CN105539422B - 用于改进混合动力车辆换档的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于改进混合动力车辆换档的方法和系统。描述了用于改进混合动力车辆中阶梯传动比自动变速器的换档的系统和方法。所述系统和方法可以提供调节一个或多个传动系离合器的扭矩容量，以减少变速器换档期间可能与传动系惯性扭矩相关的传动系扭矩扰动。

Description

用于改进混合动力车辆换档的方法

技术领域

本说明书涉及用于改进混合动力车辆换挡的方法和系统。所述方法可以尤其用于经由传动系分离离合器将电机选择性地直接耦连到发动机的混合动力车辆。

背景技术

一种混合动力车辆配置包括直接耦连到传动系分离离合器的发动机，并且分离离合器被直接耦连到传动系集成起动机/发电机(DISG)，其直接耦连到变矩器叶轮。传动系也可以包括双质量飞轮，该双质量飞轮包括利用飞轮质量操作的弹簧，以在发动机和传动系分离离合器之间提供机械阻尼。双质量飞轮减少可以传递到车辆变速器和车轮的发动机扭矩脉冲的振幅。然而，飞轮质量使传动系惯性增加，从而降低燃料经济性。另外，飞轮惯性有助于在变速器输入轴处产生的增加的惯性扭矩。由于通过变速器齿轮离合器传输的增加的扭矩量增加，在变速器换档期间，增加的惯性扭矩可能增加传动系扭矩扰动。因此，期望提供双质量飞轮的益处，同时在变速器换档期间向变速器输入轴提供减少的惯性扭矩。

发明内容

本文发明人已认识到上述缺点并且已开发了一种方法，该方法包括：响应于经由位于变矩器离合器上游的惯性产生的惯性扭矩的振幅，成比例地调节变矩器离合器的扭矩容量，惯性包括分离离合器的惯性和马达的惯性，分离离合器直接耦连到马达。

通过调节变矩器离合器的扭矩容量，可能的是提供以下技术结果，即，在换档期间减少存在于变速器输入轴处的惯性扭矩，从而使得可以减少变速器换档期间的扭矩扰动。另外，可能的是，消除或减少定位在发动机和传动系分离离合器之间的阻尼飞轮的质量，从而改进车辆燃料效率。例如，在变速器换档期间，可以减少变矩器离合器的扭矩容量，使得变矩器离合器滑动并且有效地减少在位于变矩器离合器下游的变速器轴处存在或观察到的惯性。滑动变矩器离合器可以允许较少的惯性扭矩从变矩器离合器的上游传递到位于变矩器离合器下游的变速器输入轴。

在另一个实施例中，方法包括响应于换档请求以及仅当分离离合器完全闭合或正在滑动时，将变矩器离合器的扭矩容量调节到小于分离离合器的扭矩容量的扭矩容量，响应于经由位于变矩器离合器上游的惯性产生的惯性扭矩和发动机燃烧扭矩，进一步调节变矩器离合器的扭矩容量。

在另一个实施例中，与惯性扭矩的振幅成比例地调节变矩器离合器的扭矩容量。

在另一个实施例中，基于惯性扭矩的频率调节变矩器离合器的扭矩容量。

在另一个实施例中，该方法还包括响应于惯性扭矩调节分离离合器的扭矩容量。

在另一个实施例中，响应于减少液力变矩器离合器的扭矩容量不足以将惯性扭矩和发动机燃烧扭矩的总和减少到阈值扭矩，减少分离离合器的扭矩容量。

在另一个实施例中，方法包括：响应于经由位于第一离合器上游的惯性产生的惯性扭矩，调节位于变速器输入轴上游的第一离合器的扭矩容量，所述惯性包括分离离合器的惯性和马达的惯性，分离离合器直接耦连到马达；响应于第一离合器的工况或惯性扭矩和发动机燃烧扭矩的总和超过变速器输入轴处的阈值扭矩，调节位于变速器输入轴上游的第二离合器的扭矩容量。

在另一个实施例中，第一离合器的工况是第一离合器的温度超过阈值温度。

在另一个实施例中，该方法还包括响应于第一离合器超过阈值温度，增加至第一离合器的冷却剂流量。

在另一个实施例中，位于第一离合器上游的惯性不包括阻尼飞轮的惯性。

在另一个实施例中，该方法还包括响应于在变速器换档期间的发动机燃烧扭矩，调节第一离合器的扭矩容量。

在另一个实施例中，该方法还包括响应于传动系集成起动机/发电机的速度超过阈值速度，调节第一离合器或第二离合器的扭矩容量。

本发明可以提供若干优点。具体地，该方法可以通过使变速器换档平稳，来改进变速器换档。进一步地，该方法经由减少传动系惯性来改进车辆燃料经济性。另外，该方法通过消除或减少阻尼飞轮的质量来减少传动系成本。当单独地或结合附图时，本说明书的上述优点和其他优点以及特征从下面的具体实施方式中将显而易见。

应该理解，提供上述发明内容是为以简化形式介绍一系列概念，所述概念将在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着确认所要求保护的主题的关键或基本特征，主题的范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上指出的或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。

附图说明

当单独地或参考附图时，通过阅读本文中称为具体实施方式的实施例的示例，将更全面地理解本文所述的优点，其中：

图1是发动机的示意图；

图2示出示例性车辆传动系配置；

图3A和图3B示出示例性发动机惯性扭矩；

图4示出示例性混合动力车辆操作顺序；

图5A和图5B示出用于操作混合动力车辆传动系的示例性方法；以及

图6示出用于确定曲轴动力学方程的发动机曲轴和连接杆运动学。

具体实施方式

本说明书涉及改进混合动力车辆传动系操作。混合动力车辆可以包括如图1所示的发动机。发动机可以被包括在如图2所示的传动系中。发动机可以表现出如图3A和图3B所示的惯性扭矩。混合动力车辆传动系可以如图4的传动系操作顺序所示操作。进一步地，混合动力车辆传动系可以在图1和图2的系统中根据图5A和图5B的方法操作，以提供图4所示的操作顺序。最后，曲轴动力学方程基于图6所示的曲轴和连接杆运动学。

