CN103148211B - 使用接通-断开开关控制至离合器的液压流来控制混合动力变速器的方法 - Google Patents

使用接通-断开开关控制至离合器的液压流来控制混合动力变速器的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用接通-断开开关控制至离合器的液压流来控制混合动力变速器的方法。具体地，变速器包括能够将扭矩从扭矩产生装置选择性地传递到输出构件的多个同步操作的离合器。在整个换挡事件中控制变速器的方法包括：监测期望换挡事件，包括监测待被接合的离合器；确定待被接合的离合器将同步的时间；确定用于待被接合的离合器的所需离合器填充时间；以及，基于协调所述待被接合的离合器将同步的时间以及所需离合器填充时间来致动接通-断开液压控制开关，所述接通-断开液压控制开关将加压液压流体选择性地提供给所述待被接合的离合器。

Description

使用接通-断开开关控制至离合器的液压流来控制混合动力变速器的方法
技术领域
本发明涉及用于机电变速器的控制系统。
背景技术
该部分的陈述仅提供与本发明有关的背景信息。因此，这种陈述不旨在构成对现有技术的承认。
已知动力系架构包括扭矩产生装置，所述扭矩产生装置包括内燃发动机和电机，它们通过传动装置将扭矩传递到输出构件。一种示例性动力系包括两模式、复合分流的机电变速器，其采用了用于从原动机功率源（优选地，内燃发动机）接收运动扭矩的输入构件，以及采用了输出构件。输出构件能够操作性地连接到机动车辆的传动系，以将牵引扭矩传递到传动系。电机（能够作为马达或发电机操作）独立于来自内燃发动机的扭矩输入而产生至变速器的扭矩输入。电机可以将通过车辆传动系传递的车辆动能转变为能够存储在电能存储装置中的电能。控制系统监测来自车辆和操作者的各种输入并且提供对动力系的操作控制，包括控制变速器操作状态和换挡、控制扭矩产生装置、以及调节电能存储装置和电机之间的电功率相互交换，以管理变速器的输出（包括扭矩和旋转速度）。液压控制系统公知用于为整个动力系上的许多功能提供加压液压油。
混合动力系车辆内的上述装置的操作需要管理许多扭矩支承轴或装置，所述扭矩支承轴或装置表示了到上述发动机、电机和传动系的连接。来自发动机的输入扭矩以及来自一个或多个电机的输入扭矩能够被独立地或协同地施加，以提供输出扭矩。混合动力驱动系统的各个前述部件之间的各种控制策略和操作连接是公知的，并且控制系统必须能够使得所述各个部件接合到变速器以及从变速器脱离，以便执行混合动力系系统的功能。公知的是，借助采用能够选择性操作的离合器从而在变速器内实现所述接合和脱离。
离合器是本领域公知的用于使轴接合和脱离的装置，包括管理这些轴之间的旋转速度和扭矩传递。施加以及释放离合器能够通过液压机构来实现，并且能够具有一定范围的接合状态，包括：从完全脱离，到同步但不接合，到接合但仅具有极小夹持力，到以某种最大夹持力接合。能够被用于施加到离合器上的夹持力决定了该离合器在其滑移之前能够传递多大的反作用扭矩。
液压控制系统采用填充以液压油的管线来选择性地启用变速器内的离合器。液压开关或压力控制螺线管（PCS）能够用于在液压控制系统内选择性地施加压力。取决于PCS的致动状态，PCS内的特征选择性地引通或阻碍液压油从其穿过。在阻碍状态，PCS公知为包括排出路径，从而允许排出任何被捕获的液压油，由此使得所连接的液压回路去能，以便完成致动循环。调节指令压力能够使得PCS线性地、可变地致动，包括对离合器应用填充压力加以控制的致动，以便在离合器内实现完全输送与排出状态之间的某种中间或过渡状态。在示例性过渡状态中，PCS（被实施为可变排放螺线管（VBS））能够通过液压管线压力的用于保持期望离合器压力的部分来操作，而液压管线压力的其余部分则被排放回到液压返回管线中。
使用PCS包括使用相当重且昂贵的PCS硬件，并且另外，使用液压排放以保持来自PCS的期望或受控压力会返回一些液压管线压力，该液压管线压力否则会另外用于液压控制系统，或者会降低液压泵的所需输出。使用PCS可能是期望的，因为PCS使得能够实现分阶段填充事件，其中至PCS的指令能够使得离合器在填充并最终达到接合离合器的过程中经历多个阶段。这种分阶段的过程可能是需要的，以补偿系统中的变化，例如硬件以及液压流体的温度，以及提供离合器的平滑接合。根据一个示例性实施方式，可能期望的是将离合器填充至接触状态，在该接触状态中，离合器的液压缸填充有液压流体并且正好足够压力被施加到离合器板，使得这些板实现彼此接触，而没有任何夹持力被施加到离合器板。根据一个实施方式，这种接触状态能够用于压缩变速器换挡的总耗时，从而使得在离合器被同步或被使得具有同一速度之前发生至接触状态的离合器填充。然而，如果离合器控制能够在不使用PCS的情况下被有效地实现，那么能够改善液压控制系统的重量、成本和效率。
液压致动的离合器通过接收进入到离合器容积腔中的加压液压油来操作。该离合器容积腔中的液压油在容积腔内的特征上施加压力。活塞或类似结构已知被用于将该液压压力转换为关联运动（articulation），例如平移运动或挤压力。在示例性液压致动的离合器中，加压液压油被用于填充离合器容积腔，并且由此使得离合器活塞移位，以便选择性地施加压缩力到离合器的连接表面。恢复力（例如，由复位弹簧提供的）已知被用于抵抗液压油的挤压力。如上所述，离合器已知通过一定范围的接合状态来接合。在全部液压压力被移除的情况下，示例性离合器能够处于解锁状态。具有最大液压压力的示例性离合器能够处于锁止状态。在如下情况中，示例性离合器能够处于同步状态，所述情况为：在该示例性离合器中，使得离合器板具有同一速度但是夹持力尚未被应用到离合器板上。
