CN104670216A - 用于控制动力总成***的电动扭矩机的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于控制动力总成***的电动扭矩机的方法和装置。一种用于控制动力总成***的电动扭矩机的方法包括确定控制扭矩机的预测扭矩命令。响应于预测扭矩命令确定通量命令。通量命令是响应于预测扭矩命令提供快速扭矩储备的通量水平。快速扭矩储备是响应于预测扭矩命令从扭矩机输出的扭矩的规定的最小改变速率。逆变器控制器响应于通量命令控制扭矩机的通量。

Description

用于控制动力总成***的电动扭矩机的方法和装置

技术领域

本公开涉及电动扭矩机以及其控制。

背景技术

此部分中的陈述仅提供与本公开有关的背景信息。因此，这些陈述并不意欲构成先前技术的承认。

作为内燃发动机的替代或与其组合，在动力总成***上使用以多相电感应电动机形式的电动扭矩机来产生推进扭矩。多相（例如，三相）电感应电动机的控制可以包括使用直接（d）-正交（q）变换（abc-dq）来简化用于电动机的多相电路的分析。这允许为了便于计算和dq参考系中的相关控制而将三个交流（AC）数量减少到两个直流（DC）数量。可以在dq参考系中定义定子电动机电流空间向量，其中正交分量沿直轴和正交轴，这样使得场磁链沿d轴对齐并且扭矩分量沿q轴对齐。在执行计算之后，发生逆变换（dq-abc）以确定可在逆变器中执行的用于操作电动机的控制命令。通量命令用来确定dq参考系中的控制的直流（Id）部分并且扭矩命令对应于dq参考系中的控制的交流（Iq）部分。

发明内容

一种用于控制动力总成***的电动扭矩机的方法包括确定控制扭矩机的预测扭矩命令。响应于预测扭矩命令确定通量命令。通量命令是响应于预测扭矩命令提供快速扭矩储备的通量水平。快速扭矩储备是响应于预测扭矩命令从扭矩机输出的扭矩的规定的最小改变速率。逆变器控制器响应于通量命令控制扭矩机的通量。

本公开包括以下方案：

1. 一种用于控制动力总成***的电动扭矩机的方法，包括：

确定用于控制扭矩机的预测扭矩命令；

响应于预测扭矩命令确定通量命令，所述通量命令包括响应于预测扭矩命令提供快速扭矩储备的通量水平，快速扭矩储备包括响应于预测扭矩命令从扭矩机输出的扭矩的规定的最小改变速率；以及

操作逆变器控制器以响应于通量命令控制扭矩机的通量。

2. 如方案1所述的方法，其中确定预测扭矩命令包括确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩。

3. 如方案2所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括确定可能在200微秒内发生的命令的电动机扭矩。

4. 如方案2所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括响应于与用于动力总成***的内燃发动机的自动停止操作和自动启动操作相关的发动机脉冲消除确定命令的电动机扭矩的预计改变。

5. 如方案2所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括响应于与联接到动力总成***的传动系中的齿轮游隙有关的阻尼确定命令的电动机扭矩的预计改变。

6. 如方案2所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括响应于在动力总成***的变速器中的换挡期间的变速器输入速度控制确定命令的电动机扭矩的预计改变。

7. 如方案1所述的方法，其中确定预测扭矩命令包括确定扭矩机在指定时间周期内应能够产生的扭矩的量级。

8. 如方案1所述的方法，其进一步包括响应于对动力总成***的输出扭矩命令来确定用于控制扭矩机的即时扭矩命令，所述即时扭矩命令包括用于在其能被产生时应由扭矩机尽快地产生的电动机扭矩的命令。

9. 如方案1所述的方法，其中响应于预测扭矩命令确定包括提供快速扭矩储备的通量水平的通量命令包括响应于预测扭矩命令能至少实现从扭矩机输出的扭矩的规定的最小改变速率的最小通量。

10. 如方案9所述的方法，其中从扭矩机输出的扭矩的最小改变速率包括10 kN-m/sec的扭矩的最小改变速率。

11. 一种用于控制包括电动扭矩机和联接到配置成将扭矩传递到传动系的变速器的内燃发动机的动力总成***的方法，包括：

确定预测扭矩命令和用于控制扭矩机的即时扭矩命令；

响应于预测扭矩命令确定通量命令，所述通量命令包括响应于预测扭矩命令提供快速扭矩储备的通量水平，快速扭矩储备至少包括响应于预测扭矩命令从扭矩机输出的扭矩的规定的最小可允许改变速率；以及

