可編程只讀存儲器(EEPR0M)、高速時鐘、模 擬-數(shù)字(A/D)和數(shù)字-模擬(D/A)電路、輸入/輸出電路和裝置(I/O)以及合適的信號調(diào)節(jié)和緩沖電路。駐留在控制器37中或者可由其訪問的任何算法(包括在下文參考圖2描 述的扭矩指令結構使能算法100)可存儲在ROM中并且由控制器自動執(zhí)行，以提供所需的功 能。如本文所使用的，術語“快速致動器”是指選擇性使用MGU 26以便于執(zhí)行一個或 多個瞬態(tài)車輛事件，例如以便相對于常規(guī)方法或致動系統(tǒng)來延遲或應用負扭矩到車輛10 的特定部分、在需要扭矩增加時應用正扭矩等等，從而藉此利于瞬態(tài)事件。如本領域技術人 員將理解的那樣，基于車輛的AC感應電機(例如，MGU 26)處于其最大的能量效率水平，只 要電磁通量被最小化。因此，電磁通量在所有時間都通常維持在標定最小水平，該水平適于即時扭矩指 令。對于前述瞬態(tài)車輛事件，常規(guī)致動方法包括關閉用于燃料調(diào)節(jié)的電子節(jié)氣門閥和在變 速器換擋期間的節(jié)氣門閥控制等。相對于將MGU沈用作致動器來說，這種方法在本文相對 于MGU的潛在速度和即時可用扭矩稱為“慢速”致動器。MGU沈在本發(fā)明的范圍內(nèi)用作“快速”致動器，MGU沈可在從大約25毫秒(ms) 至大約50 ms起作用，而常規(guī)或“慢速”致動器方法可需要大約100 ms或更多時間來完成。 因而，控制器37如上所述在預計到瞬態(tài)車輛事件時執(zhí)行算法100，例如根據(jù)一個實施例在 開始瞬態(tài)車輛事件之前小于大約500 ms。執(zhí)行算法100會生成一對不同的電動機扭矩指令，即即時扭矩和預計扭矩，并且 增加MGU 26的電磁通量(ΦΜ)，使得MGU可用作快速致動器，例如以便根據(jù)需要更快地增加 或減少MGU扭矩，從而實現(xiàn)變速器14的相對平緩換檔，進而確保點火水平保持在最優(yōu)水平， 即需要的話防止發(fā)生點火滯留。MGU沈在用作發(fā)電機時，也可用于在一些瞬態(tài)車輛事件期 間再充電ESS 25。參考圖2，算法100的執(zhí)行從步驟102開始，其中自動生成事件信號11。當使用分 布式控制器時，步驟102可將事件信號11從控制器37Τ傳輸給控制器37，用于由控制器37 處理；或者當使用單個控制器或集成式控制器時，事件信號可由控制器37從內(nèi)部生成并且 處理。不管如何生成，該事件信號11表示多個預定瞬態(tài)車輛事件中的一個的即將發(fā)生，如 上所述。在一個實施例中，預定瞬態(tài)車輛事件是發(fā)動機12的自動啟動、變速器14的換擋、 以及燃料供應事件(例如，如圖1所示的噴射器系統(tǒng)13的噴射循環(huán))中的一個，但是在不 偏離本發(fā)明的旨在范圍的前提下可執(zhí)行也由MGU沈輔助的其它瞬態(tài)車輛事件。事件信號 11可響應于集合組的閾值而生成，例如踏板位置(Ρχ)、發(fā)動機速度(ΝΕ)、變速器輸出速度 (K)、變速器輸出扭矩(Ttj)等等，如圖1所示。在生成事件信號11之后，算法100推進到步 驟 104。在步驟104，算法100處理事件信號11，以例如經(jīng)由計算和/或通過訪問如圖1所 示的查詢表60來確定在將至的瞬態(tài)車輛事件期間所需的預計電動機輸出扭矩。處理包括 將MGU 26的通量(ΦΜ)自動并快速增加至標定最大值(CALmax),該標定最大值適于滿足預計 電動機輸出扭矩水平。也就是說，產(chǎn)生對應于預計扭矩指令的通量的量。