CN105172786A - 车辆动力传动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车辆动力传动系统。混合动力车辆动力传动系统被构造为在再生制动降档期间向变速器提供再生制动扭矩限制。再生制动降档事件按顺序具有增压阶段、起始阶段、扭矩阶段、惯性阶段和结束阶段。在增压阶段和起始阶段期间，可在没有再生制动扭矩限制的情况下操作变速器以回收更多的能量。在扭矩阶段和惯性阶段期间，可在有再生制动扭矩限制的情况下操作变速器，以防止在没有限制的情况下可发生的输入轴转速下降。一旦再生制动降档事件结束，便可去除所述限制。

Description

车辆动力传动系统
技术领域
本公开涉及在再生制动过程中发生的变速器的传动比变化期间对混合动力车辆动力传动系统中的再生制动扭矩的控制。
背景技术
混合动力车辆是在动力传动系统中具有两种或更多种动力源的车辆。最常见的汽车混合动力是汽油-电动混合动力，其具有内燃发动机和电动马达/发电机。通常，混合动力车辆使用发动机和马达两者，以根据混合动力系统和车辆模式通过在最佳时机在这两者之间切换(当发动机和马达中的一个可比另一个更高效时)或者以这两者的组合(当使用这两者的组合比仅使用其中一者更高效时)来改善燃料消耗、排放和性能。
混合动力车辆通常按照动力源之间的能量划分进行分类；两种动力源可并联地运转以向动力传动系统同时提供扭矩，或者它们可在一种动力源单独提供扭矩而另一种动力源用于补充第一种动力源的能量贮备的情况下串联地运转。
混合动力车辆还可在传动系统中包含自动变速器，自动变速器位于一个或更多个动力源与驱动车轮之间。自动变速器(也被称为自动变速箱)可在车辆开始运动时自动地换至不同的齿轮比，而驾驶员无须手动换档。大部分自动变速器都具有一组限定的档位，这样的自动变速器被称为阶梯传动比自动变速器。
在被称为再生制动的过程中，马达通过动力传动系统而转动以给高电压电池充电。马达通过从动力传动系统去除扭矩并将其转换成电能储存在电池中而提供车辆减速。在再生制动期间，驾驶员扭矩需求可通过再生制动单独提供或者通过摩擦制动来补充。驾驶员扭矩需求在摩擦制动扭矩和再生制动扭矩(即，经由马达的负输入扭矩)之间的分配通过制动过程进行平衡以获得尽可能多的再生，使得能量随后可被用于推进车辆并因此提高燃料经济性。
在再生制动期间，以下做法会是有利的：使变速器降档以增加马达转速，从而允许马达将更大的负扭矩输入提供至动力传动系统并使电池充电增加。然而，在再生制动降档期间通过变速器传递扭矩会需要被控制，以减小换档冲击。在再生制动降档期间减小换档冲击的控制策略的示例可见于美国专利申请US2013/0296100，该美国专利申请通过引用被包含于此。
发明内容
本公开的一方面针对一种具有控制器的动力传动系统，所述控制器与电机、摩擦制动系统和变速器通信。电机向动力传动系统提供再生制动扭矩。摩擦制动系统向动力传动系统提供摩擦制动扭矩。变速器连接到动力传动系统并提供再生制动降档，以通过在一系列阶段内使即将分离的离合器和即将接合的离合器的接合交换而增加在再生制动期间的能量回收的量。在该动力传动系统中，控制器被配置为：响应于在再生制动降档期间驾驶员制动扭矩需求的增加，在即将分离的离合器分离之前利用再生制动扭矩来满足驾驶员制动扭矩需求的增加，并在即将分离的离合器开始分离之后利用摩擦制动扭矩来满足驾驶员制动扭矩需求的增加。
控制器还可被配置为：当即将接合的离合器的接合水平增加时，稳定地增加再生制动扭矩同时减小摩擦制动扭矩，以满足在再生制动降档期间驾驶员制动扭矩需求的增加。
在再生制动降档开始时，控制器还可被配置为：基于车轮扭矩限制而将即将分离的离合器设置在初始接合水平，从而启动增压阶段。此外，控制器可被配置为：在整个增压阶段中，使即将分离的离合器保持在基本不变的接合水平。控制器还可被配置为：在整个增压阶段中，阻止即将接合的离合器接合。
控制器还可被配置为：使即将接合的离合器具有行程，同时阻止即将分离的离合器分离，从而限定起始阶段。此外，控制器可被配置为：在整个起始阶段中，使即将接合的离合器的接合水平增加，同时阻止即将分离的离合器分离。
