阅读说明：本技术 踏板抬离操作期间高电压负载的补偿 (Compensation of high voltage loads during pedal lift-off operation ) 是由 拉吉特·约里 法扎尔·阿拉曼·赛义德 弗朗西斯·托马斯·康诺利 于 2020-03-09 设计创作，主要内容包括：本公开涉及一种混合动力车辆或纯电动车辆,所述混合动力车辆或纯电动车辆具有电机、牵引电池和由所述牵引电池供电的附件。所述车辆包括控制器,所述控制器响应于驾驶员将其脚抬离加速器踏板而增大由所述电机产生的用于对所述牵引电池进行充电的负马达扭矩以补偿由所述附件施加的负载。所述控制器增大由最大马达扭矩极限限制的负马达扭矩。所述附件可以是电动空调压缩机和/或DC/DC逆变器。(The present disclosure relates to a hybrid or electric vehicle having an electric machine, a traction battery, and accessories powered by the traction battery. The vehicle includes a controller that increases a negative motor torque generated by the electric machine to charge the traction battery to compensate for a load applied by the accessory in response to a driver lifting his foot off an accelerator pedal. The controller increases the negative motor torque limited by the maximum motor torque limit. The accessory may be an electric air conditioner compressor and/or a DC/DC inverter.)

踏板抬离操作期间高电压负载的补偿

技术领域

本公开涉及对具有电动牵引马达的车辆的控制。

背景技术

当前正在以提高燃料效率为目的开发电动车辆(EV)和混合动力车辆(HEV)。上述车辆具有由一个或多个控制器控制的至少一个电机或电动牵引马达，该一个或多个控制器控制提供给该马达的电流。该电机提供用于驱动车辆的扭矩，并且还充当发电机，该发电机用于对一个或多个电池进行充电并提供用于对电气附件供电的能量。该控制器还控制再生制动和牵引电池充电以节约能量。

发明内容

具有牵引马达的车辆的控制器能够在驾驶员的脚暂时抬离加速器时有效地调节提供给车辆的车轮的扭矩或者有效地以滑行模式操作车辆。当车辆正在操作高电压附件诸如电动空调压缩机、DC/DC逆变器等时，除非控制器被编程用于调节由车轮提供给马达的扭矩，否则抬离加速器踏板会导致较少的再生制动电池充电。例如，空调系统打开时高电压电池能量的净能量增益将小于空调系统关闭时高电压电池能量的净能量增益，因为高电压电池能量的一部分由空调压缩机消耗。当车辆沿负坡度向下滑行时，电池将由于高电压电池上的空调负载而接收到较少的电荷。如果一个或多个牵引马达的控制器被校准以考虑高电压附件的操作，则可以在抬离踏板模式下回收附加能量。

根据本公开的一个方面，公开了一种包括电机、发动机和牵引马达电池的车辆。该车辆包括控制器，该控制器被编程用于对在不存在附件负载的情况下推进该车辆期间的加速器踏板抬离做出响应，从而控制电机以提供用于对牵引马达电池充电的第一水平的负扭矩输出。该控制器还对在存在附件负载的情况下推进该车辆期间的加速器踏板抬离做出响应，由此控制电机以提供比用于对牵引马达电池进行充电的第一水平的负扭矩输出大的第二水平的负扭矩输出。

根据本公开的另一方面，公开了一种包括电动马达、电池和由该电池供电的至少一个附件的车辆。该车辆包括控制器，该控制器被编程为处于踏板抬离模式，以对该至少一个附件所需的功率做出响应来增大负马达扭矩并增大提供给电池的功率。

根据本公开的另一方面，公开了一种用于操作车辆的方法，该方法包括基于叶轮速度、发动机摩擦扭矩和驱动模式建立正常抬离踏板扭矩值的第一步骤。该方法还包括响应于踏板抬离来对牵引马达电池上的附件负载进行补偿的第二步骤，其中控制器响应于由附件施加的负载而增大再生制动，以提供用于对牵引马达电池进行充电的附加再生制动。

下面将参考附图来描述本公开的上述方面和其他方面。

附图说明

图1是车辆的示意图。

图2是用于控制图1的车辆的算法的流程图。

具体实施方式

本文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形式和另选形式。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，本文所公开的具体结构和功能细节不应解释为限制性的，而是仅解释为用于教导本领域普通技术人员多方面地采用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考附图中任一附图示出和描述的各种特征可与一个或多个其他附图中所示的特征组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或具体实施，可能期望与本公开的教导内容一致的特征的各种组合和修改。