在標定持續(xù)時間 或者在啟動并發(fā)生瞬態(tài)車輛事件之前的時間點發(fā)生通量的增加，而非如同常規(guī)系統(tǒng)中的那 樣并行地發(fā)生。MGU沈的通量增加足以至少滿足在瞬態(tài)車輛事件期間的所需最大預計扭矩。例如，在特定瞬態(tài)車輛事件下需要大約-30 N/m的即時扭矩請求的實施例中，算法100可能增 加MGU 26的通量，以提供在-30牛米(Nm)至大約-50 Nm或更大的扭矩請求，以便確保足夠 的扭矩是可用的。也就是說，針對快速電動機性能，暫時犧牲電動機效率。在任何事件中， 利用增加的通量，MGU沈會提供在大約+50 Nm與-50 Nm之間的扭矩，可根據(jù)需要提供更 多或更少的扭矩。在一個實施例中，啟動瞬態(tài)事件之前的標定持續(xù)時間是至少大約500毫秒，如上 所述，從而確保在啟動瞬態(tài)車輛事件的時刻通量處于最大值。MGU沈用作快速致動器所需 的通量(ΦΜ)的量可隨著瞬態(tài)車輛事件類型而變化，并因而可在查詢表70 (見圖1)中存儲 為標定值，控制器37可快速訪問該查詢表。然而，也可由控制器37使用上述各種車輛操作 值來即時計算磁通量值，而不偏離旨在本發(fā)明范圍。在步驟106，控制器37致動MGU 26，即將MGU用作快速致動器來操作，以利于使用 即時扭矩指令來執(zhí)行瞬態(tài)車輛事件。按照步驟104的提前通量允許這種致動相對快速地發(fā) 生。例如，步驟106可使用MGU 26來延遲或減緩發(fā)動機12而不改變點火序列，即同時保持 發(fā)動機點火處于最優(yōu)水平，或者可取決于操作模式根據(jù)需要提高或增加曲軸扭矩。步驟106 在自動啟動事件期間也可使用MGU 26來啟動發(fā)動機12，或者提供反應扭矩或平緩對變速 器換擋事件的感知。同樣，當MGU沈用作快速致動器時，其也可在其能力范圍內(nèi)針對一些 瞬態(tài)事件用作發(fā)電機、以及針對其它(例如，自動啟動事件)用作電動機。因此，當MGU作為 發(fā)電機操作時，步驟106可包括能量再生，即捕獲MGU 26在瞬態(tài)車輛事件期間的能量以及 選擇性地充電ESS 25。在步驟108，算法100再次使用事件信號11來確定瞬態(tài)車輛事件是否已經(jīng)結束。 步驟108以步驟106繼續(xù)循環(huán)，直到確定瞬態(tài)車輛事件完成為止，在此時間點算法100推進 到步驟110。在步驟110，控制器37確定在完成瞬態(tài)事件時存在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)，且將MGU 26的磁通 量自動降低至標定水平。當算法100不起作用時，預計扭矩指令和即時扭矩指令被設定相 等，如本發(fā)明前述可知。該標定水平被允許改變，從而保持足以滿足任何即時扭矩需求。也就是說，當算法100不起作用時，但是通量仍是動態(tài)的，控制器37指令滿足任何 即時扭矩指令所需的通量。如果在算法100不起作用時即時扭矩指令變化，那么控制器37 仍按照通常的方式改變其通量目標值，即，在通量目標值與上述實際通量水平的變化之間 將出現(xiàn)時間延遲。由此，MGU沈以穩(wěn)態(tài)下的相對高效率操作，同時仍滿足任何即時扭矩需 求。參考圖3，由圖2的算法100允許的二值扭矩指令結構可表示為一組扭矩曲線30， 該曲線相對于事件信號11繪制。在算法100的步驟102 (見圖2)所產(chǎn)生的事件信號11可 以是開/關狀態(tài)信號，分別由圖3中的1和0狀態(tài)值表示。具有零(0)值的事件信號11表 示MGU沈的穩(wěn)態(tài)操作，其持續(xù)直到點A為止。在點Α，事件信號11改變狀態(tài)，保持起作用， 即為一(1)值直到在瞬態(tài)事件結束時的點B為止。