扭矩差錯(cuò)檢測(cè)和扭矩估計(jì)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 在此描述了一種扭矩差錯(cuò)檢測(cè)和扭矩估計(jì)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛（HEV)通常使用動(dòng)力分流式結(jié)構(gòu)來(lái)對(duì)由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的燃燒扭 矩和由兩個(gè)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)扭矩進(jìn)行組合以驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。電機(jī)可包括發(fā)電機(jī)和馬達(dá)。每個(gè)電 機(jī)的逆變器處的電流傳感器可測(cè)量馬達(dá)逆變器和發(fā)電機(jī)逆變器兩者的相電流。這些相電流 可用于確定在系統(tǒng)內(nèi)是否出現(xiàn)扭矩差錯(cuò)（torque error)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] -種車(chē)輛可包括：動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，具有發(fā)動(dòng)機(jī)、通過(guò)行星齒輪組連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā) 電機(jī)和連接到驅(qū)動(dòng)軸的馬達(dá)；逆變器，被配置為向發(fā)電機(jī)提供相電流；控制器，被配置為基 于第一發(fā)電機(jī)扭矩和第二發(fā)電機(jī)扭矩輸出故障狀況，第一發(fā)電機(jī)扭矩基于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，第 二發(fā)電機(jī)扭矩基于發(fā)電機(jī)的至多兩個(gè)相電流。
[0004] 一種扭矩差錯(cuò)檢測(cè)系統(tǒng)可包括控制器，所述控制器包括：輸入通信信道，被配置為 接收發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和發(fā)電機(jī)的至多兩個(gè)相電流；輸出通信信道，被配置為輸出故障狀況；控 制邏輯，被配置為響應(yīng)于第一發(fā)電機(jī)扭矩與第二發(fā)電機(jī)扭矩之差超過(guò)閾值而產(chǎn)生故障狀 況，其中，第一發(fā)電機(jī)扭矩基于發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，第二發(fā)電機(jī)扭矩基于所述兩個(gè)相電流。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一發(fā)電機(jī)扭矩還基于馬達(dá)加速度和發(fā)電機(jī)加速度。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在電子控制器單元中估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第二發(fā)電機(jī)扭矩還基于發(fā)電機(jī)磁通量和發(fā)電機(jī)拖曳扭 矩。
[0008] -種用于檢測(cè)發(fā)電機(jī)扭矩差錯(cuò)的方法可包括：響應(yīng)于第一發(fā)電機(jī)扭矩與第二發(fā)電 機(jī)扭矩之差超過(guò)閾值而輸出故障狀況，其中，第一發(fā)電機(jī)扭矩基于穩(wěn)態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī) 加速度和發(fā)電機(jī)加速度，其中，第二發(fā)電機(jī)扭矩基于發(fā)電機(jī)相電流。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第二發(fā)電機(jī)扭矩基于至多兩個(gè)發(fā)電機(jī)相電流。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第二發(fā)電機(jī)扭矩還基于發(fā)電機(jī)磁通量和發(fā)電機(jī)拖曳扭 矩。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括：基于穩(wěn)態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩以及行星齒輪 組的中心齒輪與齒輪架的傳動(dòng)比而估計(jì)穩(wěn)態(tài)發(fā)電機(jī)扭矩。