操作逆变器控制器以响应于通量命令控制扭矩机的通量并且响应于即时扭矩命令控制从扭矩机输出的扭矩。

12. 如方案11所述的方法，其中确定预测扭矩命令包括确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩。

13. 如方案12所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括确定可能在200微秒内发生的命令的电动机扭矩。

14. 如方案12所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括响应于与用于内燃发动机的自动停止操作和自动启动操作相关的发动机脉冲消除确定命令的电动机扭矩的预计改变。

15. 如方案12所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括响应于与传动系中的齿轮游隙有关的阻尼确定命令的电动机扭矩的预计改变。

16. 如方案12所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括响应于在变速器中的换挡期间的变速器输入速度控制确定命令的电动机扭矩的预计改变。

17. 如方案11所述的方法，其中确定预测扭矩命令包括确定扭矩机在指定时间周期内应能够产生的扭矩的量级。

18. 如方案11所述的方法，其中响应于预测扭矩命令确定包括提供快速扭矩储备的通量水平的通量命令包括响应于预测扭矩命令能至少实现从扭矩机输出的扭矩的规定的最小改变速率的最小通量。

附图说明

现在将参照附图通过示例描述一个或多个实施例，其中：

图1示出根据本公开的包括联接到传动系并且包括内燃发动机、变速器以及电动扭矩机的动力总成***的车辆；

图2示出根据本公开的用于确定用于操作图1的电动机的直流和交流命令的自适应转子通量命令过程；

图3示出根据本公开的用来确定用于图2的自适应转子通量命令过程中的自适应预测扭矩命令的自适应预测扭矩例程；

图4-1示出根据本公开的与扭矩的可实现改变速率相关的数据相对于用于电动扭矩机的一个实施例的输出扭矩和通量的量级的三维图；

图4-2示出根据本公开的从图4-1的数据得出的数据（包括所展示的扭矩的可实现的改变速率的选定量级）相对于扭矩的可实现改变速率和扭矩机的输出扭矩的量级的二维图；

图5示出根据本公开的与建立用于操作扭矩机的一个实施例的快速扭矩储备相关的元素，其中扭矩的量级展示在竖直方向上；

图6-1示出根据本公开的相对于时间的与扭矩机的一个实施例的第一操作点相关的扭矩机扭矩和通量；以及

图6-2示出根据本公开的相对于时间的与扭矩机的一个实施例的第二操作点相关的扭矩机扭矩和通量。

具体实施方式

现在参照图式，其中仅为了说明某些示例性实施例而非为了限制其的目的进行展示，图1示意性地示出包括联接到传动系60并且由控制***10控制的动力总成***20的车辆100。在整个描述中相同数字指代相同元件。动力总成***20包括内燃发动机40、变速器50以及电动扭矩机35。内燃发动机40包括通过输入构件42机械旋转地联接到变速器50并且通过皮带轮机构38机械旋转地联接到扭矩机35的曲轴36。

电动扭矩机35和内燃发动机40是产生扭矩的设备。在一个实施例中，电动扭矩机35包括通过皮带轮机构38机械旋转地联接到发动机40的曲轴36的输出构件，从而在其之间提供机械功率路径。皮带轮机构38被配置成实现发动机40与扭矩机35之间的扭矩传递，包括将扭矩从扭矩机35传递到发动机40以用于发动机自动启动和自动停止操纵、牵引扭矩辅助、再生制动车辆，以及将扭矩从发动机40传递到扭矩机35以用于高压电力充电。在一个实施例中，皮带轮机构38包括在附接到发动机40的曲轴36的皮带轮与附接到联接到扭矩机35的转子的旋转轴的另一个皮带轮之间传送的螺旋形皮带，称为皮带交流发电机起动机（BAS）***。皮带轮机构38被配置有已知皮带轮比K，其定义发动机40的单次旋转与扭矩机35的大量旋转之间的比。或者，皮带轮机构38可以包括正排量齿轮机构。发电机40可以包括用于响应于一个实施例中的键曲柄事件启动的低压电磁阀致动的电启动器39。可以不受限制地使用电动扭矩机35、内燃发动机40和变速器50的其他配置。