之后，事件信號11返回至零(0)狀態(tài)值。扭矩曲線30所提供的扭矩指令結構將兩個不同扭矩指令提供給MGU 26，如上所 述，即，由線34表示的即時電動機輸出扭矩以及由線35表示的預計電動機輸出扭矩。圖3 的軸線40表示零值的電動機輸出扭矩。因此，直到點A為止，線34的即時電動機輸出扭矩 和線35的預計電動機輸出扭矩分別彼此跟蹤，并且可維持在軸線40的標定范圍內(nèi)。信號11的狀態(tài)變化時，即，當預計將來瞬態(tài)車輛事件但是該事件尚未開始 時，預計電動機輸出扭矩(線35)立即增加到標定最大值，即在瞬態(tài)事件期間適于滿足所需 的預計扭矩水平的CALmx。也就是說，由于需要時間來建立實際扭矩能力，通量在瞬態(tài)車輛 事件之前快速增加至MGU 26，使得在開始瞬態(tài)事件時預計扭矩立即可用。常規(guī)系統(tǒng)繼續(xù)保 持用于滿足即時扭矩需求的最小通量值，即最有效的值，并且在瞬態(tài)事件期間使用除MGU 以外的裝置來提供所需的輔助。使用常規(guī)通量控制方法，在即時扭矩能夠增加成足以滿足 扭矩指令之前，瞬態(tài)事件可能就已經(jīng)結束或者基本上結束。如果在瞬態(tài)車輛事件期間最大預期即時扭矩(線34)預期等于例如-30 Nm，那么電 動機控制器27可增加MGU沈的通量以提供至少-30 Nm的扭矩以及多達預期所需扭矩的 200%甚至更大，以確?？焖賾脕碜杂贛GU的扭矩。當預計電動機輸出扭矩處于標定最大 值(CALmax)時，即時電動機輸出扭矩(線34)與預計電動機輸出扭矩(線35)之間的實際差異 可根據(jù)旨在設計而變化，該差異越大，那么效率的損失越大，盡管潛在地改進了響應時間。在點B，當瞬態(tài)車輛事件完成時，即圖2的步驟108，算法100立即減少MGU 26的通 量，如線35所示以及參考步驟110所討論的。要注意，在瞬態(tài)事件完成時線35逼近線34。 如本領域技術人員將理解的，執(zhí)行算法100可優(yōu)化車輛10上的再生，同時潛在地改進響應 時間和/或瞬態(tài)事件的感知。雖然已經(jīng)詳細描述了用于實施本發(fā)明的最佳模式，但是本發(fā)明所屬領域的技術人 員將認識到在所附權利要求書范圍內(nèi)的用于實施本發(fā)明的各種替代性設計和實施例。
權利要求
1.一種用于控制在帶有控制器的車輛上的電動機-發(fā)電機單元(MGU)的方法，所述方 法包括使用控制器產(chǎn)生事件信號，其中事件信號預計預定瞬態(tài)車輛事件的發(fā)生；使用控制器來處理事件信號，以藉此確定在瞬態(tài)車輛事件期間來自MGU的所需電動機 輸出扭矩的預計水平；在開始瞬態(tài)車輛事件之前將MGU的電磁通量的量自動增加至標定閾值水平，所述標定 閾值水平足以產(chǎn)生電動機輸出扭矩的所述預計水平；以及使用MGU以便于執(zhí)行瞬態(tài)車輛事件。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述車輛還包括能量存儲系統(tǒng)(ESS)，所述方法 還包括將MGU作為發(fā)電機使用，以在瞬態(tài)車輛事件期間選擇性地再充電ESS。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，所述車輛還包括具有發(fā)動機速度的發(fā)動機、具 有變速器輸出速度的變速器、以及具有加速器踏板位置的加速器踏板，所述方法還包括確定下述信號中的至少一項在產(chǎn)生事件信號之前的發(fā)動機速度，變速器輸出速度，以 及加速器踏板位置。