CN103386974A - 用于控制具有牵引电机的车辆的系统 - Google Patents

Abstract

一种用于控制具有牵引电机的车辆的系统，所述车辆是在发动机和自动变速器之间具有牵引电池的混合动力电动车辆中，该系统的控制策略包括：使变矩器的旁通离合器维持在接合位置，并将来自牵引电机的电机扭矩应用到变矩器，从而当旁通离合器被维持在接合位置时变矩器的打滑不会达到零。

Description

用于控制具有牵引电机的车辆的系统

技术领域

本发明涉及在驾驶员要求存在变化的情况下控制混合动力车辆的动力传动系统中的电机扭矩。

背景技术

混合动力车辆的动力传动系统包括发动机和电动机，其中，由发动机和/或电动机产生的扭矩（或功率）可通过变速器被传递到车辆的驱动轮。牵引电池或连接到电动机的其他电源向电动机供应电能以使电动机产生电动机扭矩。电动机可向变速器提供反向电动机扭矩（例如，在再生制动期间），从而作为将电能储存在电池中的发电机。

在有时被称为模块化混合动力传动系统（MHT）构造的构造中，发动机通过分离式离合器可连接到电动机，且电动机连接到变速器。电动机可通过具有变矩器离合器的变矩器连接到变速器。发动机、分离式离合器、电动机、变矩器和变速器依次串联连接。

通过未接合的变矩器旁通离合器进行的操作提供液力耦合，所述液力耦合提供增扭以及抑制动力传动系统扰动，但是也降低了车辆的能源效率。变矩器旁通离合器的接合或锁止消除了变矩器的液力耦合和增扭，以降低损耗并增大能源效率，但是可能会通过动力传动系统从发动机或电机传递扭矩扰动。这样，期望控制变矩器旁通离合器的位置，以在打滑降低、未接合位置、燃料经济性条件下运行。对变矩器旁通离合器的调节以在接近接合的打滑降低位置运行降低了损耗并有助于提高能源效率，同时也为一些动力传动系统扰动提供一些阻尼。然而，各种车辆运行工况可能会导致变矩器打滑接近零并且会使变矩器传递动力传动系统扭矩扰动，例如与松开加速踏板以及车辆滑行或制动相关的反向扭矩。

发明内容

本发明的实施例提供一种控制器和控制策略，用于具有发动机、电机、带变矩器离合器的变矩器以及变速器的混合动力电动车辆。控制器和控制策略调节电机扭矩，以便在某些车辆运行工况期间，在不接合变矩器离合器的情况下，维持被控制的打滑，以抑制动力传动系统扭矩扰动。例如，在驾驶员松开车辆的加速踏板并且车辆开始滑行之后增大电机扭矩，以使变矩器离合器维持打滑。

通常，在这样的情况下，变矩器离合器未接合，以允许变矩器吸收由于松开加速踏板导致的动力传动系统扰动。可选地，变矩器离合器被维持在接合位置，并且由于松开加速踏板而导致变矩器中的打滑达到零。在这种情况下，由于通过变矩器的扭矩直接路径导致动力传动系统的扰动将被感觉到。

与由于松开加速踏板而导致发生的典型操作相比，根据本发明的实施例的控制器和控制策略使变矩器离合器维持在接合位置，并控制电机产生被供应到变矩器的相对小量的额外电机扭矩，以防止变矩器中的打滑变得更小以及达到零。结果，变矩器在被维持在其接合位置附近的同时具有足以吸收动力传动系统扰动的打滑。

在实施例中，提供一种方法。所述方法包括使变矩器的旁通离合器维持在一定的位置并将来自电机的电机扭矩应用到变矩器，从而在旁通离合器被维持在所述位置的同时变矩器的打滑不会降低以及达到零。

旁通离合器所维持的位置可以是接合位置，但不是锁止位置。在旁通离合器被维持在接合位置的同时，电机扭矩可被应用到变矩器，而不是使旁通离合器从接合位置运动到未接合位置来提高变矩器的滑动。

当松开加速踏板时，可使旁通离合器维持在一定的位置。当来自发动机的发动机扭矩降低时，可使旁通离合器维持在一定的位置。

当变矩器的打滑大于阀值时，可使旁通离合器从接合位置运动到未接合位置，而不是使旁通离合器维持在接合位置并且应用电机扭矩。当发动机扭矩的水平大于阀值时，可使旁通离合器从接合位置运动到未接合位置，而不是使旁通离合器维持在接合位置并应用电机扭矩。当发动机扭矩的变化率大于阀值时，可使旁通离合器从接合位置运动到未接合位置，而不是使旁通离合器维持在接合位置并应用电机扭矩。

