CN105083271B - 用于混合动力传动系的发动机自动停止控制系统和方法 - Google Patents

用于混合动力传动系的发动机自动停止控制系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于混合动力传动系的发动机自动停止控制系统和方法。本发明公开一种车辆，包括第一车轴、第二车轴、具有曲轴的发动机、具有操作性地连接到曲轴的输入构件和操作性地连接到第一车轴的输出构件的变速器、具有操作性地连接到曲轴的第一转子的第一电动机、和具有操作性地连接到第二车轴的第二转子的第二电动机，和操作性地连接到发动机、第一电动机和第二电动机的控制器。控制器配置为选择性地使得发动机进入减速燃料切断模式，使得变速器输入扭矩增加到零，使得第二电动机的扭矩随变速器输入扭矩增加而减少，从而随变速器输入扭矩增加到零第一车轴扭矩和第二车轴扭矩的和基本上保持恒定。还公开一种用于车辆的方法。

Description

用于混合动力传动系的发动机自动停止控制系统和方法
技术领域
本发明涉及混合动力车辆动力传动系。
背景技术
混合动力传动系包括两个扭矩源，通常是内燃发动机和电动机，其可并行或串行操作，以为车辆的车轮提供扭矩。在某些操作模式期间，发动机关闭请扭矩仅通过电动机提供，电动机从电池接收电能。动力传动系控制模块(即动力传动系控制器)可以使得发动机在某些操作条件下关闭，是的动力传动系仅通过来自电动机的扭矩操作；通过动力传动系控制模块实现的这种动作可以被称为“发动机自动停止”。
发明内容
一种车辆，包括第一车轴、第二车轴、具有曲轴的发动机、具有操作性地连接到曲轴的输入构件和操作性地连接到第一车轴的输出构件的变速器、具有操作性地连接到曲轴的第一转子的第一电动机、和具有操作性地连接到第二车轴的第二转子的第二电动机，和操作性地连接到发动机、第一电动机和第二电动机的控制器。
控制器配置为选择性地使得发动机进入减速燃料切断模式，使得变速器输入扭矩增加到零，和使得第二电动机的扭矩随变速器输入扭矩增加而减少，从而随变速器输入扭矩增加到零第一车轴扭矩和第二车轴扭矩的和基本上保持恒定。
由此，第二电动机在自动停止过程期间提供恒定的总车轴扭矩，这减少或消除被车辆的乘客对自动停止的任何感知。还提供一种相应的方法。
本发明提供一种车辆，包括:第一车轴；第二车轴；发动机，具有曲轴；变速器，具有操作性地连接到曲轴的输入构件和操作性地连接到第一车轴的输出构件；第一电动机，具有操作性地连接到曲轴的第一转子；第二电动机，具有操作性地连接到第二车轴的第二转子；控制器，操作性地连接到发动机、第一电动机和第二电动机，且配置为选择性地控制发动机、第一电动机和第二电动机；其中控制器配置为:选择性地使得发动机进入减速燃料切断模式，在该模式中发动机扭矩为负；使得变速器输入扭矩增加到零；和使得第二电动机的扭矩随变速器输入扭矩增加而减少，从而随变速器输入扭矩增加到零，第一车轴扭矩和第二车轴扭矩之和基本上保持恒定。
在所述的车辆中，控制器配置为通过增加第一电动机的扭矩使得变速器输入扭矩增加到零。
在所述的车辆中，变速器包括范围离合器；和其中控制器配置为在变速器输入扭矩达到零时释放范围离合器容量，使得变速器处于空挡状态且发动机曲轴不停止。
在所述的车辆中，变速器包括待脱离离合器；和其中控制器配置为通过释放待脱离离合器容量使得变速器输入扭矩增加到零。
在所述的车辆中，控制器配置为在变速器输入扭矩达到零之后启动第一电动机，以实现发动机停止位置控制。