在整个离合器填充事件中实现的离合器的接合公知要尽可能快地完成，其中某一最小液压压力被保持以确保液压油到离合器容积中的快速流动。然而，离合器的快速接合可能导致车辆中的可感知冲击，并且可能导致所涉及的部件的缩短的寿命。震动吸收装置能够用于对离合器上的离合器容积腔的快速填充的力施加阻尼。例如，包括弹性特征的波状板能够被用于缸活塞和离合器之间，以吸收液压压力的快速增加。上述接触状态能够被限定为：离合器被填充以足够的液压油从而导致波状板的零力接触。
发明内容
变速器包括能够将扭矩从扭矩产生装置选择性地传递到输出构件的多个同步操作的离合器。在整个换挡事件中控制变速器的方法包括：监测期望的换挡事件，包括监测待被接合的离合器；确定待被接合的离合器将同步的时间；确定用于待被接合的离合器的所需离合器填充时间；以及，基于协调所述待被接合的离合器将同步的时间以及所需离合器填充时间来致动接通-断开液压控制开关，所述接通-断开液压控制开关能够将加压液压流体选择性地提供给所述待被接合的离合器。
本发明还包括以下方案：
1. 一种在整个换挡事件中控制变速器的方法，所述变速器包括多个同步操作的离合器，这些同步操作的离合器能够将扭矩从扭矩产生装置选择性地传递到输出构件，所述方法包括：
监测期望换挡事件，包括监测待被接合的离合器；
确定待被接合的所述离合器将同步的时间；
确定用于待被接合的所述离合器的所需离合器填充时间；以及
基于协调待被接合的所述离合器将同步的时间以及所需离合器填充时间来致动接通-断开液压控制开关，所述接通-断开液压控制开关将加压液压流体选择性地提供给待被接合的所述离合器。
2. 根据方案1所述的方法，还包括：
在待被接合的所述离合器的同步之后，反复确定用于待被接合的所述离合器的离合器扭矩容量；
将所述离合器扭矩容量与最小所需离合器扭矩容量比较；以及
基于所述比较来使用待被接合的所述离合器以传递扭矩。
3. 根据方案1所述的方法，其中，所需离合器填充时间根据所述离合器的计算模型来确定。
4. 根据方案1所述的方法，其中，所需离合器填充时间通过参考查询表来确定。
5. 根据方案1所述的方法，其中，所述接通-断开液压控制开关是液压致动的。
6. 根据方案1所述的方法，其中，所述接通-断开液压控制开关包括机电螺线管。
7. 根据方案1所述的方法，其中，所述接通-断开液压控制开关包括伺服马达。
8. 根据方案1所述的方法，其中，致动所述接通-断开液压控制开关包括：致动所述接通-断开液压控制开关，使得在待被接合的所述离合器被填充之前使得待被接合的所述离合器将被同步。
9. 根据方案1所述的方法，其中，致动所述接通-断开液压控制开关包括：致动所述接通-断开液压控制开关，使得待被接合的所述离合器将在其被填充的同时被同步。
10. 根据方案1所述的方法，还包括：
在所述期望换挡事件期间，借助于通过第二离合器传递扭矩来保持至所述输出构件的驱动扭矩。
11. 根据方案10所述的方法，还包括利用发动机提供所述驱动扭矩；并且
其中，待被接合的所述离合器的同步借助来自电机的扭矩来实现。
12. 一种在整个换挡事件中控制变速器的方法，所述变速器包括多个同步操作的离合器，这些同步操作的离合器能够将扭矩从扭矩产生装置选择性地传递到输出构件，所述方法包括：
监测期望换挡事件，包括：
     识别在所述期望换挡事件中待被接合的离合器；以及
     监测待被接合的所述离合器将被同步的时间；
通过所述离合器的计算模型来确定待被接合的所述离合器的所需离合器填充时间；
基于同时地同步待被接合的所述离合器以及填充待被接合的所述离合器，致动接通-断开液压控制开关，所述接通-断开液压控制开关将加压液压流体选择性地提供给待被接合的所述离合器；
保持所述接通-断开液压控制开关处于致动状态；
反复地确定用于待被接合的所述离合器的离合器扭矩容量；以及
基于所述离合器扭矩容量来使用待被接合的所述离合器以传递扭矩。
13. 一种在整个换挡事件中控制变速器的设备，所述变速器包括多个同步操作的离合器，这些同步操作的离合器能够将扭矩从扭矩产生装置选择性地传递到输出构件，所述设备包括：
在所述换挡事件期间待被接合的多个离合器中的一个选定离合器；
液压致动的接通-断开液压控制开关，所述接通-断开液压控制开关控制到所述选定离合器的加压液压流体流；
控制模块，所述控制模块：
     监测期望换挡事件，包括监测所述选定离合器；
     确定所述选定离合器将同步的时间；
     确定用于所述选定离合器的所需离合器填充时间；以及
     基于协调所述选定离合器将同步的时间以及所述所需离合器填充时间来致动所述接通-断开液压控制开关。
14. 根据方案13所述的设备，还包括发动机和电机。
15. 根据方案14所述的设备，其中，所述发动机和所述电机通过单独的输入从而独立地同时传递扭矩到所述变速器。
附图说明
现将结合附图以示例的方式来描述一个或多个实施方式，在附图中：
图1是根据本发明的示例性动力系的示意图；
图2是根据本发明的用于控制系统和动力系的示例性架构的示意图；
图3示意性地描述了根据本发明的示例性离合器控制回路，所述离合器控制回路使用液压致动的接通-断开液压控制开关；
图4是描述了根据本发明的在整个示例性换挡事件中的各个参数的图形；以及
图5描述了根据本发明的执行换挡的示例性过程。
具体实施方式