图1中示出了示例性混合动力车辆10的动力系部件。然而，还可以设想其他车辆架构。如图所示，该混合动力车辆具有由用于启动内燃机16的低电压电池13供电的低电压起动器12。电机14(马达/发电机)用于在电动操作模式下与发动机16共同地或独立地提供牵引。断开离合器18将发动机16和电机14分开，并用于扭矩隔离。具有旁路离合器18的扭矩转换器或另选的启动离合器位于电机14和变速箱20之间。变速器油泵22位于与电机14相同的轴24上，并且提供通过变速箱20的油流，用于润滑和液压操作。发动机16通过该断开离合器18连接到传动系统，该断开离合器允许独立于车辆操作解耦和关闭发动机16。电机14可操作地连接在发动机16和扭矩转换器18之间。扭矩转换器18连接到变速箱20以及轮轴与差速器25。启动离合器18或具有旁路离合器的扭矩转换器锁定扭矩转换器的叶轮和涡轮。

在正常操作下，驾驶员请求由车辆系统控制(VSC)28解释。驾驶员扭矩请求的来源包括档位选择器(PRNDL)和加速器踏板位置传感器(APPS)，该PRNDL和APPS一起解释驾驶员关于期望车轮扭矩的意图。驾驶员在制动踏板位置传感器(BPPS)上的输入由制动系统控制模块(BSCM)解释，并且可向VSC 28发送车轮扭矩修改请求以调节最终车轮扭矩。

高电压电池控制器(BECM)监视高电压电池26的温度、电压、电流、电池充电状态(SOC)，并确定最大允许放电功率极限和最大允许充电功率极限。VSC 28保持牵引电池26SOC，最小化燃料消耗，并向驾驶员递送需要的车辆操作。VSC内部的扭矩控制(TC)特征部确定发动机和电机之间的扭矩分配。

上述车辆系统控制(VSC)不考虑电动空调压缩机30、DC/DC逆变器32或由高电压电池26供电的其他高电压附件的操作和电流消耗。DC/DC逆变器32将来自高电压电池的高电压功率转换为可用于对低电压电池13进行充电或向车辆中的其他低电压附件提供功率的较低电压。

参考图1和图2，公开了一种策略，该策略用于修改请求的抬离踏板扭矩以考虑高电压负载，诸如空调负载或DC/DC逆变器负载，同时复制常规内燃机车辆的滑行感。该策略适用于BEV和HEV配置。VSC 28引导电机增大由马达提供的负扭矩以对牵引马达电池26进行充电。

在60处，控制器28检测到抬离踏板事件。在操作62处，当完全抬离时，控制器28基于启动离合器18的叶轮速度、发动机16摩擦扭矩和驱动模式来计算理想的抬离踏板扭矩τ_lift。在操作64处，基于由空调压缩机30或DC/DC逆变器32施加的负载来计算由电机施加的用于对牵引马达电池26进行充电的附加负马达扭矩，其中：

并且

其中，P_AC是空调压缩机所需的功率，P_DCDC是DC/DC逆变器负载，ω_mtr是本发明的马达速度，

是给定扭矩和速度下的马达损耗，并且

是用于在抬离踏板期间对HV负载进行补偿所需的附加扭矩。

然后在操作66处将附加扭矩修整至马达机械极限：

其中，和

为基于马达机械考虑的最大马达扭矩极限和最小马达扭矩极限，而不是电池功率极限。

然后在操作68处计算总抬离踏板扭矩，如

其中，τ_lift是原始抬离踏板扭矩，是最终的、经修改的总抬离踏板扭矩。

甚至在高电压电池SOC为充满的时，也可能需要附加电动马达扭矩，因为该附加抬离踏板扭矩项会平衡高电压负载。如果由于马达操作条件导致马达极限降低，则不需要附加扭矩。

控制器使用现有的数据源以基于提供给空调压缩机30和DC/DC逆变器的电压和电流来计算附件负载。还基于现有的数据源(诸如由马达产生的功率和马达速度)来计算马达扭矩。系统还使用现有的传感器(诸如踏板位置传感器或速度传感器)来使系统的成本最小化。

在操作中，电动车辆在未操作附件(诸如空调压缩机或DC/DC逆变器)的情况下操作时，在驾驶员的脚抬离加速器踏板时，操作电机，以产生负扭矩(τ_lift)，其模仿抬离内燃机的加速器踏板的感觉。该负扭矩用于对高电压电池进行充电。负扭矩的量是扭矩转换器叶轮速度、发动机摩擦扭矩和由驾驶员选择的驱动模式(PRNDL)的函数。

当利用从牵引马达电池26汲取功率的附件(诸如空调压缩机30或DC/DC逆变器32)来操作电动车辆时，当驾驶员的脚抬离加速器踏板时，除了(τ_lift)之外，电机还提供附加负扭矩(τ_HV)。VSC 28通过增大传动系统上的阻力来引导电机14产生附加负扭矩，并且继而增大高电压电池26的充电速率。