发动机40优选地是多汽缸内燃发动机，其通过四冲程循环热力燃烧过程将燃油转变成机械扭矩，所述过程优选地包括通过发动机旋转720°（即，两个完整的发动机旋转）的进气、压缩、燃烧以及排气冲程循环的重复执行。发动机40配备有用于监控操作并且响应于操作者扭矩请求传递燃油以形成燃烧负载从而产生扭矩的多个致动器和感测设备。感测设备包括用于监控可以在监控发动机位置时使用的发动机曲柄转角的曲轴位置传感器41。发动机40被配置成在动力总成***20的正在进行的操作期间执行自动启动和自动停止控制方案和燃油切断（FCO）控制方案。发动机40被认为在其不旋转时处于OFF(关闭)状态。发动机40被认为在其旋转时处于ON(打开)状态，包括其中发动机旋转并且不供燃油的一个或多个FCO状态。

扭矩机35优选地是配置为高压多相电动机/发生器的感应电动机，其将所存储的电能转变为机械功率并且将机械功率转变为可以存储在高压电池25中的电能。扭矩机35包括转子和定子以及随附的位置传感器37（其在一个实施例中是可变磁阻旋转变压器）。旋转变压器37通过电气配线33直接信号地连接到逆变器控制器11，并且用来监控扭矩机35的转子的旋转位置。扭矩机35的转子的旋转位置由逆变器控制器11用来控制逆变器模块32（其控制扭矩机35）的操作。逆变器控制器11优选地与逆变器模块32位于同一位置（如图所示），或者替代地可以较远定位在例如控制模块12内。

高压电池25通过高压DC总线29电连接到逆变器模块32以响应于控制***10中发起的控制信号将高压DC电功率传递到扭矩机35。逆变器模块32通过多相电动机控制功率总线31电连接到扭矩机35，其中优选地在其两个或三个导线上监控电流。逆变器模块32配置有适合的控制电路，包括成对的功率晶体管，例如用于将高压DC电功率变换为高压AC电功率并且将高压AC电功率变换为高压DC电功率的IGBT。逆变器模块32优选地使用脉宽调制（PWM）控制来将在高压电池25中发出的存储的DC电功率转变为AC电功率以驱动扭矩机35产生扭矩。类似地，逆变器模块32将传递到扭矩机35的机械功率转变为DC电功率以产生可存储在高压电池25中的电能，包括作为再生控制策略的一部分。应了解，逆变器模块32被配置成接收电动机控制命令并且控制逆变器状态以提供电动机驱动和再生功能性。在一个实施例中，DC/DC电功率转变器34电连接到低压总线28和低压电池27，并且电连接到高压总线29。这些电功率连接是已知的并且未详细描述。低压电池27电连接到辅助功率***26以将低压电功率提供到车辆上的低压***，包括例如电动车窗、HVAC风扇、座椅以及低压电磁阀致动的电启动器39。

变速器50优选地使用一个或多个差速齿轮组和液压致动的离合器来实现发动机40与输出构件62之间在一个范围的速度比内的多个可选操作模式中的一个下的扭矩传递。变速器50包括任何适合的配置，并且可以是配置成在多个可选固定挡位操作模式之间自动换挡以在实现操作者扭矩请求与发动机操作点之间的优选匹配的速比下操作的自动变速器。传动系60可以包括机械地联接到轮轴64的差速齿轮设备65或者在一个实施例中机械地联接到车轮66的半轴。传动系60在变速器50与路面之间传递牵引功率。

控制***10包括信号地连接到操作者界面14的控制模块12。控制模块12可以是中央地定位以提供动力总成***20的个别元件的操作控制的单一控制模块或者与动力总成***20的个别元件同位以实现其操作控制的多个离散的控制模块，或者控制模块的一些其他适合的组合。控制***10还可以包括控制模块的分级控制。控制模块12优选地直接或者通过通信总线18信号地且操作地连接到动力总成***20的个别元件。控制模块12信号地连接到高压电池25、逆变器模块32、扭矩机35、发动机40以及变速器50中的每一个的感测设备以监控其操作并确定其参数状态。车辆100的操作者界面14包括车辆操作者通过其命令车辆100的操作的多个人/机界面设备，包括例如使得操作者能够转动曲柄并且启动发动机40的点火开关、油门踏板、制动踏板、变速器档位选择器（PRNDL）、方向盘以及前照灯开关。