现参考附图，其中的显示内容仅用于图示一些示例性实施方式的目的，而并不用于对其进行限制的目的，图1和图2描述了示例性机电混合动力系。根据本发明的示例性机电混合动力系在图1中被示出，并且包括两模式的复合分流的机电混合动力变速器10，该机电混合动力变速器可操作地联接到发动机14以及第一和第二电机（MG-A） 56和（MG-B） 72。发动机14以及第一和第二电机56和72均产生能够被传递到变速器10的功率。由发动机14以及第一和第二电机56和72产生并且被传递到变速器10的功率用输入扭矩（在本文分别被称为TI、TA和TB）以及速度（在本文分别被称为NI、NA和NB）来描述。
示例性发动机14包括多缸内燃发动机，所述多缸内燃发动机能够选择性地操作在数个状态中，以借助输入轴12传递扭矩到变速器10，并且示例性发动机14还能够是火花点火发动机或压缩点火发动机。发动机14包括曲轴，所述曲轴可操作地联接到变速器10的输入轴12。旋转速度传感器11监测输入轴12的旋转速度。从发动机14输出的功率（包括旋转速度和输出扭矩）可能与传递至变速器10的输入速度NI和输入扭矩TI不同，这是因为在发动机14与变速器10之间位于输入轴12上设置有扭矩消耗部件，例如液压泵和/或扭矩管理装置。
示例性变速器10包括三个行星齿轮组24、26和28以及四个能够选择性接合的扭矩传递装置，即离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75。如本文所使用的那样，离合器是指包括例如单板或复合板离合器或离合器组、带式离合器和制动器的任何类型的摩擦扭矩传递装置。液压控制回路42可操作以控制离合器状态，该液压控制回路优选地由变速器功率逆变器控制模块（TPIM）19来控制。离合器C2 62和C4 75优选地包括液压施用的旋转摩擦离合器。离合器C1 70和C3 73优选地包括能够选择性地固接到变速器壳体68的液压控制的固定装置。离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75中的每个都优选地是液压施用的，其借助液压控制回路42选择性地接收加压液压油。
第一和第二电机56和72优选地包括三相AC电机，每个电机都包括定子和转子以及相应的旋转变压器（resolver）80和82。用于每个电机的电机定子被固接到变速器壳体68的外部，并且包括具有从其延伸的盘绕电气绕组的定子芯。用于第一电机56的转子被支承在毂板齿轮上，该毂板齿轮借助第二行星齿轮组26被操作性地附接到轴60。用于第二电机72的转子被固定地附接到套筒轴毂66。
旋转变压器80和82中的每个优选地包括可变磁阻装置，所述可变磁阻装置包括旋转变压器定子和旋转变压器转子。旋转变压器80和82被合适地定位并组装在第一和第二电机56和72中的相应一个上。旋转变压器80和82中相应旋转变压器的定子可操作地连接到所述第一和第二电机56和72的定子中的相应的定子。旋转变压器转子可操作地连接到用于相应的第一和第二电机56和72的转子。旋转变压器80和82中的每个都信号连接并且可操作地连接到TPIM 19，并且每个旋转变压器都感测并监测旋转变压器转子相对于旋转变压器定子的旋转位置，因此监测第一和第二电机56和72中的相应电机的旋转位置。此外，从旋转变压器80和82输出的信号被解释为分别提供关于第一和第二电机56和72的旋转速度，即NA和NB。
变速器10包括输出构件64（即，轴），其可操作地连接到用于车辆的传动系90，以便例如向车辆车轮93提供输出功率，其中一个车辆车轮在图1中被示出。输出功率依照输出旋转速度NO和输出扭矩TO来表征。变速器输出速度传感器84监测输出构件64的旋转速度和旋转方向。每个车辆车轮93都优选地设置有适于监测车轮速度VSS-WHL的传感器94，该传感器的输出由关于图2描述的分布式控制模块系统的控制模块来监测，以确定车辆速度以及绝对和相对车轮速度，用于制动控制、牵引控制和车辆加速管理。
作为从燃料或者存储在电能存储装置（ESD）74中的电势进行的能量转化的结果，产生来自发动机14以及第一和第二电机56和72的输入扭矩（分别为TI、TA、TB）。ESD 74借助DC传输导体27以高压DC的方式联接到TPIM 19。该传输导体27包括接触器开关38。当接触器开关38闭合时，在正常操作下，电流能够在ESD 74和TPIM 19之间流动。当接触器开关38断开时，ESD 74和TPIM 19之间的电流流动被中断。响应于使得第一和第二电机56和72实现输入扭矩TA和TB的扭矩指令，TPIM 19借助传输导体29将电功率传递到第一电机56以及从第一电机56接收电功率，并且TPIM 19类似地借助传输导体31将电功率传递到第二电机72以及从第二电机72接收电功率。根据ESD 74被充电还是放电而将电流传递到ESD 74或者从ESD 74传递电流。
TPIM 19包括一对功率逆变器以及相应的马达控制模块，所述马达控制模块构造成接收扭矩指令并且从该扭矩指令来控制逆变器状态，以提供马达驱动或再生功能，从而满足所指令的马达扭矩TA和TB。功率逆变器包括已知的互补式三相功率电子装置，并且每个都包括绝缘栅双极晶体管，其用于通过以高频进行的开关从而将来自ESD 74的DC功率转换为AC功率，以用于给第一和第二电机56和72中的相应电机提供电力。绝缘栅双极晶体管形成开关模式的功率源，其构造成接收控制指令。对于每个三相电机的每相，通常具有一对绝缘栅双极晶体管。绝缘栅双极晶体管的状态被控制，以提供马达驱动机械功率产生功能或电功率再生功能。三相逆变器借助DC传输导体27来接收或供应DC电功率，并且将其转换为三相AC功率或者从三相AC功率转换为DC电功率，所述三相AC功率分别借助传输导体29和31被传导进出第一和第二电机56和72，以作为马达或发电机来操作。