控制器还可被配置为：开始降低即将分离的离合器的接合水平，启动扭矩阶段，同时继续增加即将接合的离合器的接合水平。动力传动系统的转速将因即将分离的离合器与即将接合的离合器的接合的交换而增加，这启动惯性阶段。控制器还可被配置为：继续降低即将分离的离合器的接合水平，同时继续增加即将接合的离合器的接合水平。当即将接合的离合器完全接合并且即将分离的离合器完全分离时，控制器还可被配置为：再次仅利用再生制动扭矩来满足驾驶员制动扭矩需求的增加。
根据本公开的另一方面，公开了一种再生制动降档方法。在该方法中，通过设置即将分离的离合器的接合水平以保持驾驶员扭矩需求，来启动增压阶段。通过使即将接合的离合器具有行程并使即将接合的离合器接合来启动起始阶段，而结束增压阶段。通过增加再生制动扭矩来实现对在增压阶段和起始阶段期间驾驶员扭矩需求的任何增加的满足。通过使即将分离的离合器分离来启动扭矩阶段，而结束起始阶段。现在通过增加摩擦制动扭矩来实现对在扭矩阶段期间驾驶员扭矩需求的任何增加的满足。
在该方法中，足以保持驾驶员扭矩需求的即将分离的离合器的接合水平可基于车轮扭矩限制。该方法还可包括：减小摩擦制动扭矩，从而通过以受控速率增加再生制动扭矩而满足在扭矩阶段期间驾驶员扭矩需求的增加。在该方法中，当动力传动系统的转速因即将分离的离合器与即将接合的离合器的接合的交换而增加时，结束扭矩阶段并启动惯性阶段。然后，在惯性阶段期间，所述方法可继续减小摩擦制动扭矩，从而通过以受控速率增加再生制动扭矩而满足驾驶员扭矩需求的增加。
当即将接合的离合器完全接合，即将分离的离合器完全分离时，用于满足驾驶员扭矩需求的增加的摩擦制动扭矩完全由再生制动扭矩所代替，惯性阶段可结束，从而启动结束阶段。然后，所述方法可通过再次增加再生制动扭矩而满足驾驶员扭矩需求的任何额外的增加。
本公开的又一方面针对一种用于在再生制动降档期间向变速器提供再生制动扭矩限制的方法。再生制动降档按顺序具有增压阶段、起始阶段、扭矩阶段和惯性阶段。该方法包括：在增压阶段和起始阶段期间，在没有再生制动扭矩限制的情况下操作变速器。该方法还包括：在扭矩阶段和惯性阶段期间，在有再生制动扭矩限制的情况下操作变速器。
所述方法可在扭矩阶段和惯性阶段期间提供摩擦制动来补偿超出再生制动扭矩限制的驾驶员扭矩需求。所述方法还可包括：在扭矩阶段和惯性阶段，使再生制动扭矩限制以受控速率朝着超出再生制动扭矩限制的驾驶员扭矩需求增加。此外，所述方法可包括：在惯性阶段结束时，去除再生制动扭矩限制。
下面将参照附图对本公开的上述方面和其他方面进行更加详细的说明。
附图说明
图1是并联式混合动力车辆中的动力传动系统的示意图。
图2a和图2b是用于在再生制动变速器降档期间使通过变速器的扭矩传递最大化的控制策略的曲线图。
具体实施方式
参照附图公开了说明的实施例。然而，应理解，公开的实施例意在仅为可以以多种和替代的形式实施的示例。附图不一定按比例绘制，并且可夸大或最小化一些特征以显示特定组件的细节。公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅为用于教导本领域技术人员如何实践公开的构思的代表性基础。
图1示出了混合动力电动车辆(HEV)10的示意图，并示出了车辆10的一些组件之间的代表性关系。组件在车辆10内的实体布局(physicalplacement)和方位可改变。尽管车辆10按照传统的并联式混合动力动力传动系统12被示出，但是车辆10也可使用其他动力传动系统。动力传动系统12包括驱动传动系统16的发动机14。传动系统16包括电机(诸如，电动马达/发电机(M/G))18(以下简称为马达18)。马达18与牵引电池20电通信。马达18还连接到变矩器22以及自动变速器24。分离离合器26也可以是传动系统16的一部分(如在此所示出的)，或者分离离合器26可不包含在传动系统16内。
