專利名稱：用于管理電動(dòng)馬達(dá)系統(tǒng)的扭矩容量的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，且更具體地涉及用于管理電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛的電動(dòng)馬達(dá)扭矩容量的方法和系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
技術(shù)的發(fā)展使得機(jī)動(dòng)車(尤其是替代燃料車輛，例如混合動(dòng)力、電動(dòng)、以及燃料電池車輛)的設(shè)計(jì)產(chǎn)生了實(shí)質(zhì)性改變。這種車輛可使用電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中，電動(dòng)馬達(dá)由蓄電池提供動(dòng)力以產(chǎn)生用于驅(qū)動(dòng)軸的扭矩。電子控制系統(tǒng)通過評估操作車輛和產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)車輛的扭矩指令所需的扭矩需求而控制電動(dòng)馬達(dá)的操作。在操作期間，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可產(chǎn)生熱量，其通常取決于電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)產(chǎn)生的扭矩量。如果未被適當(dāng)?shù)乜紤]，那么過多熱量可導(dǎo)致不希望的問題。因而，扭矩指令常規(guī)地由電動(dòng)馬達(dá)的預(yù)定扭矩容量限制，其基于蓄電池的電壓電平和其它操作特性。這些扭矩容量通過考慮車輛上的扭矩的長期影響來產(chǎn)生，通常根據(jù)車輛預(yù)期壽命。由于扭矩容量用作扭矩指令的限制，因而扭矩容量的選擇也影響車輛的性能。通常，設(shè)計(jì)者持續(xù)地試圖增加車輛性能，而不會不利地影響電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或者顯著增加復(fù)雜性和功率使用。因此，期望改進(jìn)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能，而不顯著增加處理復(fù)雜性和功率使用。此外， 本發(fā)明的其它期望特征和特性將從隨后的詳細(xì)說明和所附權(quán)利要求結(jié)合附圖以及前述技術(shù)領(lǐng)域和背景技術(shù)顯而易見。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)示例性實(shí)施例，提供一種操作電動(dòng)馬達(dá)的方法。所述方法包括接收扭矩請求；確定電動(dòng)馬達(dá)的長期扭矩容量和短期扭矩容量；基于長期扭矩容量或短期扭矩容量中的至少一個(gè)以及扭矩請求產(chǎn)生扭矩指令；以及根據(jù)扭矩指令控制電動(dòng)馬達(dá)。根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例，提供一種操作電動(dòng)馬達(dá)的電子控制系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括扭矩控制器，所述扭矩控制器配置成確定與電動(dòng)馬達(dá)有關(guān)的長期扭矩容量和短期扭矩容量；車輛控制器，所述車輛控制器被聯(lián)接到扭矩控制器且配置成接收扭矩請求且基于長期扭矩容量或短期扭矩容量中的至少一個(gè)以及扭矩請求產(chǎn)生扭矩指令；以及逆變器模塊， 所述逆變器模塊被聯(lián)接到車輛控制器且配置成接收扭矩指令且根據(jù)扭矩指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)。方案1. 一種操作電動(dòng)馬達(dá)的方法，包括以下步驟 接收扭矩請求；
確定電動(dòng)馬達(dá)的長期扭矩容量和短期扭矩容量；
基于長期扭矩容量或短期扭矩容量中的至少一個(gè)以及扭矩請求產(chǎn)生扭矩指令；以及根據(jù)扭矩指令控制電動(dòng)馬達(dá)。方案2.根據(jù)方案1所述的方法，還包括計(jì)算溫度縮減因子的步驟。方案3.根據(jù)方案2所述的方法，其中，控制步驟包括用逆變器模塊控制電動(dòng)馬