在实施例中，提供一种系统。所述系统包括控制器，所述控制器被配置成使变矩器的旁通离合器维持在接合位置并将来自电机的电机扭矩应用到变矩器，从而当旁通离合器被维持在接合位置时，变矩器的打滑不会达到零。

在实施例中，提供一种混合动力电动车辆。所述车辆包括发动机、电动机、具有旁通离合器的变矩器、变速器和控制器。所述控制器被配置成使变矩器的旁通离合器维持在接合位置并将来自电动机的电机扭矩通过变矩器应用到变速器，从而当旁通离合器被维持在接合位置时，变矩器的打滑不会达到零。

在实施例中，提供一种混合动力电动车辆。所述车辆包括发动机、电动机、具有旁通离合器的变矩器、变速器和控制器。所述控制器被配置成响应于降低的扭矩请求，使变矩器的旁通离合器维持在接合位置并应用来自电动机的电机扭矩以维持旁通离合器的非零打滑。

所述控制器还可被配置成响应于降低的发动机扭矩，维持处于接合位置的旁通离合器非零打滑。

所述控制器还可被配置成响应于打滑超过对应的阀值使旁通离合器从接合位置运动至未接合位置。

所述控制器还可被配置成响应于发动机扭矩超过对应的阀值使旁通离合器从接合位置运动至未接合位置。

所述控制器还可被配置成当发动机扭矩的变化率大于对应的阀值时使旁通离合器从接合位置运动至未接合位置。

所述车辆还可包括驾驶踏板，其中，所述控制器还被配置成当松开加速踏板时，使旁通离合器维持在具有非零打滑的接合位置。

在实施例中，提供一种用于控制在发动机和自动有级变速器之间具有牵引电机的混合动力车辆的方法，所述变速器具有带旁通离合器的变矩器，所述方法包括：使变矩器的旁通离合器接合至提供非零打滑的位置；响应于驾驶员的降低扭矩的要求，控制电机扭矩以维持接合和非零打滑。

所述接合可包括调节旁通离合器压力控制信号，以部分地接合旁通离合器。

驾驶员的降低扭矩的要求可对应于加速踏板位置的改变。

所述方法还可包括响应于松开加速踏板而控制旁通离合器，以使旁通离合器保持具有非零打滑的部分接合。

所述方法还可包括响应于发动机扭矩降低而控制电机扭矩，以在旁通离合器中维持非零打滑。

所述方法还可包括当打滑超过相关的阀值时，使旁通离合器不接合。

所述方法还可包括当发动机扭矩超过对应的阀值时，使旁通离合器不接合。

所述方法还可包括响应于发动机扭矩的变化率超过对应的阀值而使旁通离合器不接合。

当结合附图时，通过下面的详细描述，本发明的实施例的其他目的、特点和优点将变得更易于明显，其中，相同的标号指示对应的部件。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的示例性混合动力车辆的动力传动系统的的框图；

图2示出了根据本发明的实施例的流程图，该流程图描述用于将电机扭矩调节到能够维持变矩离合器的打滑的控制策略。

具体实施方式

在此公开本发明的具体实施例；然而，应该理解，公开的实施例仅是本发明的示例，本发明可以以各种形式和替代的形式实施。附图不一定按照比例绘制；可能会夸大或最小化一些特征，以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能性细节不应该被解释为限制，而仅仅作为用于教导本领域的技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。

现在参照图1，示出了根据本发明的实施例的用于混合动力电动车辆的示例性动力传动系统10的框图。动力传动系统10包括发动机20、诸如电动机/发电机30（“电机”）的电机构、牵引电池36、变矩器40以及多级自动变速器50。

发动机20和电机30是车辆的驱动源。发动机20通过分离式离合器32可连接到电机30，由此，发动机20和电机30两者串联连接。电机30连接到变矩器40。当发动机20通过分离式离合器32连接到电机30时，变矩器40通过电机30连接到发动机20。变速器50连接到车辆的驱动轮60。从发动机20和/或电机30施加的驱动力通过变矩器40和变速器50传递到驱动轮60，从而推进车辆。