参照图1，包括多个汽缸的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，在图1中示出了多个汽缸中的一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，其中活塞36定位在燃烧室30内并且连接到曲轴40。飞轮97和环形齿轮99耦连到曲轴40。起动机96(例如，低电压(以小于30伏特操作的)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以接合环形齿轮99。起动机96可以直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可以经由皮带或链条选择性地向曲轴40供应扭矩。在一些示例中，起动机96在未接合到发动机曲轴时处于基本状态。所示燃烧室30经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。

所示燃料喷射器66被定位成将燃料直接喷射到汽缸30内，这是本领域技术人员已知的直接喷射。可替代地，燃料可以被喷射到进气端口，这是本领域技术人员已知的进气道喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨(未示出)的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。

另外，所示进气歧管44与涡轮增压器压缩机162连通。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地耦连到涡轮增压器压缩机162。可选的电子节气门62调节节流板64的位置，以控制从进气口42到压缩机162和进气歧管44的气流。在一个示例中，高压双级燃料系统可以用于生成较高的燃料压力。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被定位在进气门52和进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。

无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。所示通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126耦连到催化转化器70上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用多个排放控制装置，每个排放控制装置均带有多个砖。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化剂。

控制器12在图1中示为常规微型计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器)、随机存取存储器108、不失效存储器(KAM)110和常规数据总线。所示控制器12接收来自耦连到发动机10的传感器的各种信号，除先前讨论的那些信号外，还包括：来自耦合到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；耦合到加速器踏板130用于感测由脚132施加的力的位置传感器134；耦合到制动器踏板150用于感测由脚152施加的力的位置传感器154；来自耦合到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门位置的测量值。还可感测大气压力(未示出传感器)以便由控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每转产生预定数目的等间隔脉冲，由此可以确定发动机转速(RPM)。

在一些示例中，发动机可以耦连到如图2所示的混合动力车辆中的电动马达/电池系统。进一步地，在一些示例中，可以采用其他发动机配置，例如柴油发动机。

在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气门54关闭并且进气门52打开。空气经由进气歧管44引入燃烧室30中，并且活塞36移动到汽缸底部，以便增加燃烧室30内的容积。活塞36靠近汽缸底部并且处于其冲程结束时的位置(例如当燃烧室30处于其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束时并且最靠近汽缸盖(例如当燃烧室30处于其最小容积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在下文称为点火的过程中，喷射的燃料由已知点火工具诸如火花塞92点火，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转化为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧过的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。注意到，以上描述仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开正时和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正或负气门重叠、进气门延时关闭或各种其他示例。

图2是包括传动系200的车辆225的方框图。图2的传动系包括图1所示的发动机10。传动系200可以由发动机10提供动力。发动机10可以用图1所示的发动机起动系统起动或者经由传动系集成起动机/发电机(DISG)240起动。DISG 240(例如，高电压(以大于30伏特操作的)电机)也可以被称为电机、马达和/或发电机。进一步地，发动机10的扭矩可以经由扭矩致动器204诸如燃料喷射器、节气门等调节。

发动机输出扭矩可以通过可选的双质量飞轮215传输到传动系分离离合器236的输入侧。因此，发动机直接耦连到传动系分离离合器236而无需中间齿轮或装置。双质量飞轮可以包括操作为机械阻尼器的质量和弹簧。因此，与不包括弹簧并且不被描述为阻尼飞轮的飞轮相反，双质量飞轮可以被描述为阻尼飞轮。不包括弹簧的飞轮也可以被称为非阻尼飞轮，即使飞轮惯性可以对传动系提供少量的阻尼。在一些示例传动系配置中，双质量飞轮215可以不存在，或者其可以具有经由传动系离合器扭矩容量控制成为可能的减少的质量。分离离合器236可以被电致动或液压致动。所示分离离合器236的下游侧被机械耦连到DISG输入轴237。因此，分离离合器236被直接耦连到DISG 240而无需中间齿轮或装置。

DISG 240可以被操作以将扭矩提供给传动系200或将传动系扭矩转换成待储存在电能储存装置275中的电能。DISG 240具有比图1所示的起动机96更高的输出扭矩容量。进一步地，DISG 240直接驱动传动系200或由传动系200直接驱动。不存在皮带、齿轮或链条将DISG 240耦连到传动系200。相反，DISG 240以与传动系200相同的速率旋转。电能储存装置275(例如，高电压电池或电源)可以是电池、电容器或电感器。DISG 240的下游侧经由轴241直接机械耦连到变矩器206的叶轮285。DISG 240的上游侧被机械耦连到分离离合器236。

变矩器206包括向输入轴270输出扭矩的涡轮286。输入轴270将变矩器206机械耦连到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁通锁止离合器(TCC)212。当TCC被锁定时，扭矩从叶轮285直接传递至涡轮286。TCC由控制器12电操作。可替代地，TCC可以被液压锁定。在一个示例中，变矩器可以被称为变速器的部件。