3達(dá)，且其中，計(jì)算步驟包括基于電動(dòng)馬達(dá)和逆變器模塊處的溫度操作特性來計(jì)算溫度縮減因子。方案4.根據(jù)方案2所述的方法，其中，確定步驟包括選擇標(biāo)稱短期扭矩容量且基于溫度縮減因子限制標(biāo)稱短期容量。方案5.根據(jù)方案1所述的方法，還包括計(jì)算冷卻系統(tǒng)縮減因子的步驟。方案6.根據(jù)方案5所述的方法，其中，控制步驟包括用逆變器模塊控制電動(dòng)馬達(dá)，所述方法還包括用冷卻系統(tǒng)冷卻電動(dòng)馬達(dá)和逆變器模塊，且其中，計(jì)算步驟包括基于電動(dòng)馬達(dá)和逆變器模塊處的冷卻系統(tǒng)的操作特性來計(jì)算冷卻系統(tǒng)縮減因子。方案7.根據(jù)方案6所述的方法，其中，確定步驟包括選擇標(biāo)稱短期扭矩容量且基于冷卻系統(tǒng)縮減因子限制標(biāo)稱短期容量。方案8.根據(jù)方案1所述的方法，其中，所述方法還包括計(jì)算縮減因子的步驟，且其中，確定步驟包括選擇標(biāo)稱短期扭矩容量和長期容量且基于縮減因子限制標(biāo)稱短期容量和標(biāo)稱長期容量。方案9.根據(jù)方案1所述的方法，還包括選擇第一操作模式或第二操作模式的步驟，以及
其中，在第一操作模式中，產(chǎn)生步驟包括基于扭矩請求和長期扭矩容量產(chǎn)生扭矩指令，
以及
其中，在第二操作模式中，產(chǎn)生步驟包括基于扭矩請求和短期扭矩容量產(chǎn)生扭矩指令。方案10.根據(jù)方案1所述的方法，其中，產(chǎn)生步驟包括
將扭矩請求與長期扭矩容量或短期扭矩容量中的至少一個(gè)進(jìn)行比較；以及在扭矩請求大于長期扭矩容量或短期扭矩容量中的至少一個(gè)時(shí)，將扭矩指令設(shè)定大約等于長期容量或短期扭矩容量中的所述至少一個(gè)。方案11. 一種配置成操作電動(dòng)馬達(dá)的電子控制系統(tǒng)，包括
扭矩控制器，所述扭矩控制器配置成確定與電動(dòng)馬達(dá)有關(guān)的長期扭矩容量和短期扭矩容量；
車輛控制器，所述車輛控制器被聯(lián)接到扭矩控制器，并且配置成接收扭矩請求且基于長期扭矩容量或短期扭矩容量中的至少一個(gè)以及扭矩請求產(chǎn)生扭矩指令；以及
逆變器模塊，所述逆變器模塊被聯(lián)接到車輛控制器，并且配置成接收扭矩指令且根據(jù)扭矩指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)。方案12.根據(jù)方案11所述的電子控制系統(tǒng)，其中，所述扭矩控制器還配置成計(jì)算溫度縮減因子。方案13.根據(jù)方案12所述的電子控制系統(tǒng)，其中，所述扭矩控制器還配置成基于電動(dòng)馬達(dá)和逆變器模塊的溫度操作特性來計(jì)算溫度縮減因子。方案14.根據(jù)方案12所述的電子控制系統(tǒng)，
其中，由車輛控制器接收的短期扭矩容量是修正短期扭矩容量，由車輛控制器接收的長期扭矩容量是修正長期扭矩容量，以及
其中，所述扭矩控制器配置成選擇標(biāo)稱短期扭矩容量且基于溫度縮減因子限制標(biāo)稱短期容量以產(chǎn)生修正短期扭矩容量。方案15.根據(jù)方案11所述的電子控制系統(tǒng)，其中，所述車輛控制器還配置成計(jì)算冷卻系統(tǒng)縮減因子。方案16.根據(jù)方案15所述的電子控制系統(tǒng)，其中，所述扭矩控制器還配置成基于電動(dòng)馬達(dá)和逆變器模塊的冷卻系統(tǒng)操作特性來計(jì)算冷卻系統(tǒng)縮減因子。方案17.根據(jù)方案16所述的電子控制系統(tǒng)，
其中，由車輛控制器接收的短期扭矩容量是修正短期扭矩容量，由車輛控制器接收的長期扭矩容量是修正長期扭矩容量，以及
其中，所述扭矩控制器配置成選擇標(biāo)稱短期扭矩容量且基于冷卻系統(tǒng)縮減因子限制標(biāo)稱短期容量以產(chǎn)生修正短期扭矩容量。方案18.根據(jù)方案11所述的電子控制系統(tǒng)，
其中，由車輛控制器接收的短期扭矩容量是修正短期扭矩容量，由車輛控制器接收的長期扭矩容量是修正長期扭矩容量，以及其中，所述扭矩控制器配置成 選擇標(biāo)稱短期扭矩容量， 計(jì)算縮減因子，以及
基于縮減因子限制標(biāo)稱短期扭矩容量和標(biāo)稱長期扭矩容量以產(chǎn)生修正短期扭矩容量和修正長期扭矩容量。方案19.根據(jù)方案11所述的電子控制系統(tǒng)，其中，所述車輛控制器配置成以第一操作模式或第二操作模式操作，以及
其中，在第一操作模式中，車輛控制器配置成基于扭矩請求和長期扭矩容量產(chǎn)生扭矩指令，以及
其中，在第二操作模式中，車輛控制器配置成基于扭矩請求和短期扭矩容量產(chǎn)生扭矩指令。方案20. —種配置成操作電動(dòng)馬達(dá)的電子控制系統(tǒng)，包括
扭矩控制器，所述扭矩控制器配置成確定與電動(dòng)馬達(dá)有關(guān)的標(biāo)稱長期扭矩容量和標(biāo)稱短期扭矩容量；計(jì)算縮減因子；以及限制標(biāo)稱長期扭矩容量和標(biāo)稱短期扭矩容量以產(chǎn)生修正長期扭矩容量和修正短期扭矩容量；
車輛控制器，所述車輛控制器被聯(lián)接到扭矩控制器，并且配置成接收扭矩請求且產(chǎn)生扭矩指令，其中，在第一模式中，車輛控制器配置成基于扭矩請求和修正長期扭矩容量產(chǎn)生扭矩指令，在第二模式中，車輛控制器配置成基于扭矩請求和修正短期扭矩容量產(chǎn)生扭矩指令；以及
逆變器模塊，所述逆變器模塊被聯(lián)接到車輛控制器，并且配置成接收扭矩指令且根據(jù)扭矩指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)。