实现本文所设想的策略的车辆因此可操作电机以响应于在不存在附件负载的情况下以一速度推进车辆期间的加速器踏板抬离来生成第一水平的负扭矩输出，并且操作电机以响应于在存在附件负载的情况下以该速度推进车辆期间的加速器踏板抬离来提供比第一水平的负扭矩输出大的第二水平的负扭矩输出。因此，当存在附件负载时，与不存在附件负载时相比，当车辆的驾驶员将他们的脚抬离踏板时，驾驶员在给定速度下将感觉到更大的再生制动。此外，附件负载越多，这种感觉可能越明显，因为再生制动的水平可取决于附件负载的电流消耗的量值。尽管这种变化对于驾驶员而言可能是显而易见的，但所生成的附加电流可防止电池在存在附件负载的情况下的踏板抬离条件期间放电。

所公开的过程、方法、逻辑或策略可递送到处理设备、控制器或计算机并且/或者可由处理设备、控制器或计算机实现，该处理设备、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，该过程、方法、逻辑或策略可以以多种形式存储为能够由控制器或计算机执行的数据和指令，该数据和指令包括但不限于永久存储在各种类型的制品(可包括持久性不可写入存储介质诸如ROM设备)上的信息，以及可改变地存储在可写入存储介质(诸如软盘、磁带、CD、RAM设备以及其他磁性和光学介质)上的信息。该过程、方法、逻辑或策略还可在软件可执行对象中实现。另选地，该过程、方法、逻辑或策略可以使用合适的硬件部件全部地或部分地实现，该合适的硬件部件诸如专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其他硬件部件或设备，或者硬件、软件和固件部件的组合。

本说明书中使用的词语是描述性而非限制性的词语，并且应当理解，在不脱离本公开和权利要求的实质和范围的情况下，可作出各种改变。如前所述，各种实施例的特征可组合以形成可能未明确描述或示出的另外实施例。尽管已将各种实施例描述为相对于一个或多个期望特性提供优点或优于其他实施例或现有技术具体实施，但本领域普通技术人员认识到，可损害一个或多个特征或特性以实现期望的总体系统属性，这取决于具体的应用和具体实施。这些属性包括但不限于成本、强度、耐久性、寿命周期成本、市场性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、组装简便性等。因此，被描述为相对于一个或多个特性不如其他实施例或现有技术具体实施理想的实施例不在本公开的范围之外，并且对于应用而言可能是期望的。

根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：电机；牵引电池；和控制器，所述控制器被编程用于响应于在不存在附件负载的情况下以一速度推进所述车辆期间的加速器踏板抬离，控制所述电机以提供第一水平的负扭矩输出；以及响应于在存在所述附件负载的情况下以所述速度推进所述车辆期间的加速器踏板抬离，控制所述电机以提供比所述第一水平的负扭矩输出大的第二水平的负扭矩输出。

根据实施例，所述第二水平是所述附件负载的电流消耗的函数。

根据实施例，控制器还被编程用于将所述第二水平限制为不超过所述电机的最大扭矩极限。

根据实施例，所述附件负载是由所述牵引电池供电的空调压缩机施加的。

根据实施例，所述附件负载是由所述牵引电池供电的DC/DC逆变器施加的。

根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：电动马达；牵引电池；至少一个附件，所述至少一个附件被配置为由所述牵引电池供电；和控制器，所述控制器被编程用于响应于踏板抬离模式，根据所述至少一个附件所需的功率来增大所述电动马达的负扭矩，使得所述至少一个附件所需的所述功率越大，所述负扭矩就越大。

根据实施例，所述控制器还被编程用于将所述负扭矩的增大限制为所述电动马达的最大扭矩极限。

根据实施例，所述至少一个附件是电动空调压缩机。

根据实施例，所述至少一个附件是DC/DC逆变器。

根据实施例，所述车辆为混合动力车辆。

根据实施例，所述车辆为纯电动车辆。

根据本发明，提供了一种操作车辆的方法，所述方法包括：响应于在不存在附件负载需求的情况下以一速度推进车辆期间的加速器踏板抬离，控制电机以提供第一水平的负扭矩输出；以及响应于在存在所述附件负载需求的情况下以所述速度推进车辆期间的加速器踏板抬离，控制所述电机以提供比所述第一水平大并取决于所述附件负载需求的量值的第二水平的负扭矩输出。

根据实施例，所述附件负载需求是由电动空调压缩机施加的。

根据实施例，所述附件负载需求是由DC/DC逆变器施加的。

根据实施例，所述车辆为混合动力车辆。

根据实施例，所述车辆为纯电动车辆。