图2是分布式控制模块系统的示意性框图。下文描述的元件包括总体车辆控制架构的子集，并且提供如图1所述的示例性动力系的协同系统控制。分布式控制模块系统综合相关的信息和输入，并且执行算法以控制各个致动器从而实现控制目标，包括与燃料经济性、排放、性能、驾驶性和硬件（包括ESD 74的电池以及第一和第二电机56和72）保护有关的目标。分布式控制模块系统包括发动机控制模块（ECM）23、电池组控制模块（BPCM）21、以及TPIM 19。混合动力控制模块（HCP）5提供对ECM 23、BPCM 21和TPIM 19的监管控制和协调。用户接口（UI）13可操作地连接到多个装置，车辆操作者通过这些装置来控制或指导机电混合动力动力系的操作。这些装置包括：加速器踏板113（AP），从加速器踏板来确定所述操作者扭矩请求；操作者制动踏板112（BP）；变速器挡位选择器114（PRNDL）；以及车辆速度巡航控制机构。变速器挡位选择器114能够具有离散数量的操作者能够选择的位置，包括输出构件64的旋转方向，以实现前进方向和倒车方向中的一个。
前述控制模块借助局域网（LAN）总线6与其他控制模块、传感器和致动器通信。LAN总线6允许将操作参数和致动器指令信号的状态在各个控制模块之间进行结构化通信。所使用的具体通信协议是专用的。LAN总线6和合适的协议提供了前述控制模块与提供诸如防抱死制动、牵引控制和车辆稳定的其他控制模块之间的稳健消息传送和多控制模块接口连接。能够使用多个通信总线，以改善通信速度并且提供一定程度的信号冗余和完整性。单独控制模块之间的通信还能够使用直接链路（例如，串行外围接口（SPI）总线）来实现。
HCP 5提供对动力系的监管控制，从而用于协同操作ECM 23、TPIM 19和BPCM 21。基于来自用户接口13以及包括ESD 74的动力系的各个输入信号，HCP 5产生各种指令，包括：操作者扭矩请求（TO_REQ）、至传动系90的指令输出扭矩（TCMD）、发动机输入扭矩指令；用于变速器10的扭矩传递离合器C1 70、C2 62、C3 73、C4 75的离合器扭矩；以及分别用于第一和第二电机56和72的扭矩指令。TPIM 19可操作地连接到液压控制回路42，并且提供各个功能，包括监测各个压力感测装置以及产生并且传送控制信号给各个螺线管，由此控制被包含在液压控制回路42内的压力开关以及控制阀。
ECM 23可操作地连接到发动机14，并且用于通过多个离散线路（为了简洁起见，示出为总体双向接口线缆35）从发动机14的传感器和控制致动器获取数据。ECM 23从HCP 5接收发动机输入扭矩指令。ECM 23基于被传送到HCP 5的监测到的发动机速度和负载来确定在该时间点提供给变速器10的实际发动机输入扭矩TI。ECM 23监测来自旋转速度传感器11的输入以确定到输入轴12的发动机输入速度，该发动机输入速度被转换为变速器输入速度NI。ECM 23监测来自传感器的输入，以确定其他发动机操作参数（例如，包括歧管压力、发动机冷却剂温度、环境空气温度和环境压力）的状态。发动机负载能够例如从歧管压力来确定，或另选地从监测到的加速器踏板113的操作者输入来确定。ECM 23产生并传送指令信号给控制发动机致动器，例如包括燃料喷射器、点火模块和节气门控制模块，它们都未被示出。
TPIM 19操作性地连接到变速器10并且将信号115传送到变速器10或者从变速器10传送信号115。TPIM 19监测来自传感器的输入，以确定变速器操作参数的状态。TPIM 19产生并传送指令信号以控制变速器10，包括控制液压控制回路42。从TPIM 19至HCP 5的输入包括用于每个离合器（即，C1 70、C2 62、C3 73、C4 75）的估计离合器扭矩以及输出构件64的旋转输出速度NO。其他致动器和传感器能够用于将来自TPIM 19的附加信息提供给HCP 5，用于控制目的。TPIM 19监测输入并且选择性地致动液压控制回路42的压力控制装置，以选择性地致动各个离合器C1 70、C2 62、C3 73、C4 75，以获得各个变速器操作范围状态，如下文所述的那样。
BPCM 21信号连接到传感器，以监测ESD 74，包括电流和电压参数的状态，以提供表示ESD 74的电池的参数状态的信息给HCP 5。电池的参数状态优选地包括电池荷电状态、电池电压、电池温度和可用电池功率（是指从PBAT_MIN至PBAT_MAX的范围）。
本文所公开的方法通过在车辆内的或能够由车辆访问的一个或多个控制模块被执行。控制模块、模块、控制机构、控制器、控制单元、处理器和类似术语是指以下各项中的任意一项，或者是指以下各项中的一个或多个的各种组合，所述各项为：专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序或例程的中央处理单元（优选地，微处理器）和相关联的存储器和存储装置（只读存储器和存储装置、可编程只读存储器和存储装置、随机存取存储器和存储装置、硬盘驱动器，等等）、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、合适的信号调节和缓冲电路、以及用于提供所述功能的其他部件。软件、固件、程序、指令、例程、代码、算法和类似术语是指能够任何能够由控制器执行的指令集，包括标定（或校准）和查询表。控制模块具有被执行以提供期望功能的一组控制例程。这些例程例如由中央处理单元执行，并且能够操作以监测来自感测装置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。在持续进行的发动机和车辆操作期间，例程能够以规则间隔（例如，每3.125、6.25、12.5、25和100毫秒）被执行。另选地，例程也能够响应于事件的发生而被执行。