变矩器40包括固定到电机30的输出轴42的泵轮转子以及固定到变速器50的输入轴（未示出）的涡轮转子。变矩器40的涡轮可由变矩器40的泵轮液力地驱动。因此，变矩器40可在电机30的输出轴42与变速器50的输入轴之间提供液力耦合。

变矩器40还包括变矩器离合器44（即，旁通离合器44）。变矩器44在接合位置（即，锁止位置、应用位置等）和未接合装置（即，未锁止位置等）之间可控制。在接合位置，变矩器44使变矩器40的泵轮和涡轮摩擦连接，这消除了这些部件之间的液力耦合以及增扭。在未接合位置，变矩器离合器44允许变矩器40的泵轮和涡轮之间的液力耦合。

当变矩器离合器44未接合时，变矩器40的泵轮和涡轮之间的液力耦合吸收并削弱动力传动系统中的不被接受的振动和其他扰动。这样的扰动源包括从发动机20应用的用于推进车辆的发动机扭矩。然而，当变矩器离合器44未接合时，由于与液力耦合和增扭相关的损耗导致车辆的燃料经济性降低。因此，当提高车辆燃料/能源效率可能时，期望变矩器离合器44接合。

可通过离合器阀46的操作来控制变矩器离合器44，例如，可通过脉冲宽度调制电磁阀来实施所述离合器阀46。响应于控制信号，离合器阀46对变矩器离合器44加压和泄压以使泵轮和涡轮之间的摩擦连接接合或不接合。可控制变矩器离合器44施加的压力，从而变矩器离合器44既不完全地接合也不完全地不接合，取而代之的是变矩器离合器44施加的压力被调节成在变矩器40的泵轮和涡轮之间产生可变量的打滑。变矩器40的打滑与变矩器40的泵轮和涡轮的转速差对应。随着变矩器40接近完全接合位置，变矩器40的打滑接近于零。相反地，随着变矩器离合器44朝向未接合位置运动，变矩器40的打滑量变得更大。

当被操作成产生可变量的打滑时，变矩器40可通过增大打滑而用于吸收振动（当进行传动比改变时，当驾驶员从加速踏板释放压力时等），因此，导致发动机扭矩的更大一部分通过液力作用从泵轮传递至变矩器40的涡轮。当当前的环境和/或车辆运行工况产生扭矩扰动的可能性较小时，变矩器离合器44可更充分地接合，从而在没有显著影响操纵性的情况下提高燃料经济性。然而，再次如上所述，由于变矩器离合器44接合时可提高车辆的燃料经济性/能源效率，所以当有可能时便期望使变矩器离合器44接合。

如上所述，发动机20通过分离式离合器32可连接到电机30。具体地，发动机20具有发动机轴22，所述发动机轴22通过分离式离合器32可连接到电机30的输入轴24。仍然如上所述，电机30的输出轴42连接到变矩器40的泵轮。变矩器40的涡轮连接到变速器50的输入轴。

变速器50包括多个离散传动比。变速器50包括连接到差速器56的输出轴54。驱动轮60通过各自的车轴66连接到差速器56。通过这样的布置，变速器50向驱动轮60传递动力传动系统的输出扭矩68。

发动机20是用于动力传动系统10的主要动力源。发动机20是内燃发动机（诸如汽油、柴油或天然气提供动力的发动机）。发动机20产生发动机动力以及相对应的发动机扭矩76，当发动机20和电机30通过分离式离合器32连接时所述发动机扭矩76被供应到电机30。发动机动力与发动机20的发动机扭矩76和发动机转速的乘积（product）对应。为了用发动机20驱动车辆，发动机扭矩76的至少一部分通过分离式离合器32从发动机20传递至电机30，然后通过变矩器40从电机30传递至变速器50。

牵引电池36是用于动力传动系统10的第二动力源。电机30通过线路53链接到电池36。根据具体的车辆操作模式，电机30或者将储存在电机36中的电能转换成具有电机扭矩78的电机动力，或者向电池36传送对应量的电能。电机动力与电机扭矩78和电机30的电机转速的乘积对应。为了驱动具有电机30的车辆，电机扭矩78也通过变矩器40被传递到变速器50。当产生被储存在电池36中的电能时，在驱动模式中，电机30从发动机20获得动力，或者从车辆中的惯性获得动力，这是因为电机30作为被称为再生制动模式中的制动器。

