CN102003294B - 混合动力车辆的发动机起动控制装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及混合动力车辆的发动机起动控制装置和方法。混合动力系包括具有曲轴的发动机、以及具有输入构件、输出构件以及可操作以提供或接收扭矩的至少一个马达/发电机的混合动力变速器。阻尼器将曲轴连接到输入构件。双向旋转位置感测系统与曲轴或阻尼器的输入侧可操作地连接,且配置成感测曲轴的旋转位置和方向,并且提供表示旋转位置和方向的位置信号。至少一个控制器配置成接收位置信号且至少部分基于位置信号将扭矩指令提供给马达/发电机。扭矩指令可操作以使得马达/发电机基本消除在阻尼器打开下起动发动机期间与所感测旋转位置有关的预期发动机扭矩脉动。提供一种控制混合动力系的方法。
Description
技术领域
本发明总体上涉及用于混合动力车辆上的发动机的控制装置和方法,且更具体地涉及用于消除发动机扭矩脉动的装置和方法。
背景技术
具有混合动力系的车辆能够在某些操作模式下关闭发动机,且依赖于仅从一个或多个马达/发电机供给的扭矩,因而改善了燃料经济性。当操作条件需要正发动机扭矩时,发动机由混合电子控制器再起动,称为自动起动。阻尼器通常用于发动机与变速器之间的传动系连接中,以减少振动,在传递发动机扭矩时过滤掉高频发动机扭矩振动。一些混合动力系还采用扭矩脉动消除,激励马达-发电机抵消由发动机启动和气缸点火事件引起的传动系振动。其它混合动力系使用在发动机自动起动期间接合的阻尼器旁通离合器(DBC),以便旁通阻尼器来避免由在经受其固有频率的阻尼器在该速度范围内引起的振动,从而防止发动机扭矩脉动传递给变速器。DBC在正常操作期间被释放,从而恢复阻尼器功能。
扭矩脉动消除需要知晓发动机曲轴的位置。曲轴传感器通常是单向的,因为其不能辨别曲轴的旋转方向。当发动机减速直至停止时,旋转方向的反转是常见的。采用单向传感器,在从传感器信息可确定曲轴位置精确估计值之前,在前进方向一次行进经过位置指示器(例如,缺失的轮齿或缺失的磁极)并且在后退方向一次行进经过位置指示器是必要的。然而,在缺失的轮齿/磁极中并不总是发生方向反转。因而,当传感器在前进方向行进的情况下在反向的行进被积累时,出现位置错误。因而,即使先前的停止位置被存储在控制器中,该停止位置也可能不准确地反映曲轴的位置。
发明内容
提供一种发动机起动控制装置和方法,所述装置和方法在不需要DBC(即允许扭矩通过打开的阻尼器从发动机流动到变速器)的情况下在发动机起动期间显著消除发动机扭矩脉动。具体地说,提供一种混合动力系,其包括具有曲轴的发动机;以及包括输入构件、输出构件以及可操作以提供或接收扭矩的至少一个马达/发电机的混合变速器。阻尼器将曲轴与输入构件连接。优选地,阻尼器没有配备旁通离合器,从而减少动力系的轴向长度并减少液压需求,从而在降低成本的同时潜在地增加了燃料经济性。双向旋转位置感测系统可操作地连接到曲轴或阻尼器的输入侧,且配置成感测曲轴的旋转位置和方向,并且提供表示旋转位置和方向的位置信号。至少一个控制器配置成接收位置信号且至少部分基于位置信号将扭矩指令提供给马达/发电机。扭矩指令可操作使得马达/发电机在阻尼器打开(即,没有旁通)的情况下在起动发动机期间基本消除与所感测旋转位置有关的预期发动机扭矩脉动。
一种如上所述用打开的阻尼器来控制混合动力系的方法包括:用双向位置传感器感测发动机曲轴的旋转位置和方向;以及将扭矩指令提供给至少一个马达/发电机,所述至少一个马达/发电机配置成消除在发动机起动期间出现的预期发动机扭矩脉动。预期发动机扭矩脉动基于所感测的旋转位置和方向。
本发明涉及下述技术方案。
1.一种混合动力系,包括:
包括曲轴的发动机;