发动机14和马达18两者均为车辆10的驱动源。发动机14通常表示可包括内燃发动机(诸如，汽油、柴油或天然气驱动的发动机)的动力源。当发动机14和马达18之间的分离离合器26至少部分地接合时，发动机14产生提供至传动系统16的发动机功率和对应的发动机扭矩teng。发动机14在运转时还具有发动机转速ωeng。发动机14可具有曲轴28或发动机输出轴28，曲轴28或发动机输出轴28向传动系统16提供发动机扭矩teng和发动机转速ωeng。
当分离离合器26至少部分地接合时，动力可从发动机14流向马达18或者从马达18流向发动机14。例如，分离离合器26可接合，并且马达18可作为发电机运转，以将由发动机输出轴28和马达输入轴29提供的旋转能转换成电能储存在电池20中。分离离合器26也可分离，以使发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离，使得马达18可用作车辆10的唯一驱动源。马达输入轴29可穿过马达18延伸到马达输出轴30。马达输入轴29和马达输出轴30可以是一个单一的马达轴30。在这种构造中，马达18持续可驱动地连接至轴30，而发动机14仅在分离离合器26至少部分地接合时才可驱动地连接至轴30。
马达18可由多种类型的电机中的任何一种来实现。例如，马达18可以是永磁同步马达。马达18可具有连接到马达轴30的叶轮31。马达18产生用于传动系统16的马达功率和对应的马达扭矩tmtr。当马达18消耗由电池20提供的电流(放电)时，马达扭矩tmtr作为正扭矩或驱动扭矩被提供至传动系统16。当马达18向电池20提供电流(充电)时，马达扭矩tmtr从传动系统16被去除并且可被认为是传动系统16上的负扭矩或制动扭矩。马达18可用于通过被发动机14驱动而向电池20提供电流(如上所述)，并且马达18可用于通过对车辆10执行再生制动而向电池20提供电流，这将在下面进行更加详细的讨论。马达18具有转速ωmtr，该转速可通过测量叶轮31的转速、马达轴30的转速或者通过测量流入或流出马达18的电流而获得。
在任何操作模式中，马达18都可以为动力传动系统12提供驱动扭矩或制动扭矩。马达18可以用作发电机并且将来自动力传动系统12的动能转换成电能储存在电池20中。例如，当发动机14正在为车辆10提供推进动力时，马达18甚至都可以用作发电机。此外，在来自旋转的车轮42的旋转能通过变速器24回传并转换成电能储存在电池20中的再生制动期间，马达18可以用作发电机。马达18可向动力传动系统12提供再生制动扭矩。
马达18经由轴30连接至变矩器22。变矩器22包括固定至马达轴30的泵轮以及固定至变速器输入轴32的涡轮。因此，变矩器22在轴30和变速器输入轴32之间提供液力耦合。当泵轮旋转得比涡轮快时，变矩器22将动力从泵轮传递至涡轮。涡轮扭矩的大小通常取决于相对转速。当泵轮转速与涡轮转速之比足够高时，涡轮扭矩是泵轮扭矩的倍数。变矩器22的输出是变速器输入轴32，变速器输入轴32传递变速器输入扭矩tin并具有变速器输入转速ωin。变矩器22也可被包括在变速器24内，并且变速器输入轴32可以是内部传动轴。
还可提供在接合时摩擦地或机械地连接变矩器22的泵轮和涡轮的变矩器旁通离合器34(有时被称为锁止离合器)，从而允许更高效的动力传输。变矩器旁通离合器34可作为起步离合器运转，以提供平稳的车辆起步。可替代地或者组合地，对于不包括变矩器22或变矩器旁通离合器34的应用，可以在马达18和变速器24之间提供类似于分离离合器26的起步离合器。在一些应用中，分离离合器26通常被称为上游离合器，而起步离合器(可以是变矩器旁通离合器34)通常被称为下游离合器。