如所描述的，发动机20、分离式离合器32、电机30、变矩器40和变速器50可依次地串联连接，如图1所示。这样，动力传动系统10代表模块化混合动力传动系统（MHT）构造，其中，发动机20通过分离式离合器32连接到电机30，电机30通过变矩器40连接到变速器50。

根据分离式离合器32是否接合或未接合来确定将输入扭矩76和78中的哪个传递到变速器50。例如，如果分离式离合器32未接合，那么然后仅电机扭矩78被供应到变速器50。如果分离式离合器32接合，那么然后发动机扭矩76和电机扭矩78均被供应到变速器50。当然，如果仅期望发动机扭矩76用于变速器50，则分离式离合器32接合，但并不激励电机30，从而仅发动机扭矩76被供应到变速器50。

变速器50包括行星齿轮组（未示出），所述行星齿轮组通过摩擦部件（未示出）的选择性接合而按照不同的齿轮传动比选择性地布置，以建立期望的多个离散传动比。摩擦部件通过换挡计划可控制，所述换挡计划链接或断开行星齿轮组的某些部件，以控制变速器的输出和输入的比率。变速器50基于车辆的需求从一级自动地换挡到另一级。然后，变速器50向车轴66提供动力传动系统的输出扭矩68，最终驱动驱动轮60。可通过广范围的变速器布置实施变速器50的动能细节。变速器50是用于本发明的实施例的变速器布置的示例。从发动机和/或电机接收输入扭矩然后以不同级别向输出轴提供扭矩的任何多级变速器均可适用于本发明的实施例。

动力传动系统10还包括组成车辆系统控制器的动力传动系统控制器80。由车辆驾驶员使用加速踏板92，以提供推进车辆所要求的扭矩或驾驶要求。通常，踩压加速踏板92产生可被解释为要求增大动力的加速踏板位置信号。类似地，驾驶员踩压踏板92越轻，相应的踏板位置信号通常被解释为请求的车辆动力越低。彻底松开加速踏板92可允许车辆滑行，或者可被解释为根据具体应用和实施请求轻制动发动机/电机。

控制器80在发动机扭矩信号100（代表从以对应的发动机转速运行的发动机20将被提供到变速器50的发动机扭矩76的量）和电机扭矩信息98（代表从以对应的电机转速运行的电机30将被提供到变速器50的电机扭矩78的量）之间分配总驱动/动力命令。反过来，发动机20产生发动机扭矩76，并且电机30为变速器50产生电机扭矩78，以推进车辆。这样的用于推进车辆的发动机扭矩76和电机扭矩78是“正向”扭矩。然而，发动机20和电机30均可为变速器50产生用于制动车辆的“反向”扭矩。

控制器80还被配置成控制离合器阀46，以反过来控制变矩器40的变矩器离合器44的运行。控制器80控制变矩器40的运行，从而在接合位置和未接合位置之间的范围内调节变矩器离合器44，以在变矩器40中产生可变量的打滑。重申，变矩器40的打滑对应于变矩器40的输入转速和输出转速之间的差。随着变矩器离合器44接近接合状态，输出转速接近输入转速，从而当变矩器离合器44处于完全接合位置时，打滑为零。相反地，随着变矩器离合器44接近未接合位置，输出转速偏离输入转速，从而打滑量变得更大。可使用一个或更多个相应的传感器和运行参数来测量或确定打滑量。例如，可使用电机电流或相应的电机输出转速传感器来确定泵轮转速。可使用涡轮转速传感器来确定变速器的输入转速。类似地，可使用变速器输出转速传感器或者一个或更多个车轮转速传感器，以便使用当前的齿轮传动比来推断变速器输入转速。如在此所使用的，一个或更多个传感器可被集中称为打滑传感器48，所述打滑传感器48被构造成感测变矩器40的打滑并向控制单元80提供指示打滑的信息。

现在参照图2，并继续参照图1，示出了根据本发明的实施例的流程图200，所述流程图200描述了用于调节电机30的电机扭矩78以能够维持变矩器40的变矩器离合器44的打滑的控制策略的操作。

在一个实施例中，如框202所示，当利用来自发动机20的发动机扭矩76来推进车辆时，可运行控制策略。在这段时间期间，可提供或者不提供来自电机30的电机扭矩78以补充发动机扭矩76，从而推进车辆。在任一事件中，用于推进车辆的总输入扭矩（即，发动机扭矩76和电机扭矩78（如果有））与基于加速踏板92的位置的总驱动命令对应。