动力总成***200包括具有通信总线18的通信方案以实现控制***10与动力总成***20的元件之间的传感器信号和致动器命令信号的形式的通信。应了解，通信方案使用一个或多个通信***和设备（包括例如，通信总线18、直接连接、局域网总线、串行周边接口总线以及无线通信）实现去往和来自控制***10的信息传递。

控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器以及类似术语意味着以下内容中的一个或多个的任一个或各种组合：专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序或例程的中央处理单元（优选地微处理器）以及相关内存和储存器（只读、可编程只读、随机访问、硬驱动等）、组合逻辑电路、输入/输出电路和设备、适当的信号调节和缓存电路以及提供所述功能性的其他部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法以及类似术语意味着包括校准和查找表的任何指令集。控制模块具有执行以提供所需功能的一组控制例程。例程诸如由中央处理单元执行，并且可操作以监控来自感测设备和其他联网控制模块的输入，并且执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。例程可以以规则的间隔执行，例如在正在进行的操作期间每100微秒以及3.125、6.25、12.5、25和100微秒。或者，可以响应于事件的发生来执行例程。

控制模块12包括监控动力总成***20的元件的操作和从操作者界面14输入的操作者命令并且响应于操作者命令确定用于操作动力总成***20的命令的控制例程。用于操作动力总成***20的命令包括用于扭矩机35的扭矩命令（其被传送到逆变器控制器11以用于如参照图2和3所描述的实施），并且包括即时扭矩命令和预测扭矩命令。

即时扭矩命令是即时地响应于***操作的用于电动机扭矩的命令，即，在其可以由扭矩机产生时应由扭矩机尽快产生的扭矩。预测扭矩命令是在指定时间周期内电动机应能够产生的扭矩的量级。因此，预测扭矩命令是电机准备在指定时间量内产生的扭矩的量级。在一个实施例中，关于预测扭矩命令而言所关注的操作参数被定义为扭矩的改变速率，并且可以依据扭矩响应时间来评估扭矩机的整体操作。扭矩的改变速率是扭矩机改变能力（即，将扭矩从当前的扭矩量级增加到命令的扭矩量级）的时间-速率测量值，并且可以每秒千牛顿-米（kN-m/s）为单位来测量。扭矩机增加扭矩的能力（即，扭矩的改变速率）与输出扭矩的当前量级和电机中的通量有关，如参照图4所描述的。扭矩机优选地被控制为能够以扭矩的规定的最小改变速率将扭矩从当前或瞬时扭矩增加到预测扭矩命令，这包括控制扭矩机中的通量的量级。举例而言，扭矩机被控制以响应于预测扭矩命令产生将实现10 kN-m/s的扭矩的规定的最小改变速率的通量量级。

预测扭矩命令用来使得扭矩机准备响应可能在近期操作中发生的电动机扭矩命令的潜在改变。预测扭矩命令用来克服***和部件延迟，包括响应时间、与机械惯性相关的滞后时间、控制信号延迟、与高压开关的响应时间相关的瞬时延迟以及其他因素。预测扭矩命令包括可以在近期（例如，200 msec内）发生的命令的电动机扭矩的确定，并且可以包括响应于车辆操作（诸如发动机自动停止和自动启动操作期间的发动机脉冲消除、与齿轮游隙有关的传动系阻尼、换挡期间的变速器输入速度控制以及其他操作）中即将发生的改变的电动机扭矩的预计改变。图5用图形示出这些元素。因此，即时扭矩命令和预测扭矩命令在稳态条件下可以是基本上相同的值。预测扭矩命令可以从指示车辆操作中即将发生的改变需要***扭矩的改变（诸如，取决于即时扭矩命令的量级，执行换挡或者执行发动机自动停止或发动机自动启动操作）的操作条件下的即时扭矩命令得出。

图2示意性地示出用于确定用于响应于即时扭矩命令206和预测扭矩命令208操作图1的电动机40的一个实施例的直流和交流命令的自适应转子通量命令过程。自适应转子通量命令过程可以导致增加的***效率，包括补偿命令的直流与转子通量的产生之间的时间延迟的最大扭矩响应从而实现具有最小的***功率损耗的改进的扭矩响应。受监控的输入包括电动机旋转速度202和高压DC电位204。即时扭矩命令206连同电动机旋转速度202和高压DC电位204由扭矩命令箝位电路210使用，该箝位电路基于这些确定箝位扭矩命令215。钳位扭矩命令215是基于根据电动机旋转速度202和高压DC电位204的电动机40响应即时扭矩命令206的能力。因此，钳位扭矩命令215限于对于高压DC电位204在电动机旋转速度202下对于电动机40的最大可实现扭矩。