本发明还提供一种用于车辆的方法，车辆具有第一车轴、第二车轴、具有曲轴的发动机、具有操作性地连接到曲轴的输入构件和操作性地连接到第一车轴的输出构件的变速器、具有操作性地连接到曲轴的第一转子的第一电动机、和具有操作性地连接到第二车轴的第二转子的第二电动机，方法包括：使得发动机进入减速燃料切断模式，在该模式中发动机扭矩为负；使得变速器输入扭矩增加到零；和使得第二电动机的扭矩随变速器输入扭矩增加而减少，从而随变速器输入扭矩增加到零，第一车轴扭矩和第二车轴扭矩之和基本上保持恒定。
在所述的方法中，使得变速器输入扭矩增加到零包括增加第一电动机的扭矩。
在所述的方法中，变速器包括范围离合器；和其中方法进一步包括在变速器输入扭矩达到零时释放范围离合器容量,使得变速器处于空挡状态且发动机曲轴不停止。
在所述的方法中，变速器包括待脱离离合器；和其中使得变速器输入扭矩增加到零包括释放待脱离离合器容量。
所述的方法进一步包括在变速器输入扭矩达到零之后启动第一电动机以实现发动机停止位置控制。
在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
附图说明
图1是包括混合动力传动系的车辆的示意性俯视图，混合动力传动系具有发动机和两个电动机。
图2是在图1的动力传动系中实现发动机自动停止的第一方法的图；和
图3是在图1的动力传动系中实现发动机自动停止的第二方法的图。
具体实施方式
参见图1，车辆10包括动力传动系12。动力传动系12包括内燃发动机14、变速器16、第一电动机/发电机18和第二电动机/发电机20。车辆10进一步包括前(第一)车轴22和后(第二)车轴24。两个前车轮26操作性地连接到前车轴22，且两个后车轮28操作性地连接到后车轴。
发动机14包括曲轴30，曲轴操作性地连接到变速器16的输入构件32，以对其传递扭矩。变速器16包括输出构件33，输出构件操作性地连接到前部差动器34，所述前部差动器经由前车轴22操作性地连接到前车轮26。变速器16配置为使得输入构件32和输出构件33之间的速度比变化，且从发动机14和第一电动机18经由前部差动器34和前车轴22传递扭矩到前车轮26。
第一电动机/发电机18包括经由扭矩传递装置38连接到曲轴30的第一转子36，扭矩传递装置38例如是传动带驱动、链驱动或齿轮结构，且由此第一电动机/发电机18配置为选择性地传递扭矩到曲轴30。第二电动机/发电机20包括第二转子40，其操作性地连接到后部差动器44，以经由齿轮42对其传递扭矩。后部差动器44操作性地互连到后车轴24并互连到第二转子40，使得扭矩可经由后车轴24从第二转子40传递到后车轮28。
电能存储装置(例如电池46)经由第一逆变器48操作性地连接到第一电动机/发电机18，且电池46经由第二逆变器50操作性地连接到第二电动机/发电机20。控制器54操作性地连接到第一和第二电动机/发电机18、20和变速器16。控制器54配置为控制第一和第二电动机/发电机18、20的扭矩输出和控制各种离合器和变速器16的制动器的接合和脱开，以控制输入构件32和输出构件33之间的速度比。变速器16包括三个选择性可接合的扭矩传递装置56、58、62，所述扭矩传递装置可被控制器54控制。
应注意，如本文使用的，“控制器”可以包括一个或多个控制单元，其进行协作以执行本文所述的步骤。例如，控制器54可以是单个动力传动系控制单元，或控制器54可以是变速器控制模块和发动机控制模块，它们是分开的但是协作以执行本文所述的步骤。
参见图2，第一图100显示了作为时间函数的扭矩，且第二图102显示了作为时间函数的车辆速度。更具体地，垂直轴线104表示扭矩且水平轴线106表示时间。垂直轴线108表示车辆速度且水平轴线110表示时间。轴线106和110基本上相同；即，任何经过且垂直于轴线106和110的线代表相同的时刻。
