CN102442299B - 用于混合动力系统的发动机起动的控制 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于混合动力系统的发动机起动的控制。动力系包括提供推进转矩给变速器输入轴的电动机，内燃机，和选择地在所述发动机和电动机之间提供转矩传送的发动机分离离合器。用于控制动力系中快速发动机起动的方法包括：监控输出转矩请求；基于所述输出转矩请求确定至所述变速器输入轴的推进转矩；确定为了所述快速发动机起动要提供给发动机分离离合器的补偿转矩；和控制所述电动机以基于所述推进转矩和所述补偿转矩之和提供电动机转矩。

Description

用于混合动力系统的发动机起动的控制

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年9月30日提交的美国临时申请No.61/388,555的益处，通过引用将其结合于本文中。

技术领域

本发明涉及混合动力传动动力系的控制。

背景技术

本部分中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息。相应地，这种陈述不构成现有技术。

已知混合动力传动动力系包括多个转矩产生装置。例如，动力系可包括内燃机和电动机，发动机和电动机可被控制成提高车辆的整体效率，例如通过以电动机操作有效的方式运行电动机，以发动机操作有效的方式运行发动机，当这种操作有效时利用这两个装置协同提供转矩，和利用电动机来再生能量给储能装置，例如在车辆制动期间或通过从发动机获取转矩。

在示例性结构中，发动机和电动机均提供转矩给动力系。在另一示例性结构中，发动机供应转矩给电动机，而电动机又供应转矩给动力系的其余部分。

已知当发动机没有被使用时为节省否则会被怠速或低速运行发动机消耗的燃料而关闭发动机的方法。当发动机关闭时，从发动机通向动力系的轴将停止转动，这要求动力系的其余部分针对该不动的轴进行调节，或者动力系的其余部分必须供应转矩以使关闭的发动机转动，克服转动发动机所需的转矩（由于摩擦，气缸泵送力等引起）。离合器装置可以用在发动机和动力系的其余部分之间以允许发动机保持关闭并在动力系的其余部分继续起作用的同时保持停止。

离合器装置或离合器用于选择地连接或断开能够传送转矩的轴。离合器可根据本领域已知的多种方式操作。例如，液压压力可用于致动离合器。由一对离合器控制的状态之间的示例性切换需要一个离合器是无载的，这允许之前连接的两个轴相互自由旋转，且随后另一离合器加载，使两个之前分离或相对于彼此自由旋转的轴连接。液压致动的离合器装置通常包括被弹簧加载至默认分离位置的离合器片，其中施加于活塞的液压压力施加克服弹簧偏置力的压力以使所述离合器片进入连接位置。

发动机可包括专用起动电动机，其向发动机供应转矩以允许发动机的正常燃烧循环发生。用于起动发动机的转矩可以从动力系或动力系的相关电动机获取。混合动力传动动力系可包括多个电动机，其中一个电动机可用于提供转矩给其余动力系以推进车辆，而另一电动机可用于起动发动机。

混合动力传动动力系可包括行星齿轮组，用于管理通过动力系的转矩传递。行星齿轮组是本领域已知的机构，包括三个齿轮或三组齿轮。根据一个示例性结构，太阳轮位于行星齿轮组的中心，齿圈定位成与太阳轮同心，行星轮在太阳轮和齿圈之间旋转，且每个行星轮的轮齿与太阳轮和齿圈的轮齿恒定接触。三个行星轮是行星轮的示例性数量。行星轮通过行星轮支架连接，该行星轮支架允许所有的行星轮独立旋转，但是当行星轮围绕行星齿轮组的轴线被驱动时，行星轮驱动行星轮支架，从而向连接至行星轮支架的轴供应转矩。反过来也是一样的，转矩可以被供应给行星轮支架，从而驱动行星齿轮组的一个或两个其他齿轮。作用于一个齿轮或齿轮组的转矩被传递给其余齿轮。转矩可被供应给两个齿轮或齿轮组以驱动第三个齿轮或齿轮组。

发明内容

一种动力系包括：提供推进转矩给变速器输入轴的电动机，内燃机，和选择性地在发动机和电动机之间提供转矩传递的发动机分离离合器。一种用于控制动力系中快速发动机起动（flying engine start）的方法，包括：监控输出转矩请求，基于输出转矩请求确定至变速器输入轴的推进转矩，确定为快速发动机起动提供给发动机分离离合器的补偿转矩，和基于推进转矩与补偿转矩之和控制电动机以提供电动机转矩。

本发明提供下列技术方案。

技术方案1：用于控制动力系中快速发动机起动的方法，所述动力系包括提供推进转矩给变速器输入轴的电动机，内燃发动机，和选择地在所述发动机和所述电动机之间提供转矩传送的发动机分离离合器，所述方法包括：