当变矩器锁止离合器212被完全分离时，经由在变矩器涡轮286和变矩器叶轮285之间的流体传递，变矩器206将发动机扭矩传输至自动变速器208，从而能够使扭矩倍增。相反，当变矩器锁止离合器212被完全接合时，发动机输出扭矩经由变矩器离合器直接传递至变速器208的输入轴(未示出)。可替代地，变矩器锁止离合器212可以被部分接合，从而能够调节直接转送至变速器的扭矩量。响应于各种发动机工况，或根据基于驾驶员的发动机操作请求，控制器12可以被配置成通过调节变矩器锁止离合器，来调节由变矩器212传输的扭矩量。

自动变速器208包括齿轮离合器(例如，齿轮1-6)211和前进离合器210。齿轮离合器211(例如，1-10)和前进离合器210可以被选择性地接合以推进车辆。来自自动变速器208的扭矩输出继而可以经由输出轴260转送至车轮216以推进车辆。具体地，在将输出驱动扭矩传输至车轮216之前，响应于车辆行驶状况，自动变速器208可以传递在输入轴270处的输入驱动扭矩。

进一步地，通过接合车轮制动器218，摩擦力可以被施加到车轮216。在一个示例中，响应于驾驶员将其脚踩在制动器踏板(未示出)上，车轮制动器218可以被接合。在其他示例中，控制器12或连接到控制器12的控制器可以施加车轮制动器的接合。同样，响应于驾驶员将其脚从制动器踏板释放，通过使车轮制动器218分离，可以减小到车轮216的摩擦力。进一步地，车辆制动器可以经由控制器12向车轮216施加摩擦力作为自动发动机停止程序的一部分。

如在图1中更详细所示，控制器12可以被配置成接收来自发动机10的输入，并且因此控制发动机的扭矩输出和/或变矩器、变速器、DISG、离合器和/或制动器的操作。作为一个示例，通过控制节气门开度和/或气门正时、气门升程和涡轮增压发动机或机械增压发动机的增压而调节火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合，可以控制发动机扭矩输出。在柴油发动机的情况下，控制器12通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气的组合，可以控制发动机扭矩输出。在所有情况下，可以在逐个汽缸基础上执行发动机控制以控制发动机扭矩输出。如本领域已知的，通过调节往返流动于DISG的场和/或电枢绕组的电流，控制器12还可以控制扭矩输出和来自DISG的电能产生。

当满足怠速停止状况时，控制器12可以通过切断至发动机的燃料和火花来发起发动机停机。然而，在一些示例中，发动机可以继续旋转。进一步地，为维持变速器中的扭转量，控制器12可以将变速器208的旋转元件固定(ground)到变速器的箱259，并且由此固定到车辆的框架。当满足发动机重启状况，并且/或者车辆操作员想要发动车辆时，控制器12可以通过起吊(crane)发动机10和恢复汽缸燃烧来重新启用发动机10。

现在参照图3A，示出了在不同发动机转速下的四缸发动机的惯性扭矩的图表。图表的Y轴表示发动机的惯性扭矩。图表的X轴表示发动机的曲轴角度。

迹线302表示在2000转每分钟(RPM)的发动机转速下的发动机惯性扭矩。迹线304表示在4000RPM的发动机转速下的发动机惯性扭矩。迹线306表示在6000RPM的发动机转速下的发动机惯性扭矩。因此，可以观察到，发动机的惯性扭矩振幅随发动机转速增加而增加。在较高发动机转速下发动机扭矩的增加与增加的发动机加速度相关。由于发动机的泵送循环不随发动机曲轴角度改变，因而对于每种发动机转速，发动机扭矩在相同曲轴角度处在零点处交叉。

现在参照图3B，示出了六缸发动机的惯性扭矩与发动机转速的图表。图表的Y轴表示发动机的惯性扭矩。图表的X轴表示发动机转速。因此，可以观察到，发动机的惯性扭矩随发动机转速增加而增加，并且随循环的活塞加速度增加而增加。进一步地，发动机的惯性扭矩增加与发动机转速不成线性关系。也可以观察到，由于每秒钟发动机循环的数量随发动机转速增加而增加，因而发动机的惯性扭矩频率随发动机转速增加而增加。

现在参照图4，示出了示例性混合动力车辆操作顺序。图3的顺序可以由图1和图2的系统提供，所述系统执行作为指令存储在非暂时性存储器中的图4的方法。在T1-T4处的竖直线表示在所述顺序期间感兴趣的特定时间。

自图4顶部的第一图表是发动机操作状态与时间的图表。Y轴表示发动机操作状态，并且当迹线处于靠近Y轴箭头的较高水平时，发动机正在操作。当迹线处于靠近X轴的较低水平时，发动机不在操作或燃烧。X轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧增加。

自图4顶部的第二图表是变速器档位请求与时间的图表。Y轴表示变速器档位请求，并且所请求的变速器档位沿Y轴箭头指示。X轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧增加。

自图4顶部的第三图表是传动系分离离合器扭矩容量与时间的图表。Y轴表示分离离合器扭矩容量，并且分离离合器扭矩容量沿Y轴箭头的方向增加。X轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧增加。分离离合器扭矩容量可以通过增加被施加以关闭分离离合器的压力或力而增加。分离离合器扭矩容量可以通过减少施加到分离离合器的压力或力减小。水平线402表示当发动机以最大发动机扭矩操作时足以将传动系分离离合器保持完全闭合(例如，没有离合器滑动)的分离离合器扭矩容量。

自图4顶部的第四图表是发动机转速与时间的图表。Y轴表示发动机转速，并且发动机转速在Y轴的方向上增加。X轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧增加。

自图4顶部的第五图表是发动机燃烧扭矩与时间的图表。Y轴表示发动机燃烧扭矩，并且发动机燃烧扭矩在Y轴箭头的方向上增加。X轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧增加。