示例性动力系选择性地以数个操作范围状态中的一个操作，所述操作范围状态能够关于发动机状态（包括发动机开车状态（ON）和发动机停车状态（OFF）中的一个）、以及变速器状态（包括多个固定挡位以及连续可变操作模式）被描述，如在下文参考表1描述的。
表1
每个变速器操作范围状态都在该表中被描述，并且表明具体离合器C1 70、C2 62、C3 73、C4 75中的哪些被施用以用于每个操作范围状态。通过仅施用离合器C1 70来选择第一连续可变模式（即，EVT模式I或MI），以便“固接”第三行星齿轮组28的外部齿轮构件。发动机状态能够是ON （MI_Eng_On）或OFF （MI_Eng_Off）中的一个。通过仅施用离合器C2 62来选择第二连续可变模式（即，EVT模式II或MII），以将轴60连接到第三行星齿轮组28的行星架。发动机状态能够是ON （MII_Eng_On）或OFF （MII_Eng_Off）中的一个。为了进行说明的目的，当发动机状态是OFF时，发动机输入速度等于零转每分（RPM），即发动机曲轴不旋转。固定挡位操作提供了变速器10的输入-输出速度的固定比操作，即实现NI/NO。通过施用离合器C1 70和C4 75来选择第一固定挡位操作（FG1）。通过施用离合器C1 70和C2 62来选择第二固定挡位操作（FG2）。通过施用离合器C2 62和C4 75来选择第三固定挡位操作（FG3）。通过施用离合器C2 62和C3 73来选择第四固定挡位操作（FG4）。由于行星齿轮组24、26和28中降低的传动比，所以输入-输出速度的固定比操作随着增加的固定挡位操作而增加。第一和第二电机56和72的旋转速度（分别为NA和NB）取决于由离合作用限定的机构的内部旋转，并且与在输入轴12处测量的输入速度成比例。
响应于由用户接口13捕获的借助加速器踏板113和制动踏板112实现的操作者输入，HCP 5以及其他控制模块中的一个或多个确定指令输出扭矩TCMD，该指令输出扭矩旨在满足操作者扭矩请求TO_REQ，将在输出构件64处被实现并且传递到传动系90。最终车辆加速受到其他因素（例如，道路负载、道路坡度和车辆质量）的影响。基于动力系的各个操作特征来确定用于变速器10的操作范围状态。这包括这样的操作者扭矩请求，该操作者扭矩请求如前所述的那样通过加速器踏板113和制动踏板112被传送到用户接口13。能够根据由将第一和第二电机56和72操作在电能产生模式或扭矩产生模式中的指令所引起的动力系扭矩需求来预测操作范围状态。操作范围状态能够由优化算法或例程来确定，该优化算法或例程基于操作者功率需求、电池荷电状态、以及发动机14和第一和第二电机56和72的能量效率来确定优化的系统效率。控制系统基于所执行的优化例程的结果来管理来自发动机14和第一和第二电机56和72的输入，并且由此优化系统效率，以管理燃料经济性以及电池充电。此外，操作能够基于部件或系统中的故障来确定。HCP 5监测扭矩产生装置，并且确定要实现满足了操作者扭矩请求的期望输出扭矩所需的从变速器10输出的功率。如从上述说明应当显而易见的那样，ESD 74和第一和第二电机56和72被电气操作性联接，用于在其间实现功率流。此外，发动机14、第一和第二电机56和72以及机电变速器10被机械操作性联接，以在其间传递功率从而产生至输出构件64的功率流。
图1的动力系需要主液压泵和/或辅助液压泵。主泵能够排除输入轴12由发动机14驱动，并且辅助泵能够由TPIM 19控制，以向液压控制回路42提供加压流体。辅助泵能够是合适尺寸和排量的电动泵，以在操作时提供足够流量的加压液压油到液压控制系统中。液压控制系统将液压压力选择性地分配到多个装置，其中示例性系统能够包括：扭矩传递离合器C1 70、C2 62、C3 73和C4 75、用于第一和第二电机56和72的主动冷却回路、以及用于冷却并润滑变速器10的基本冷却回路。如上所述，TPIM 19致动各个离合器，以通过选择性地致动液压回路流量控制装置来实现变速器操作范围状态中的一个。
能够基于发动机14和电机中的哪些当前被使用并且处于怎样的能力来确定主泵和辅助泵的使用。例如，如果发动机14未操作，那么主泵被关闭并且液压控制系统所需的任何需要的液压管线压力必须由辅助泵提供。如果发动机14正运行，那么主泵能够比辅助泵更有效，因而辅助泵能够被关闭。如果需要高管线压力，例如，提供对电机的最大冷却并且同时保持一个或多个离合器锁止，那么能够同时使用主泵和辅助泵。
液压控制系统能够包括基本冷却回路，该基本冷却回路用于提供液压油以冷却第一和第二电机56和72的定子。能够通过选择性地致动流量控制装置来实现对第一和第二电机56和72的定子的主动冷却，这导致液压油围绕选定的定子流动并且允许热量主要通过传导而在定子和液压油之间传递。
在操作中，基于动力系的各个操作特征来选择用于示例性变速器10的变速器操作范围状态（即，固定挡位和连续可变模式操作中的一个）。这包括这样的操作者扭矩请求，该操作者扭矩请求如上所述的那样通常通过输入装置被传送到UI 13。此外，输出扭矩需求根据外部状况（包括例如道路坡度、路面状况或风载）被预测。操作范围状态能够根据由将电机操作在电能产生模式或扭矩产生模式的控制模块指令所引起的动力系扭矩需求被预测。能够通过优化算法或例程来确定操作范围状态，所述优化算法或例程可操作以基于操作者扭矩请求、电池荷电状态、以及发动机14和第一和第二电机56和72的能量效率来确定优化的系统效率。控制系统基于所执行的优化例程的结果来管理来自发动机14以及第一和第二电机56和72的输入扭矩，并且发生系统优化以改善燃料经济性以及管理电池充电。此外，操作能够基于部件或系统中的故障来确定。