监控输出转矩请求；

基于所述输出转矩请求确定至所述变速器输入轴的所述推进转矩；

确定为了所述快速发动机起动要提供给发动机分离离合器的补偿转矩；和

控制所述电动机以基于所述推进转矩和所述补偿转矩之和提供电动机转矩。

技术方案2：如技术方案1所述的方法，其中基于发动机致动速度廓线确定所述补偿转矩。

技术方案3：如技术方案2所述的方法，还包括：

监控期望的输入速度；

基于所述期望的输入速度确定同步速度；和

基于所述同步速度确定所述期望的发动机致动速度廓线。

技术方案4：如技术方案3所述的方法，其中监控所述期望的输入速度包括监控期望的输入速度廓线，且

其中确定所述同步速度包括基于所述期望的输入速度廓线和发动机加速的能力确定所述同步速度。

技术方案5：如技术方案3所述的方法，其中确定所述发动机致动速度廓线包括：

确定第一阶段，其中所述补偿转矩将所述发动机从停止状态加速至发动机发火速度；

确定第二阶段，其中所述发动机提供转矩以使所述发动机加速至所述同步速度；和

确定第三阶段，其中所述发动机分离离合器锁定。

技术方案6：如技术方案5所述的方法，其中所述发动机发火速度包括最小发动机发火速度。

技术方案7：如技术方案6所述的方法，其中确定所述补偿转矩包括确定开环离合器控制项和闭环离合器控制项；且

其中确定所述发动机致动速度廓线还包括确定所述第二阶段，其中发动机转矩命令被限制为小于所述开环离合器控制项。

技术方案8：如技术方案5所述的方法，其中所述确定补偿转矩包括确定开环离合器控制项和闭环离合器控制项；且

其中确定所述发动机致动速度廓线还包括确定所述第二阶段，其中发动机转矩命令被限制为小于所述开环离合器控制项。

技术方案9：如技术方案5所述的方法，其中确定所述发动机致动速度廓线还包括确定所述第二阶段，其中所述发动机分离离合器的最大转矩被减小为非零的最小值。

技术方案10：如技术方案3所述的方法，其中确定所述发动机致动速度廓线包括：

确定第一阶段，其中所述补偿转矩用于使所述发动机从停止状态加速至发动机发火速度；

确定第二阶段，其中所述发动机提供转矩以加速所述发动机；

确定第二阶段之后的第三阶段，其中所述补偿转矩用于将所述发动机控制为所述同步速度；和

确定第四阶段，其中所述发动机分离离合器锁定。

技术方案11：如技术方案10所述的方法，其中所述发动机发火速度包括最小发动机发火速度。

技术方案12：如技术方案1所述的方法，其中基于所述推进转矩，所述补偿转矩和传动系主动阻尼控制转矩之和控制所述电动机。

技术方案13：如技术方案1所述的方法，其中确定所述补偿转矩包括：

确定使所述发动机转动所需的转矩；和

基于使所述发动机转动所需的转矩确定所述补偿转矩。

技术方案14：如技术方案1所述的方法，其中确定所述补偿转矩包括确定开环离合器控制项和闭环离合器控制项。

技术方案15：如技术方案14所述的方法，其中确定所述开环离合器控制项包括利用发动机分离离合器压力-转矩前馈补偿值。

技术方案16：如技术方案1所述的方法，其中确定所述补偿转矩包括：

基于发动机起动位置确定所述补偿转矩。

技术方案17：如技术方案1所述的方法，还包括减小变速器离合器的最大转矩以抑制所述快速发动机起动对所述变速器的输出转矩的影响。

技术方案18：如技术方案1所述的方法，还包括减小所述发动机分离离合器的最大转矩以抑制所述快速发动机起动对所述变速器的输出转矩的影响。

技术方案19：如技术方案1所述的方法，还包括控制第二电动机以基于所述推进转矩和所述补偿转矩之和提供第二电动机转矩。

技术方案20：用于控制动力系中快速发动机起动的系统，所述动力系包括提供推进转矩给变速器的变速器输入轴的电动机，内燃发动机，和选择地在所述发动机和所述电动机之间提供转矩传送的发动机分离离合器，所述系统包括：

所述电动机；和

控制模块；

监控输出转矩请求；

基于所述输出转矩请求确定至所述变速器输入轴的推进转矩；

确定为了所述快速发动机起动要提供给发动机分离离合器的补偿转矩；和

控制所述电动机以基于所述推进转矩和所述补偿转矩之和提供电动机转矩。

附图说明

下面将参考附图通过示例的方式描述一个或多个实施例，图中：

图1示出了根据本发明的示例性混合动力传动动力系；

图2示出了根据本发明的用于执行快速发动机起动的示例性控制模块；

图3示出了根据本发明的示例性EDC控制方法的四个阶段；

图4示出了根据本发明的示例性快速发动机起动，包括相关的速度和转矩；

图5示出了根据本发明的基于离合器压力命令的离合器压力的控制；

图6示出了根据本发明的示例性EDC压力-转矩前馈补偿；

图7示出了根据本发明的包括变速器输出离合器的示例性动力系；

图8示出了根据本发明的包括用在变速器内的变速器输出离合器的示例性动力系；

图9示出了根据本发明的包括调节至变速器输出离合器的压力的示例性快速发动机起动；

图10示出了根据本发明的包括燃烧辅助方法的示例性快速发动机起动；

图11示出了根据本发明的包括利用发动机转矩实现同步速度的示例性快速发动机起动；和

图12示出了根据本发明的用于执行快速发动机起动的示例性方法。

具体实施方式

现在参考附图，其中所示只是为了说明特定的示例性实施例而不是为了进行限制的目的，图1示出了示例性混合动力传动动力系。动力系5包括发动机10，电动机20，储能装置30和变速器装置40。动力系5能可选地包括直接与发动机传送转矩的第二电动机62。发动机输出轴50通过离合器装置54连接至电动机输入轴52。当离合器装置54处于接合状态且在所述离合器装置内没有滑动时，发动机输出轴50以与电动机输入轴52相同的速度旋转，因此转矩能在发动机10和电动机20之间传递。当离合器装置54脱开或处于脱开状态时，发动机10能以不同于电动机20的速度转动或与电动机20隔离，或者发动机10能够关机而不影响电动机20的操作。当离合器装置54脱开时，电动机20可被用于通过变速器40提供转矩给输出轴56，而不考虑发动机10是处于操作状态还是关机状态。发动机10示出为通过轴50和52以及离合器装置54直接连接至电动机20。离合器装置54可以被称为发动机分离离合器（EDC）。在一个示例性实施例中，离合器装置54包括液压致动离合器，作用于该离合器的液压压力可以受控制以改变最大转矩，从而允许和控制通过离合器54的不同程度的滑动。应明白，许多动力系结构都是可能的，例如，包括使用行星齿轮组来改变发动机10和电动机20交互的方式并提供转矩给动力系5。如图1所示，离合器装置54可以存在于两个轴之间。也可设想其他实施例，例如，变速器40包括连接至行星齿轮组的构件的制动离合器并控制转矩通过该行星齿轮组传递至输出轴56的方式。在另一实施例中，多个电动机可通过变速器提供转矩给输出，同时一个或两个电动机连接至发动机。可设想多个示例性动力系实施例和结构使用本文公开的方法来工作，因此本发明不限于这里提供的特定示例性实施例。