本發(fā)明將在下文結(jié)合以下附圖描述，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件， 并且其中
圖1是根據(jù)示例性實(shí)施例的車輛的框圖； 圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的圖1的車輛的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的框圖； 圖3是示出了圖2的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的示例性扭矩容量的圖；和圖4是根據(jù)示例性實(shí)施例用于管理電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的扭矩容量的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)說明本質(zhì)上僅為示例性的且不旨在限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和使用。 此外，并非旨在受限于前述技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、發(fā)明內(nèi)容或以下詳細(xì)說明中提出的任何明確的或隱含的理論。下面的描述涉及被“連接”或“聯(lián)接”在一起的元件或特征。如本文所使用的，除非另有明確聲明，“連接”指的是一個(gè)元件/特征被直接地結(jié)合到(或者直接地連通)另一個(gè)元件/特征，而不必是機(jī)械地。類似地，除非另有明確聲明，“聯(lián)接”指的是一個(gè)元件/特征直接地或間接地結(jié)合(或者直接地或間接地連通)另一個(gè)元件/特征，而不必是機(jī)械地。然而，應(yīng)當(dāng)理解，盡管兩個(gè)元件可在下文在一個(gè)實(shí)施例中被描述為“連接”，但是在替代實(shí)施例中，類似的元件可以被“聯(lián)接”，并且反之亦然。因此，盡管本文示出的示意圖示出了元件的示例性布置，但是在實(shí)際的實(shí)施例中也可以出現(xiàn)附加的中間元件、裝置、特征或部件。還應(yīng)當(dāng)理解，圖1-4僅僅是描述性的，并且可能不是按照比例繪制的。概括地，圖1 一 4示出了用于管理電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的扭矩容量的系統(tǒng)和方法。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括逆變器模塊、電動(dòng)馬達(dá)和蓄電池。電動(dòng)馬達(dá)根據(jù)扭矩指令由逆變器模塊驅(qū)動(dòng)，以產(chǎn)生用于推進(jìn)機(jī)動(dòng)車或者再生蓄電池的扭矩。具體地，示例性系統(tǒng)和方法使用短期和長期扭矩容量兩者來限制扭矩指令。在一些情況下，短期扭矩容量導(dǎo)致更高的扭矩指令限制，因而導(dǎo)致增加的扭矩輸出，以用于機(jī)動(dòng)車的改進(jìn)性能。圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施例的車輛100的框圖。車輛100可以是任何類型的車輛，包括機(jī)動(dòng)車，例如，轎車、貨車、卡車、或運(yùn)動(dòng)型車輛(SUV)，并且可以是兩輪驅(qū)動(dòng) (2WD)(即，后輪驅(qū)動(dòng)或前輪驅(qū)動(dòng))、四輪驅(qū)動(dòng)(4WD)或全輪驅(qū)動(dòng)(AWD)。通常，車輛100還可結(jié)合有多種不同類型的推進(jìn)系統(tǒng)中的任一種或組合，例如，汽油或柴油燃料燃燒系統(tǒng)、“靈活燃料車輛”(FFV)系統(tǒng)(即，使用汽油和酒精的混合物)、氣體化合物(例如，氫氣和/或天然氣)燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、燃料電池能量源系統(tǒng)、燃燒/電動(dòng)馬達(dá)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、和電動(dòng)車輛系統(tǒng)。車輛100包括車架102、車身104、和多個(gè)車輪106。車身104設(shè)置在車架102上并且基本上包圍車輛100的其它部件。車輪106每一個(gè)都旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到位于車身104的相應(yīng)角部附近的車架102上。在圖1所示出的示例性實(shí)施例中，車輛100是具有動(dòng)力系的混合動(dòng)力車輛，動(dòng)力系包括電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110、變速器組件150和內(nèi)燃機(jī)160。