参考图1，本领域技术人员将理解的是，各个离合器C1-C4的启用和停用将提供由动力系使用的各个操作范围状态。图1的示例性构造、行星齿轮组、轴和离合器的特定示例性布置作为混合动力动力系能够如何构造的示例被提供。要注意的是，图1包括发动机14、电机56和电机72，它们每个都通过不同且独立的输入独立地提供扭矩给变速器10。通过采用不同的扭矩产生装置以具有单独的输入，变速器10包括更大的自由度。根据一个示例性实施方式，离合器C1-C4能够同步地操作，其中，在离合器被接合之前，离合器的板被设置成零滑移状况。通过具有至变速器的独立输入，发动机14能够通过第一接合的离合器提供或保持驱动扭矩到车辆车轮，而其中一个电机提供扭矩到变速器10内部的轴，以实现第二离合器中的同步离合器换挡。许多另选的动力系构造能够结合本文所公开的方法使用。根据一个示例性实施方式，两个马达每个均能够独立地提供扭矩到变速器，而发动机选择性地接合至马达中的一个，以提供附加驱动扭矩。
图4示意性地示出了根据本发明的采用液压致动的压力控制开关的示例性离合器控制回路。离合器控制回路200包括液压致动的接通-断开液压控制开关205、液压致动离合器300以及液压管线202、204、206和208。接通-断开液压控制开关205是二元（binary）接通-断开流量控制装置，其通过选择性地应用通过液压管线202的压力被致动。如果管线202提供加压液压流体，那么接通-断开液压控制开关205内的柱塞224借助由来自管线202的流体作用在柱塞224上施加的压力而移动到右侧位置，从而产生挤压复位弹簧230的力。如果管线202不提供加压液压流体，那么接通-断开液压控制开关205内的柱塞224借助从复位弹簧230作用到柱塞224上的力而移动到左侧位置。柱塞224包括这样的细节，所述细节控制加压液压流体进出离合器300的流动。在示例性右侧位置中，来自液压管线204的加压液压流体由柱塞224引通到液压管线208中。在示例性左侧位置中，来自液压管线208的流体由柱塞224引导以流动到排出管线206，从而流动至回到泵的液压返回管线。通过选择性地致动接通-断开液压控制开关205，进出离合器300的液压流能够被控制。接通-断开液压控制开关205被描述为液压致动装置，但是接通-断开液压控制开关的其他实施方式等同地适用于本文所公开的方法，例如用于控制到离合器的液压流的机电流量控制螺线管以及用于控制到离合器的液压流的伺服马达，并且本发明不旨在局限于本文所提供的具体的示例性实施方式。
液压致动离合器采用选择性致动的加压液压流以产生期望的运动或压缩。示例性离合器通过将加压液压油接收到离合器容积腔中来操作。如图3所示的离合器组件300包括离合器缸320和机械离合器340。离合器缸320包括活塞322和离合器容积腔324。加压液压流体通过液压管线208进入到离合器容积腔324中。离合器容积腔324中的液压油在容积腔内的特征上施加压力。活塞322将由液压流体施加的填充压力转换为力。通过活塞322传送的力被用于使得机械离合器340在脱离状态和接合状态之间进行关联的运动。在这些状态之间过渡期间，能够限定接触状态，其中离合器容积腔324被填充，但是尚未有压力被施加到机械离合器340上。正液压压力被用于填充离合器容积腔324并使得活塞322沿一个方向移动。如本领域普通技术人员将理解的，液压油从离合器容积腔324的排出在一定程度上用于使得活塞322沿另一方向移动，但是空穴现象限制了低压液压流体有效地移动活塞322的能力。结果，复位弹簧326被用于提供力以沿着与通过应用加压液压流体实现的方向相反的方向移动活塞322。
机械离合器340由通过活塞322的力的传递来选择性地致动。机械离合器340包括采用离合器板345形式的离合器连接表面。离合器板345被连接到变速器内的旋转构件。当机械离合器340未被致动时，离合器板345保持分离。离合器板345中的一些离合器板的旋转不会引起这些离合器板345中的其余离合器板的旋转。当机械离合器340被致动时，离合器板345被使得接触相邻离合器板，并且在这些离合器板345之间具有足够的摩擦力以形成其中使这些板整体运动的锁止关系。在施加扭矩的旋转物体之间，在这些物体之间产生的扭矩容量（‘TC’）能够由下述方程来确定：
     [1]
其中，f是旋转物体之间的摩擦系数；
FA是与物体的旋转方向成法向地施加的轴向力；并且
机械离合器340中的FA由通过活塞322传递的挤压力产生。
如本领域普通技术人员将理解的，f根据在两个物体之间是否存在相对运动而变化。当离合器处于接触状态时，FA被保持在大致零值，从而产生零扭矩容量。
在共同转让并且一并在审的美国申请No. 12/251,416中公开了对影响离合器操作的液压流进行建模的方法，该申请以引用的方式结合到本文。在共同转让并且一并在审的美国申请No. 12/250,514中公开了离合器中的液压压力与实现离合器内的接触状态之间的相关性，该申请以引用的方式结合到本文。在共同转让并且一并在审的美国申请No. 12/250,250中公开了确定同步换挡参数的方法，所述参数包括离合器的板将被同步的时间，该申请以引用的方式结合到本文。