钳位扭矩命令215连同电动机旋转速度202和高压DC电位204被输入到交流命令确定方案220，该方案响应于钳位扭矩命令215和电动机旋转速度202来确定交流命令（Iq）225的量级。因此，交流命令（Iq）225与即时扭矩命令206有关。同时，即时扭矩命令206连同预测扭矩命令208被输入到自适应预测扭矩例程230以确定适应的预测扭矩命令235。参照图3描述适应的预测扭矩例程230的实施例。在比较器240中将适应的预测扭矩命令235与钳位扭矩命令215进行比较，该比较器选择其最大值作为通量扭矩命令245。通量扭矩命令245是基于适应的预测扭矩命令235来确定，并且用来确定通量命令255以控制通量从而使得从扭矩机输出的扭矩响应扭矩的规定的最小改变速率，如参照图4所描述的。通量命令255在提供快速扭矩储备的通量水平下，该通量水平是可以实现扭矩的规定的最小改变速率的最小通量值。因此，可以控制扭矩机中的通量的量级以使得扭矩机能够实现与扭矩的规定的最小改变速率（在一个实施例中是10 kN-m/sec）下的快速扭矩储备相关的扭矩改变。通量命令确定方案250确定对应于通量扭矩命令245的量级的通量命令255。通量命令255被输入到直流确定方案260，该方案使用直接正交数学变换来确定直流命令Id 265的量级。如本领域普通技术人员所了解，直流命令Id与导致扭矩的转子通量的产生之间存在响应时间延迟。因此，选择适应的预测扭矩命令235和钳位扭矩命令215中的最大值作为通量扭矩命令245改进了转子通量产生的响应性。这通过选择提供最大可实现通量而不会消耗与增加的扭矩相关的功率的直流命令Id，从而提供补偿命令的直流与转子通量的产生之间的时间延迟的最大扭矩响应来实现改进的扭矩响应同时最小化***功率损耗。直流命令Id 265和交流命令Iq 225经历逆变换（dq-abc）以得出用来控制逆变器实现扭矩命令的三相AC命令。

图3示意性的示出用来确定用于图2的上述自适应转子通量命令过程（其用于确定用于操作图1的电动机40的直流和交流命令）中的自适应预测扭矩命令235的自适应预测扭矩例程230的一个实施例。提供表1作为图3的图解，其中数字编号方框和对应功能如下阐述。

表1

自适应预测扭矩例程230的每次执行如下操作。识别扭矩命令的绝对值Tabs（即，即时扭矩命令206）（302），即，Tabs = abs(Tcmd)。此操作简化计算，与扭矩命令为正（即，将电功率转变为扭矩）还是负（即，将扭转转变为电功率）无关。扭矩差项Δabs被设置为预测扭矩命令的绝对值Tprd与扭矩命令的绝对值Tabs之间的差以及零中的最大值。因此，当扭矩命令的绝对值Tabs大于预测扭矩命令Tprd时，扭矩差项Δabs被设置为等于零（304）。将扭矩差项Δabs与最大可允许差项Δmax和最大电动机扭矩极限Tmax中的最小值进行比较（306），并且当大于其时（306）（1），扭矩差项Δabs被设置为等于最大可允许差项Δmax和最大电动机扭矩极限Tmax中的最小值（308）。否则（306）（0），操作继续。这包括将扭矩命令的绝对值Tabs与最大电动机扭矩极限Tmax进行比较（310）。当扭矩命令的绝对值Tabs大于最大电动机扭矩极限Tmax时（310）（1），将扭矩命令的绝对值Tabs设置为等于最大电动机扭矩极限Tmax（312）。否则（310）（0），操作继续，这包括确定用于与扭矩命令的绝对值Tabs和扭矩差项Δabs二者都有关的差项Δpf的适应的值（314）。在一个实施例中，可以使用基于扭矩响应实验地开发出的校准表来确定用于与扭矩命令的绝对值Tabs和差项Δabs二者都有关的差项Δpf的适应的值。从***效率的观点来看，差项Δpf的较低值是优选的，因为增加差项Δpf导致通量扭矩命令增加，这将导致增加的电流伴随增加的功率损耗。表2示出为了与图1的电动机40的实施例一起使用而开发出的示例性校准表。