变速器24可以是阶梯传动比变速器24，其包括通过摩擦元件(诸如离合器和制动器35a、35b、35c、35d(以下简称为离合器35a、35b、35c、35d))的选择性接合而选择性地置于不同齿轮比以建立期望的多个离散或阶梯传动比的离散的齿轮组(未示出)。可通过连接和分离齿轮组的特定元件以控制变速器输出轴36和变速器输入轴32之间的传动比的换档计划来控制离合器35a、35b、35c、35d。例如，在第一齿轮比，离合器35a、35b和35c可接合而离合器35d未接合，在第二齿轮比，离合器35a、35b和35d可接合而离合器35c未接合。为了从第一档位换至第二档位，离合器35c必须在离合器35d接合的同时分离。离合器35c可被称为即将分离的离合器35c，而离合器35d可被称为即将接合的离合器35d。尽管在这里仅示出了四个摩擦元件，但是可使用超过三个的任何数量的摩擦元件。
输出轴36被示出为连接至差速器40。差速器40经由连接至差速器40的各个车轴44驱动一对车轮42。当车辆10的行驶轨迹为直线时，差速器可向每个车轮42传递大约相等的扭矩tfinal和转速ωfinal。例如当车辆转弯时，差速器40允许在车轮42之间有扭矩差和转速差。可使用不同类型的差速器或类似装置将扭矩从动力传动系统分配至一个或更多个车轮。在一些应用中，根据特定的运转模式或状况，扭矩分配可不同。尽管差速器40、车轮42和车轴44类似于整体轴后轮驱动构造，但是附图仅仅是代表性的，车轮42可以被独立地悬挂，车轴44可以是包括等速万向节的半轴，车轮42可来自于前轮驱动构造或来自于四轮驱动构造。
车轮42和/或车轴44可具有可用于降低车轮42处的扭矩tfinal和转速ωfinal的摩擦制动器/摩擦制动系统46。在这里所示出的摩擦制动器46具有连接到车轴44的制动盘48a和围绕制动盘48a设置并连接到车辆10的制动钳48b(这样的制动器通常被称为盘式制动器)，从而当应用制动钳48b时，制动钳48b挤压制动盘48a，并且制动钳48b和制动盘48a之间的摩擦使车轮42处的扭矩tfinal和转速ωfinal降低。可使用其他摩擦制动器46，例如但不限于鼓式制动器。摩擦制动系统46可用于向动力传动系统12提供摩擦制动扭矩。
动力传动系统12还包括关联的动力传动系统控制单元(PCU)50。虽然PCU50被示出为一个控制器，但是PCU50可以是较大的控制系统的一部分并且可以由车辆10中的各种其他控制器(诸如车辆系统控制器(VSC)、HEV能量管理控制器和传动比管理控制器等)控制。因此，应理解，PCU50和一个或更多个其他控制器可以统称为响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器以控制多种功能(比方说，诸如起动/停止发动机14、运转马达18以消耗电流并提供车轮扭矩或产生电流以给电池20充电、选择或计划变速器换档等)的控制器50。
控制器50可经由输入/输出(I/O)接口与各种发动机/车辆传感器和致动器通信，该I/O接口可以实现为提供各种原始数据、信息或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。可替代地，在将特定信号提供至CPU之前，一个或更多个专用硬件或固件芯片可用于调节和处理所述特定信号。
控制器50可经由通信线52向发动机14发送信号并从发动机14接收信号，控制器50可经由通信线54向分离离合器26发送信号并从分离离合器26接收信号，控制器50可经由通信线56向马达18发送信号并从马达18接收信号，控制器50可经由通信线58向起步离合器34和/或变矩器22发送信号并从起步离合器34和/或变矩器22接收信号，控制器50可经由通信线60向变速器24发送信号并从变速器24接收信号，控制器50可经由通信线62向驱动车轮42发送信号并从驱动车轮42接收信号，并且控制器50可经由通信线66向其他电力电子器件64发送信号并从其他电力电子器件64接收信号等。控制器50与组件之间的通信可通过硬线来实现或无线地实现。通信可以不是直接的，并且可经过其他系统。例如，控制器可经由硬线连接的通信线52从曲轴位置或转速传感器(未示出)或者发动机扭矩传感器(未示出)直接接收发动机扭矩teng和发动机转速ωeng，或者从车辆通信系统(诸如CAN总线(未示出))接收发动机扭矩teng和发动机转速ωeng。类似地，动力传动系统12可具有位于上述组件中的每个组件上的转速传感器和扭矩传感器，诸如，马达叶轮转速传感器(未示出)和车轮转速传感器(未示出)。