電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110包括蓄電池120或其它類型的能量存儲裝置、逆變器模塊130、電動(dòng)馬達(dá)140和電子控制系統(tǒng)170。內(nèi)燃機(jī)160 和電動(dòng)馬達(dá)140配置成使得兩者通過一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)軸108經(jīng)由變速器組件150被機(jī)械地聯(lián)接到至少一些車輪106。在一個(gè)實(shí)施例中，電動(dòng)馬達(dá)140是正弦纏繞交流(AC)馬達(dá)(例如，永磁或感應(yīng)式)。 如本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的那樣，電動(dòng)馬達(dá)140包括定子組件(包括導(dǎo)電線圈)和轉(zhuǎn)子組件(包括鐵磁芯)。逆變器模塊130包括被聯(lián)接到電動(dòng)馬達(dá)140和蓄電池120的三相電路。更具體地，逆變器模塊130包括開關(guān)網(wǎng)絡(luò)，其包括三對串聯(lián)開關(guān)，開關(guān)帶有與電動(dòng)馬達(dá)140的相位對應(yīng)的反并聯(lián)二極管(antiparallel diode)。通過重復(fù)地開關(guān)其中包含的開關(guān)，逆變器模塊130將DC功率轉(zhuǎn)換為AC功率。在操作期間，車輛100通過借助于內(nèi)燃機(jī)160和電動(dòng)馬達(dá)140以交替方式和/或借助于內(nèi)燃機(jī)160和電動(dòng)馬達(dá)140同時(shí)地提供功率給車輪116而操作。具體地，取決于電動(dòng)馬達(dá)140是用于推進(jìn)車輛100還是給蓄電池120充電，電動(dòng)馬達(dá)140能以馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模式或發(fā)電模式操作。因而，在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模式中，蓄電池120將DC電功率提供給逆變器模塊130。 逆變器模塊130將DC電功率轉(zhuǎn)換為AC電功率。該AC功率用于驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)140，隨后驅(qū)動(dòng)變速器組件150、驅(qū)動(dòng)軸108和車輪106。在發(fā)電模式中，電動(dòng)馬達(dá)140從變速器組件150 接收旋轉(zhuǎn)能量，且將該能量轉(zhuǎn)換為AC電功率。該AC電功率從電動(dòng)馬達(dá)140傳輸給逆變器模塊130，且藉此轉(zhuǎn)換為DC電功率。該DC電功率用于給蓄電池120充電。還可以設(shè)置冷卻系統(tǒng)180以冷卻車輛100的各個(gè)部件。雖然未詳細(xì)示出，但是冷卻系統(tǒng)180可包括從中穿過的多個(gè)冷卻通道，冷卻通道容納冷卻流體，例如油、水和/或乙二醇(即，防凍劑)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)180可包括公共回路，其中，冷卻流體從至少電動(dòng)馬達(dá)140和逆變器模塊130去除熱量。在其它實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)180可包括多個(gè)獨(dú)立回路，例如冷卻電動(dòng)馬達(dá)140的第一回路和冷卻逆變器模塊130的第二回路。在另外的實(shí)施例中，冷卻系統(tǒng)180可包括用于將冷卻空氣引導(dǎo)經(jīng)過待冷卻部件的機(jī)構(gòu)。如下文更詳細(xì)所述，電子控制系統(tǒng)170控制蓄電池120、逆變器模塊130和電動(dòng)馬達(dá)140的操作。雖然在圖1中未詳細(xì)示出，但是電子控制系統(tǒng)170包括各種傳感器和機(jī)動(dòng)車控制模塊、或電子控制單元(ECU)、以及包括存儲在其上(或在其它計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中)的指令的至少一個(gè)處理器和/或存儲器，用于執(zhí)行下文所述的過程和方法。圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的圖1的車輛100的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110的框圖。如上所述，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)Iio包括電子控制系統(tǒng)170、蓄電池120、逆變器模塊130和電動(dòng)馬達(dá)140。 電子控制系統(tǒng)170還包括車輛控制器172和扭矩控制器174。