PCS或VBS能够被用于在整个同步换挡的过程中精确地控制液压致动的离合器内的压力，从而允许换挡被分阶段地执行。这种谨慎的分阶段事件防止了由于换挡导致的对车辆驾驶性的不利影响，例如，在离合器板被同步之前就锁止这些板。然而，离合器的精确计算建模结合能够精确估计的时间能够允许致动接通-断开液压控制开关，从而根据与离合器的同步协同的时间处控制液压流。如果离合器被填充使得该离合器在其被填充之前或与所述填充同时地被同步，那么通过使用作为VBS实施的PCS来实现的分级填充事件则是不必要的。公开了在整个换挡事件中控制变速器的方法，其中，确定其中待被接合的离合器将同步的时间，获取或确定离合器的所需离合器填充时间，以及基于协调待被接合的离合器将同步的时间和所需离合器填充时间来致动向离合器选择性地提供加压液压流体的接通-断开液压控制开关，使得在离合器被填充之前或与离合器被填充同时地同步所述离合器。待被接合的离合器将同步的时间能够根据足以精确地估计动力系操作的任何方法被计算、估计或建模。在一个实施方式中，能够通过控制模块来提供所述时间，从而在整个换挡事件中控制动力系和变速器。一旦离合器被同步并且离合器被填充，那么接通-断开液压控制开关能够保持在向离合器提供加压流体的状态，从而在离合器换挡事件的剩余部分中增加离合器的离合器扭矩容量。一旦获得最小所需离合器扭矩容量，则离合器被接合并且扭矩能够通过离合器被传递。构想了所述方法的许多实施方式，并且本发明不旨在局限于本文所提供的具体示例性实施方式。最小所需离合器扭矩容量能够是表示离合器已经过渡或几乎过渡到期望接合状态的任何值，使得离合器能够在几乎无滑移或无滑移的情况下传递扭矩。
图4是示出了在整个示例性换挡事件中关于离合器的各个参数的图形。曲线402描述了离合器中的滑移或相对板速度，其中水平轴线提供用于所述实验的时间（单位为秒），并且零位线由右侧的竖直轴线限定。在实验的开始处，离合器包括非零滑移值，使得离合器不同步。在对换挡事件的准备中，滑移速度朝向零减少。基于已知的方法，在滑移速度将等于零或低于某个阈值下限值从而使得离合器被认为是同步时，可以估计时间414。曲线406描述了接通-断开液压控制开关指令，同一水平时间轴线用于该图形上的其余曲线，并且零值或偏移值由左侧竖直轴线限定。能够确定所需离合器填充时间，以估计将离合器从起初的脱离且排出状态过渡至其中离合器被填充的接触状态所需的时间。该值能够根据足以精确地预测离合器和液压控制系统的操作的任何方法来估计、计算或建模，并且多个方程或参数集能够用于各种操作状况。在另选方式中，用于所需离合器填充时间的值能够被预先计算并存储成可取回格式，例如查询表。基于估计时间414和所需离合器填充时间，能够确定时间412，应当在时间412时或其之前启用接通-断开液压控制开关。曲线404描述了例如在离合器的填充容积内测量的离合器压力，其中同一水平时间轴线用于该图形的其余曲线，并且零值由左侧竖直轴线限定。在实验的开始时，离合器压力大致为零。在接通-断开液压控制开关被致动时的时间412，加压液压流体开始流动到离合器中。然而，由于流体在填充清空的容积，因此离合器内的压力还未开始显著地升高。接通-断开液压控制开关保持在致动状态。在时间414，离合器被填充，并且进入离合器中的加压流体开始挤压或者提供用于离合器板的夹持力。在该点处，离合器压力开始升高。曲线408描述了针对离合器能够被诊断的离合器状态，其中同一水平时间轴线用于图形上的其余曲线，并且任意值被指定用于不同的离合器状态。曲线408包括四个限定状态，从左至右为第一状态（脱离的离合器状态）、第二状态（接近同步状态）、第三状态（同步状态）以及第四状态（接合的离合器状态）。随着实验的推进以及随着离合器压力升高，离合器的离合器扭矩容量增加，使得离合器能够在时间416传递更多的反作用扭矩，能够估计到离合器已经实现了接合的离合器状态，其中离合器能够根据离合器的最小所需离合器扭矩容量来传递扭矩。曲线410描述了通过离合器传递的扭矩，其中同一水平时间轴线用于该图形的其余曲线，并且零值由左侧竖直轴线限定。在时间416，扭矩能够增加并且通过离合器被传递。图4描述了根据本文所公开的方法执行换挡事件的离合器和液压控制系统的示例性表现。
图5描述了执行换挡的示例性过程。表2作为检索表被提供，其中用数字标记的块和相应功能如下被阐述。
表2
过程500在块510开始，其中开始换挡序列。在块520，根据本文所公开的方法确定被接合的变速器离合器将被同步的时间。在块530，通过本文所公开的方法来获得所需离合器填充时间，即液压控制系统将离合器填充至接触点所花费的时间。在块540，基于同步时间和所需离合器填充时间来致动用于控制至离合器的液压流的接通-断开液压控制开关，使得由该致动导致的液压流将导致离合器在与该离合器被同步的时间大致相同的时间被填充。由于接通-断开液压控制开关保持被致动，因此离合器缸内的压力继续朝向液压控制系统的液压管线压力构建，从而导致离合器扭矩容量随着离合器板被挤压而增加。在块550，确定或估计离合器扭矩容量。在块560，确定离合器是否具有足够扭矩容量以允许通过离合器传递扭矩。如果块560的判定结果是离合器不具有足够扭矩容量，那么该过程500沿路径562至块550，在块550离合器扭矩容量被反复地（或重复迭代地）再确定。如果块560的判定结果是离合器具有足够扭矩容量，那么过程500沿路径564至块570，其中扭矩被允许通过离合器传递。于是，换挡序列在块580结束。该过程500是用于执行根据本文所公开的方法的换挡的示例性过程，然而，构想了许多另选过程，并且本发明不旨在局限于本文所提供的具体示例性实施方式。
本发明已经描述了一些优选实施方式及其变型。本领域技术人员在阅读并理解说明书之后能够想到更多的变型和修改。因此，本发明不旨在局限于作为用于实施本发明所设想的最佳模式而公开的具体实施方式，而是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的全部实施方式。

Claims (14)

1.一种在整个换挡事件中控制变速器的方法，所述变速器包括多个同步操作的离合器，这些同步操作的离合器能够将扭矩从扭矩产生装置选择性地传递到输出构件，所述方法包括：