此外，尽管未明确说明，但是控制器50可控制各种其他功能或组件，诸如，燃料喷射正时、速率和持续时间、节气门位置、(用于火花点火式发动机的)火花塞点火正时、进气/排气门正时和持续时间、前端附件驱动(FEAD，front-endaccessorydrive)组件(诸如交流发电机)、空调压缩机、电池充电、再生制动、马达运转、用于分离离合器26、起步离合器34的离合器压力以及用于变速器24的换档计划等。例如，通过I/O接口传送输入的传感器可用于指示涡轮增压器增压压力、曲轴位置(PIP)、发动机转速、车轮转速、车速、冷却剂温度、进气歧管压力(MAP)、加速器踏板位置、点火开关位置、节气门位置、空气温度、废气氧或其他废气成分浓度或存在情况、进气流量、变速器档位、传动比或模式、变速器油温、变矩器涡轮转速、变矩器旁通离合器34状态、减速或换档模式以及马达转速。
车辆10具有制动踏板70，车辆10的驾驶员使用制动踏板70提供驾驶员扭矩需求tdd或制动命令以使车辆减速。通常，踩下和松开踏板70产生可被制动控制单元72解释为需要减小经过传动系统16的动力或扭矩以使车辆10减速的制动踏板位置信号。制动控制单元72可独立地作为单独的组件或系统(如这里所示出的)或者可包含在控制器50中。制动控制单元72可包括与控制器50相关联的所有相同的对应属性(如上所述)。
至少基于来自制动踏板70的输入，制动控制单元72命令摩擦制动器46、马达18(tmtr)以及(在某些情况下甚至是)发动机14(teng)以不同的组合或各自单独的方式来降低经过传动系统16的扭矩以使车辆10减速。制动控制单元72可与摩擦制动器/摩擦制动系统46通信(如通信线74所指示的)，以降低车轮42处的扭矩输出。制动控制单元72还可与控制器50通信(如通信线76所指示的)，以使用马达18向传动系统16提供再生制动或者使用发动机14向传动系统16提供发动机制动。制动控制单元72也可与马达18和/或发动机14直接通信。
控制器50和/或制动控制单元还可被配置为控制变速器24内的换档正时。会希望在再生制动期间使变速器24降档。如上所述，使变速器24降档使马达18的转速ωmtr增加，从而允许马达18将更大的负扭矩输入tmtr提供至动力传动系统12，并使电池20的充电增加。
驾驶员踩下制动踏板70以使车辆制动。踩下制动踏板70将驾驶员扭矩需求tdd提供至控制器50。控制器50通过使用马达18向动力传动系统12提供负扭矩tmtr而启动再生制动事件。在收集再生制动能量时通常请求变速器24降档，这是因为变速器24较高的输入转速允许(通常)以更高的效率产生更大的再生制动功率。标准的换档计划在再生制动期间通常被修改为使降档提前，从而能够以更高的效率收集更多的功率。当变速器24在再生制动期间降档时，由于传动比增加而使得变速器24的输入转速被推高。
在再生制动降档(即，变速器在再生制动期间降档)期间，即将分离的离合器的初始压力的值被设置为高得足以保持变速器24的当前扭矩值，但低得足以允许即将接合的离合器有效地交换接合。在这段时间内，驾驶员可能会通过进一步踩下制动踏板70而使驾驶员扭矩需求tdd增加。如果驾驶员扭矩需求tdd的增加由马达18在没有任何约束或限制的情况下提供，则对于使即将分离的离合器保持在其当前设置或者使即将接合的离合器保持在其接合的初始阶段而言，再生制动扭矩tmtr可能会太多或者发生得太快。如果即将分离的离合器或即将接合的离合器打滑，则再生制动马达扭矩tmtr可导致输入轴32相对于输出轴36变慢或停止。如果发生这种情况，则当即将接合的离合器完全接合使得输入轴32和输出轴36将相对于彼此旋转时，会感觉到冲撞或振动(有时被称为换档冲击)。