快速发动机起动包括发动机初始处于停止，以及为加速发动机去激活地从动力系其余部分接收转矩，且发动机之后变为操作的。通过快速发动机起动的过程，之前脱开的发动机从为零的初始速度被加速至与另一轴的速度同步的速度或同步速度（N_{e_synch}），使得将发动机连接至另一轴的离合器能被锁定且发动机能提供转矩给其余动力系。在一个实施例中，其中离合器将发动机速度与输入速度相匹配，发动机必须匹配的N_{e_synch}值是所述输入速度。如果要匹配的速度是动态廓线（profile），例如加速的输入速度，则必须基于影响动力系操作的因素确定N_{e_synch}。一个示例性因素是发动机以可接受的参数从停止加速至指定速度的能力。对于指定的输入速度廓线和具有已知属性的发动机，可通过标定，计算，建模或任何足以准确预测发动机，离合器和动力系的其余部分的操作的方法确定N_{e_synch}，且对于不同条件和操作范围可利用多个标定曲线或预测调节器。N_{e_synch}提供发动机为完成所述快速发动机起动而必须实现的速度。如果所匹配的轴速度是稳态的，则发动机在实现N_{e_synch}中能够具有灵活性。如果所匹配的轴速度是动态的，则要求发动机在特定时间达到N_{e_synch}以避免在完成所述快速发动机起动过程中出现操控问题。可利用N_{e_synch}来确定发动机必须要起动的时间和发动机必须实现的加速度，以便发动机在正确时间实现N_{e_synch}。这种发动机的起动时间和所需的发动机加速度可体现为期望的发动机致动速度廓线。

可利用多种方法来将发动机10从关机状态起动至操作状态。快速发动机起动可包括起动发动机10并使其从关机状态转变为操作状态，此时电动机20提供转矩给变速器40。根据一个示例性实施例，可通过接合离合器装置54来完成快速发动机起动，从而从电动机装置20向发动机10供应转矩并使发动机10旋转，使得燃烧循环能开始。但是，将明白在电动机20提供转矩给变速器40时离合器装置54的这种接合会对提供给输出轴56和相关传动系的转矩造成可察觉的变化或者不利地影响操控性。

控制模块能控制发动机10，电动机20，电动机62，变速器40和离合器装置54的操作。控制模块可采用控制方法来同步不同装置的操作，以保持整个动力系的操控性。控制模块、模块、控制、控制器、控制单元、处理器和类似术语表示下列中的任一或不同组合：一个或多个专用集成电路（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（优选为微处理器）和相关的内存存储器（只读、可编程只读、随机存取、硬驱动等），组合逻辑电路，输入/输出电路和装置，适当的信号调节和缓冲电路，以及提供所述功能的其他部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似术语表示任何控制器可执行的指令集，包括标定值和查找表。控制模块具有为提供所需功能而执行的一组控制例程。例程诸如由中央处理单元执行且可操作以监控来自感测装置和其他网络控制模块的输入，以及执行控制和诊断例程以控制致动器的操作。例程可基于事件或以规则间隔执行，例如在正在进行的发动机和车辆操作期间每3.125，6.25，12.5，25和100毫秒。

突然地将EDC接合到已经在向变速器提供转矩的电动机会对操控性产生不利影响。根据电动机转矩命令，电动机基于期望电动机提供给变速器的转矩从相关的储能装置获取一定量的功率。在电动机继续获取相同量的功率的同时接合EDC，导致所述电动机输出的相同转矩在变速器和发动机之间分割。对于特定的快速发动机起动可确定期望发动机致动速度廓线，使得能确定通过发动机起动的发动机的期望操作。通过快速发动机起动控制动力系包括：确定为向变速器提供期望转矩所需的电动机转矩，确定EDC提供必须转矩给发动机以执行所述快速发动机起动将需要的电动机转矩，和通过把EDC提供必须转矩给发动机将需要的电动机转矩和为提供期望转矩给变速器而需要的电动机转矩相加来控制电动机。

根据一个实施例，快速发动机起动可包括通过EDC施加转矩给发动机，包括EDC的闭环控制，例如基于比较实际发动机速度与用于快速发动机起动的发动机速度廓线，以确保离合器的可控制性，和具有基于稳态下的电磁阀电流和离合器压力反馈的P-I曲线适配（P-I curve adaptation）的EDC开环控制。测试、估计、或模拟通过快速发动机起动的EDC离合器压力可用于确定补偿作用于EDC上的发动机载荷同时使发动机旋转必须的所需电动机转矩或电动机补偿转矩。在一个实施例中，例如可通过测试、估计或模拟确定的通过快速发动机起动使发动机旋转所需的转矩可以被用于确定或估计为供应使发动机旋转所需的转矩而需要的补偿转矩。确定补偿转矩可包括使用离合器压力-转矩模型来估计EDC中的反作用转矩。此外，压力-转矩补偿模型可用于补偿液压压力测量中存在的非线性、时滞和温度影响。在一个实施例中，可基于发动机惯性转矩、摩擦和压缩转矩的前馈计算控制开环EDC转矩。发动机惯性转矩可基于标定的发动机加速度廓线被计算。在一个实施例中，可利用作用于变速器输出离合器的调制压力进一步控制或平滑推进转矩。使变速器输出离合器滑动，以将下游传动系与由于快速发动机起动事件期间不完善补偿扰动产生的振动隔离，当施加于变速器输出离合器的转矩超过选定值时允许滑动。

图2示意地示出了用于执行快速发动机起动的示例性控制模块。快速发动机起动控制模块100包括加法框110，其对推进传动系所需的电动机转矩或推进转矩（T_{m_propel}）138和为补偿通过快速发动机起动作用在EDC上的发动机载荷所必须的所需电动机转矩或电动机补偿转矩（T_{m_comp}）136求和并输出电动机转矩命令（T_{m_cmd}）146给控制相关电动机的电动机逆变器120。快速发动机起动控制模块100还可包括传动系主动阻尼控制模块240，其基于输出转矩中减小的转矩变化提供信号144给加法模块110。控制模块100可接收来自发动机控制模块的关于所需发动机转矩产生的输入，或者控制模块100可直接计算所需发动机转矩产生。