自图4顶部的第六图表是变矩器离合器(TCC)扭矩容量与时间的图表。Y轴表示TCC扭矩容量，并且TCC扭矩容量在Y轴箭头的方向上增加。X轴表示时间，并且时间从图的左侧向右侧增加。

在时间T0，发动机不在操作，并且TCC扭矩容量处于较高水平。变速器处于由档位请求迹线指示的第一档位。由于传动系分离离合器完全打开，因而传动系分离离合器扭矩容量为零。由于发动机不在操作，因而发动机转速和扭矩处于零。DISG(未示出)在此类状况期间可以向混合动力车辆传动系提供扭矩以推进车辆。

在时间T1，发动机状态从关闭转换到打开，以指示发动机正在起动。发动机可以响应于驾驶员需求扭矩、车辆速度或其他车辆状况而被起动。分离离合器被闭合，以从DISG(未示出)提供扭矩来起动发动机。发动机转速随着DISG扭矩使发动机加速而增加。发动机燃烧扭矩也随着发动机开始燃烧空气和燃料而增加。TCC扭矩容量减少，以减少可由闭合分离离合器和起动发动机造成的扭矩振荡。当TCC扭矩容量减少时，变矩器离合器可以滑动(例如，TCC输入侧的速度与TCC输出侧的速度之间的差)。

在时间T2，响应于车辆速度和驾驶员需求扭矩(未示出)，变速器请求的档位从第一档位变为第二档位。响应于发动机燃烧扭矩和TCC上游的惯性扭矩，分离离合器扭矩容量和TCC扭矩容量被减少。TCC上游的惯性扭矩包括发动机、DISG和分离离合器的惯性。双质量飞轮不存在于该示例的传动系配置中。相对高的发动机转速增加如图3A和图3B所示的发动机惯性扭矩(图4中未示出)。发动机燃烧扭矩也处于相对高的水平。因此，为了减少变速器输入轴处的扭矩，经由火花延迟减少发动机扭矩，并且经由将TCC扭矩容量和分离离合器容量减少到TCC和分离离合器两者均滑动的容量来减少惯性扭矩。在该示例中，分离离合器容量被调节到比TCC扭矩容量更高的扭矩容量。通过减少TCC和分离离合器扭矩容量，可以减少变速器输入轴处的惯性扭矩和燃烧扭矩。

在时间T2和时间T3之间，发动机继续操作并且变速器保持在第二档位。进一步地，分离离合器保持完全闭合，并且发动机转速响应于驾驶员需求扭矩而增加。发动机扭矩响应于减少的驾驶员需求扭矩(未示出)而减少。TCC扭矩容量处于较高水平，但允许一些滑动以抑制由发动机汽缸中的燃烧产生的较高频率扭矩脉冲。因此，当变速器不是正在换档时允许TCC滑动，以从发动机减少传动系扭矩脉动。

在时间T3，响应于车辆速度和驾驶员需求扭矩(未示出)，所请求的变速器档位从第二档位变为第三档位。与所请求的档位在时间T2处变化时的发动机转速相比，所请求的档位以更低的发动机转速变化。进一步地，发动机燃烧扭矩在时间T3比在时间T2更低。因此，可以施加到变速器输入轴的惯性扭矩和燃烧扭矩更少。因此，仅TCC扭矩容量在时间T3处被减少。分离离合器保持完全闭合，从而消除分离离合器滑动。进一步地，TCC扭矩容量被减少到比时间T2处的TCC扭矩容量值更高的值。响应于惯性扭矩振幅和频率，调节(例如，减少)TCC扭矩容量。响应于变速器从第二档位换到第三档位，发动机转速下降。

在时间T3和时间T4之间，当响应于增加的车辆速度(未示出)，驾驶员需求扭矩(未示出)由驾驶员减少时，发动机扭矩继续减少。发动机转速增加，但以低于T4之前的时间的速率增加。响应于较低燃烧扭矩，TCC扭矩容量增加，使得TCC滑动减少。因为燃烧扭矩振幅以较低发动机扭矩水平减少，因此TCC扭矩容量可以被增加。

在时间T4处，响应于车辆速度和驾驶员需求扭矩(未示出)，所请求的变速器档位从第三档位变为第四档位。与所请求的档位在时间T3处变化时的发动机转速相比，所请求的档位以更低的发动机转速变化。另外，发动机燃烧扭矩在时间T4比在时间T3更低。因此，可以施加到变速器输入轴的惯性扭矩和燃烧扭矩更少。因此，TCC扭矩容量在时间T4处减少得比在时间T3处更少。分离离合器保持完全闭合。响应于惯性扭矩振幅和频率，调节(例如，减少)TCC扭矩容量。如此，在时间T4处换档期间的TCC扭矩容量大于在时间T3处换档期间的TCC扭矩容量。响应于变速器从第三档位换到第四档位，发动机转速降低。

以这种方式，TCC和传动系离合器扭矩容量可以在换档期间被调节，而不在基于发动机燃烧和惯性扭矩的换档期间调节。在一个示例中，如果变速器处的发动机燃烧扭矩和惯性扭矩将大于在TCC和/或分离离合器完全闭合情况下的期望扭矩，则TCC和/或分离离合器扭矩容量可以被减少，以减少变速器输入轴处的扭矩。

现在参照图5A和图5B，示出了一种用于操作混合动力车辆传动系的方法。图5A和图5B的方法可以被包括在图1和图2的系统中作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令。另外，图5A和图5B的方法可以提供图4所示的操作顺序。图5A和图5B的方法调节变速器输入轴上游的传动系离合器，以控制传动系扭矩扰动。公式1示出变速器输出扭矩是变速器上游的惯性的函数：