表2

可以如下得出填入参照表2示出的校准表中的差项Δpf的值。图1中描述的电动机40的实施例的代表性示例可以被配置成在受控的操作和环境条件下在实验室测试单元中工作。最初，将扭矩命令设置为用于绝对扭矩命令Tabs的选定值，并且将差项Δpf设置为等于扭矩差项Δabs。将绝对扭矩命令Tabs增加等于扭矩差项Δabs的量（Tabs＋Δabs），并且随着扭矩响应时间来测量实际扭矩。将扭矩命令减少到绝对扭矩命令Tabs。将差项Δpf减少预定值（例如，10 Nm）。再次增加扭矩命令（Tabs＋Δabs），并且再次测量实际扭矩。再次测量扭矩响应时间并且将其与先前确定的扭矩响应时间进行比较。重复先前步骤直到实际扭矩对扭矩命令的扭矩响应时间显著增加，即，大于预定要求，并且选择用于差项Δpf的值，其是使得扭矩改变速率大于或等于扭矩的规定的最小改变速率的差项Δpf的最小值。以此方式，将差项Δpf设置为实现所需要的扭矩响应改变速率并且同时最小化通量的最小值。在绝对扭矩命令Tabs和扭矩差项Δabs的值范围内，对绝对扭矩命令Tabs与扭矩差项Δabs的值的每个组合重复此过程。确定用于与扭矩命令的绝对值Tabs和扭矩差项Δabs二者都有关的差项Δpf的适应的值。

确定最终预测扭矩命令Tpf（即，图2的适应的预测扭矩命令235）作为扭矩命令的绝对值Tabs与差项Δabs的数值和（316），并且将此项返回到自适应转子通量命令过程200以用作用于确定用于操作图1的电动机40的实施例的直流命令的适应的预测扭矩命令235。使用图2的自适应转子通量命令过程200可以导致增加的***效率同时通过补偿命令的直流Id与转子通量的产生之间的任何时间延迟获得最大扭矩响应从而实现与具有最小化的***功率损耗的转子通量产生相关的改进的扭矩响应。选择适应的预测扭矩命令235的此过程允许选择产生最小化电流的增加而没有扭矩的相应增加的通量量级的直流命令。用于操作图1的电动机40的实施例的最终预测扭矩命令Tpf响应预测扭矩命令208。

图4-1和4-2图形地示出与扭矩的改变速率（其是与扭矩机增加扭矩的能力相关的操作特征）相关的数据。扭矩的改变速率与电动机扭矩响应时间有关并且影响该时间。图4-1图形地示出与从稳态扭矩操作点开始时扭矩的可实现改变速率相关的数据（其中扭矩的可实现改变速率在轴（kN-m/s）430上）相对于用于电动扭矩机的一个实施例的扭矩机的输出扭矩的当前量级（在轴410上展示）和扭矩机中的通量（在轴420上展示）的三维图。轴420上的通量的量级对应于预测扭矩命令的量级，并且轴410上的扭矩的量级对应于即时扭矩命令的量级。如图所示，与扭矩机中的低通量量级联接的低输出扭矩量级产生低的扭矩改变速率。轴430上展示的扭矩改变速率指示对于通量和扭矩操作点而言扭矩机可以增加传递的扭矩的最大速率。当扭矩机是产生扭矩（正扭矩）时，传递的扭矩的增加意味着较大量的扭矩，即更大的正数。类似地，当扭矩机是反应扭矩（负扭矩）时，传递的扭矩的增加意味着较大量的反应扭矩，即更大的负数。可以迅速地实现扭矩的量级的减小（即，传递的扭矩的减少）并且本文并未进行论述。扭矩改变速率取决于初始操作条件。数据指示对于在通量（或预测扭矩命令）大于即时扭矩命令的状态下工作的扭矩机而言，扭矩改变速率（即，扭矩可以增加的速率）相对高。相反，当扭矩机在通量小于即时扭矩命令的状态下工作并且即时扭矩命令低（即，接近零）时，扭矩的改变速率相对小，因为增加扭矩之前必须增加通量，这引入***延迟。