所示的快速发动机起动控制模块100确定支持T_{m_comp}136的多个项。发动机速度廓线模块140基于实际发动机速度106和变速器输出的当前输出速度或当前输出速度104确定用于快速发动机起动的发动机速度廓线，包括期望的发动机加速度108（N_{edot_ref}）和期望的发动机速度112（N_{e_ref}）。N_{edot_ref}108和N_{e_ref}112用在开环EDC转矩控制模块150中以确定开环EDC转矩控制项116或开环离合器控制项。N_{e_ref f}112，实际发动机速度106和实际发动机转矩114用在闭环EDC滑动控制模块160中以确定闭环EDC转矩控制项118或闭环离合器控制项。开环EDC转矩控制项116和闭环EDC转矩控制项118在加法模块220中相加，形成EDC转矩命令122。在模块170中基于EDC的转矩和压力属性转换EDC转矩命令122，以确定EDC压力命令124。在闭环压力调节模块180中，EDC压力命令124与实际EDC压力128比较。实际EDC压力128可以为例如由压力传感器测得的测量值或实际EDC压力128可以为估计值。闭环压力调节模块180利用差值来控制EDC54。EDC54在动力系中可作为单独的装置存在。在一个实施例中，EDC54可以为变速器的一部分和/或通过变速器被控制。离合器压力-转矩模型200利用实际EDC压力128来估计EDC54中的反作用转矩132。此外，压力-转矩补偿模型205使用实际EDC压力128来针对非线性、时滞和温度影响确定转矩补偿值134。反作用转矩132和转矩补偿值134在加法模块215中相加以形成EDC转矩估计值148。离合器转矩补偿模块210使用EDC转矩估计值148来确定T_{m_comp}136。推进转矩控制模块130监控当前输出速度104和输出转矩请求102以确定发动机转矩命令142和T_{m_propel}138。加法模块110将T_{m_comp}136，T_{m_propel}138和信号144相加以确定用于控制车辆的一个或多个电动机的T_{m_cmd}146。快速发动机起动控制模块100提供执行所公开方法的控制模块的示例性实施例，但是应明白可以利用控制模块的许多不同实施例，且本发明不限于这里公开的示例性实施例。

作用于EDC或其他离合器的液压压力可以起到控制主液压泵和辅助泵的作用，所述主液压泵通常与变速器的输入速度有关。主泵和辅助泵以及传递给系统控制离合器的液压压力的控制可包括监控一个或另一个泵的排放压力以及相应地调节给系统的压力。离合器包括离合器填充事件，其中利用本领域已知的控制方法来迅速地使未填充离合器到达准备向相关的离合器垫施加压力的位置或离合器的接触位置。这种位置可以被称为离合器中初始转矩的位置。

图3示出了控制EDC的一种示例性方法所分解的四个阶段。在图的上部，水平轴线表示以秒为单位的时间且竖直轴线表示以转数每分钟为单位的速度。示出了，电动机速度290，发动机速度291，和EDC速差292，该EDC速差表示离合器片之间的速度差或滑动或者发动机速度291与变速器输入速度之间的差。在图的下部，水平轴线对应于上部所示的相同时间，且竖直轴线表示以牛顿米为单位的转矩。示出了发动机转矩命令293，被传递通过EDC的转矩或离合器转矩294，和电动机转矩命令295。阶段A 250为发动机起动阶段，其中发动机转矩命令293为零，而EDC用于使发动机旋转。电动机转矩命令295基于EDC离合器转矩估计被增大以补偿离合器转矩294。在阶段B 260，发动机起火且在开环控制模式中发动机转矩命令293用于使发动机速度291接近于同步。伴随着发动机转矩的开环控制，EDC处于闭环滑动控制以达到发动机速度291与电动机速度290和相关的变速器输入速度之间的期望EDC速差292。在阶段C 270，发动机速度291接近于变速器输入速度，且表示EDC滑动的EDC速差292通过离合器滑动控制减小到最小期望水平且命令了最小发动机转矩。这旨在最小化当EDDC锁定时作用于传动系的发动机转矩扭转扰动。在阶段D 280，EDC被锁定且随着电动机转矩295减小，发动机转矩293增大，从而完成发动机起动程序。

图3以图形的方式示出了快速发动机起动的一个实施例，包括相关的速度和转矩。如图3上部所示，电动机速度290可保持未受快速发动机起动影响。发动机速度291初始以零开始并通过阶段A 250（起动发动机），B 260（增大发动机速度），和C 270（同步）转变以在阶段D 280实现相同的速度操作。电动机转矩初始为100Nm，这是在这个示例中需要被提供给变速器以推进传动系（例如，基于输出转矩请求）的值。在阶段A 250，离合器转矩294增大以提供开始使发动机转动所需的转矩。电动机转矩295在离合器转矩294增大的期间增大，使得可以给EDC提供转矩而不妨碍为推进传动系而需要被提供给变速器的所述100Nm。通过阶段B 260，发动机处于操作模式。EDC可以局部或完全脱开，减小或消除提供给发动机的电动机转矩。通过阶段B 260，发动机基于发动机供应的转矩而增大速度。在阶段C 270，EDC再次接合，发动机转矩290下降至或接近零，电动机转矩295再次增大，使得电动机能控制为使发动机速度291与电动机速度290同步所需的发动机速度291中剩余的增大。本领域技术人员将明白电动机能够以小于发动机的时间延迟进行精密控制，且电动机控制通过阶段C 270提供更平滑的转变。最后在阶段D 280，可以基于动力系的整体期望操作，根据发动机和电动机的期望稳态操作，确定发动机转矩和电动机转矩。

在利用滑动离合器的快速发动机起动的整个过程中，EDC最大转矩被命令为克服与期望发动机加速度廓线相关的惯性转矩以及发动机起动阶段期间的气体压缩转矩，且电动机转矩需要补偿EDC负载同时为车辆提供命令的推进转矩。在阶段A，在EDC锁定之前，离合器转矩，T_edc，电动机转矩，T_{m_cmd}，和发动机转矩，T_{e_cmd}，可以如下确定：

T_{edc_ol} = T_gas + I_inertia*α_eng,profile                                     [1]

其中T_{edc_ol}是离合器转矩的开环部分，

T_gas是气体压缩转矩，

I_inertia是发动机惯性力矩，

α_eng,profile是发动机所需的角加速度。

方程式（1）还可包括摩擦转矩项。离合器转矩的闭环部分，T_{edc_cl}，可以表示如下：

T_{edc_cl}=T_PID                                       [2]

其中T_PID是基于N_{edot_ref} 108， N_{e_ref} 112和实际发动机速度106的比例积分微分控制器输出。

一旦确定了T_{edc_ol} 和T_{edc_cl}，T_edc可确定如下：

T_edc=T_{edc_ol}+T_{edc_cl}                                           [3]。

如图2所公开的，T_{m_cmd}可确定如下：

T_{m_cmd}=T_{m_propel}+T_{m_comp}                                              [4]。