监测期望换挡事件，包括监测待被接合的离合器；
确定待被接合的所述离合器将同步的时间；
确定用于待被接合的所述离合器的所需离合器填充时间；以及
基于协调待被接合的所述离合器将同步的时间以及所需离合器填充时间来致动接通-断开液压控制开关，所述接通-断开液压控制开关将加压液压流体提供给待被接合的所述离合器，使得由所述致动导致的液压流将导致所述离合器在与所述离合器被同步的时间相同的时间中被填充，其中，在所述接通-断开液压控制开关致动时，待被接合的所述离合器内的压力将所述离合器转变至接触状态；
操作处于同步状态中的待接合的所述离合器，直到待接合的所述离合器内的压力足以使离合器扭矩容量超过最小所需离合器扭矩容量；以及
当所述离合器扭矩容量超过所述最小所需离合器扭矩容量时，允许扭矩传递通过所述离合器。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在待被接合的所述离合器的同步之后，反复确定用于待被接合的所述离合器的离合器扭矩容量；
将所述离合器扭矩容量与最小所需离合器扭矩容量比较；以及
基于所述比较来使用待被接合的所述离合器以传递扭矩。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所需离合器填充时间根据所述离合器的计算模型来确定。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所需离合器填充时间通过参考查询表来确定。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接通-断开液压控制开关是液压致动的。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接通-断开液压控制开关包括机电螺线管。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接通-断开液压控制开关包括伺服马达。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，致动所述接通-断开液压控制开关包括：致动所述接通-断开液压控制开关，使得在待被接合的所述离合器被填充之前使得待被接合的所述离合器将被同步。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：
在所述期望换挡事件期间，借助于通过第二离合器传递扭矩来保持至所述输出构件的驱动扭矩。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括利用发动机提供所述驱动扭矩；并且
其中，待被接合的所述离合器的同步借助来自电机的扭矩来实现。
11.一种在整个换挡事件中控制变速器的方法，所述变速器包括多个同步操作的离合器，这些同步操作的离合器能够将扭矩从扭矩产生装置选择性地传递到输出构件，所述方法包括：
监测期望换挡事件，包括：
     识别在所述期望换挡事件中待被接合的离合器；以及
     监测待被接合的所述离合器将被同步的时间；
通过所述离合器的计算模型来确定待被接合的所述离合器的所需离合器填充时间；
基于同时地同步待被接合的所述离合器以及填充待被接合的所述离合器，致动接通-断开液压控制开关，所述接通-断开液压控制开关将加压液压流体提供给待被接合的所述离合器，使得由所述致动导致的液压流将导致所述离合器在与所述离合器被同步的时间相同的时间中被填充，其中，在所述接通-断开液压控制开关致动时，待被接合的所述离合器内的压力将所述离合器转变至接触状态；
保持所述接通-断开液压控制开关处于致动状态；
反复地确定用于待被接合的所述离合器的离合器扭矩容量；
操作处于同步状态中的待接合的所述离合器，直到待接合的所述离合器内的压力足以使离合器扭矩容量超过最小所需离合器扭矩容量；以及当所述离合器扭矩容量超过所述最小所需离合器扭矩容量时，基于所述离合器扭矩容量来使用待被接合的所述离合器以传递扭矩。
12.一种在整个换挡事件中控制变速器的设备，所述变速器包括多个同步操作的离合器，这些同步操作的离合器能够将扭矩从扭矩产生装置选择性地传递到输出构件，所述设备包括：
在所述换挡事件期间待被接合的多个离合器中的一个选定离合器；
液压致动的接通-断开液压控制开关，所述接通-断开液压控制开关控制到所述选定离合器的加压液压流体流；
控制模块，所述控制模块：
     监测期望换挡事件，包括监测所述选定离合器；
     确定所述选定离合器将同步的时间；
     确定用于所述选定离合器的所需离合器填充时间；以及
     基于协调所述选定离合器将同步的时间以及所述所需离合器填充时间来致动所述接通-断开液压控制开关，使得由所述致动导致的液压流将导致所述离合器在与所述离合器被同步的时间相同的时间中被填充，其中，在所述接通-断开液压控制开关致动时，待被接合的所述离合器内的压力将所述离合器转变至接触状态；
操作处于同步状态中的待接合的所述离合器，直到待接合的所述离合器内的压力足以使离合器扭矩容量超过最小所需离合器扭矩容量；以及
当所述离合器扭矩容量超过所述最小所需离合器扭矩容量时，允许扭矩传递通过所述离合器。
13.根据权利要求12所述的设备，还包括发动机和电机。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述发动机和所述电机通过单独的输入从而独立地同时传递扭矩到所述变速器。
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