[發明專利]一種基于電機旋變電角度在線計算發動機角度位置的方法

在審

• 申請號: 201811528653.1
• 申請日: 2018-12-13
• 公開（公告）號: CN109808676A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 胡耀東;楊福源;杜磊
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B60W20/00
• 分類號: B60W20/00;B60W40/00;G06F17/50
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 廖元秋

本發明提出一種基于電機旋變電角度在線計算發動機角度位置的方法，涉及發動機、電機或混合動力系統的電子控制領域。該方法通過建立發動機曲軸機械角度與電機電角度之間的關系，在每個電機控制器控制周期到來時，通過計數器跳變算法計算發動機的機械角度。本發明能夠同時滿足發動機和電機高頻聯合控制的需求，降低混合動力系統的成本。

技術領域

本發明涉及發動機、電機或混合動力系統的電子控制領域，特別涉及一種基于電機旋變電角度在線計算發動機角度位置的方法。

背景技術

傳統的混合動力系統在發動機和電機之間安裝飛輪、扭轉減振器和離合器來實現在傳遞扭矩的同時減小軸系的振動。近年來，提出了讓電機的轉子取代發動機飛輪，電機轉子與曲軸后端剛性連接的方案。該方案取消了扭轉減振器和離合器，使系統結構更緊湊，成本更低。

但是，在發動機-飛輪電機的方案或者其它包含發動機和電機剛性連接結構的混合動力系統中，發動機和電機仍用兩個傳感器分別確定各自的角度位置。電機通過旋變轉子和旋變線圈確定電機的電角度位置。電控發動機通過安裝在曲軸前端的磁電式或霍爾式的曲軸角度位置傳感器確定曲軸的機械角度位置。曲軸角度位置傳感器包含隨曲軸旋轉的齒盤和固定在發動機機身上的探頭。齒盤通過連齒或缺齒確定上止點位置，通過齒數確定與連/缺齒的角度差。

然而，發動機和電機各采用一個傳感器是冗余的，會增加系統的成本、復雜度，降低可靠性。并且，現有的汽車控制架構中，整車控制器基于CAN(Controller Area Network，控制器局域網絡)通訊實現對發動機和電機的協同控制。因此，電機對發動機的響應速度受到CAN通訊延遲的限制。

不僅如此，對于獨立的電機控制器和發動機控制器，如果直接依靠CAN總線通訊將發動機的角度位置發送到電機控制器，同樣會存在延遲。該延遲在高頻控制場景下會帶來很大的誤差，難以實現電機對發動機在高頻域上的響應。另外，在未來的混合動力系統中，為了滿足發動機和電機高頻協調控制的要求，發動機和電機控制器是集成的。因此，需要提出一種能夠同時滿足電機和發動機控制需求在線計算角度位置的方法。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，提出一種基于電機旋變電角度在線計算發動機角度位置的方法。本發明能夠降低混合動力系統的成本，滿足電機和發動機高頻聯合控制的需求。

本發明提出一種基于電機旋變電角度在線計算發動機角度位置的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)建立曲軸的機械角度與電角度之間的關系，表達式如下：

式中，MechAng為機械角度，ElecAng為電角度，k為由電機旋變計算出的電角度ElecAng所占用的字長，Counter為計數器，Step_MechAng為機械角度步長，表達式如下：

Step_MechAng＝360/p

式中，若發動機和電機同軸，則p為電機的極對數；若發動機和電機不同軸，則用電機/發動機機械轉速速比Rit_trans乘以電機的極對數p代替上式中的p，即p→Rit_trans×p；

2)計算控制周期電角度；

定義發動機曲軸的機械轉速為n，單位為rpm；電機的電轉速為n_elec，單位為rpm；MCU的控制周期為Ctrl_cyc，單位為μs；

則電機的電轉速為：

n_elec＝np (3)

電轉速n_elec每轉所需要的時間為單位為ms；電轉速n_elec每轉所包含的控制周期的個數為則每個控制周期Ctrl_cyc對應的電角度ElecAng定義為Δ，稱作控制周期電角度，則有：