其中T_OS是变速器输出轴扭矩，T_IS是变速器输入轴扭矩；T_FC2是由待接合离合器传递的扭矩；I_r是变速器环形齿轮惯性；是变速器环形齿轮角加速度；I_c是变速器有效载体惯性；I_us是上游惯性或变速器输入轴上游的惯性，其可以包括发动机、DISG、分离离合器和传动系分离离合器中的一个或多个；是变速器载体角加速度；I_S是变速器太阳齿轮惯性；以及是变速器太阳齿轮角加速度。因此，为了减少阶梯传动比变速器换档期间的扭矩扰动，期望减少变速器输入轴上游的惯性。

在502处，方法500判断混合动力传动系是否没有双质量飞轮或包括弹簧和质量的另一类型的机械阻尼装置。可替代地或除此之外，方法500可以判断混合动力传动系是否包括相对低惯性的双质量飞轮。如果方法500判断存在一种或两种情况，则答案为是并且方法500前进至506。否则，答案为否，并且方法500前进至504。

在504处，方法500基于车辆速度、变速器换档请求和变矩器叶轮扭矩或驾驶员需求扭矩调节变矩器离合器(TCC)容量。例如，如果车辆速度正在增加，并且作出从第二档位到第三档位的档位变化请求，则在换档期间TCC扭矩容量可以被减少。另外，响应于驾驶员释放加速器踏板或将驾驶员扭矩需求增加到大于阈值的值，TCC扭矩容量可以被减少。在一些示例中，基于工况诸如驾驶员需求扭矩、车辆速度和换档请求，映射TCC施加力或扭矩容量。以这种方式，当机械阻尼飞轮被包括在传动系中时，响应于行驶状况，可以操作TCC以消除传动系扭矩扰动。在调度TCC操作之后，方法500前进至退出。

在506处，方法500基于车辆速度、变速器换档请求和变矩器叶轮扭矩或驾驶员需求扭矩调节变矩器离合器(TCC)。然而，由于双质量飞轮不存在或具有减少的质量，在506处的TCC扭矩容量可以被调节到不同于504处的TCC扭矩容量。例如，如果车辆速度正在增加，并且作出从第二档位到第三档位的档位变化请求，则在换档期间，TCC扭矩容量在506处减少得比在504处明显更多。另外，响应于驾驶员释放加速器踏板或在506处比在504处明显更多地将驾驶员需求扭矩增加到大于阈值的值，TCC扭矩容量可以被减少。因此，当机械阻尼飞轮不被包括在传动系中时，响应于驾驶状况，可以操作TCC以消除传动系扭矩扰动。在调度TCC操作之后，方法500前进至退出。

在510处，方法500确定发动机转速和负载。发动机转速可以经由发动机位置传感器确定，并且发动机负载可以基于流过发动机的空气质量或从加速器踏板的位置解释的驾驶员需求扭矩来确定。在确定了发动机转速和负载之后，方法500前进至512。

在512处，方法500确定发动机的惯性扭矩和频率。发动机的惯性扭矩频率可以通过将发动机RPM除以60并且将该结果乘以发动机每转的汽缸循环数量(例如，对于四汽缸四冲程发动机的每转，有两个汽缸循环)来确定。

发动机曲轴动力学可以基于图6所示的连接杆和曲轴运动学描述符并且根据以下公式来描述：

其中I_CSh是曲轴惯性，I_FW是发动机飞轮惯性，I_FEAD是前端附件驱动器惯性(例如，平衡器惯性加空气调节压缩机惯性)，m_p是发动机活塞的质量，L_eff是有效连接杆长度，是角θ加速度，T_comb是发动机燃烧扭矩，T_I是发动机惯性扭矩，以及T_FEAD是前端附件驱动器扭矩。

有效连接杆长度可以由以下公式描述：

其中r是从曲轴中心到曲轴连接杆销的半径，θ_i是图6所示的第i个汽缸的角θ，以及L是连接杆长度。从L_eff的发动机惯性扭矩可以被确定为：

因此，当发动机旋转时，发动机的惯性扭矩基于每个汽缸中的每个活塞的位置。在确定了发动机的惯性扭矩之后，方法500前进至512。

在514处，方法500确定发动机燃烧扭矩和频率。发动机燃烧频率可以通过将发动机RPM除以60并且将该结果乘以发动机每转的每个发动机循环时燃烧空气燃料混合物的汽缸数量(例如，对于有两个停用汽缸的四汽缸四冲程发动机的每转来说，一个汽缸)来确定。发动机燃烧扭矩可以经由以下公式确定：

其中p_i是第i个汽缸中的压力，并且A_p是活塞顶部的面积。汽缸中的压力可以基于发动机转速、发动机负载、火花正时和空燃比根据经验确定并且被存储在存储器中用于随后的检索。因此，发动机燃烧扭矩是每个发动机汽缸的燃烧扭矩的总和。在确定了发动机燃烧扭矩和频率之后，方法500前进至516。

在516处，方法500判断是否正在请求阶梯传动比变速器换档。在一个示例中，响应于车辆速度和驾驶员需求扭矩，可以请求换档。如果方法500判断换档正在被请求或正在进行，则答案为是并且方法500前进至520。否则，答案为否并且方法500前进至518。

在518处，响应于发动机燃烧扭矩和频率，方法500调节第一离合器的扭矩容量。在一个示例中，第一离合器可以是TCC。在另一个示例中，第一离合器可以是传动系分离离合器。通过调节第一离合器的扭矩容量，可能的是过滤由发动机传递到变速器输入轴的扭矩并且减少变速器输入轴处的发动机惯性扭矩。具体地，扭矩容量可以被减少到在第一离合器的输入侧与第一离合器的输出侧之间产生滑动的程度。当第一离合器正在滑动时，可以减少通过第一离合器传输的发动机扭矩。