混合动力变速器,所述混合动力变速器包括输入构件、输出构件以及可操作提供或接收扭矩的至少一个马达/发电机;
阻尼器,所述阻尼器将曲轴与输入构件连接;
双向旋转位置感测系统,所述双向旋转位置感测系统可操作地连接到曲轴且配置成感测曲轴的旋转位置和方向以及提供表示旋转位置和方向的位置信号;和
至少一个控制器,所述至少一个控制器配置成接收位置信号以及至少部分基于位置信号提供扭矩指令给马达/发电机,并且可操作使得马达/发电机在阻尼器打开下起动发动机期间基本消除与所感测旋转位置有关的预期发动机扭矩脉动。
2.根据方案1所述的混合动力系,其中,动力系以缺少用于阻尼器的旁通离合器来表征。
3.根据方案1所述的混合动力系,其中,双向旋转位置感测系统包括安装到曲轴和阻尼器输入侧中的所述一个上的旋转元件以及布置成靠近旋转元件的双向旋转位置感测元件;其中,旋转元件以周向间隔的特征来表征,所述周向间隔的特征定尺寸成在旋转经过双向旋转位置感测元件时足以由双向旋转位置感测元件来感测。
4.根据方案3所述的混合动力系,其中,旋转元件为带齿轮子;且其中,所述特征是在临近轮齿之间的第一间隙和第二间隙,所述间隙布置成在带齿轮子上彼此邻近。
5.根据方案3所述的混合动力系,其中,旋转元件是磁性编码器,所述磁性编码器具有围绕所述磁性编码器周向间隔开的磁极;且其中,所述特征是在临近磁极之间的第一间隙和第二间隙,所述间隙布置成在磁性编码器上彼此邻近。
6.根据方案3所述的混合动力系,还包括:
单向旋转位置感测元件,所述单向旋转位置感测元件从双向旋转位置感测元件成角度地间隔开,且可操作感测旋转经过单向旋转位置感测元件的所述特征;其中,单向旋转位置感测元件不配置成感测旋转元件的旋转方向;其中,单向旋转位置感测元件可操作将另一位置信号提供给至少一个控制器;且其中,扭矩指令还部分基于由单向旋转位置感测元件提供的位置信号。
7.根据方案3所述的混合动力系,其中,旋转元件是安装到阻尼器的第一旋转元件,且还包括:
安装到曲轴的第二旋转元件;
单向旋转位置感测元件,所述单向旋转位置感测元件靠近第二旋转元件布置;其中第二旋转元件以周向间隔的特征来表征,周向间隔的特征定尺寸成在旋转经过单向旋转位置感测元件时足以由单向旋转位置感测元件感测;
其中单向旋转位置感测元件可操作以将另一位置提供给控制器;且其中,扭矩指令还部分基于由单向旋转位置感测元件提供的位置信号。
8.根据方案1所述的混合动力系,还包括:
温度传感器,所述温度传感器可操作地连接到动力系且配置成将表示所感测温度的信号提供给至少一个控制器;以及
其中至少一个控制器配置成基于温度与位置信号之间的预定关系来调节扭矩指令。
9.根据方案1所述的混合动力系,其中至少一个控制器包括用于控制发动机速度的发动机控制器、配置成处理位置信号的混合动力控制器以及马达控制器;且还包括:
马达解析器,所述马达解析器配置成确定马达/发电机的速度以及将表示速度的传感器信号提供给马达控制器。
10.根据方案1所述的混合动力系,其中,双向感测系统和控制器配置成以六度内的精度确定曲轴位置。
11.根据方案1所述的混合动力系,其中,双向感测系统和控制器配置成以三度内的精度确定曲轴位置。
12.一种用于控制混合动力系的方法,所述混合动力系包括带有曲轴的发动机、带有输入构件和输出构件的变速器、以及至少一个马达/发电机,至少一个马达/发电机可操作以提供或接收扭矩,所述方法包括:
用双向旋转位置感测元件感测发动机曲轴的旋转位置和方向;其中阻尼器将发动机曲轴连接到变速器的输入构件;其中动力系以缺少用于阻尼器的旁通离合器来表征;以及
将扭矩指令提供给至少一个马达/发电机,所述至少一个马达/发电机配置成消除在起动发动机期间出现的预期发动机扭矩脉动;其中预期发动机扭矩脉动基于所感测的旋转位置和方向。
13.根据方案12所述的方法,还包括:
经由单向旋转位置感测元件来感测曲轴的第二旋转位置;其中,预期发动机扭矩脉动还基于所感测的第二旋转位置。
14.根据方案13所述的方法,其中,预期发动机扭矩脉动还基于发动机歧管压力。
15.根据方案12所述的方法,其中,预期发动机扭矩脉动还基于由温度引起的所感测旋转位置的预期偏差。
16.根据方案12所述的方法,控制器存储旋转位置数据;且其中,预期发动机扭矩脉动还基于在起动发动机之前的发动机关闭时的最终旋转位置。
本发明的上述特征和优势以及其它特征和优势从用于实施本发明的最佳模式的下述详细说明结合附图将显而易见。
附图说明
图1A是包括发动机扭矩脉动消除系统的第一实施例的混合动力系第一实施例的示意性图示;
图1B是用于图1A中的动力系的双向旋转位置感测系统的正视图;
图1C是用于图1A中的替代性双向旋转位置感测系统的正视图;
图2A是包括扭矩脉动消除系统第二实施例的混合动力系第二实施例的示意性图示,扭矩脉动消除系统包括具有单向以及双向感测元件的旋转位置感测系统;
图2B是图2A中的动力系的双向旋转位置感测系统的正视图;
图2C是用于图2A中的动力系的替代性双向旋转位置感测系统的正视图;
图3A是包括扭矩脉动消除系统第三实施例的混合动力系第三实施例的示意性图示,扭矩脉动消除系统包括单向和双向旋转位置感测系统;
图3B是图3A中所示的双向旋转位置感测系统的正视图;
图3C是用于图3A中的动力系的替代性双向旋转位置感测系统的正视图;
图4是图1A-3A中的混合动力系内的控制器的示意性图示,示出了一种基于曲轴和/或阻尼器的旋转位置产生马达扭矩指令以消除预期发动机扭矩脉动的方法;以及
图5是控制图1A-3A中的混合动力系的方法的流程图。
具体实施方式
参考附图,其中相同的附图标记指代相同的元件,图1A示出了包括发动机12的动力系,发动机12具有曲轴13和多个气缸14,在气缸14中发生燃烧以将曲轴13转动。虽然示出的是四个气缸,但是发动机12可具有四个、六个、八个或任何其它数量的气缸14。动力系10包括可操作地连接的变速器15,以将驱动牵引力提供给车辆的车轮(未示出)。曲轴13通过阻尼器17可操作地连接到变速器15的输入构件16。要注意,没有用于阻尼器17的旁通离合器。在其它实施例中,例如在将现存的混合平台翻新装配本文所描述的扭矩脉动消除系统时,那么可提供旁通离合器;然而,采用下文所述的扭矩脉动消除系统和方法,在自动起动期间不必要有旁通离合器,从而减少动力系的轴向长度、减少液压需求、提供相关增加的燃料经济性以及降低总车辆成本。变速器15包括第一马达/发电机18和第二马达/发电机20。多个相互啮合的齿轮(例如,一个或多个行星齿轮组)、离合器和/或制动器(未示出)可连接到马达/发电机18、20以及彼此连接或连接到变速器壳体,以便在变速器15的输入构件16与输出构件22之间提供各种操作模式和速度比。例如,变速器15可以是双模式混合机电变速器,通过以离合器和/或制动器的不同组合提供两种不同电动可变操作模式和几种固定比模式。一种这样的操作模式是纯电动操作模式,其中发动机12关闭,且马达/发电机18、20向车辆提供动力。纯电动模式增加了车辆的燃料经济性。
发动机控制模块(ECM)24可操作地连接到发动机12以及其它车辆部件(例如加速度计位置传感器和车轮速度传感器等),以根据所存储的算法来控制发动机12的操作(例如,发动机速度、起动或停止),这是典型的。混合控制处理器(HCP)26可操作地连接到ECM24以及与相应马达/发电机18、20连接的马达控制处理器(MCPA)28和(MCPB)30,以控制马达/发电机18、20的定子32A和32B与蓄电池(未示出)之间的电能流动,从而控制马达/发电机是否用作马达或发电机以及其转子34A、34B的扭矩和速度的值,这是本领域技术人员熟知的。MCPA28和MCPB30分别连接到马达解析器36A、36B,马达解析器36A、36B指示相应转子34A、34B的速度、旋转方向以及位置,且将该信息提供给相应处理器MCPA28和MCPB30。