在一个实施例中，T_{m_cmd}可表示为传送通过EDC的监控转矩，T_{edc_actual}。在阶段A期间，发动机以零发动机速度开始且是非操作的。在从阶段A至阶段B的转变点或附近，发动机达到发动机可以变成操作的速度，燃烧充气并提供发动机转矩。在阶段B，EDC可以部分或完全脱开以避免发动机转矩影响传递给传动系的总转矩，如果EDC锁定的话。发动机转矩如方程式5所示被指令，使得发动机转矩小于或等于使发动机速度遵循命令的发动机廓线所需的转矩。这么做的目的是防止发动机速度超过期望的发动机速度廓线。类似于方程式1，方程式5还可包括摩擦转矩项。

T_{e_cmd} ≤ T_gas+ I_inertia*α_eng,profile                                          [5]。

在阶段A开始时，可利用不同发动机起动位置的结果来控制T_edc 和 T_{m_cmd}。离合器转矩控制器必须将离合器最大转矩增大至足以克服由于捕获在正在进行第一次压缩冲程的气缸中的空气而引起的抗转矩的水平。这个转矩的大小取决于初始发动机起动位置，因为被压缩的空气的量将取决于当发动机起动事件开始时气缸与TDC的接近程度。因此这使得最小离合器容量的确定变复杂。一个示例性标定可以检查发动机的多个曲轴初始位置。根据一个示例性实施例，可利用根据以45度曲柄角度间隔开的两个发动机转数的标定的数据来估计发动机开始位置的结果。也可以利用其他间隔或其他确定发动机开始位置的结果的方法。离合器最大转矩和发动机速度的差别可用来预测由于变化的发动机起动位置而引起的发动机操作。如果存在足够的电动机转矩储备补偿离合器负载同时推进车辆，则传动系扰动可以是大约相同的且可通过上部图中电动机速度中的变化被测量。另外或可选地，公开了一种方法，在起动阶段或在阶段A或一部分阶段A期间将发动机上一些或全部气门调节至打开位置以减小转动发动机所需的转矩。

在阶段B，可通过 T_{e_cmd}在开环控制中控制发动机速度。滑动控制，控制EDC速度差，可通过离合器的闭环滑动控制（PI）来完成。T_edc 仍可以被确定为T_{edc_ol} 和T_{edc_cl}之和。在一个实施例中，T_{edc_ol} 可以限制为下限值，T_{edc_low}，在20-50Nm的示例性范围内。然后T_{e_cmd}可设置为等于：

T_{e_cmd}=I_inertia* α_eng,profile- T_{edc_low}                                               [6]。

发动机的速度廓线可包括接近N_{e_synch}的目标速度。T_{m_cmd} 可表示为：

T_{m_cmd}=T_{m_propel}+T_{m_comp}                                               [7]。

在阶段B，根据N_{e_synch}是否为高值，是否需要发动机快速加速（这可以通过发动机操作而受到帮助），以及是否期望防止发动机速度过高（这可能由发动机操作引起），发动机可以为操作的或可保持为非操作状态。

在阶段C，当来自电动机的转矩用来使发动机与电动机操作同步时，T_{e_cmd} 可以减小至某较低水平或零。EDC速度差可通过T_edc以闭环控制 (例如，PID 控制)。

T_edc= T_{edc_ol+} T_{edc_cl}                                                [8]

T_{edc_ol}= I_inertia* α_eng,profile-T_{e_cmd}                                             [9]

T_{edc_cl}=T_PID                                               [10]

T_{m_cmd}=T_{m_propel}+T_{m_comp}                                   [11]。

类似于方程式1，方程式9还可包括摩擦转矩项。在阶段C公开的操作可防止可能由于发动机的瞬时操作而引起的发动机速度过高。

在阶段D，发动机速度已经与电动机速度和输入速度同步，且EDC速度差基本为零。EDC可以完全接合。基于期望的动力系操作，例如基于输出转矩请求T_{O_REQ}，T_{e_cmd}可增大至期望水平。基于期望的动力系操作和从发动机可获得的转矩，T_{m_cmd} 可调制为期望的水平。

图4图形地示出了示例性快速发动机起动，包括相关的速度和转矩，包括发动机速度超过期望的发动机致动速度廓线。在图的上部，水平轴线表示以秒为单位的时间，竖直轴线表示以转数每分钟为单位的速度。示出了输入速度302和发动机速度304。在图的中间部分，水平轴线对应于上部所示的相同时间，竖直轴线示出了离合器接合。在电动机和变速器输入轴之间或在变速器内可使用变速器离合器，阻尼或限制被传送通过变速器至变速器输出轴的转矩脉冲。根据一个示例性方法，可以减小变速器离合器的最大转矩，使得超出最大转矩的转矩脉冲引起变速器离合器滑动，从而抑制来自被传送通过变速器的转矩的脉冲或者抑制所述快速发动机起动对输出转矩的影响。示出了变速器离合器306和EDC308，表示在每个离合器中产生的最大转矩。在图的下部，水平轴线对应于上部所示的相同时间，竖直轴线表示转矩。示出了输出转矩310，电动机转矩312和发动机转矩314。输入速度302以恒定的速度从零加速。变速器离合器306初始设置为接合状态并保持处于该状态。对于这个示例，输出转矩310设置为一个值并保持。在从输入速度302开始加速时开始的时期，电动机转矩312设置为一值以产生输出转矩310。对于输入速度302开始加速之后的时期，发动机速度304保持为零且EDC308保持脱开状态。在时间320，快速发动机起动的阶段A开始。EDC308变为滑动状态，其中电动机转矩312可被用于向发动机提供转矩同时发动机速度304和输入速度302保持不同值。在时间320，发动机速度304开始加速，电动机速度312增大以提供转矩给发动机同时保持输出转矩310。在时间330，发动机速度304达到发动机起火速度316，可以开始快速发动机起动的阶段B。在时间330，发动机可以发火且变成操作的，提供发动机转矩并基于选择的发动机速度廓线增大发动机速度304以实现 N_{e_synch}。EDC308可减小到最小水平且电动机转矩312回到保持输出转矩310而不提供任何转矩给发动机的水平。EDC308或夹紧压力可在阶段B期间减小为非零的最小值，以减小或消除发动机和电动机之间的转矩传送，此时发动机在其自身动力下加速而离合器保持处于非排空（non-purged）状态，使得液压压力对离合器的控制能使离合器在阶段B之后快速回到局部或完全接合的状态。图4示出了发动机速度304超过输入速度302的廓线。此外，在快速发动机起动的这个实施例中省去了阶段C，发动机被 用来根据N_{e_synch}调节发动机速度304。在时间304，快速发动机起动的阶段D开始，实现了 N_{e_synch}，且EDC308能完全接合。