在一个示例中，根据经验确定的第一离合器的滑动量被确定并且被存储到存储器中的表或函数。表或函数可以通过发动机转速和负载索引，并且表或函数输出期望的滑动量，或者可替代地，输出在第一离合器输入侧和输出侧之间提供期望滑动量的第一离合器扭矩容量。进一步地，响应于燃烧频率，可以提供附加的滑动。例如，在较低的燃烧频率处，可以调节第一离合器扭矩容量，以提供比在较高燃烧频率处以相同转速和负载操作发动机时提供的滑动更多的滑动。因此，如果发动机在两个汽缸停用的情况下在0.5负载下以2500RPM旋转，则方法500可以使第一离合器滑动100RPM。然而，如果相同发动机在没有汽缸停用的情况下在0.5负载下以2500RPM旋转，则方法500可以使第一离合器滑动50RPM。

另外，如果方法500判断第一离合器以高于阈值温度操作，则方法500可以增加至第一离合器的冷却剂流量。在另一个示例中，如果方法500判断第一离合器以高于阈值温度操作，则方法500可以停止滑动第一离合器并且开始滑动第二离合器(例如，分离离合器和TCC中的另一个)。第二离合器可以基于发动机燃烧扭矩和频率以与滑动第一离合器的方式类似的方式滑动。

以这种方式，响应于在第一离合器不滑动时发动机燃烧扭矩可以使传动系振荡的状况期间增加发动机燃烧扭矩，第一离合器的扭矩容量可以被减少到小于发动机燃烧扭矩的扭矩容量。进一步地，在燃烧频率低到足以引起驾驶员注意的状况期间，第一离合器的扭矩容量可以被减少到小于发动机燃烧扭矩的扭矩容量。因此，响应于燃烧扭矩频率小于阈值频率(例如，20Hz)，第一离合器扭矩容量可以被减少。

在520处，方法500通过从最佳扭矩的最小花火正时(MBT)延迟火花正时来减少发动机燃烧扭矩。在一个示例中，火花正时被延迟以提供期望的发动机扭矩，但延迟的量受燃烧稳定性限制。例如，如果变矩器叶轮处的期望燃烧扭矩为10Nm，并且待减少到10Nm的发动机扭矩需要从MBT的20度火花延迟，但是燃烧稳定性小于从MBT的15度火花延迟处期望的燃烧稳定性，则不允许多于15度的火花延迟。发动机扭矩的火花延迟或发动机扭矩的减少可以被存储在存储器中并且在变速器换档期间基于期望的发动机扭矩减少量检索。期望的火花正时或从MBT正时的延迟可以从存储器检索并且在换档期间输出。在发动机火花正时被调节之后，方法500前进至522。

在522处，方法500通过减少第一离合器的扭矩容量来减少变速器输入轴上游的有效惯性扭矩和发动机燃烧扭矩，从而允许第一离合器滑动，并且将较低的结合的惯性扭矩和燃烧扭矩呈现给变速器输入轴。第一离合器可以是TCC或传动系分离离合器。第一离合器的扭矩容量被减少，以在变速器输入轴处提供期望的发动机惯性扭矩和燃烧扭矩，其可以基于以下状况中的一个或多个，包括：接合的变速器档位、车辆速度、目前的发动机惯性扭矩量、目前的惯性扭矩频率、目前的燃烧扭矩量、目前的燃烧扭矩频率和/或其他状况。例如，如果基于目前的车辆速度、接合的档位、发动机惯性扭矩、发动机惯性扭矩频率、发动机燃烧扭矩和发动机燃烧扭矩频率，在换挡期间变速器输入轴处的期望扭矩为20Nm，第一离合器的扭矩容量可以被调节至20Nm或最接近的可实现扭矩容量。可以与发动机惯性扭矩量、惯性扭矩频率、目前的燃烧扭矩振幅和目前的燃烧扭矩频率成比例地调节第一离合器扭矩容量。

在TCC是第一离合器的一个示例中，TCC扭矩容量可以被调节至小于第二离合器扭矩容量。例如，DISG处的动力学可表示为：

其中I_r是DISG转子的惯性，是DISG转子的角加速度，T_DC是由传动系分离离合器传输的扭矩，T_ISG是DISG扭矩，T_BPC是由变矩器旁通离合器或TCC传输的扭矩，以及T_IMP是可表示为变矩器叶轮速度和变矩器涡轮速度的函数的变矩器叶轮处的扭矩。TCC离合器扭矩容量和分离离合器扭矩容量之间的关系可以表示为：

其中容量_TDC是变矩器分离离合器扭矩容量，容量_TBPC是TCC或变矩器旁通离合器扭矩容量。以这种方式，TCC离合器容量可以被调节，使得当期望此类操作时，TCC将在之前滑动并且传输小于传动系分离离合器的扭矩。

在其他示例中，响应于接合的变速器档位和车辆速度，第一离合器扭矩容量可以减少到期望扭矩容量。然而，当响应于较少的工况调节第一离合器的扭矩容量时，变速器输出扭矩可以将一些发动机燃烧频率传输至车辆车轮。

第一离合器被命令到变速器输入轴处的期望扭矩容量或最接近的可实现扭矩容量，其中扭矩容量是可重复的并且精确到期望扭矩容量的阈值扭矩以内。针对不可重复的或稳定的期望离合器容量，第一离合器的扭矩容量可以被调节到最接近的可实现扭矩容量。在将第一离合器调节到在换档期间匹配变速器输入轴处的期望扭矩的扭矩容量之后，方法500前进至524。