图4-2图形地示出从参照图4-1展示的数据得出的数据（包括从稳态扭矩操作点开始时扭矩的可实现的改变速率的选定量级，其中展示扭矩的可实现改变速率430（即，4、6、8、10、12和14 kN-m/s））相对于用于电动扭矩机的一个实施例的扭矩机的输出扭矩的当前量级（在轴410上展示）和扭矩机中的通量（在轴420上展示）的二维图。扭矩的可实现改变速率的选定量级对应于本文描述的扭矩的规定的最小改变速率，其是7 kN-m/sec的量级。这可以通过在7 kN-m/sec的扭矩的规定的最小改变速率引入垂直于图4-1的轴430的水平平面来分析地实现。如图所示，数据可以用来确定相对于扭矩机的输出扭矩的当前量级（在轴410上展示）实现7 kN-m/sec的扭矩的规定的最小改变速率所需要的扭矩机中的通量的最小量级（在轴420上展示）。这样，电动机控制例程可以取决于扭矩机的输出扭矩的当前量级决定是否应增加通量水平以及应将通量增加到何等程度。当扭矩机在150 Nm的即时扭矩下工作时，则即使将响应类型设置为主动并且预测命令是200 Nm，电动机控制例程也可以确定不必增加通量，因为扭矩的可实现改变速率大于关于那个操作点的扭矩的规定的最小改变速率。此操作导致功率节省，因为扭矩机不产生额外的、不必要的通量。然而，在其中输出扭矩的当前量级是20 Nm（具有主动响应类型并且预测扭矩命令和对应通量命令被设置为40 Nm）的操作条件下，控制例程包括通量水平不足以实现扭矩的规定的最小改变速率（7 kN-m/sec），在至少7 kN-m/sec的速率下将通量水平增加到用于将扭矩从20 N-m改变到40 N-m的能力。

图5图形地示出与建立用于操作扭矩机的一个实施例的快速扭矩储备相关的元素，其中扭矩的量级展示在竖直方向上。线510图形地示出即时扭矩命令，其可以是关于扭矩机的负的最大可实现扭矩与正的最大可实现扭矩之间的任何量级。快速扭矩储备由控制***用来控制扭矩机中的通量以使得扭矩机能够在扭矩的规定的最小改变速率（例如，在7 kN-m/sec）下实现与快速扭矩储备相关的扭矩改变。快速扭矩储备的一个元素包括速度控制扭矩储备512，其用于在换挡期间控制变速器输入速度并且可以是20 Nm的量级或者在一个实施例中取决于换挡顺序可以更大。应了解，速度控制扭矩储备512的量级可以取决于***配置、***实施例和其他因素而变化。快速扭矩储备的另一个元素包括变速器中的变速器输入速度控制，其具有与变速器输出不同的输入构件。举例而言，电气车辆***中的一些变速器具有由输出速度指定的变速器输入速度，例如，Ni = k*No，其中k是常数。在这些情况下，不存在变速器输入速度控制，但是传动系阻尼被开启且是主动的。快速扭矩储备的另一个元素包括传动系阻尼扭矩储备514，其用于在扭矩产生与扭矩反应模式之间的过渡期间控制变速器以及变速器和传动系中伴随的齿轮游隙，并且可以是10 Nm的量级或者在一个实施例中取决于换挡顺序可以更大。应了解，传动系阻尼扭矩储备514的量级可以取决于***配置、***实施例和其他因素而变化。快速扭矩储备的另一个元素包括发动机脉冲消除扭矩储备516，其用于在发动机ON(开启)与发动机OFF(关闭)模式之间过渡期间控制变速器输入速度以及在自动停止和自动启动模式期间发生的伴随的发动机脉冲产生，并且可以是2 Nm的量级或者在一个实施例中可以更大。应了解，发动机脉冲消除扭矩储备516可以取决于***配置、***实施例和其他因素而变化。

图6-1图形地示出相对于时间（其在水平轴上展示）的与扭矩机的一个实施例的操作点相关的扭矩机扭矩610和通量620。扭矩机的操作点最初在0 Nm，并且对应通量在与快速扭矩储备相关的通量水平622，例如，如参照图5所描述。在时间611，预测扭矩命令612增加到100 Nm，从而指示即将到来的命令用于增加来自电机的扭矩。通过将扭矩机中的通量的量级控制到通量水平624，将扭矩机控制成能够在扭矩的规定的最小改变速率下将扭矩从当前或即时扭矩（即，0 Nm）增加到预测扭矩命令100 Nm。因此，当在时间613即时扭矩命令614增加到100 Nm的扭矩命令时，所实现的电动机扭矩616响应于在扭矩的规定的最小改变速率下的即时扭矩命令614，并且在时间615实现100 Nm的扭矩输出。