图5图形地示出了基于离合器压力命令的离合器压力控制。闭环压力调节模块180的一个实施例使用EDC压力命令124，实际EDC压力128，和压力差值126来控制离合器压力366。示出的压力传感器362可以由压力估计代替。所示的方法是完成压力控制的一个示例性方法，然而本领域已知有多种方法。在一个实施例中，可变力电磁阀（VFS）使用电流控制阀来完成压力控制。在另一实施例中，占空比PMW命令可以改变电压而不是电流来完成压力控制。开环压力控制器模块350监控EDC压力命令124并确定开环压力控制电磁阀电流。加法模块230比较EDC压力命令与实际EDC压力128以形成压力差值126。开环压力控制器模块350可以例如利用PI曲线确定开环压力控制电磁阀电流。闭环压力控制器模块356监控压力差值126并确定闭环压力控制电磁阀电流。开环压力控制电磁阀电流和闭环压力控制电磁阀电流通过加法模块354相加以形成压力控制电磁阀电流命令。电流控制器358监控压力控制电磁阀电流命令并输出压力控制电磁阀电流。PI曲线适配模块352监控压力控制电磁阀电流命令和实际EDC压力128并确定PI曲线适配供开环压力控制器模块350使用。压力控制电磁阀360由压力控制电磁阀电流操作并产生离合器压力366。离合器压力366由压力传感器362监控，该压力传感器输出模块356和352使用的反馈项。图5示出了完成压力控制的一个示例性方法，但是本领域已知有多种方法，因此本发明不限于这里提供的示例性实施例。

这里公开的方法受益于通过离合器压力控制的离合器转矩的精确控制。如参考图5所公开的，闭环和开环控制可用来提高离合器控制的精确性。图6示出了示例性EDC压力-转矩前馈补偿，用于说明在较低离合器压力下由于离合器压力-转矩关系的非线性而引起的预测离合器转矩与实际离合器转矩之间的明显差异。水平轴线表示传送给EDC的离合器压力（kPa）。竖直轴线表示得到的EDC最大转矩（牛顿米）。基线曲线386是基于离合器线性行为的初始离合器压力-离合器转矩转换。补偿曲线387，388，389和390表示包括有前馈补偿项的离合器压力-离合器转矩转换。根据一个实施例，选择曲线390作为最佳EDC压力-转矩前馈补偿选择。根据一个实施例，前馈补偿项可以用在压力-转矩补偿模型205中用于说明离合器中的非线性行为。

所公开的方法包括根据发动机速度廓线填充EDC。但是，使之前脱开的离合器接合不仅需要压缩离合器的元件，还需要填充与该离合器相关的活塞。已知一种方法，开始通过在高压下利用标定的填充脉冲接合离合器的过程来开始所述离合器接合并减少与填充活塞相关的任何时滞。利用填充脉冲使得方法依赖离合器的最小转矩控制。为了限制液压致动的带宽需求，在离合器填充之后，可以对初始离合器转矩命令给出步命令（step command）。利用这个方法，离合器可以传送相对恒定的转矩，这减小了命令的离合器转矩与估计的离合器转矩之间的差异，允许通过电动机更好地补偿EDC转矩。当EDC滑动时，发动机转矩中的任何变化不会被传送通过该离合器到达传动系，因此只影响发动机的加速度。根据一个实施例，较小带宽液压致动的离合器可用作粗致动器，例如利用最大转矩来控制恒定的转矩传送值，以及更高带宽电动机可用作粗－精控制结构中的精致动器。

电动机可以被控制成基于提供输出转矩给传动系和提供转矩以支持快速发动机起动（如所公开的）来提供转矩。但是，所述控制系统可包括不完善的确定和控制时滞，导致电动机转矩的一些变化被传递给传动系。电动机转矩的这些变化可利用变速器输出离合器的调制压力而得以进一步减小。图7示出了包括变速器输出离合器的示例性动力系。结构400包括发动机10，电动机20，储能装置30，变速器装置40和离合器装置54。此外，示出了变速器输入离合器60。当变速器输入离合器60完全接合时，由电动机20或通过电动机20传送的转矩可以被传送通过变速器输入离合器60直至该离合器的最大转矩。但是，如果变速器输入离合器60以导致离合器较小最大转矩的某减小压力操作，离合器在超过该较小最大转矩的某转矩下将开始滑动。因此，由电动机20传送通过变速器输入离合器60的、超过该较小最大转矩的转矩将不会被传送给变速器40或传动系56。变速器输入离合器60示出为与变速器40分开的装置。在另一实施例中，变速器输入离合器60可以为变速器40的一部分或可以为变速器40内的相同离合器装置。

图7示出了包括变速器输出离合器的动力系的一个示例性实施例。但是，包括变速器输出离合器的其他变速器结构是已知的。图8示出了包括用在变速器内的变速器输出离合器的示例性动力系。结构450包括连接到发动机曲轴的轴452，EDC454，变速器458和输出轴480。变速器458包括变速器输入轴453，电动机456，行星齿轮组460和接地472的离合器470。行星齿轮组包括连接到变速器输入轴453和电动机456的太阳轮468，连接到输出轴480的行星轮464，和连接到离合器470的齿圈462。电动机456能直接供应转矩给太阳轮456和输入轴453。施加于输入轴453的转矩可以通过EDC454被传送给轴452和连接的发动机。施加于太阳轮468的转矩作用在行星轮464上。根据离合器470的状态，作用在行星轮464上的转矩可传送给输出轴480作为输出转矩或可以通过齿圈462的旋转而消耗掉。如果离合器470完全接合，则转矩基于离合器最大转矩将被传送至输出轴。但是，如果作用于离合器470的压力减小，相应减小的离合器470最大转矩可以与结构400中所用的变速器输入离合器60相同的方式被用来限制传送给输出轴480的转矩。通过调节作用于离合器470的压力，通过离合器滑动可以滤出转矩中超过离合器最大转矩的峰值。这样，调节作用于变速器输出离合器的压力可以改善操控性。