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括：對(duì)發(fā)電機(jī)加速度和馬達(dá)加速度進(jìn)行 濾波，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)加速度基于濾波后的發(fā)電機(jī)加速度和行星齒輪組的中心齒輪與齒輪架 的傳動(dòng)比以及濾波后的馬達(dá)加速度、馬達(dá)與環(huán)形齒輪的傳動(dòng)比和行星齒輪組的環(huán)形齒輪與 齒輪架的傳動(dòng)比。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一發(fā)電機(jī)扭矩還基于發(fā)電機(jī)慣性扭矩，發(fā)電機(jī)慣性 扭矩基于濾波后的發(fā)電機(jī)加速度。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一發(fā)電機(jī)扭矩還基于發(fā)動(dòng)機(jī)慣性扭矩，發(fā)動(dòng)機(jī)慣性 扭矩基于發(fā)動(dòng)機(jī)加速度。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是用于車(chē)輛的動(dòng)力分流式系統(tǒng)的示例性動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；
[0016] 圖2是用于確定是否存在發(fā)電機(jī)扭矩故障的不例性過(guò)程；
[0017] 圖3是用于估計(jì)第一發(fā)電機(jī)扭矩的示例性過(guò)程；
[0018] 圖4是用于估計(jì)第二發(fā)電機(jī)扭矩的示例性過(guò)程；
[0019] 圖5是用于確定是否存在發(fā)電機(jī)扭矩故障的不例性框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 根據(jù)需要，在此公開(kāi)本發(fā)明的詳細(xì)實(shí)施例；然而，將理解的是，所公開(kāi)的實(shí)施例僅 僅是本發(fā)明的示例，本發(fā)明可以以多種和替代的形式來(lái)實(shí)施。附圖不一定按比例繪制；一 些特征可被夸大或最小化以示出特定組件的細(xì)節(jié)。因此，在此公開(kāi)的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié) 不應(yīng)被解釋為限制，而僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員以各種方式使用本發(fā)明的代表性基 礎(chǔ)。
[0021] 混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛（HEV)通常使用動(dòng)力分流式動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以將由發(fā)動(dòng)機(jī) 產(chǎn)生的燃燒扭矩和由兩個(gè)電機(jī)（例如，發(fā)電機(jī)和馬達(dá)）產(chǎn)生的電動(dòng)扭矩組合。發(fā)電機(jī)和馬 達(dá)可以是具有三相電流輸入的永磁交流（AC)馬達(dá)。逆變器用于給馬達(dá)和發(fā)電機(jī)供電以傳 遞期望的扭矩。電流傳感器通常用于控制和監(jiān)測(cè)扭矩?，F(xiàn)有的方法會(huì)需要使用三個(gè)電流傳 感器，以執(zhí)行由傳感器檢測(cè)的相電流的校驗(yàn)和。如果問(wèn)題存在于扭矩或傳感器，則電流的和 將不是零或接近零。然而，該方法需要三個(gè)相電流值，因此需要三個(gè)電流傳感器。另外，該 方法僅檢測(cè)電流傳感器故障而不是直接檢測(cè)發(fā)電機(jī)扭矩差錯(cuò)。
[0022] 在此公開(kāi)了一種用于通過(guò)使用發(fā)電機(jī)的相電流中的兩個(gè)來(lái)估計(jì)發(fā)電機(jī)扭矩的系 統(tǒng)?？墒褂冒l(fā)動(dòng)機(jī)扭矩來(lái)確定另一估計(jì)的發(fā)電機(jī)扭矩。然后可將這些估計(jì)的發(fā)電機(jī)扭矩進(jìn) 行比較以建立扭矩差錯(cuò)。如果該扭矩差錯(cuò)超過(guò)預(yù)定差錯(cuò)值，則可確立發(fā)電機(jī)扭矩故障。公 開(kāi)的系統(tǒng)在發(fā)電機(jī)處僅需要兩個(gè)電流傳感器。對(duì)另外的第三個(gè)傳感器的需要是不必要的， 因此省去了一個(gè)組件，從而使成本、重量、空間減小并使可靠性提高。