图2a和图2b示出了用于防止输入轴转速ωin或输出轴转速ωout(见图1)经历换档冲击同时提高再生制动能量回收的控制策略100。通常，再生制动扭矩104在再生制动降档事件中的特定时间是受限的，从而防止造成变速器输入转速下降的结果。在图2a和图2b中的每幅图中，以不同元件、可能的动作/反应和实际的动作/反应在表示时间的X轴上的图形示出了示例性再生制动降档。图2a更多地展示了控制策略100，而图2b更多地展示了在变速器内发生的物理变化。控制策略100可与现有的变速器降档控制方法串联地运行或者控制策略100可包含这两者。
最初通过驾驶员以制动请求的形式向车辆提供驾驶员扭矩需求tdd而启动再生制动降档事件。驾驶员扭矩需求tdd由图形线102表示。通过再生制动扭矩tmtr(由图形线104表示)和摩擦制动扭矩tfric(由图形线106表示)的组合来满足驾驶员扭矩需求102。可通过初始再生制动扭矩104a来整体或部分地满足初始驾驶员扭矩需求102a。如果再生制动扭矩104a满足了所有的驾驶员扭矩需求102a，则图形线102和104彼此重叠(如这里所示出的)。如果发生这种情况，则初始摩擦制动扭矩106a可被设为零。如果再生制动扭矩仅满足了驾驶员扭矩需求的一部分，则图形线102和104将彼此偏离，并且表示摩擦制动扭矩的图形线106也将偏离其当前路径，线106偏离的大小等于线104偏离线102的大小。
来自车辆的实际测量的驾驶员扭矩需求、再生制动扭矩和摩擦制动扭矩在其各自的实际图形中可具有微小的变化、变动和噪声，但是为了说明性目的，所有扭矩在这里均被示出为基本上平直和连续的线。提及的扭矩“增加”或“额外的”扭矩可被理解为扭矩的绝对值增加，这是因为扭矩增加实际上会是系统中的负扭矩增加请求。例如，当驾驶员进一步踩下制动踏板以增加车辆的减速度时，这可被称为驾驶员扭矩需求的增加，但在图中由驾驶员扭矩需求线102下降来表示。再生制动扭矩线也一样，线的轨迹沿着向下的方向表示系统的负扭矩增加。另一方面，摩擦制动扭矩线示出线的上升，用以指示系统的扭矩增加。
期望的换档由图形线108表示，其中，较高的档位由108a表示，期望的较低的档位由108b表示。尽管期望的换档线108以其在图2b的左上方的台阶示出了从表示的较高的档位108a到较低的档位108b的移动，但是通过变速器进行的实际的转速变化以及由此产生的实际的换档直到后来才发生，如通过跟随输入轴转速线110可以看出。
从108a转变到108b的期望的换档表示对启动再生制动降档事件的促进。为了使变速器降档，一个换档元件必须分离(该换档元件被称为即将分离的离合器，其接合由图形线112表示)，而另一离合器必须接合(该离合器被称为即将接合的离合器，其接合由图形线114表示)。在再生制动降档事件开始时，在与变速器处于较高的档位108a相对应的接合水平112a处，即将分离的离合器完全接合。为了实现有效的再生制动降档，即将分离的离合器的接合水平被设置为高得足以保持当前的驾驶员扭矩需求，同时低得足以允许通过即将接合的离合器而使经由变速器的动力传递平稳地转变，如112b处所表示的。离合器接合被表示为压力，并以磅每平方英寸(PSI)为单位示出，然而，可使用用于压力或接合力的任何度量标准。
通常，对于任何变速器换档，都希望在即将分离的离合器和即将接合的离合器之间平稳地转变。变速器能够立即使即将分离的离合器完全分离，然后平稳地使即将接合的离合器的压力斜升以进行转变。然而，即将分离的离合器的分离将防止通过马达进行能量回收的任何可能性，直到即将接合的离合器接合为止。此外，换档元件的这种突然交换会导致其他噪声、振动和振感(NVH)问题。
以最大接合设定值设置即将分离的离合器将确保在即将接合的离合器完全接合之前可通过变速器传递所有的再生制动，但是在即将接合的离合器最大接合之前即将分离的离合器的最大接合会导致变速器锁止、换档元件过度磨损和其他可能的NVH问题。因此，希望在实现最佳能量回收和提供最平稳的换档之间达到平衡。