图9图形地示出了示例性快速发动机起动，包括调节作用于变速器输出离合器的压力。在图的上部，水平轴线表示时间（秒），竖直轴线表示轴速（转数每分钟）。示出了输入速度502和发动机速度504。在图的中间部分，水平轴线对应于上部所示的相同时间，竖直轴线表示离合器接合。示出了变速器输出离合器506和EDC508。在图的下部，水平轴线对应于上部所示相同的时间，竖直轴线表示转矩。示出了输出转矩510，电动机转矩512和发动机转矩514。输入速度502从零开始以恒定速率加速。变速器输出离合器506初始设置为完全接合状态并初始保持该状态。输出转矩510被设置为一值并保持。在从输入速度502开始加速时开始的时期，电动机转矩512设置为一值，产生输出转矩510。另外，变速器输出转矩506最大转矩减小为某值，等于或高于当前输出转矩所需的反作用转矩，直至EDC离合器最终完全接合。示出了示例性的所需反作用转矩值518。通过减小作用于变速器输出离合器506的压力，传送至输出轴的转矩可以受到限制，保护输出不受快速发动机起动期间转矩变化的影响。对于输入502开始加速之后的时期，发动机速度504保持为零且EDC508保持处于脱离状态。在时间520，快速发动机起动的阶段A开始。EDC508变为滑动状态，其中电动机转矩512可被用来向发动机提供转矩，此时发动机速度504和输入速度502保持不同值。在时间520，发动机速度504开始加速，且电动机转矩512增大以向发动机提供转矩同时保持输出转矩510。在时间530，发动机速度504实现发动机发火速度516，因此快速发动机起动的阶段B可以开始。在时间530，发动机可以发火且变成操作的，提供发动机转矩并基于选择的发动机速度廓线加速发动机速度504以实现N_{e_synch}。EDC508可以减小到最小水平且电动机转矩512回到保持输出转矩510而不提供任何转矩给发动机的水平。在时间535，快速发动机起动的阶段C开始。EDC508增大，反方向的电动机转矩被用于基于 N_{e_synch}调节发动机速度504。在时间540，快速发动机起动的阶段D开始，实现了 N_{e_synch}，且EDC508完全接合。

图10图形地示出了根据本发明的示例性快速发动机起动，包括燃烧辅助方法，利用较低的发动机发火速度。在图的上部，水平轴线表示时间（秒），竖直轴线表示轴速（转数每分钟）。示出了输入速度602和发动机速度604。在图的中部，水平轴线对应于上部所示相同的时间，竖直轴线表示离合器接合。示出了变速器输出离合器606和EDC608。在图的下部，水平轴线对应于上部所示相同的时间，竖直轴线表示转矩。示出了输出转矩610，电动机转矩612和发动机转矩614。输入速度602从零开始以恒定的速率加速。变速器输出离合器606开始设置为完全接合状态且保持该状态。输出转矩610设置为一值并保持。在从输入速度602开始加速时开始的时期，电动机转矩612设置为一值，产生输出转矩610。对于输入速度602开始加速之后的时期，发动机速度604保持为零且EDC608保持脱离状态。在时间620，开始快速发动机起动的阶段A。EDC608变为滑动状态，其中电动机转矩612可用来提供转矩给发动机，此时发动机速度604和输入速度602保持不同值。在时间620，发动机速度604开始加速，且电动机转矩612增大以提供转矩给发动机同时保持输出转矩610。示出了正常发动机发火速度616，此时发动机可正常起动，如图9方法所示，但是，如本领域所公知的，发动机可以通过一定速度范围发火。可以确定由电动机提供转矩的发动机的最小发动机发火速度617，此时发动机可以起动。通过利用最小发动机发火速度617，在快速发动机起动的较早时间可以由发动机提供转矩，从而允许更积极的发动机加速。在图10中，在时间630，发动机速度604实现了最小发动机发火速度617，因此快速发动机起动的阶段B可以开始。在时间630，发动机可以发火且变成操作的，提供发动机转矩并基于选择的发动机速度廓线使发动机速度604加速以实现N_{e_synch}。EDC608可以减小到最小水平且且电动机转矩612回到保持输出转矩610而不提供任何转矩给发动机的水平。在时间635，快速发动机起动的阶段C开始。EDC608增大，反方向的电动机转矩被用于基于 N_{e_synch}调节发动机速度604。在时间640，快速发动机起动的阶段D开始，实现了 N_{e_synch}，且EDC608完全接合。通过以较低的发火速度（低于正常发动机发火速度的速度）使发动机发火，来自发动机的转矩可以在所述方法中被较早地使用，减小了必须使用的电动机转矩的大小。可利用本领域公知的方法来确定特定发动机和动力系结构的正常发动机发火速度和较低发动机发火速度。

图11图形地示出了示例性快速发动机起动，包括利用来自发动机的转矩实现同步速度和利用电动机62帮助电动机20快速发动机起动。在图的上部，水平轴线表示时间（秒），竖直轴线表示轴速（转数每分钟）。示出了输入速度702和发动机速度704。在图的中间部分，水平轴线对应于上部所示的相同时间，竖直轴线示出了离合器接合。示出了变速器输出离合器706和EDC708。在图的下部，水平轴线对应于上部所示的相同时间，竖直轴线表示转矩。示出了输出转矩710，电动机20的转矩712，电动机62的转矩718和发动机转矩714。输入速度702以恒定的速度从零加速。变速器输出离合器706初始设置为完全接合状态并保持处于该状态。输出转矩710设置为一个值并保持。在从输入速度702开始加速时开始的时期，电动机转矩712设置为一值以产生输出转矩710。对于输入速度702开始加速之后的时期，发动机速度704保持为零且EDC708保持脱离状态。在时间720，快速发动机起动的阶段A开始。EDC708变为滑动状态，其中电动机转矩712可被用于向发动机提供转矩同时发动机速度704和输入速度702保持不同值。在时间720，发动机速度704开始加速，电动机转矩712和718增大以提供转矩给发动机同时保持输出转矩710。转矩718被控制为提供来自电动机62的额外转矩，帮助发动机加速。转矩718可以基于动力系的标定行为或其他输入被控制。在时间730，发动机速度704达到发动机起火速度716，且快速发动机起动的阶段B可以开始。在时间730，发动机可以发火且变成操作的，提供发动机转矩并基于选择的发动机速度廓线增大发动机速度704以实现 N_{e_synch}。EDC708可减小到最小水平，电动机转矩718可减小到零，且电动机转矩712回到保持输出转矩710而不提供任何转矩给发动机的水平。在图9中，在时间535，开始快速发动机起动的阶段C。在图11中，示出的方法省去了快速发动机起动的阶段C，而是通过扩展的阶段B利用发动机转矩714实现N_{e_synch}。一旦在时间740实现了N_{e_synch}，快速发动机起动的阶段D开始，且EDC708可完全接合。

