CN103386983A - 车辆 - Google Patents

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Abstract

一种车辆包括发动机和牵引电动机。离合器被构造为将发动机选择性地机械结合到牵引电动机。设置一个或多个控制器，所述一个或多个控制器被配置为命令供应给电动机的电流的幅度的改变。响应于将牵引电动机接合到发动机的离合器的启动来做出所述命令。电流的幅度的改变确保在离合器接合期间在发动机的速度小于牵引电动机的速度时，牵引电动机的速度保持大致恒定。

Description

车辆
技术领域
本发明涉及在发动机被带动(pull-up)时控制混合动力电动车辆的牵引电动机的扭矩。
背景技术
混合动力电动车辆（HEV）包括内燃发动机和牵引电动机，以提供动力来推进车辆。在HEV中提高燃料经济性的一种方法是当总功率需求低时关闭发动机。然而，如果总功率需求增加导致牵引电动机不能提供足够的功率来满足需求，或者如果牵引电池电荷状态（SOC）低于特定阈值，则发动机必须被起动以补充牵引电动机的功率输出。
发明内容
根据本公开的一个实施例，一种车辆包括发动机、电机和离合器，离合器被构造为将发动机和电机结合。至少一个控制器被配置为响应于离合器接合的启动来命令供应给电机的电流的幅度的改变。在离合器接合期间，电机的速度保持大致恒定。在离合器接合期间发动机的速度小于电机的速度，同时电机的速度大致恒定。
根据本公开的一个实施例，一种车辆包括：发动机；电机；离合器，被构造为将发动机和电机机械结合；至少一个控制器，被配置为响应于离合器接合的启动来命令供应给电机的电流的幅度的改变，使得在离合器接合期间在发动机的速度小于电机的速度时，电机的速度保持大致恒定。
在离合器接合之后，供应给电机的电流的幅度的改变沿着与发动机输出的扭矩相反的方向增大电机输出的扭矩，使得电机的速度保持大致恒定，直到离合器达到期望容量。
在离合器接合之后，供应给电机的电流的幅度的改变沿着与发动机输出的扭矩相反的方向增大电机输出的扭矩，使得发动机的速度大致等于电机的速度。
所述车辆还包括变矩器、变速器齿轮装置以及另一离合器，所述另一离合器被构造为将变矩器和变速器齿轮装置机械结合，其中，所述至少一个控制器还被配置为在离合器接合期间基于供应给电机的电流改变所述另一离合器的滑动，使得电机的速度保持大致恒定。
根据本公开的一个实施例，一种车辆包括：发动机；电机；离合器，被构造为将发动机和电机机械结合；至少一个控制器，被配置为在离合器接合期间基于发动机的速度和电机的速度来命令供应给电机的电流的幅度的改变，使得电机的速度保持大致恒定。
在离合器接合之后，供应给电机的电流的幅度的改变沿着与发动机输出的扭矩相反的方向增大电机输出的扭矩，使得电机的速度保持大致恒定，直到离合器达到期望容量。
在离合器接合之后，供应给电机的电流的幅度的改变沿着与发动机输出的扭矩相反的方向增大电机输出的扭矩，使得发动机的速度大致等于电机的速度。
所述车辆还包括变矩器、变速器齿轮装置以及另一离合器，所述另一离合器被构造为将变矩器和变速器齿轮装置机械结合，其中，所述至少一个控制器还被配置为在离合器接合期间基于供应给电机的电流改变所述另一离合器的滑动，使得电机的速度保持大致恒定。
根据本公开的一个实施例，一种用于控制车辆传动系统的方法包括：启动离合器的接合，以将发动机机械结合到电机；响应于所述启动操作来改变供应给电机的电流的幅度，使得在离合器接合期间在发动机的速度小于电机的速度时，电机的速度保持大致恒定。
在离合器接合之后，电流的幅度的改变沿着与发动机输出的扭矩相反的方向增大电机输出的扭矩，使得电机的速度保持大致恒定，直到离合器达到期望容量。
所述方法还包括：在离合器达到期望容量之后，锁定离合器。
所述方法还包括：响应于离合器的锁定，改变电机输出的扭矩的方向。
所述方法还包括：改变被构造为将变矩器机械结合到变速器齿轮装置的另一离合器的滑动，其中，在离合器接合期间基于供应给电机的电流改变所述滑动，使得电机的速度保持大致恒定。
附图说明
图1是混合动力电动车辆的动力系的示意图；
图2是当发动机被带动时电动机速度和发动机速度的图形表示；
图3是当发动机被带动时电动机扭矩和发动机扭矩的图形表示；
图4是用于控制车辆的算法的流程图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，应该理解的是，公开的实施例仅仅是示例，其他实施例可采取各种形式及替代的形式。附图未必合乎比例；一些特征可能会被夸大或最小化，以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体的结构和功能上的细节不应该被解释为限制，而仅仅被解释为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基准。如本领域的普通技术人员将理解的，参照任一附图示出和描述的各种特征可与在一个或更多个其他附图中示出的特征结合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的结合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种结合和变型对于具体应用或实施方式可能是想得到的。