即将分离的离合器被设置为接合/压力水平112b，接合/压力水平112b与将保持经过变速器的当前扭矩而没有打滑问题的值对应。即将分离的离合器的新的接合水平112b可基于车轮扭矩限制。车轮扭矩限制可被发布，并可从其他车辆控制系统或车辆通信系统获得。车轮扭矩限制可以是基于制动控制系统可用的车辆传感器(即，车轮滑转、横摆)由制动控制系统所允许的在车轮处实现的扭矩的最小量(对应于再生制动扭矩的最大量)。当车辆传感器指示车辆稳定性状况正在降低时，制动控制系统将提高制动稳定性车轮扭矩限制，使再生制动扭矩最小化以保持车辆稳定。这允许制动控制系统蓄积制动液压压力，以使其能够在稳定性控制或防抱死制动期间控制各个车轮滑转。
再生制动降档事件可被划分成由在该事件期间发生的动作所限定的多个有序阶段。将即将分离的离合器接合设置为足以保持初始驾驶员扭矩需求的水平112b启动再生制动事件的增压阶段116。
如由图形线112和114所指示的，即将接合的离合器将与即将分离的离合器交换接合，以实现变速器降档。在降档开始且进入及通过增压阶段116时，即将接合的离合器将基本不接合(如114a处所指示的)，然而，即将接合的离合器可在增压阶段116增压以快速填充其摩擦元件致动器，同时即将分离的离合器的压力被设置为足以保持输入扭矩的值。尽管曲线图上的线以PSI标记，并且在114a处示出即将接合的离合器的PSI没有增加，但是这多少有点名不副实，随着即将接合的离合器在增压阶段增压，压力将增加，但没有增加到导致即将接合的离合器完全接合的水平。在增压阶段116额外的驾驶员扭矩需求102b可通过额外的再生制动扭矩(如104b处所指示的)来满足，而无需额外的摩擦制动扭矩(如106a处所指示的)。
此外，尽管在增压阶段期间即将分离的离合器接合在112b处被示出为基本上不变，并且线以PSI为单位进行标记，但是这并不意味着在增压阶段116期间即将分离的离合器的压力不会增加。相反，如果在增压阶段请求的额外的驾驶员扭矩需求的水平超出即将分离的离合器的接合能力，则可增加即将分离的离合器的压力以保持接合。在增压阶段116使即将分离的离合器保持接合提供最大的再生能量回收的量。系统可在增压阶段116期间监测车轮扭矩限制的变化，并相应地改变即将分离的离合器的压力以保持基本不变的接合。
通过使即将接合的离合器具有行程并使接合压力开始增加(如114b处所指示的)来启动起始阶段118，而结束增压阶段116。在起始阶段118期间，即将分离的离合器接合被保持在基本相同的水平112b。利用该控制策略100，在起始阶段118额外的驾驶员扭矩需求102c也可通过额外的再生制动扭矩104c来满足。基于车轮扭矩限制将增压和起始阶段的即将分离的离合器的压力设置为值112b至少部分地允许在增压阶段116和起始阶段118不实施再生制动扭矩限制(如图形线120所指示的)。这允许在这两个阶段发生更多的再生制动能量回收。换言之，在增压阶段116和起始阶段118期间，在没有再生制动扭矩限制的情况下操作变速器，如120a处所指示的。
通过以受控的方式斜坡分离即将分离的离合器(如112c所示)来启动扭矩阶段122，而结束起始阶段118。控制策略100将再生制动扭矩限制120b施加于可从马达获得的再生制动。再生制动扭矩限制120b可被设置为在扭矩阶段122开始时存在的再生制动扭矩水平104d。在扭矩阶段122额外的驾驶员扭矩需求102d随后可通过摩擦制动扭矩106b来满足。注意：再生制动扭矩线104偏离驾驶员扭矩需求线102的大小与摩擦制动扭矩线106偏离的大小基本相同，以补偿不被再生制动扭矩限制120允许的再生制动，从而满足驾驶员扭矩需求102。通过这样做，转速线110在扭矩阶段122保持平滑一致的曲线，这与经历转速下降(如由虚线110b所示)完全不同，转速下降可在没有该控制策略的再生制动扭矩限制120b的情况下发生。
在扭矩阶段122，即将分离的离合器遵循受控且平滑的分离线(如由112d所指示的)，即将接合的离合器遵循受控且平滑的接合线(如由114c所指示的)，其中，即将接合的离合器的接合水平超过即将分离的离合器的接合水平。增加即将接合的离合器的接合水平允许通过变速器传递更多的再生制动扭矩。因此，控制策略100稳定且平稳地开始降低再生制动扭矩限制(如由120c所指示的)，使得再生制动扭矩增加(如104e处所指示的)，并且摩擦制动扭矩减小与再生制动扭矩增加的大小相等的大小(如106c处所指示的)。