图12示出了用于执行快速发动机起动的示例性方法。提供表1作为索引（key），其中由数字表示的块和对应的功能说明如下。

表1。

方法800开始于块802。在块804，监控运行快速发动机起动的命令。在块806，监控或确定N_{e_synch}，例如，基于输入速度廓线。在块808至814，分别以阶段A至D运行快速发动机起动。在块816，方法结束。方法800可以发生变化，例如，块806重复地执行通过快速发动机起动，使得基于发动机的实际加速度和输入轴和电动机的实际加速度或速度更新N_{e_synch}。可以设想多个执行快速发动机起动的方法，且本发明不限于这里提供的具体实施例。

本文已经描述了特定优选实施例及其修改。通过阅读和理解所述说明可以进行其他修改和变形。因此，本发明不限于这里作为实施本发明最佳方式公开的特定实施例，而是本发明将包括落在所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (15)

1.用于控制动力系中快速发动机起动的方法，所述动力系包括提供推进转矩给变速器输入轴的电动机，内燃发动机，和选择地在所述发动机和所述电动机之间提供转矩传送的发动机分离离合器，所述方法包括：

监控输出转矩请求；

基于所述输出转矩请求确定至所述变速器输入轴的所述推进转矩；

监控期望的输入速度；

基于所述期望的输入速度确定同步速度；

基于所述同步速度确定所述期望的发动机致动速度廓线；包括：确定第一阶段，其中补偿转矩从所述电动机通过所述发动机分离离合器提供给所述发动机以将所述发动机从停止状态加速至发动机发火速度；一旦实现所述发动机发火速度，确定第二阶段，其中所述发动机提供转矩以使所述发动机加速同时减少从所述电动机提供至所述发动机的所述补偿转矩；和确定第二阶段之后的第三阶段，其中所述补偿转矩由所述电动机提供给所述发动机用于将所述发动机控制为所述同步速度；和确定第四阶段，其中所述发动机分离离合器锁定；以及

控制所述电动机以基于所述推进转矩和所述补偿转矩之和提供电动机转矩。

2.如权利要求1所述的方法，其中监控所述期望的输入速度包括监控期望的输入速度廓线，且

其中确定所述同步速度包括基于所述期望的输入速度廓线和发动机加速的能力确定所述同步速度。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机发火速度包括最小发动机发火速度。

4.如权利要求3所述的方法，其中利用开环离合器控制项和闭环离合器控制项确定所述补偿转矩；且

其中确定所述发动机致动速度廓线还包括确定所述第二阶段，其中发动机转矩命令被限制为小于所述开环离合器控制项。

5.如权利要求1所述的方法，其中利用开环离合器控制项和闭环离合器控制项确定所述补偿转矩；且

其中确定所述发动机致动速度廓线还包括确定所述第二阶段，其中发动机转矩命令被限制为小于所述开环离合器控制项。

6.如权利要求1所述的方法，其中确定所述发动机致动速度廓线还包括确定所述第二阶段，其中所述发动机分离离合器的最大转矩被减小为非零的最小值。

7.如权利要求1所述的方法，其中基于所述推进转矩，所述补偿转矩和传动系主动阻尼控制转矩之和控制所述电动机。

8.如权利要求1所述的方法，其中确定所述补偿转矩包括：

确定使所述发动机转动所需的转矩；和

基于使所述发动机转动所需的转矩确定所述补偿转矩。

9.如权利要求1所述的方法，其中确定所述补偿转矩包括确定开环离合器控制项和闭环离合器控制项。

10.如权利要求9所述的方法，其中确定所述开环离合器控制项包括利用发动机分离离合器压力-转矩前馈补偿值。

11.如权利要求1所述的方法，其中确定所述补偿转矩包括：

基于发动机起动位置确定所述补偿转矩。

12.如权利要求1所述的方法，还包括减小变速器离合器的最大转矩以抑制所述快速发动机起动对所述变速器的输出转矩的影响。

13.如权利要求1所述的方法，还包括减小所述发动机分离离合器的最大转矩以抑制所述快速发动机起动对所述变速器的输出转矩的影响。

14.如权利要求1所述的方法，还包括控制第二电动机以基于所述推进转矩和所述补偿转矩之和提供第二电动机转矩。

15.用于控制动力系中快速发动机起动的系统，所述动力系包括提供推进转矩给变速器的变速器输入轴的电动机，内燃发动机，和选择地在所述发动机和所述电动机之间提供转矩传送的发动机分离离合器，所述系统包括：

所述电动机；和

控制模块；

监控输出转矩请求；

基于所述输出转矩请求确定至所述变速器输入轴的推进转矩；

监控期望的输入速度；

基于所述期望的输入速度确定同步速度；

基于所述同步速度确定所述期望的发动机致动速度廓线；包括：确定第一阶段，其中补偿转矩通过所述发动机分离离合器提供给所述发动机以将所述发动机从停止状态加速至发动机发火速度；一旦实现所述发动机发火速度，确定第二阶段，其中所述发动机提供转矩以使所述发动机加速同时减少提供至所述发动机的所述补偿转矩；确定第二阶段之后的第三阶段，其中所述补偿转矩由所述电动机提供给所述发动机用于将所述发动机控制为所述同步速度；和确定第四阶段，其中所述发动机分离离合器锁定；以及

控制所述电动机以基于所述推进转矩和所述补偿转矩之和提供电动机转矩。