雖然圖2示出了車輛控制器 172和扭矩控制器174與電子控制系統(tǒng)170 —體形成，但是車輛控制器172和扭矩控制器 174可以與電子控制系統(tǒng)170分開。此外，雖然圖2示出了車輛控制器172和扭矩控制器 174為獨(dú)立控制器，但是在其它實(shí)施例中，車輛控制器172和扭矩控制器174可以彼此一體形成。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，車輛控制器172和扭矩控制器174可以實(shí)施為算法或處理模塊的一部分。因而，車輛控制器172和扭矩控制器174的一個(gè)或多個(gè)部件能以軟件或固件、硬件(例如，專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或更多軟件或固件程序的處理器 (共享的、專用的、或組)和存儲器、組合邏輯電路、和/或提供所述功能的其他合適的部件或其組合)實(shí)施。還如下文更詳細(xì)所述，在操作期間，扭矩控制器174通常確定與電動(dòng)馬達(dá)140相關(guān)的扭矩容量，且將扭矩容量提供給車輛控制器172。車輛控制器172還可以接收例如基于駕駛員輸入的扭矩請求，且基于扭矩請求和由扭矩控制器174提供的扭矩容量產(chǎn)生扭矩指令。扭矩指令表示來自于電動(dòng)馬達(dá)140的扭矩貢獻(xiàn)以滿足期望操作要求。實(shí)際上，扭矩容量用于在扭矩請求大于電動(dòng)馬達(dá)140的容量時(shí)限制扭矩指令。扭矩指令然后用于驅(qū)動(dòng)逆變器模塊130以控制電動(dòng)馬達(dá)140。電動(dòng)馬達(dá)140基于指令扭矩產(chǎn)生正或負(fù)的輸出扭矩，且可分別用于推進(jìn)車輛100 (圖1)或給蓄電池120充電?，F(xiàn)在將描述扭矩控制器174和車輛控制器172的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。如上所述，扭矩控制器714可產(chǎn)生扭矩容量。圖3中示出了一組示例性扭矩容量，其示出了馬達(dá)扭矩容量和馬達(dá)速度之間的示例性關(guān)系。這可以稱為容量曲線，其在速度范圍內(nèi)限制扭矩，且每組扭矩容量可以最初根據(jù)DC電壓鏈路從例如在查詢表中存儲的多個(gè)扭矩容量曲線選擇，如下文所述。根據(jù)示例性實(shí)施例，由扭矩控制器產(chǎn)生的每組扭矩容量可包括最大和最小長期和短期扭矩容量。最小扭矩容量(例如，曲線304、308)指的是在發(fā)電模式期間的負(fù)扭矩輸出， 最大扭矩容量(例如，曲線302、306)指的是在馬達(dá)驅(qū)動(dòng)模式期間的正扭矩輸出。長期扭矩容量(例如，曲線302、304)可對應(yīng)于車輛100 (圖1)的壽命期限的可接受扭矩容量。實(shí)際上，作為一個(gè)示例，這些是車輛100 (圖1)可在150000英里內(nèi)安全操作的扭矩。最大和最小短期扭矩容量(例如，曲線306、308)對應(yīng)于可接受瞬時(shí)扭矩容量，即通常(除非在延長時(shí)段內(nèi))不會導(dǎo)致電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110的問題的扭矩容量。如圖3所示且可以預(yù)期到，短期扭矩容量大于(絕對值)長期扭矩容量，因?yàn)槎虝r(shí)間段可接受的并不適合于延長使用。通常，常規(guī)電子控制系統(tǒng)僅使用長期扭矩容量來計(jì)算逆變器模塊的扭矩指令?；氐綀D2，扭矩控制器174可基于多個(gè)因子產(chǎn)生長期和短期扭矩容量(例如，該組曲線302、304、306、308)。最初，扭矩控制器174基于蓄電池120的DC鏈路電壓來產(chǎn)生標(biāo)稱扭矩容量。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，假定蓄電池120不具有任何存在的功率限制，但是扭矩容量可基于蓄電池120的任何問題調(diào)節(jié)。扭矩控制器174然后可以基于溫度縮減因子調(diào)節(jié)標(biāo)稱扭矩容量。具體地，扭矩控制器174可接收與逆變器模塊130和電動(dòng)馬達(dá)140相關(guān)的溫度信息且基于該溫度信息調(diào)節(jié)標(biāo)稱扭矩容量。溫度信息可以由逆變器模塊130和電動(dòng)馬達(dá)140中的溫度傳感器產(chǎn)生。通常，由于在高扭矩應(yīng)用中溫度會繼續(xù)升高且增加的溫度可最終負(fù)面地影響車輛部件，因而， 升高的溫度可縮減電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110的扭矩容量。例如，如果逆變器模塊130和/或電動(dòng)馬達(dá)140的溫度升高，那么可限制或縮減標(biāo)稱扭矩容量。如本文使用的，“縮減”(reducing) 或“限制”扭矩容量指的是縮減或限制扭矩容量的范圍，即減少最大扭矩容量和/或增加最小扭矩容量。扭矩控制器174還可以基于冷卻系統(tǒng)縮減因子調(diào)節(jié)標(biāo)稱扭矩容量。