在一些示例中，响应于DISG速度超过阈值速度，可以调节第一离合器或第二离合器的扭矩容量。例如，如果DISG速度大于某速度，DISG在该速度下提供恒定最大扭矩，则响应于发动机燃烧扭矩、燃烧扭矩频率、发动机惯性扭矩和传递到变速器输入轴的发动机惯性扭矩频率，可以减少第一离合器或第二离合器的扭矩容量。在一个示例中，DISG在变速器换档期间可以处于再生模式，以减少在变速器输入轴处观察到的发动机燃烧扭矩。如果发动机燃烧扭矩超过DISG最大扭矩，则可以减少第一离合器或第二离合器扭矩容量。

在524处，方法500判断在换档期间经由调节第一离合器，变速器轴处的扭矩是否可以减少到期望的输入轴扭矩。在一些状况期间，经由调节第一离合器的扭矩容量提供期望的变速器输入轴扭矩是不可能的。因此，可以调节第二离合器的扭矩容量。第二离合器可以是TCC或传动系分离离合器中的另一个。例如，如果第一离合器是传动系分离离合器，则变速器输入轴与分离离合器之间的部件和DISG的惯性可以使得存在于变速器输入轴处的惯性扭矩大于期望的变速器输入轴扭矩。在此类状况期间，TCC扭矩容量可以被减少到允许TCC滑动，从而减少呈现给变速器输入轴的惯性扭矩。另一方面，如果第一离合器是TCC，则TCC可以完全打开，并且变矩器可以将比期望的变速器输入轴扭矩更多的燃烧扭矩和惯性扭矩传递到变速器输入轴。在此类工况期间，传动系分离离合器扭矩容量可以被减少，以减少呈现给变速器输入轴的发动机燃烧扭矩和惯性。如果方法500判断单独调节第一离合器扭矩容量不足以提供期望的变速器输入轴扭矩或变速器输入轴处的扭矩大于或将大于期望的变速器输入轴扭矩，则答案为是并且方法500前进至540。否则，答案为否并且方法500前进至544。

在540处，方法500通过减少第二离合器的扭矩容量来减少变速器输入轴上游有效的惯性扭矩和发动机燃烧扭矩，从而允许第二离合器滑动，并且将较低的结合的惯性扭矩和燃烧扭矩呈现给变速器输入轴。因此，响应于第一离合器的扭矩容量减少不足以将惯性扭矩和发动机燃烧扭矩的总和减少到阈值扭矩，可以减少第二离合器的扭矩容量。第二离合器可以是TCC或传动系分离离合器中不是第一离合器的另一个。第二离合器的扭矩容量被减少，以在变速器输入轴处提供期望的发动机惯性扭矩和燃烧扭矩，其可以基于以下状况中的一个或多个，包括：接合的变速器档位、车辆速度、目前的发动机惯性扭矩量、目前的惯性扭矩频率、目前的燃烧扭矩量、目前的燃烧扭矩频率和/或其他状况。例如，如果基于目前的车辆速度、接合的档位、发动机惯性扭矩、发动机惯性扭矩频率、发动机燃烧扭矩和发动机燃烧扭矩频率，在换挡期间变速器输入轴处的期望扭矩为20Nm，并且调节第一离合器的扭矩容量仅使变速器输入轴扭矩减少到30Nm，那么第二离合器的扭矩容量可以被调节到20Nm，而如果仅调节第一离合器的扭矩容量，则变速器输入轴扭矩将比所期望的高。可以与发动机惯性扭矩量、惯性扭矩频率、目前的燃烧扭矩振幅和目前的燃烧扭矩频率成比例地调节第二离合器扭矩容量。在换档期间将第二离合器调节到匹配变速器输入轴处的期望扭矩的扭矩容量之后，方法500前进至542。

在542处，方法500判断是否接合新档位。例如，如果变速器从第二档位升档到第三档位，则新档位为第三档位。当供应给新档位的离合器的油压力大于阈值压力时，方法500可以判断接合新档位。可替代地，当变速器输入速度等于变速器输出速度乘以新齿轮比时，方法500可以判断接合新档位。如果方法500判断接合新档位，则答案为是并且方法500前进至544。否则，答案为否并且方法500返回到542。

在544处，方法500判断第一离合器和第二离合器两者是否正在滑动。在一个示例中，基于离合器输入和离合器输出之间的速度差可以确定第一离合器和第二离合器正在滑动。如果方法500判断第一离合器和第二离合器正在滑动，则答案为是并且方法500前进至548。否则，答案为否并且方法500前进至546。

在546处，方法500通过增加离合器的扭矩容量减少正在滑动的离合器的滑动。例如，如果第一离合器是TCC，则TCC的扭矩容量增加，但可以使一些滑动保持阻尼发动机扭矩脉动。同样，如果第一离合器是传动系分离离合器，则分离离合器的扭矩容量增加。在减少第一离合器的滑动之后，方法500前进至退出。

在550处，方法500基于车辆工况减少第一离合器或第二离合器的滑动。在一个示例中，首先增加最接近离合器阈值操作温度的离合器扭矩容量，以减少离合器温度。在另一个示例中，首先增加更显著地增加传动系效率的离合器的扭矩容量。在其他状况中，在增加第一离合器和第二离合器中的一个的扭矩容量之前可以总是增加第一离合器和第二离合器中的另一个的扭矩容量。在增加了第一离合器或第二离合器的扭矩容量之后，方法500前进至552。