如上所示，只要有可能提高燃料经济性，便期望使变矩器离合器44闭合至其接合位置。因此，在驾驶员已经踩压加速踏板92一段时间并且车辆已经达到足够的速度之后，控制器80控制器变矩器离合器44闭合至其接合位置，如框204所示。结果，变矩器离合器44的打滑量相对较小，在这段时间内，由于发动机扭矩的扰动等可能最小，所以这提供可接受的操纵性。

在框202和204之后的某一时刻，驾驶员松开加速踏板92，如框206所示。驾驶员可松开加速踏板92，以使车辆进行滑行或者使车辆能够制动。在任一事件中，由于驾驶员松开加速踏板92，所以总驱动命令被降低，并且来自发动机20的发动机扭矩76相应地降低。如果变矩器离合器44保持在框204中所述的接合位置附近而不进行任何的调节，则发动机扭矩76的降低会导致变矩器40的打滑变小并达到零。零打滑情况可导致将不期望的扭矩扰动传递到车辆结构中。然而，变矩器40中的小的非零打滑量提供一些阻尼，从而任何恶劣的振动不会被传递到车厢。

如在下面将要解释的，控制策略提供一种调节技术，从而在发动机扭矩76降低期间在变矩器离合器44位于如框204所述的其接合位置附近的情况下，变矩器40的打滑不会达到零。通常，由于当驾驶员松开加速踏板92时发生发动机扭矩76的降低，所以变矩器离合器44被控制成朝向其未接合位置运动，以在变矩器40中引入打滑。产生打滑以吸收由松开加速踏板92导致的发动机扭矩76降低和/或变化率而引起的动力传送系统的扰动，并且还防止当再次踩压加速踏板92时发动机燃烧脉冲（engine combustion pulse）的传播。例如，动力传动系统扰动可能由于在正常驱动期间发生的发动机20的燃烧脉冲引起，并且也可能由于加速踏板92被松开导致的发动机扭矩76的改变而引起。

在与典型操作对比时，控制策略使变矩器离合器44维持在如框204所述其接合位置附近，并控制电机30产生相对小量的电机扭矩78，以防止变矩器离合器44的打滑降低、变得更小以及达到零，如框208所示。即，对于按照典型的操作所寻求的是控制变矩器离合器44从如框204所述的接合位置朝其未接合位置运动，以在变矩器40中产生打滑，取而代之的是，控制电机30产生电机扭矩78增大分量，以防止变矩器40的打滑变得更小以及达到零。这种由电机30产生的相对小的额外电机扭矩从电机30被应用到变矩器40，并且按形势需要，所述额外电机扭矩可以是正向或反向输入扭矩。

在根据本发明的实施例中在框208中用于控制电机30以能够使变矩器离合器44的接合维持的标准包括下面的内容。监视来自发动机20的发动机扭矩76的扭矩水平和变化率。如果所述扭矩水平和变化率超过特定的阀值并且变矩器40中的打滑量低于特定值，那么然后电机30接合，以增加较小量的电机扭矩，从而防止变矩器40的打滑达到零。

因此，电机30用于保持变矩器离合器44处于一种模式（即，位于如框204所述其接合位置附近）中，其中变矩器离合器44能够维持燃料经济性，同时通过所产生的额外电机扭矩分量使发动机扭矩的变化被平稳地输出。为了控制从电机30而来的输出扭矩量，输入/输出控制线可被附加到发动机控制环路中。

虽然在上面描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。相反，在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可进行各种改变。另外，实施的各个实施例的特征可结合，以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (6)

1.一种用于控制在发动机和自动有级变速器之间具有牵引电机的车辆的系统，自动有级变速器具有带旁通离合器的变矩器，所述系统包括：

控制器，被配置成当旁通离合器位于接合位置时，控制牵引电机的电机扭矩，以在变矩器的旁通离合器上维持非零打滑。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器响应于驾驶员降低扭矩的要求而增大电机扭矩，以维持非零打滑。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置成响应于降低的发动机扭矩而使旁通离合器维持在接合位置。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成响应于打滑超过对应的阀值而使旁通离合器从接合位置运动到未接合位置。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成响应于发动机扭矩超过对应的阀值而使旁通离合器从接合位置运动到未接合位置。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成响应于发动机扭矩的变化率超过对应的阀值而使旁通离合器从接合位置运动到未接合位置。

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