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，瞬態(tài)車輛事件包括下述中事件中的至少一項 自動啟動事件，變速器換擋事件，以及燃料噴射器循環(huán)事件。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中，確定電動機輸出扭矩的預計水平包括下述中的 一項使用事件信號來計算電動機輸出扭矩的預計水平；以及經(jīng)由控制器來訪問第一查詢表。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中，將MGU的電磁通量的量自動增加至標定閾值水 平包括經(jīng)由控制器訪問第二查詢表、從第二查詢表選擇標定閾值水平、以及增加電磁通量 的量直到達到標定閾值水平為止。
7.—種車輛，包括電動機-發(fā)電機單元(MGU)；和控制器，所述控制器適于產(chǎn)生并處理預計預定瞬態(tài)車輛事件的發(fā)生的事件信號，所述 控制器適于通過處理事件信號來確定在瞬態(tài)車輛事件期間來自MGU的所需電動機輸出扭 矩的預計水平、以及控制MGU以便于執(zhí)行瞬態(tài)車輛事件；其中，電動機控制器包括適于將MGU的電磁通量的量自動增加至標定閾值水平的算 法，所述標定閾值水平足以在開始瞬態(tài)車輛事件之前產(chǎn)生電動機輸出扭矩的預計水平。
8.根據(jù)權利要求7所述的車輛，還包括能量存儲系統(tǒng)(ESS)，其中控制器在瞬態(tài)車輛 事件期間將MGU用作發(fā)電機來自動充電ESS。
9.根據(jù)權利要求7所述的車輛，還包括具有發(fā)動機速度的發(fā)動機、具有變速器輸出速 度的變速器、以及具有加速器踏板位置的加速器踏板，其中，使用下述中的至少一項來確定 事件信號發(fā)動機速度，變速器輸出速度，以及加速器踏板位置。
10.一種適于控制車輛上電動機-發(fā)電機單元(MGU)的控制器，所述控制器包括主機，所述主機與變速器控制器通信；和可由主機執(zhí)行的算法，所述算法適于在開始預定瞬態(tài)車輛事件之前將MGU的電磁通量 的量自動增加至標定閾值水平，所述標定閾值水平足以產(chǎn)生電動機輸出扭矩的預計水平；其中，控制器適于產(chǎn)生預計預定瞬態(tài)車輛事件的發(fā)生的事件信號、處理事件信號以確 定在瞬態(tài)車輛事件期間來自MGU的所需電動機輸出扭矩的預定水平、以及控制MGU以便于 執(zhí)行瞬態(tài)車輛事件。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于電動機的扭矩指令結構。一種方法控制車輛上的電動機-發(fā)電機單元(MGU)。使用變速器控制器來產(chǎn)生事件信號，事件信號預計瞬態(tài)車輛事件，例如自動啟動、變速器換擋、和燃料循環(huán)等等。事件信號由電動機控制器接收，該電動機控制器確定在瞬態(tài)車輛期間來自MGU的所需電動機輸出扭矩的預計水平。在開始瞬態(tài)車輛事件之前將MGU的電磁通量增加到標定閾值水平。MGU可用于在瞬態(tài)車輛事件期間再生能量。然后，MGU用于方便執(zhí)行瞬態(tài)車輛事件。在瞬態(tài)車輛事件之前，具有MGU的車輛通過采用前述方法來使用控制器以自動增加MGU的電磁通量。
文檔編號B60W20/00GK102079254SQ20101056546
公開日2011年6月1日 申請日期2010年11月30日 優(yōu)先權日2009年11月30日
發(fā)明者J. 黑澤 A., L. 拉蒂 J., W. 麥格羅根 S., R. 考索恩 W. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司