随着即将接合的离合器进一步接合，输入轴转速110增加(如由110c所指示的)，从而启动惯性阶段124并结束扭矩阶段122。在惯性阶段124，再生制动扭矩限制120仍然有效。如由120c进一步指示的，再生制动扭矩限制可继续稳定且平稳地降低，而在接近驾驶员扭矩需求102e时偏离。在这段时间内，摩擦制动扭矩106继续减小，其减小的大小等于再生制动扭矩104朝着驾驶员扭矩需求102增加的大小。另外，在这段时间内，即将接合的离合器完全接合(如由114d所指示的)，并且即将分离的离合器完全分离(如由112e所指示的)。
通过再生制动扭矩104满足驾驶员扭矩需求102中的期望的部分来结束惯性阶段124，而启动结束阶段126。也可通过即将接合的离合器完全接合或即将分离的离合器完全分离来启动结束阶段126。在结束阶段126，从变速器去除再生制动扭矩限制，如120d所指示的。这允许再生制动扭矩再次满足所有的驾驶员扭矩需求或驾驶员扭矩需求的一部分，如由线102f和104f所指示的。换言之，在扭矩阶段122和惯性阶段124期间在有再生制动扭矩限制120的情况下操作变速器的情形在结束阶段126结束。
虽然上文描述了示例性实施例，但是并不意味着这些实施例描述了公开的设备和方法的所有可能的形式。相反，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解，在不脱离要求保护的本公开的精神和范围的情况下，可以作出各种改变。可以组合实现的多个实施例的特征以形成公开的构思的进一步的实施例。

Claims (10)

1.一种车辆动力传动系统，包括：
电机，用于向所述动力传动系统提供再生制动扭矩；
摩擦制动系统，用于向所述动力传动系统提供摩擦制动扭矩；
变速器，连接到所述动力传动系统，用于提供再生制动降档，以通过在一系列阶段内使即将分离的离合器和即将接合的离合器的接合交换而增加在再生制动期间的能量回收的量；以及
控制器，与所述电机、摩擦制动系统和变速器通信，并被配置为：响应于在再生制动降档期间驾驶员制动扭矩需求的增加，在即将分离的离合器分离之前利用再生制动扭矩来满足驾驶员制动扭矩需求的增加，并在即将分离的离合器开始分离之后利用摩擦制动扭矩来满足驾驶员制动扭矩需求的增加。
2.如权利要求1所述的动力传动系统，其中，所述控制器还被配置为：当即将接合的离合器的接合水平增加时，稳定地增加再生制动扭矩同时减小摩擦制动扭矩，以满足在再生制动降档期间驾驶员制动扭矩需求的增加。
3.如权利要求1所述的动力传动系统，其中，在再生制动降档开始时，所述控制器还被配置为：基于车轮扭矩限制而将即将分离的离合器设置在初始接合水平，从而启动增压阶段。
4.如权利要求3所述的动力传动系统，其中，所述控制器还被配置为：在整个增压阶段中，使即将分离的离合器保持在基本不变的接合水平。
5.如权利要求3所述的动力传动系统，其中，所述控制器还被配置为：在整个增压阶段中，阻止即将接合的离合器接合。
6.如权利要求3所述的动力传动系统，其中，所述控制器还被配置为：使即将接合的离合器具有行程，同时阻止即将分离的离合器分离，从而限定起始阶段。
7.如权利要求6所述的动力传动系统，其中，所述控制器还被配置为：在整个起始阶段中，使即将接合的离合器的接合水平增加，同时阻止即将分离的离合器分离。
8.如权利要求7所述的动力传动系统，其中，所述控制器还被配置为：开始降低即将分离的离合器的接合水平从而启动扭矩阶段，同时继续增加即将接合的离合器的接合水平。
9.如权利要求8所述的动力传动系统，其中，所述动力传动系统的转速因即将分离的离合器与即将接合的离合器的接合的交换而增加，从而启动惯性阶段。
10.如权利要求9所述的动力传动系统，其中，即将接合的离合器完全接合，即将分离的离合器完全分离，并且所述控制器还被配置为：再次仅利用再生制动扭矩来满足驾驶员制动扭矩需求的增加。
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