具體地，扭矩控制器174可以接收逆變器模塊130和電動(dòng)馬達(dá)140處與冷卻系統(tǒng)(例如，圖1的冷卻系統(tǒng) 180)有關(guān)的信息，且基于該冷卻系統(tǒng)信息調(diào)節(jié)標(biāo)稱扭矩容量。例如，冷卻系統(tǒng)信息可以是冷卻劑體積和/或冷卻劑溫度，且可以提供逆變器模塊130和電動(dòng)馬達(dá)140的附加溫度特性。 冷卻信息可以通過逆變器模塊130和電動(dòng)馬達(dá)140處與冷卻系統(tǒng)180有關(guān)的傳感器產(chǎn)生。 如果冷卻系統(tǒng)180的有效性被損害，那么可限制或縮減標(biāo)稱扭矩容量。因而，基于冷卻系統(tǒng)和溫度的縮減因子用于保護(hù)逆變器模塊130和電動(dòng)馬達(dá)140不受不希望的溫度相關(guān)問題。對于溫度和冷卻系統(tǒng)縮減因子兩者，扭矩控制器174分別將縮減因子應(yīng)用于長期容量和短期容量。換句話說，與短期容量相比，縮減因子可以對長期容量具有不同的影響。 如下文更詳細(xì)所述，這為車輛控制器172提供了確定扭矩指令的附加靈活性。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，車輛控制器712可以使用獨(dú)立的溫度縮減因子以把握扭矩控制器174的當(dāng)前和近期操作容量。例如，如果與縮減因子有關(guān)的溫度升高超過長期設(shè)定點(diǎn)，那么長期容量可經(jīng)由縮減因子減少(甚至可能至零容量)，同時(shí)短期縮減因子還沒有縮減短期容量。借助于該信息，車輛控制器172可以利用短期容量，以例如將變速器換檔至更有利檔位以減少熱應(yīng)力系統(tǒng)上的負(fù)擔(dān)。獨(dú)立冷卻縮減因子可以提供靈活性以適應(yīng)馬達(dá)140和逆變器模塊130的獨(dú)立冷卻系統(tǒng)。在冷卻功能未均勻分布時(shí)，逆變器模塊130和電動(dòng)馬達(dá)140的獨(dú)立冷卻信息還允許增加的性能信息。如果冷卻供應(yīng)不同于標(biāo)稱狀況或者電動(dòng)馬達(dá)140和/或逆變器模塊130中的發(fā)熱未均勻分布，則可能發(fā)生這種情況。不均勻發(fā)熱在非常低的輸出速度時(shí)的操作期間可能發(fā)生，且可能引起影響逆變器模塊130和/或電動(dòng)馬達(dá)140的總體容量的局部溫度問題。在其它實(shí)施例中，可以采用附加縮減因子以指示系統(tǒng)是否處于正常操作模式且扭矩容量可用或者是否由于系統(tǒng)中一些地方的故障而引起扭矩容量不可用。在這些縮減因子應(yīng)用于標(biāo)稱扭矩容量之后，扭矩控制器174將得到的扭矩容量提供給車輛控制器172。通過將長期扭矩容量和短期容量兩者傳送給車輛控制器172，車輛控制器172能夠滿足其多個(gè)且通常沖突的目標(biāo)，否則由于僅傳送單個(gè)容量或者僅傳送長期扭矩容量或短期容量將引起所述沖突的目標(biāo)。扭矩控制器714還可以將溫度和冷卻系統(tǒng)縮減因子提供給車輛控制器172或其它系統(tǒng)控制器，以便考慮。例如，縮減因子可以在極端情況下啟動(dòng)駕駛員報(bào)警和/或車輛關(guān)閉。如上所述，除了扭矩容量之外，車輛控制器172確定電動(dòng)馬達(dá)140請求的扭矩量， 其可以提供給車輛控制器172作為單個(gè)輸入或者多個(gè)輸入，其然后通過輸入考慮以獲得扭矩請求。通常，該扭矩請求可取決于多個(gè)輸入，包括例如來自于車輛100駕駛員的增加或降低速度的指令(即，經(jīng)由加速踏板或制動(dòng)踏板)。扭矩請求還可以取決于變速器位置以及車輛動(dòng)態(tài)狀況(例如加速度變化率或減速度變化率)和操作狀況(例如溫度、電壓、電流和速度)。車輛控制器172然后基于長期和短期扭矩容量以及扭矩請求提供扭矩指令。具體地，車輛控制器172評估扭矩請求、短期容量和長期容量，且基于多個(gè)考慮確定扭矩指令。 如果扭矩請求小于長期容量，那么車輛控制器172可提供扭矩請求作為扭矩指令。然而，如果扭矩請求超過長期容量，那么車輛控制器評估這種扭矩指令的影響且考慮適應(yīng)超過長期扭矩容量的扭矩請求的機(jī)制。例如，車輛控制器172能以“性能模式”操作電動(dòng)馬達(dá)140，其作為交換，犧牲了車輛100的一些平穩(wěn)性或舒適性，以滿足扭矩請求。這可以例如用替代控制算法實(shí)現(xiàn)，且可用于區(qū)分用于豪華汽車或運(yùn)動(dòng)型汽車應(yīng)用中的混合動(dòng)力系統(tǒng)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，短期限制包含車輛控制器172僅僅不頻繁地使用的操作區(qū)域，以便滿足車輛的性能目標(biāo)，同時(shí)在大多數(shù)時(shí)間內(nèi)停留在長期界限內(nèi)。例如，在倒檔上陡坡移動(dòng)滿負(fù)載車輛時(shí)，可能發(fā)生這種情況。其它考慮可基于駕駛員的察覺意圖。