参照图1，示出了根据本公开的一个实施例的车辆10的示意图。车辆10是HEV。车辆10的动力系或传动系统包括发动机12、电机或电动机/发电机（M/G）14以及设置在M/G14和车轮18之间的变速器16。在M/G14和变速器16之间可选地设置有变矩器19。变矩器19将旋转动力从M/G14传递至变速器16。应理解，可设置一个或多个离合器代替变矩器19以将扭矩从M/G14选择性地传递至变速器16。其它配置也是可行的。
M/G14可通过从发动机12接收扭矩并将AC电压供应至逆变器20而用作发电机，由此逆变器20将该电压转换为DC电压以对牵引电池或电池22充电。M/G14可通过利用再生制动以将车辆10的制动能量转换为电能存储在电池22中而用作发电机。可选择地，M/G14可用作电动机。M/G14从逆变器20和电池22接收电力并提供扭矩通过变矩器19（或离合器）、通过变速器16而最终到达车轮18。可设置差速器24以分配从变速器16输出到车轮18的扭矩。
第一离合器或分离离合器26位于发动机12和M/G14之间。分离离合器26可以被完全打开、部分接合或者完全接合（锁定）。为了起动发动机12，当分离离合器26至少部分接合时，M/G14使得发动机12旋转。一旦通过M/G14将发动机12旋转至特定速度（例如，约100-200转/分（rpm）），则可以开始添加燃料和点火。这能够“起动”发动机12并将扭矩提供回至M/G14；M/G14可对电池22充电，并且/或者将来自发动机12的扭矩分配给变矩器19、通过变速器16而最终到达车轮18。在另一实施例中，可设置独立的发动机起动电动机（未示出）。
车辆10还包括控制系统，在图1的实施例中示出为三个独立的控制器：发动机控制模块（ECM）28、变速器控制模块（TCM）30以及车辆系统控制器（VSC）32。ECM28直接连接至发动机12，而TCM30可连接至M/G14和变速器16。三个控制器28、30、32通过控制器局域网（CAN）34而相互连接。VSC32命令ECM28控制发动机12，并且命令TCM30控制M/G14和变速器16。尽管车辆10的控制系统包括三个独立的控制器，但是这样的控制系统根据需要可包括多于三个或少于三个的控制器。例如，独立的电动机控制模块可直接连接至M/G14并直接连接至CAN34中的其它控制器。
如上所述，使用M/G14来起动发动机12。这被称为发动机带动。例如，带动发动机12以使得M/G14旋转并对电池22充电，这是有利的。带动发动机12以满足加速需求，这也是有利的。在发动机带动期间，分离离合器26至少部分接合，并且来自M/G14的扭矩通过分离离合器26施加到发动机12。一旦发动机12被带动，则例如由于发动机12突然点火导致可通过动力系提供增大的扭矩。在发动机带动之后发动机速度的增加可被转换为M/G14的转速的增加。如上所述，M/G14的增加的转速导致电池22被充电，并且/或者更大的扭矩被施加到变矩器19。一旦电池22被足够充电并且车辆10不再需要发动机动力进行推进，则发动机12可被停用或停机。
根据本公开的一个实施例，M/G14被控制为在发动机带动期间对抗从发动机12提供的扭矩增大。一旦发动机12被带动和起动并且分离离合器26部分接合或锁定，则M/G14沿着与发动机扭矩相反的方向将扭矩提供回至发动机12，以抵消发动机扭矩。
在M/G14和发动机12之间的扭矩传递期间，VSC32可控制动力系，使得在车轮18处不会感测到扭矩噪声。M/G14的转速的变化必然改变变矩器19的输入，进而可改变变速器16的输入处的转速。如果变速器输入速度增大，则车轮18处的速度增大。因此，在发动机带动和停机期间，M/G14可被控制为在保持大致恒定速度的同时增大扭矩以抵消发动机扭矩，从而使得速度波动不被传递到车轮18，下面将进一步描述。变矩器19的离合器的下游部件（例如变速器16）在发动机带动期间也会滑动，以确保M/G14的速度在分离离合器26接合期间保持大致恒定。
参照图1和图2，示出了M/G14的速度（“电动机速度”）和发动机12的速度（“发动机速度”）。直到时刻T1，电动机速度大致恒定，从而车轮18处的扭矩大致恒定。在时刻T1，如上所述的状况使得VSC32命令分离离合器26部分接合。因为M/G14的速度大于发动机12的速度，所以发动机速度开始上升。然而，如将参照图3所讨论的，电动机速度在分离离合器26的整个接合期间（时刻T1-T3之间）保持大致恒定，从而输入到变矩器19中的扭矩保持大致恒定。