线112代表减速燃料切断(DFCO：deceleration fuel cut off)期间的发动机扭矩(即在曲轴30处的)。线114代表变速器输入扭矩(即变速器输入构件32)。线116代表第一电动机/发电机扭矩(即第一转子36处的扭矩)。线118代表第二电动机/发电机扭矩(即第二转子40处的扭矩)。线120代表总车轴扭矩，即前车轴22上的扭矩和后车轴24上的扭矩之和。线122代表第一范围离合器容量(range clutch capacity)。线124代表第二范围离合器容量。线126代表变矩器离合器容量(torque converter clutch capacity)。线130代表发动机速度(即曲轴30的旋转速度)。
图2的图显示了用于在离合器56是变矩器离合器、离合器58是第一范围离合器、且离合器62是第二范围离合器时使用的实现自动停止的方法。控制器54被编程且配置为执行图2的图所示的方法。更具体地，方法包括控制器，其检测在司机的请求为低或为负(再生制动)时(即期望运行电动车模式时)自动停止被请求。响应于自动停止被请求的检测，控制器使得发动机扭矩112减小且在时刻t0进入DFCO模式。
在时刻t1，控制器54决定停止发动机14，且使用第一电动机扭矩116，以通过取消发动机扭矩112而使得变速器输入扭矩114接近零Nm。更具体地，第一电动机18通过扭矩传递装置38连接到曲轴30，且由此传递到输入构件32的扭矩是发动机扭矩112和第一电动机扭矩116之和。DFCO期间的发动机扭矩112为负；控制器54使用第一电动机扭矩116，以通过使得第一电动机18在时刻t1增加扭矩而使得变速器输入扭矩114接近零，从而输入构件32处的总扭矩(即变速器输入扭矩114)到时刻t2时大约为零，如图2所示。
与使得第一电动机18在时刻t1时增加扭矩同时发生的是，控制器54使得第二电动机扭矩118在时刻t1减少，以补偿第一电动机扭矩116的增加。更具体地，控制器54充分减小第二电动机扭矩118，以维持总车轴扭矩120的恒定值，如图2所示。
一旦变速器输入扭矩114在时刻t2为零，则控制器54使得第一范围离合器容量122释放。代替变矩器离合器，范围离合器需要首先被释放，以确保在自动停止中不涉及变矩器的靠惯性运行模式(torque converter coasting mode)。在第一范围离合器容量122在时刻t4达到零Nm时，变速器16有效地处于空挡状态，所以通过停止位置控制使得发动机速度130不停止(即到达零)。
在时刻t4之后随发动机速度130减小，管线压力自然地下降且第二范围离合器容量124和变矩器离合器容量126将被释放。在时刻t6实现自动停止。
参见图3，第一图200显示了作为时间函数的扭矩，且第二图202显示了作为时间函数的车辆速度。更具体地，垂直轴线204表示扭矩且水平轴线206表示时间。垂直轴线208表示车辆速度且水平轴线210表示时间。轴线206和210基本上相同；即，任何经过且垂直于轴线206和210的线代表相同的时刻。
图3的图显示了用于在离合器56是变矩器离合器、离合器58是待脱离离合器、且离合器62是第二待脱离离合器时所使用的实现自动停止的另一方法。控制器54被编程且配置为执行图3的图所示的方法。
线212代表在减速燃料切断(DFCO)期间的发动机扭矩(即在曲轴30处的)。线214代表变速器输入扭矩(即变速器输入构件32)。线216代表第一待脱离离合器容量(即第一待脱离离合器58的)。线218代表第一待脱离离合器58的反作用扭矩。线220代表第二电动机/发电机扭矩(即在第二转子40处的扭矩)。线222代表总车轴扭矩，即前车轴22上的扭矩和后车轴24上的扭矩之和。线224代表第一电动机/发电机扭矩(即第一转子36处的扭矩)。线226代表第二待脱离离合器容量(即待脱离离合器62的)。线228代表变矩器离合器容量。线230代表发动机速度(即曲轴30的旋转速度)。