此外，公開(kāi)的系統(tǒng)在不 使用相電流不平衡的情況下檢測(cè)關(guān)于發(fā)電機(jī)扭矩的差錯(cuò)。發(fā)電機(jī)扭矩故障可歸因于電流傳 感器的失效以及會(huì)導(dǎo)致扭矩差錯(cuò)的其它的發(fā)電機(jī)扭矩狀況。該系統(tǒng)可使發(fā)電機(jī)電流傳感器 將失效的可能性降低高達(dá)33%。因?yàn)閷?duì)于現(xiàn)有的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)需要三個(gè)電流傳感器，并且每個(gè) 電流傳感器均有可能失效或者有三分之一的失效的可能性，所以省去一個(gè)電流傳感器表示 少了 1/3或大約33%的失效的可能性。
[0023] 圖1是針對(duì)車(chē)輛（未示出）的動(dòng)力分流式系統(tǒng)100的示例性動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)，該動(dòng) 力分流式系統(tǒng)100用于將由發(fā)動(dòng)機(jī)105產(chǎn)生的燃燒扭矩和由馬達(dá)110和發(fā)電機(jī)115產(chǎn)生的 電動(dòng)扭矩進(jìn)行組合。馬達(dá)110和發(fā)電機(jī)115可以是電機(jī)，該電機(jī)為具有三相電流輸入的永 磁AC馬達(dá)。發(fā)動(dòng)機(jī)105和發(fā)電機(jī)115可通過(guò)行星齒輪組120連接。齒輪組120可包括環(huán)形 齒輪130、齒輪架133和中心齒輪135。齒輪組120可提供多種傳動(dòng)比，例如，馬達(dá)與環(huán)形齒 輪的傳動(dòng)比k^、環(huán)形齒輪與齒輪架的傳動(dòng)比。以及中心齒輪與齒輪架的傳動(dòng)比k s2。。發(fā) 電機(jī)115可直接連接至中心齒輪135。環(huán)形齒輪130可連接至中間軸（countershaft) 150， 中間軸150可通過(guò)固定的傳動(dòng)比直接驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。馬達(dá)軸155上的馬達(dá)齒輪153可以以固定 的傳動(dòng)比嚙合。馬達(dá)110可連接至車(chē)輛上的驅(qū)動(dòng)軸165。驅(qū)動(dòng)軸165可將來(lái)自馬達(dá)110和 /或發(fā)動(dòng)機(jī)105的扭矩傳遞至車(chē)輛的車(chē)輪。
[0024] 系統(tǒng)100可包括與發(fā)電機(jī)逆變器175和馬達(dá)逆變器180進(jìn)行通信的馬達(dá)發(fā)電機(jī)控 制單元（MG⑶）控制器170。控制器170可包括輸入通信信道和輸出通信信道，并且可以控 制逆變器175、180以期望的扭矩驅(qū)動(dòng)馬達(dá)110和/或發(fā)電機(jī)115。逆變器175、180可直接 連接至車(chē)輛的高電壓電池或通過(guò)可變電壓轉(zhuǎn)換器（VVC) 185連接至車(chē)輛的高電壓電池。控 制器170可以是被配置為經(jīng)由控制邏輯執(zhí)行在此公開(kāi)的過(guò)程的計(jì)算機(jī)?？刂破?70可連接 到存儲(chǔ)器（未示出）?？刂破?70和/或其存儲(chǔ)器可產(chǎn)生并保持馬達(dá)的值和發(fā)電機(jī)的值。 發(fā)動(dòng)機(jī)還可具有產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)的值的單獨(dú)的控制器（未示出）。這些值可特別針對(duì)馬達(dá)110、 發(fā)電機(jī)115和發(fā)動(dòng)機(jī)105。這些值可以是常量系數(shù)以及實(shí)時(shí)或接近實(shí)時(shí)的變量。可從系統(tǒng) 100內(nèi)的傳感器接收這些值。還可從外部源接收這些值。一些值可以是基于其它接收的或 保存的值的推導(dǎo)值。例如，可基于馬達(dá)加速度a"和發(fā)電機(jī)加速度a g計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)加速度a p
[0025] 控制器170使用從傳感器195接收的兩個(gè)相電流Ia、Ib來(lái)控制馬達(dá)110和發(fā)電機(jī) 115中的每個(gè)并經(jīng)由逆變器175、180傳遞期望的扭矩。相電流可按線路190的形式傳輸， 如圖1所示。線路可以是能夠傳輸電流的線?？墒褂肶形構(gòu)造。連接至發(fā)電機(jī)逆變器175 的線路190中