图6-2图形地示出相对于时间（其在水平轴上展示）的与扭矩机的一个实施例的操作点相关的扭矩机扭矩630和通量640。扭矩机的操作点最初在100 Nm，并且对应通量在与快速扭矩储备相关的通量水平642，例如，如参照图5所描述。在时间621，预测扭矩命令632增加到180 Nm，从而指示即将到来的命令用于增加来自电机的扭矩。在此示例中，通量水平642足以能够在扭矩的规定的最小改变速率下将扭矩从当前或即时扭矩（即，100 Nm）增加到预测扭矩命令180 Nm，而通量没有额外改变。因此，当在时间623即时扭矩命令634增加到180 Nm的扭矩命令时，所实现的电动机扭矩636响应于在扭矩的规定的最小改变速率或更快速率下的即时扭矩命令634，并且在时间625实现180 Nm的扭矩输出。

因此，预测扭矩命令和即时扭矩命令提供感应电动机中的改进的瞬时响应同时最小化功率损耗。在预测扭矩与即时扭矩之间的一些扭矩水平和增量下，命令超出与即时扭矩相关的通量要求的额外通量。在预测扭矩与即时扭矩之间的其他扭矩水平和增量下，不命令额外通量，因为瞬时响应要求可以在预测扭矩命令改变时由当前通量水平满足。

本公开描述了某些优选实施例和对其的修改。其他人在阅读和理解说明书之后可以进行其他修护和改变。因此，本公开并不意欲限于披露为预期用于执行本公开的最佳模式的具体实施例，而是本公开将包括落入随附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种用于控制动力总成***的电动扭矩机的方法，包括：

确定用于控制扭矩机的预测扭矩命令；

响应于预测扭矩命令确定通量命令，所述通量命令包括响应于预测扭矩命令提供快速扭矩储备的通量水平，快速扭矩储备包括响应于预测扭矩命令从扭矩机输出的扭矩的规定的最小改变速率；以及

操作逆变器控制器以响应于通量命令控制扭矩机的通量。

2.如权利要求1所述的方法，其中确定预测扭矩命令包括确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩。

3.如权利要求2所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括确定可能在200微秒内发生的命令的电动机扭矩。

4.如权利要求2所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括响应于与用于动力总成***的内燃发动机的自动停止操作和自动启动操作相关的发动机脉冲消除确定命令的电动机扭矩的预计改变。

5.如权利要求2所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括响应于与联接到动力总成***的传动系中的齿轮游隙有关的阻尼确定命令的电动机扭矩的预计改变。

6.如权利要求2所述的方法，其中确定可能在近期发生的命令的电动机扭矩包括响应于在动力总成***的变速器中的换挡期间的变速器输入速度控制确定命令的电动机扭矩的预计改变。

7.如权利要求1所述的方法，其中确定预测扭矩命令包括确定扭矩机在指定时间周期内应能够产生的扭矩的量级。

8.如权利要求1所述的方法，其进一步包括响应于对动力总成***的输出扭矩命令来确定用于控制扭矩机的即时扭矩命令，所述即时扭矩命令包括用于在其能被产生时应由扭矩机尽快地产生的电动机扭矩的命令。

9.如权利要求1所述的方法，其中响应于预测扭矩命令确定包括提供快速扭矩储备的通量水平的通量命令包括响应于预测扭矩命令能至少实现从扭矩机输出的扭矩的规定的最小改变速率的最小通量。

10.一种用于控制包括电动扭矩机和联接到配置成将扭矩传递到传动系的变速器的内燃发动机的动力总成***的方法，包括：

确定预测扭矩命令和用于控制扭矩机的即时扭矩命令；

响应于预测扭矩命令确定通量命令，所述通量命令包括响应于预测扭矩命令提供快速扭矩储备的通量水平，快速扭矩储备至少包括响应于预测扭矩命令从扭矩机输出的扭矩的规定的最小可允许改变速率；以及

操作逆变器控制器以响应于通量命令控制扭矩机的通量并且响应于即时扭矩命令控制从扭矩机输出的扭矩。