例如，如果車輛控制器172 確定(例如，根據(jù)節(jié)氣門位置)駕駛員堅(jiān)定地實(shí)現(xiàn)扭矩請求，那么車輛控制器172可在有限時(shí)間段內(nèi)允許這種扭矩指令。車輛控制器172響應(yīng)于扭矩指令超過長期容量提供的其它動(dòng)作包括如果較高扭矩請求持續(xù)，則準(zhǔn)備好未來動(dòng)作，例如預(yù)期檔位變化。事實(shí)上，基于短期扭矩容量的扭矩指令允許比否則借助于長期扭矩容量將可能的關(guān)于功率和速度的增加性能。在短期中，該情況可使得電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110的溫度增加。然而， 在該情況下，扭矩控制器174將基于上述縮減因子繼續(xù)縮減長期和短期容量以避免對電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110的過度影響。因此，通過在某些情況下使用短期扭矩容量而不是長期扭矩容量來限制扭矩指令，電子控制系統(tǒng)170允許增加的性能。此外，由于標(biāo)稱短期容量可通過溫度和冷卻信息縮減，因而電動(dòng)馬達(dá)140可被保護(hù)不受損害，甚至在較高短期扭矩容量時(shí)也是如此。圖4是根據(jù)示例性實(shí)施例的用于管理電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的扭矩容量的方法400的流程圖。采用方法400的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以是例如上文參考圖1和2所述的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110。因而，下文在討論圖4的方法時(shí)的說明將參考圖1和2。在第一步驟405，電子控制系統(tǒng)170基于例如蓄電池120的DC鏈路電壓來確定與電動(dòng)馬達(dá)140相關(guān)的標(biāo)稱扭矩容量。在第二步驟410，電子控制系統(tǒng)170確定基于溫度的縮減因子，例如基于來自于電動(dòng)馬達(dá)140和逆變器模塊130的溫度信息。在第三步驟415，電子控制系統(tǒng)170確定基于冷卻系統(tǒng)的縮減因子，例如基于來自于電動(dòng)馬達(dá)140和逆變器模塊130的冷卻信息。在第四步驟420，電子控制系統(tǒng)170可將這些縮減因子傳送給其它控制器，以便考慮。在第五步驟425，電子控制系統(tǒng)170可應(yīng)用縮減因子以縮減標(biāo)稱長期和短期扭矩容量，以產(chǎn)生修正長期和短期扭矩容量。在第六步驟430，電子控制系統(tǒng)170接收扭矩請求， 例如基于使用者輸入。如步驟435和440所示，電子控制系統(tǒng)170將扭矩請求與長期扭矩容量進(jìn)行比較。 如果扭矩請求的絕對值小于長期扭矩容量的絕對值，那么方法400前進(jìn)到步驟460，其中， 電子控制系統(tǒng)170提供扭矩請求作為扭矩指令以驅(qū)動(dòng)逆變器模塊130。通常，在該情況下， 扭矩指令使得電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110能夠在延長時(shí)間段(例如車輛100的壽命期限)內(nèi)傳輸扭矩請求。然而，如果扭矩請求的絕對值等于或大于長期扭矩容量的絕對值，那么方法400 前進(jìn)到步驟445。在步驟445，電子控制系統(tǒng)170基于短期容量評估扭矩請求的影響。如上所述，電子控制系統(tǒng)170可改變電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)110的操作和/或提供附加監(jiān)測，以試圖在不會不利地影響任何部件的情況下適應(yīng)扭矩請求。在步驟450和455，電子控制系統(tǒng)170將扭矩請求與短期扭矩容量進(jìn)行比較。如果扭矩請求的絕對值不超過短期扭矩容量的絕對值，那么方法400前進(jìn)到步驟460，其中，電子控制系統(tǒng)170提供扭矩請求作為扭矩指令以驅(qū)動(dòng)逆變器模塊130。如果扭矩請求的絕對值超過短期扭矩容量的絕對值，那么方法400前進(jìn)到步驟465，其中，電子控制系統(tǒng)170提供短期扭矩容量作為扭矩指令以驅(qū)動(dòng)逆變器模塊130。因而，在一些情況下，方法使用短期扭矩容量而不是長期扭矩容量來限制扭矩指令。這提供了增加的性能，尤其是在速度和功率方面。雖然已經(jīng)在前述詳細(xì)描述中闡述了至少一個(gè)示例性實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解存在大量的變型。還應(yīng)當(dāng)理解的是，示例性實(shí)施例或多個(gè)示例性實(shí)施例僅僅是示例，并不意在以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或配置。