更具体地，方法包括控制器，其检测在司机的请求为低或为负(再生制动)时(即期望进行电动车模式时)自动停止被请求。响应于自动停止被请求的检测，控制器使得发动机扭矩112减小且在时刻t0进入DFCO模式。
在时刻t1，控制器54决定让发动机停止，且减少第一待脱离离合器容量216。在时刻t2，第一待脱离离合器容量216变得比反作用扭矩218低，且惯性阶段开始。
在惯性阶段期间(在时刻t2和时刻t3之间)，发动机速度230减小且变速器输入扭矩214达到零。同时，控制器54使得第二电动机扭矩220减少，从而总车轴扭矩222保持恒定。在时刻t3，变速器输入扭矩214达到零，且变速器16有效处于空挡状态。
在时刻t4，在发动机速度230达到临界速度(例如200RPM)时，控制器54使得第一电动机扭矩224启动(即从零增加)，以进行发动机停止位置控制。在发动机速度230进一步减小时，管线压力自然地下降且另一范围离合器容量226和变矩器离合器容量228将在时刻t5开始释放。在时刻t6实现自动停止。
由此，在图2和3的方法中，控制器54使得变速器输入构件扭矩增加到零，且同时减小第二电动机20的扭矩，以维持恒定的总车轴扭矩并补偿变速器输入构件32和相应地在前车轴22处的扭矩增加，因为变速器16仍不处于空挡，且由此在变速器输入构件32处的扭矩增加被传递到前车轴22。然而，图2和3的方法在如何实现变速器输入扭矩增加的方式方面不同。在图2中，通过第一电动机增加扭矩实现变速器输入扭矩的增加，然而在图3中通过释放待脱离离合器实现变速器输入扭矩的增加，从而随着曲轴30不再机械地连接到驱动车轮26，发动机速度减小。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (2)

1.一种车辆，包括:
第一车轴；
第二车轴；
发动机，具有曲轴；
变速器，具有操作性地连接到曲轴的输入构件和操作性地连接到第一车轴的输出构件，其中变速器包括范围离合器；
第一电动机，具有操作性地连接到曲轴的第一转子；
第二电动机，具有操作性地连接到第二车轴的第二转子；
控制器，操作性地连接到发动机、第一电动机和第二电动机，且配置为选择性地控制发动机、第一电动机和第二电动机；
其中控制器配置为:
选择性地使得发动机进入减速燃料切断模式，在该模式中发动机扭矩为负；
命令第一电动机增加其第一电动机扭矩，以使得变速器输入扭矩增加到零；
命令第二电动机在变速器输入扭矩增加的同时减少其第二电动机扭矩，使得随变速器输入扭矩增加到零，第一车轴扭矩和第二车轴扭矩之和基本上保持恒定；和
当变速器输入扭矩达到零时释放范围离合器，使得变速器处于空挡状态且发动机曲轴不停止。
2.一种用于车辆的方法，车辆具有第一车轴、第二车轴、具有曲轴的发动机、具有操作性地连接到曲轴的输入构件、操作性地连接到第一车轴的输出构件和范围离合器的变速器、具有操作性地连接到曲轴的第一转子的第一电动机、和具有操作性地连接到第二车轴的第二转子的第二电动机，方法包括：
使得发动机进入减速燃料切断模式，在该模式中发动机扭矩为负；
增加第一电动机的第一电动机扭矩，以使得变速器输入扭矩增加到零；
在变速器输入扭矩增加的同时减少第二电动机的第二电动机扭矩，使得随变速器输入扭矩增加到零，第一车轴扭矩和第二车轴扭矩之和基本上保持恒定；和
当变速器输入扭矩达到零时释放范围离合器，使得变速器处于空挡状态且发动机曲轴不停止。
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