当操作条件保证时,例如当需要附加扭矩来满足高于纯电动模式中可用扭矩的驾驶员需求时,ECM24将重新起动发动机12。动力系10使用包括MCP26、MCPA28和MCPB30的发动机起动控制装置37以及扭矩脉动消除系统38,以防止不期望的发动机扭矩脉动通过打开的阻尼器17传递给变速器15。没有扭矩脉动消除,那么阻尼器17会传递扭矩脉动,因为在起动时发动机速度攀升期间通常出现其固有频率。
扭矩脉动消除系统38包括能够跟踪曲轴速度和旋转方向的双向旋转位置感测系统40,存储在HCP26中的算法从该双向旋转位置感测系统40与预期气缸压力和估计扭矩脉动相关联,这将在下文说明。感测系统40包括双向感测元件42,也称为曲轴位置传感器(CPS),其安装到相对于地44(例如,发动机壳体)的固定位置且布置成靠近旋转元件(例如,安装成与曲轴13旋转的带齿轮子46)。从图1B可以看出,带齿轮子46具有多个轮齿47,其在该实施例中总共有58个轮齿;以及两个周向分隔开的特征,即邻近轮齿之间且大致等于轮齿尺寸的间隙48A、48B。感测元件42能够确定和跟踪经过元件42的每个轮齿的旋转、经过元件42的间隙48A、48B的旋转以及旋转方向,且由此检测曲轴13的速度和位置以及将曲轴13的旋转方向检测处于六度的精度内。感测元件42可以是霍尔效应传感器或数字传感器,但并不如此受局限。当金属轮齿47移动经过感测元件42时,感测元件42的磁场被扰动。这导致感测元件42产生与曲轴旋转速度成比例的变化频率的NO/OFFDC输出电压。传感器能够检测间隙48A、48B何时旋转经过。ECM24和HCP26从感测元件42的脉冲频率能够计算发动机12的速度。估计发动机位置的精度随着带齿轮子46上的轮齿47数量增加而增加。
感测元件42将表示曲轴旋转方向、旋转位置和速度的位置信号45发送给HCP26和发动机12。发动机12处理位置信号45用于气门正时以及其它应用。发动机位置信号由HCP26使用,且与存储在HCP26上关于先前发动机关闭(自动关闭)期间的发动机位置和旋转方向的数据进行比较。因此,HCP26具有在自动关闭期间跟踪发动机位置并保持同步的算法。进而,HCP26持续地检测发动机位置,且不经受信息延迟,因为给定在自动关闭之前存储的发动机起动位置数据的情况下,在传感器42能够提供可靠信号45之前间隔的间隙48A、48B仅需要旋转经过传感器42一次。只要维持向双向感测元件42供电,HCP26和ECM24不需要缺失磁极区域(间隙48A、48B)在自动关闭之后针对可靠轮齿位置旋转经过双向曲轴感测元件42。此外,HCP26跟踪在自动关闭期间发动机12关闭的时间以及温度信息,该温度信息可由以传感器49示意性示出的冷却剂温度传感器或发动机12上的其它温度传感器来提供。温度传感器49将温度信号沿着电连接(未示出)发送给HCP26。通过该信息,HCP26计算考虑了在相对长持续时间期间的发动机停止期间感测元件42的已知不精确性(即,位置漂移)的校正发动机位置。传感器的不精确性可通过对于各种持续时间在各个温度下的实验室测试来预先确定。
在图1C中示出了替代性双向旋转位置感测系统40A。不是采用带齿轮子,旋转元件是具有总共58个磁极47A以及形成邻近间隙48C、48D的两个缺失邻近磁极的磁性编码器46A。在本文中也称为CPS的感测元件42A配置成跟踪每个磁极47A以及间隙48C、48D经过元件42A的旋转。感测元件42A还配置成确定磁性编码器46A的旋转方向,且由此检测曲轴13的旋转方向以及在六度精度范围内的曲轴13的速度和位置、并将表示曲轴位置和旋转方向的位置信号45A发送给HCP26和发动机12两者。