在552处，方法500基于车辆状况减少第一离合器和第二离合器中的另一个的滑动。例如，如果在550处增加TCC的离合器扭矩容量，则在552处增加分离离合器的扭矩容量。在一个示例中，在550处增加离合器扭矩容量之后或在其他状况之后，另一个离合器的扭矩容量可以被增加。在一个示例中，响应于在550处增加离合器扭矩容量之后的预定时间量，在552处增加另一个离合器的扭矩容量。在550处增加另一个离合器的扭矩容量之后，方法500前进至退出。

因此，图5A和图5B的方法提供了一种方法，其包括：响应于经由位于变矩器离合器上游的惯性产生的惯性扭矩的振幅，成比例地调节变矩器离合器的扭矩容量，所述惯性包括分离离合器的惯性和马达的惯性，分离离合器直接耦连到马达。该方法包括惯性不包括阻尼飞轮惯性的情况。该方法还包括响应于惯性扭矩的频率调节变矩器离合器的扭矩容量。该方法还包括响应于发动机燃烧扭矩调节变矩器的扭矩容量。该方法还包括将分离离合器的扭矩容量调节到比变矩器离合器的扭矩容量更大的扭矩容量。该方法包括惯性包括发动机惯性的情况。该方法还包括响应于惯性扭矩减少分离离合器的扭矩容量。

图5A和图5B的方法也提供一种方法，其包括：响应于换档请求以及仅当分离离合器完全闭合或滑动时，将变矩器离合器的扭矩容量调节到小于分离离合器的扭矩容量的扭矩容量，响应于经由位于变矩器离合器上游的惯性产生的惯性扭矩和发动机燃烧扭矩，进一步调节变矩器离合器的扭矩容量。该方法包括惯性包括分离离合器的惯性和马达的惯性的情况，以及分离离合器直接耦连到马达的情况。该方法包括惯性还包括发动机惯性的情况，以及发动机直接耦连到分离离合器的情况。

在一些示例中，该方法包括与惯性扭矩的振幅成比例地调节变矩器离合器的扭矩容量的情况。该方法包括基于惯性扭矩的频率调节变矩器离合器的扭矩容量的情况。该方法还包括响应于惯性扭矩调节分离离合器的扭矩容量。该方法包括响应于减少不足以将惯性扭矩和发动机燃烧扭矩的总和减少到阈值扭矩的变矩器离合器的扭矩容量，减少分离离合器的扭矩容量的情况。

图5A和图5B的方法也提供一种方法，其包括：响应于经由位于第一离合器上游的惯性产生的惯性扭矩，调节位于变速器输入轴上游的第一离合器的扭矩容量，所述惯性包括分离离合器的惯性和马达的惯性，分离离合器直接耦连到马达；响应于第一离合器的工况或惯性扭矩和发动机燃烧扭矩的总和超过变速器输入轴处的阈值扭矩，调节位于变速器输入轴上游的第二离合器的扭矩容量。该方法包括第一离合器的工况是第一离合器的温度超过阈值温度的情况。

在一些示例中，该方法还包括响应于第一离合器超过阈值温度，增加至第一离合器的冷却剂流量。该方法包括位于第一离合器上游的惯性不包括阻尼飞轮的惯性的情况。该方法还包括响应于变速器换档期间的发动机燃烧扭矩调节第一离合器的扭矩容量。该方法还包括响应于传动系集成起动机/发电机的速度超过阈值速度调节第一离合器或第二离合器的扭矩容量。

本领域的普通技术人员将理解，图5A和图5B所描述的方法可以表示任何数目的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种步骤或功能可以按说明的顺序执行、并行执行或在一些情况下被省略。同样，处理的顺序不是实现本文所述的目标、特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。虽然未明确说明，但本领域的普通技术人员将认识到，根据所使用的具体策略，可以重复执行所说明的步骤或功能中的一种或多种。进一步地，所述行为、操作、方法和/或功能可以用图形表示将要编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器内的代码。

本说明书就此结束。本领域技术人员在阅读本说明书后会想到许多变化和修改，而不背离本说明书的精神和范围。例如，用天然气、汽油、柴油或可替代燃料配置操作的L3、L4、L5、V6、V8、V10和V12发动机可以有利地使用本说明书。

Claims (10)

1.一种改进混合动力车辆换档的方法，其包括：

基于经由位于变矩器离合器上游的一个或多个装置的惯性产生的惯性扭矩的振幅，调节所述变矩器离合器的滑动量，以成比例地调节所述变矩器离合器的扭矩容量，所述惯性包括分离离合器的惯性和马达的惯性，所述分离离合器直接耦连到所述马达。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述惯性不包括阻尼飞轮惯性。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于所述惯性扭矩的频率，调节所述变矩器离合器的所述扭矩容量。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于发动机燃烧扭矩，调节所述变矩器的所述扭矩容量。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括将分离离合器的扭矩容量调节到比所述变矩器离合器的所述扭矩容量更大的扭矩容量。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述惯性包括发动机惯性。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于所述惯性扭矩，减少分离离合器的扭矩容量。

8.一种改进混合动力车辆换档的方法，其包括：

响应于换档请求以及仅当分离离合器完全闭合或正在滑动时，调节变矩器离合器的滑动量，以将所述变矩器离合器的扭矩容量调节到小于所述分离离合器的扭矩容量的扭矩容量，响应于经由位于所述变矩器离合器上游的一个或多个装置的惯性产生的惯性扭矩和发动机燃烧扭矩，进一步调节所述变矩器离合器的所述扭矩容量。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述惯性包括分离离合器的惯性和马达的惯性，并且其中所述分离离合器直接耦连到所述马达。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述惯性还包括发动机的惯性，并且其中所述发动机直接耦连到所述分离离合器。