在时刻T2，发生点火。可在时刻T1和T3之间的任何时刻发生点火，并且可改变T1-T2之间的时间量以及T2-T3之间的时间量（图2示出的时间量仅仅是一个示例）。点火导致发动机速度持续增加。在电动机速度和发动机速度大致相等的点（例如，速度差在20rpm内），VSC32可命令分离离合器26被锁定，如将参照时刻T3所讨论的。图2还包括虚线，所述虚线表示发动机速度持续上升超过电动机速度的示例。所述虚线表示如果在点火之后发生了太大的扭矩增加并且没有改变电动机扭矩以对抗来自发动机12的速度和扭矩的增加，则将会发生什么情况。电动机扭矩的改变可阻止发动机速度增加到电动机速度之上的水平。
在时刻T3，分离离合器26被锁定，电动机速度和发动机速度相等。在T3之后的任意时刻，由于发动机功率增加，使得随着驾驶者扭矩需求增加或减小，发动机速度和电动机速度两者也随之增加或减小。
参照图3，示出了各种扭矩、速度和压力，并且现在将对其进行描述。时刻T1、T2和T3分别表示分离离合器26部分接合的点、点火的点以及分离离合器26锁定的点，如同图2中那样。
在时刻T1之前，电动机速度大致恒定，M/G14的扭矩（“电动机扭矩”）也大致恒定。由于分离离合器26打开以使得M/G14与发动机12没有结合，所以分离离合器装置26的压力（“离合器压力”）为0或大约为0。由于发动机停用，因此发动机12的扭矩（“发动机扭矩”）也为0或大约为0。在车辆的车轮18处感测的总扭矩也保持大致恒定，与电动机速度一样。
在时刻T1，VSC32命令分离离合器26进行接合。当离合器压力增加（例如，增加到大约100lb）时，会看到上述情况。电动机扭矩开始上升以开始带动发动机12，同时分离离合器26滑动并且电动机速度保持大致恒定。由于分离离合器26的滑动，使得在车轮处感测的总扭矩保持大致恒定。通过增大从逆变器20和电池22供应到M/G14的电流来实现M/G14的扭矩的增大，同时保持M/G14的速度。
在时刻T2，发生发动机12的点火。可在T1和T3之间的任何时刻发生点火，并且可改变T1-T2之间的时间量以及T2-T3之间的时间量（图3示出的时间量仅仅是一个示例）。离合器压力可在时刻T2-T3之间保持大致恒定，或者可改变离合器压力的幅度以实现期望的发动机速度和扭矩。在紧接在点火之后的某个时刻，发动机扭矩开始快速上升。由于供应到M/G14的电流的幅度的变化，导致电动机扭矩相应减小。电动机扭矩的减小与发动机扭矩的增大对应，使得电动机速度保持大致恒定，同时可进行分离离合器26的快速接合。在T2和T3之间的某个时刻，电动机扭矩为负。这表示电动机扭矩沿着与发动机扭矩相反的方向增大。电动机扭矩可保持为负，直到达到分离离合器26的期望容量。期望容量是分离离合器26携带来自发动机12的请求的扭矩并加上任何安全系数所获得的容量。
一旦达到了期望的容量，则电动机扭矩可返回到正方向，这对应于分离离合器26锁定的时刻T3。一旦分离离合器26锁定，则电动机速度和发动机速度（未示出）相等，分离离合器26使得M/G14的速度与发动机12的速度同步。在时刻T3之后的任意时刻，车辆10的期望扭矩的任何变化导致发动机扭矩和电动机扭矩以及发动机速度和电动机速度的直接相应变化。此外，离合器压力可持续上升，以保持分离离合器26的同步状态。
图1至图3所示的控制系统可允许发动机扭矩的快速提升。此外，如果在发动机带动期间不期望车辆10的速度改变，则可改变电动机扭矩以保持电动机速度。一旦车辆10的操作者期望增加速度，则控制系统允许发动机12快速接合，以将扭矩有效地提供给车轮18。
参照图1至图4，示出了根据本公开的一个实施例的用于控制车辆10的算法。例如，可由VSC32实施该算法。在操作100，VSC32确定是否需要发动机带动命令。如上所述，例如，这可基于电池22的SOC。如果不需要发动机带动命令，则在操作102，该算法结束。如果存在需要发动机带动命令的情况，则在操作104，分离离合器26部分接合。该操作开始使得发动机12的轴旋转。在操作106，VSC32确定发动机12的扭矩（τeng）和M/G14的扭矩（τmot）以及发动机12的速度（ωeng）和M/G14的速度（ωmot）。在分离离合器26部分接合之后，在操作108，在发动机12中发生点火。
在操作110，确定发动机12的速度是否大致等于电动机的速度。在发动机带动期间以及紧接在点火之后，如果发动机12的速度大致等于电动机的速度，则分离离合器26被锁定，使得发动机12的速度和电动机的速度锁定在一起，并且发动机12的任何速度增加转换为M/G14的速度增加。如果在操作110确定发动机12的速度不是大致等于电动机的速度，则在操作114，VSC32在保持M/G14的速度相对恒定的同时调节M/G14的扭矩。在保持M/G14的速度的同时，可持续进行M/G14的扭矩的调节，直到发动机12的速度和M/G14的速度大致相等。