涉及关于每个曲轴13位置的预期发动机扭矩脉动的附加信息被存储在HCP26上。预期发动机扭矩脉动信息可基于在类似动力系(没有扭矩脉动消除系统)被测试性能时所记录的扭矩脉动或可基于数学模型。MCPA28和MCPB30用解析器36A、36B跟踪马达/发电机位置和速度,且将该信息提供给HCP26。通过来自感测元件42的发动机旋转位置和方向信息以及来自于解析器36A、36B的马达速度和位置信息,HCP26产生配置成消除预期发动机扭矩脉动的发动机扭矩脉动消除扭矩,并将扭矩指令发送给MCPA28和MCPB30,以藉此控制马达/发电机18、20的操作,从而在仍满足输出构件22处所需的扭矩的同时抵消并消除发动机扭矩脉动,以满足在给定车辆操作条件下的驾驶员指令。
第二实施例
参考图2A、2B,描述了混合动力系110。与关于图1A和1B示出并描述的部件相同的部件采用相似的附图标记。发动机112具有使得曲轴13移动的六个气缸114,但是可使用任何数量的气缸。混合动力系110包括发动机起动控制装置137以及扭矩脉动消除系统138,发动机起动控制装置137包括ECM124、HCP126、MCPA28以及MCPA30,扭矩脉动消除系统138使用双向旋转位置感测系统140,双向旋转位置感测系统140除单向感测元件43之外还具有双向感测元件42,单向感测元件43与双向感测元件42以预定量W成角度地间隔开,并且也布置成生产基于轮子46的旋转的位置信号147并将该位置信号发送给ECM124用于处理。感测元件42、43在本文也称为CPS。ECM124根据用于控制发动机112的单向感测元件43来确定发动机位置。信号147也被提供给HCP126,其复制由ECM124执行的信号147处理、也处理由双向感测元件42提供的信号45并且基于来自于两个偏置感测元件42、43的信号45、147在算法中使用处理信号信息来计算三度精度内的发动机位置。在替代性实施例中,单向感测元件43可由另一双向感测元件来替换,以便使用两个双向感测元件,从而改进总系统精度。
在图2C示出了替代性双向旋转位置感测系统140A。不是采用带齿轮子,旋转元件是关于图1C描述的磁性编码器46A。感测元件42A也配置成确定磁性编码器46A的旋转方向;并由此检测曲轴13的速度、位置和旋转方向;以及将表示曲轴位置和旋转方向的位置信号45A发送给HCP26。单向感测元件43A从感测元件42A成角度地间隔开一定量W,且产生位置信号147A,位置信号147A被发送给ECM124用于处理且也发送给HCP126,HCP126复制由ECM124执行的信号147A的处理。HCP126也处理由双向感测元件42A提供的信号45A,并且基于来自于两个偏置感测元件42A、43A的信号45A、147A在算法中使用处理信号信息来计算三度精度内的发动机位置。在替代性实施例中,单向感测元件43A可由另一双向感测元件来替换,以便使用两个双向感测元件,从而改进总系统精度。
类似于HCP26,HCP126也具有在关闭之前跟踪发动机位置的算法,并藉此在自动停止期间以及在发动机起动时保持发动机位置信息的同步。此外,HCP126具有基于发动机位置信息产生发动机扭矩脉动消除指令的算法,以藉此控制马达/发电机18、20消除否则会流经打开的阻尼器17的扭矩脉动。还提供在长持续时间发动机停止期间考虑与感测元件42、43(或42A、43A)的温度相关位置漂移的校正发动机位置计算的算法。
第三实施例