相反，前述詳細(xì)描述將為本領(lǐng)域的技術(shù)人員提供實(shí)施示例性實(shí)施例或多個(gè)示例性實(shí)施例的便捷路徑。應(yīng)當(dāng)理解的是，可對元件的功能及設(shè)置進(jìn)行各種改變而不脫離由所附權(quán)利要求及其合法等價(jià)物界定的本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種操作電動(dòng)馬達(dá)的方法，包括以下步驟接收扭矩請求；確定電動(dòng)馬達(dá)的長期扭矩容量和短期扭矩容量；基于長期扭矩容量或短期扭矩容量中的至少一個(gè)以及扭矩請求產(chǎn)生扭矩指令；以及根據(jù)扭矩指令控制電動(dòng)馬達(dá)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括計(jì)算溫度縮減因子的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，控制步驟包括用逆變器模塊控制電動(dòng)馬達(dá)，且其中，計(jì)算步驟包括基于電動(dòng)馬達(dá)和逆變器模塊處的溫度操作特性來計(jì)算溫度縮減因子。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，確定步驟包括選擇標(biāo)稱短期扭矩容量且基于溫度縮減因子限制標(biāo)稱短期容量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括計(jì)算冷卻系統(tǒng)縮減因子的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，控制步驟包括用逆變器模塊控制電動(dòng)馬達(dá)，所述方法還包括用冷卻系統(tǒng)冷卻電動(dòng)馬達(dá)和逆變器模塊，且其中，計(jì)算步驟包括基于電動(dòng)馬達(dá)和逆變器模塊處的冷卻系統(tǒng)的操作特性來計(jì)算冷卻系統(tǒng)縮減因子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，確定步驟包括選擇標(biāo)稱短期扭矩容量且基于冷卻系統(tǒng)縮減因子限制標(biāo)稱短期容量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括計(jì)算縮減因子的步驟，且其中， 確定步驟包括選擇標(biāo)稱短期扭矩容量和長期容量且基于縮減因子限制標(biāo)稱短期容量和標(biāo)稱長期容量。
9.一種配置成操作電動(dòng)馬達(dá)的電子控制系統(tǒng)，包括扭矩控制器，所述扭矩控制器配置成確定與電動(dòng)馬達(dá)有關(guān)的長期扭矩容量和短期扭矩容量；車輛控制器，所述車輛控制器被聯(lián)接到扭矩控制器，并且配置成接收扭矩請求且基于長期扭矩容量或短期扭矩容量中的至少一個(gè)以及扭矩請求產(chǎn)生扭矩指令；以及逆變器模塊，所述逆變器模塊被聯(lián)接到車輛控制器，并且配置成接收扭矩指令且根據(jù)扭矩指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)。
10.一種配置成操作電動(dòng)馬達(dá)的電子控制系統(tǒng)，包括扭矩控制器，所述扭矩控制器配置成確定與電動(dòng)馬達(dá)有關(guān)的標(biāo)稱長期扭矩容量和標(biāo)稱短期扭矩容量；計(jì)算縮減因子；以及限制標(biāo)稱長期扭矩容量和標(biāo)稱短期扭矩容量以產(chǎn)生修正長期扭矩容量和修正短期扭矩容量；車輛控制器，所述車輛控制器被聯(lián)接到扭矩控制器，并且配置成接收扭矩請求且產(chǎn)生扭矩指令，其中，在第一模式中，車輛控制器配置成基于扭矩請求和修正長期扭矩容量產(chǎn)生扭矩指令，在第二模式中，車輛控制器配置成基于扭矩請求和修正短期扭矩容量產(chǎn)生扭矩指令；以及逆變器模塊，所述逆變器模塊被聯(lián)接到車輛控制器，并且配置成接收扭矩指令且根據(jù)扭矩指令驅(qū)動(dòng)電動(dòng)馬達(dá)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于管理電動(dòng)馬達(dá)系統(tǒng)的扭矩容量的系統(tǒng)和方法。一種操作電動(dòng)馬達(dá)的方法。所述方法包括接收扭矩請求；確定電動(dòng)馬達(dá)的長期扭矩容量和短期扭矩容量；基于長期扭矩容量或短期扭矩容量中的至少一個(gè)以及扭矩請求產(chǎn)生扭矩指令；以及根據(jù)扭矩指令控制電動(dòng)馬達(dá)。
文檔編號B60L15/20GK102195556SQ20111004857
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月1日
發(fā)明者A. 韋爾奇科 B., 鄧巴 L., R. 帕特爾 N., E. 舒爾茨 S., R. 考索恩 W. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司