这里公开的处理、方法或算法可被发送至处理装置、控制器或计算机或者被处理装置、控制器或计算机实施，该处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用的电子控制单元。类似地，这些处理、方法或算法可以以多种形式被存储为通过控制器或计算机可执行的数据和指令，这些形式包括但不限于永久地存储在不可写存储介质（例如ROM装置）上的信息以及可改变地存储在可写存储介质（例如软盘、磁带、CD、RAM装置和其它磁介质和光学介质）上的信息。还可在软件可执行对象中实现这些处理、方法或算法。可选择地，使用适合的硬件组件能够总体或部分嵌入这些处理、方法或算法，这些硬件组件诸如专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）、状态机、控制器或其它硬件组件或装置、或者硬件组件、软件组件和固件组件的组合。
尽管在上面描述了示例性实施例，但是这些实施例并不意在描述了权利要求所包含的所有可能的形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可进行各种改变。如前所述，各个实施例的特征可被结合，以形成未被明确描述或示出的本发明的进一步的实施例。尽管各个实施例可能已被描述为提供优点或者在一个或多个期望的特性方面优于其他实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，一个或多个特点或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性，期望的整体系统属性取决于具体的应用和实施方式。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、维护保养方便性、重量、可制造性、装配容易性等。因此，被描述为在一个或多个特性方面不如其他实施例或现有技术的实施方式的实施例并不在本公开的范围之外，并且可被期望用于特定的应用。

Claims (8)

1.一种车辆，包括：
发动机；
电机；
离合器，被构造为将发动机和电机机械结合；
至少一个控制器，被配置为响应于离合器接合的启动来命令供应给电机的电流的幅度的改变，使得在离合器接合期间在发动机的速度小于电机的速度时，电机的速度保持大致恒定。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，在离合器接合之后，供应给电机的电流的幅度的改变沿着与发动机输出的扭矩相反的方向增大电机输出的扭矩，使得电机的速度保持大致恒定，直到离合器达到期望容量。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中，在离合器接合之后，供应给电机的电流的幅度的改变沿着与发动机输出的扭矩相反的方向增大电机输出的扭矩，使得发动机的速度大致等于电机的速度。
4.根据权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括变矩器、变速器齿轮装置以及另一离合器，所述另一离合器被构造为将变矩器和变速器齿轮装置机械结合，其中，所述至少一个控制器还被配置为在离合器接合期间基于供应给电机的电流改变所述另一离合器的滑动，使得电机的速度保持大致恒定。
5.一种车辆，包括：
发动机；
电机；
离合器，被构造为将发动机和电机机械结合；
至少一个控制器，被配置为在离合器接合期间基于发动机的速度和电机的速度来命令供应给电机的电流的幅度的改变，使得电机的速度保持大致恒定。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中，在离合器接合之后，供应给电机的电流的幅度的改变沿着与发动机输出的扭矩相反的方向增大电机输出的扭矩，使得电机的速度保持大致恒定，直到离合器达到期望容量。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中，在离合器接合之后，供应给电机的电流的幅度的改变沿着与发动机输出的扭矩相反的方向增大电机输出的扭矩，使得发动机的速度大致等于电机的速度。
8.根据权利要求5所述的车辆，所述车辆还包括变矩器、变速器齿轮装置以及另一离合器，所述另一离合器被构造为将变矩器和变速器齿轮装置机械结合，其中，所述至少一个控制器还被配置为在离合器接合期间基于供应给电机的电流改变所述另一离合器的滑动，使得电机的速度保持大致恒定。
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