参考图3A、3B,描述了混合动力系210。与关于图1A和1B示出并描述的部件相同的部件采用相似的附图标记。发动机212具有使得曲轴13移动的六个气缸214,但是可使用任何数量的气缸。混合动力系210包括发动机起动控制装置237以及扭矩脉动消除系统238,发动机起动控制装置237包括HCP226、MCPA228以及MCPA230,扭矩脉动消除系统238使用双向旋转位置感测系统240,双向旋转位置感测系统140具有双向感测元件242,在本文中也称为CPS,其安装成确定安装到阻尼器17输入侧上的带齿轮子246的旋转位置。阻尼器17输入侧与曲轴13共同旋转,且因此表示曲轴位置。带齿轮子246优选地具有118个轮齿249以及两个间隔特征248A、249A,间隔特征248A、249A大致为彼此邻近的两个轮齿249的尺寸。扭矩脉动消除系统238还使用单向旋转位置感测系统,包括单向感测元件43和安装到曲轴13上的带齿轮子46,如关于图2A和2B所描述的。感测元件43布置成基于轮子46的旋转产生位置信号147,从而将该位置信号发送给ECM124用于处理。具有两个旋转元件(例如,带齿轮子46、246)的一个优势在于,它们可具有不同的分辨率(轮齿数量或磁极的数量)以便改善总系统精度。ECM124根据单向感测元件43来确定发动机位置用于控制发动机212。由单向感测元件43提供的信号245也被提供给HCP226,HCP226在算法中处理信号245以基于由感测元件245和带齿轮子246确定的曲轴13位置来计算在三度精度内的发动机位置。
在图3C中示出了替代性双向旋转位置感测系统240A。不是采用带齿轮子,旋转元件是磁性编码器246A,磁性编码器246A包括118个磁极247A以及形成邻近间隙248C、248D的两个缺失邻近磁极。感测元件242A配置成跟踪每个磁极247A以及间隙248C、248D经过元件242A的旋转。感测元件242A还配置成确定磁性编码器246A的旋转方向,且由此检测曲轴13的旋转方向、在三度精度范围内的曲轴13的速度和位置,并将位置信号245A发送给HCP226,HCP226在算法中处理信号245A以基于由感测元件242A和磁性编码器246A确定的曲轴13位置来计算在三度精度范围内的发动机位置。
类似于HCP26,HCP226也具有在关闭之前跟踪发动机位置的算法,且藉此在自动停止和发动机起动时保持发动机位置信息的同步。此外,HCP226具有基于发动机位置信息产生发动机扭矩脉动消除指令的算法,以藉此控制马达/发电机18、20,从而消除否则会流经打开的阻尼器17的扭矩脉动。还提供在长持续时间发动机停止期间考虑与感测元件242、43(或242A、43)的温度相关位置漂移的校正发动机位置计算的算法。
参考图4,示意性地描述了由HCP26实施的算法。虽然关于图1A中动力系10的HCP26来描述算法,但是算法同样适用于动力系110和210。首先,发动机曲轴位置信号45以及可选的先前自动停止的温度数据和时间持续长度(表示为数据50)被提供给发动机扭矩压缩的算法或模型52。模型52还考虑发动机歧管压力信息54和大气压力信息56以在气缸压力模型58中产生预期气缸压力。存储的关于在发动机关闭前的发动机位置的信息57以及关闭的持续时间也被考虑在估计发动机位置以及得到的气缸压力中。基于气缸压力模型58,产生估计发动机扭矩脉动60,其表示在给定压力和温度条件下由起动曲轴13处于所示位置的发动机12引起的预期扭矩脉动。发动机设计领域所属技术人员将能理解曲轴位置、歧管压力、气缸压力和预期扭矩脉动之间的关系,并能够开发出算法52。
接下来,一旦发动机起动(例如,不管动力系10将处于第一或第二电动可变操作模式,假定动力系具有两个电动可变操作模式时),算法64考虑到动力系10的操作模式来计算消除估计发动机扭矩脉动60所必需的马达/发电机18、20的扭矩。因而,算法64提供第一马达/发电机18所需的消除扭矩66和第二马达/发电机20所需的消除扭矩68。
接下来,扭矩控制算法70基于在输出构件22处满足车辆操作条件的所需扭矩76、输入构件16的角加速度测量值78以及变速器输出构件22的角加速度测量值80来提供用于马达/发电机18的扭矩72和用于马达/发电机20的扭矩74。所需马达扭矩72和74由用于相应马达/发电机18、20所需的任何消除扭矩(例如,用计算的消除扭矩66、68表示)修正,从而提供得到的用于马达/发电机18的指令扭矩82和用于马达/发电机20的指令扭矩84。可选地,可提供马达/发电机18、20的附加主动阻尼控制,其将实际车辆速度输入给HCP26并使用实际车辆速度来确定发动机12和马达/发电机18、20的预期速度曲线,并将它们与实际发动机速度和马达/发电机速度进行比较。由此,计算马达扭矩调节值86、88并提供附加阻尼来补给传动系中的阻尼效应,从而衰减从输出构件22至车轮的高频振动,进而进一步提炼马达扭矩82、84。
参考图5,参考图1A中的动力系10描述了用于控制混合动力系的方法300的流程图,且具体地示出了在自动起动期间控制发动机扭矩脉动的方法,但是该方法通用适用于动力系110和210。方法300包括步骤302,即存储来自于先前自动停止中的发动机位置数据,该数据由HCP26使用以确定在自动起动时的发动机位置,假定双向感测元件42指示旋转方向以及旋转位置,如上所述。
接下来,在步骤304中,使用双向感测元件42来感测曲轴和/或阻尼器的旋转位置,且相应传感器信号被传输给HCP126。在一些实施例中,例如在图2A的动力系110中,还提供单向感测元件43,并且在步骤306感测发动机旋转位置并传输相应传感器信号。
在步骤308,从双向感测元件42以及从图2A的实施例中的单向感测元件43所感测的旋转位置来计算发动机位置。可选地,在步骤308的子步骤310中,发动机位置计算可考虑在相对长自动停止持续时间中温度对感测元件精度的影响。
通过至少部分基于由双向旋转位置感测元件42提供的信息的计算发动机位置,在步骤312确定曲轴13在计算发动机位置处时与发动机起动有关的预期发动机扭矩脉动60。基于预期扭矩脉动,在步骤314计算马达/发电机18、20的消除扭矩66、68,其将消除计算扭矩脉动。最后,在步骤316,扭矩指令82、84被提供给马达/发电机18、20,马达/发电机18、20考虑所需输出扭矩、扭矩脉动消除扭矩以及可选的关于图4所描述的马达/发电机18、20的主动阻尼控制,并在打开的阻尼器17情况下发动机自动起动期间使得动力系10抵消扭矩脉动。
虽然已经详细描述了用于实施本发明的最佳模式,但是本领域技术人员将认识到落入所附权利要求书范围内的用于实践本发明的各种替代性设计和实施例。
Claims (15)
1.一种混合动力系,包括:
包括曲轴的发动机;
混合动力变速器,所述混合动力变速器包括输入构件、输出构件以及可操作提供或接收扭矩的至少一个马达/发电机;
阻尼器,所述阻尼器将曲轴与输入构件连接;
双向旋转位置感测系统,所述双向旋转位置感测系统可操作地连接到曲轴且配置成感测曲轴的旋转位置和方向以及提供表示旋转位置和方向的位置信号;和
至少一个控制器,所述至少一个控制器配置成接收位置信号以及至少部分基于位置信号提供扭矩指令给马达/发电机,并且可操作使得马达/发电机在阻尼器打开下起动发动机期间基本消除与所感测旋转位置有关的预期发动机扭矩脉动;
其中,所述混合动力系以缺少用于阻尼器的旁通离合器来表征。
2.根据权利要求1所述的混合动力系,其中,双向旋转位置感测系统包括安装到曲轴和阻尼器输入侧中的所述一个上的旋转元件以及布置成靠近旋转元件的双向旋转位置感测元件;其中,旋转元件以周向间隔的特征来表征,所述周向间隔的特征定尺寸成在旋转经过双向旋转位置感测元件时足以由双向旋转位置感测元件来感测。
3.根据权利要求2所述的混合动力系,其中,旋转元件为带齿轮子;且其中,所述特征是在临近轮齿之间的第一间隙和第二间隙,所述间隙布置成在带齿轮子上彼此邻近。
4.根据权利要求2所述的混合动力系,其中,旋转元件是磁性编码器,所述磁性编码器具有围绕所述磁性编码器周向间隔开的磁极;且其中,所述特征是在临近磁极之间的第一间隙和第二间隙,所述间隙布置成在磁性编码器上彼此邻近。
5.根据权利要求2所述的混合动力系,还包括:
单向旋转位置感测元件,所述单向旋转位置感测元件从双向旋转位置感测元件成角度地间隔开,且可操作感测旋转经过单向旋转位置感测元件的所述特征;其中,单向旋转位置感测元件不配置成感测旋转元件的旋转方向;其中,单向旋转位置感测元件可操作将另一位置信号提供给至少一个控制器;且其中,扭矩指令还部分基于由单向旋转位置感测元件提供的位置信号。
6.根据权利要求2所述的混合动力系,其中,旋转元件是安装到阻尼器的第一旋转元件,且还包括:
安装到曲轴的第二旋转元件;
单向旋转位置感测元件,所述单向旋转位置感测元件靠近第二旋转元件布置;其中第二旋转元件以周向间隔的特征来表征,周向间隔的特征定尺寸成在旋转经过单向旋转位置感测元件时足以由单向旋转位置感测元件感测;
其中单向旋转位置感测元件可操作以将另一位置提供给控制器;且其中,扭矩指令还部分基于由单向旋转位置感测元件提供的位置信号。
7.根据权利要求1所述的混合动力系,还包括:
温度传感器,所述温度传感器可操作地连接到动力系且配置成将表示所感测温度的信号提供给至少一个控制器;以及
其中至少一个控制器配置成基于温度与位置信号之间的预定关系来调节扭矩指令。
8.根据权利要求1所述的混合动力系,其中至少一个控制器包括用于控制发动机速度的发动机控制器、配置成处理位置信号的混合动力控制器以及马达控制器;且还包括:
马达解析器,所述马达解析器配置成确定马达/发电机的速度以及将表示速度的传感器信号提供给马达控制器。
9.根据权利要求1所述的混合动力系,其中,双向感测系统和控制器配置成以六度内的精度确定曲轴位置。
10.根据权利要求1所述的混合动力系,其中,双向感测系统和控制器配置成以三度内的精度确定曲轴位置。
11.一种用于控制混合动力系的方法,所述混合动力系包括带有曲轴的发动机、带有输入构件和输出构件的变速器、以及至少一个马达/发电机,至少一个马达/发电机可操作以提供或接收扭矩,所述方法包括:
用双向旋转位置感测元件感测发动机曲轴的旋转位置和方向;其中阻尼器将发动机曲轴连接到变速器的输入构件;其中所述混合动力系以缺少用于阻尼器的旁通离合器来表征;以及
将扭矩指令提供给至少一个马达/发电机,所述至少一个马达/发电机配置成消除在起动发动机期间出现的预期发动机扭矩脉动;其中预期发动机扭矩脉动基于所感测的旋转位置和方向。
12.根据权利要求11所述的方法,还包括:
经由单向旋转位置感测元件来感测曲轴的第二旋转位置;其中,预期发动机扭矩脉动还基于所感测的第二旋转位置。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,预期发动机扭矩脉动还基于发动机歧管压力。
14.根据权利要求11所述的方法,其中,预期发动机扭矩脉动还基于由温度引起的所感测旋转位置的预期偏差。
15.根据权利要求11所述的方法,控制器存储旋转位置数据;且其中,预期发动机扭矩脉动还基于在起动发动机之前的发动机关闭时的最终旋转位置。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151216 Termination date: 20200901 |
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