CN105599754B - 车辆扭矩控制 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及车辆扭矩控制。一种车辆包括：动力传动系统，具有可运转地结合到变速器并选择性地结合到发动机的电机；以及控制器。当以电动模式运转动力传动系统时，响应于加速踏板位置发起导致以混合动力模式运转动力传动系统的请求的变速器传动比改变和发动机启动故障，所述控制器输出取消变速器传动比改变的取消请求。

Description

车辆扭矩控制
技术领域
本公开涉及控制车辆扭矩的技术。
背景技术
混合动力电动车辆(HEV)可设置有内燃发动机和与高电压电池通信的电机。根据车辆运转状况，电机可以在用作至动力传动系统的动力源和用作动力传动系统上的负载之间选择性地交替。可以利用这种交替运转的正时来影响燃料经济性。
发明内容
一种车辆包括动力传动系统和控制器。所述动力传动系统具有可运转地结合到变速器并可选择性地结合到发动机的电机。当以电动模式运转动力传动系统时，响应于加速踏板位置发起导致以混合动力模式运转动力传动系统的请求的变速器传动比改变和发动机启动故障，控制器输出取消变速器传动比改变的取消请求。
一种车辆包括结合到变速器的电机、选择性地结合到电机的发动机以及控制器。当车辆在电动模式中时，响应于发动机故障状态、电机转速高于转速阈值以及加速踏板输入触发变速器降挡和发动机启动，所述控制器输出取消与变速器降挡关联的变速器传动比改变的命令，并输出返回到先前的变速器传动比的命令。
根据本发明的一个实施例，所述控制器进一步被配置为：响应于返回到先前的变速器传动比，输出发动机启动命令。
根据本发明的一个实施例，取消与变速器降挡关联的变速器传动比改变的命令减小了第二离合器元件压力从而减小第二离合器元件的扭矩承载能力。
根据本发明的一个实施例，返回到先前的变速器传动比的命令增加了第一离合器元件压力。
根据本发明的一个实施例，第一离合器元件是即将分离离合器元件，第二离合器元件是即将接合离合器元件。
根据本发明的一个实施例，在电动模式中，发动机与电机分离。
一种控制车辆的方法，包括：当车辆处于电动模式时，响应于加速踏板输入触发导致发动机启动请求的变速器降挡和发动机故障状态，中断与变速器降挡关联的变速器传动比改变并返回到先前的变速器传动比。
根据本发明的一个实施例，所述中断包括减小即将接合换挡元件压力从而减小即将接合换挡元件的扭矩承载能力。
根据本发明的一个实施例，返回到先前的变速器传动比包括增加即将分离换挡元件压力以增加即将分离换挡元件的扭矩承载能力。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括响应于返回到先前的变速器传动比，启动发动机。
根据本发明的一个实施例，所述方法还包括在启动发动机之后，完成变速器传动比改变。
附图说明
图1是混合动力电动车辆的示意图。
图2是控制车辆的方法的流程图。
具体实施方式
根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，应理解的是，公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可以以各种和替代的形式来体现。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征，以显示特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种形式使用本发明的代表性基础。
参照图1，示出了根据本公开的实施例的车辆10的示意图。组件在车辆中的物理布局和方位可改变。虽然将具体地描述图1的动力传动系统，但是根据本公开的实施例的策略可适用于其他动力传动系统结构。
车辆10可包括动力传动系统12。动力传动系统12可包括可运转地结合到传动装置16的发动机14。发动机14可被配置为驱动传动装置16。如下面将更详细描述的，传动装置16可包括分离离合器18、电机(诸如电动马达/发电机(M/G))20、关联的牵引电池22、变速器输入轴24、起步离合器或变矩器26以及多阶梯传动比自动变速器或传动装置变速器28。
发动机14可通过分离离合器18选择性地结合到M/G 20。发动机14和M/G 20均能够通过向变速器28提供扭矩来为车辆10提供原动力。
分离离合器18可以分离以将发动机14与动力传动系统12的其余部分分离，使得M/G 20可以运转为车辆10的唯一驱动源。当分离离合器18至少部分地接合时，动力可以从发动机14流到M/G 20或者从M/G 20流到发动机14。例如，当分离离合器18接合时，M/G 20可作为发电机运转，以将由曲轴提供的旋转能经由M/G 20转换成将由牵引电池22储存的电能。
M/G 20可以由多种类型的电机中的任意一种来实现。例如，M/G 20可以是永磁同步马达。电力电子器件可将由电池22提供的直流电调节至符合M/G 20的要求。例如，电力电子器件可向M/G 20提供三相交流电。
如图1中代表性实施例进一步示出的，输出轴30可被连接到差速器32。差速器32可通过连接至差速器32的车桥36来驱动一对车轮34。差速器32可向各个车轮34传递扭矩，同时允许轻微的速度差异(诸如当车辆10掉头或转弯时)。
不同类型的差速器或类似的装置可被用于将扭矩从动力传动系统分配至一个或更多个车轮。例如，在一些应用中，根据特定运转模式或状况，扭矩分配可以有所不同。
传动装置16可被构造为利用多个摩擦元件进行传动装置齿轮比改变的阶梯传动比传动装置。传动装置16可被构造为通过变速器28中的多个齿轮元件产生多个前进挡及倒挡。
传动装置变速器28可包括通过摩擦元件(诸如包括具有离合器元件的离合器和制动器(未示出)的换挡元件)的选择性接合而选择性地置于不同齿轮比中的多个齿轮组(未示出)。由齿轮组提供的不同齿轮比可以建立可对应于不同的整体传动装置传动比的多个驱动传动比。
可设置控制器40，所述控制器40被配置为控制传动装置16(更具体地说，变速器28)的摩擦元件。控制器40可设置有换挡计划，所述换挡计划可以响应于由加速踏板42、制动踏板44或换挡杆(未示出)提供的驾驶员请求而连接和/或分离齿轮组的摩擦元件。
控制器40可被配置为支配动力传动系统12的运转状态。在至少一个实施例中，更大的控制系统包括多个控制器。各个控制器或控制系统可被整个车辆10的各种其它控制器影响，其中，车辆系统控制器(VSC)相对于其它从属控制器以较高的层次运转。VSC输出可直接地或间接地支配或影响若干车辆功能，诸如，启动/停止发动机14、运转M/G 20以提供车轮扭矩或为牵引电池22再充电或启动发动机14、选择或计划变速器换挡等。
例如，VSC可以接收来自传动装置控制模块(TCM)的数据和向传动装置控制模块(TCM)发出命令，所述传动装置控制模块(TCM)与传动装置16的组件直接通信。可以相对于VSC以较低的控制层次运转的其它从属控制器的例子包括制动系统控制模块(BSCM)、高电压电池能量控制模块(BECM)以及负责各种车辆功能的其它控制器。VSC可进一步运转为验证从其它控制器接收的数据。
以上提到的控制器中的任何一钟还可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理器(CPU)。例如，计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)中的易失性存储和非易失性存储。KAM是一种可以用于在CPU掉电时存储各种操作变量的永久或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用任意数量的已知存储装置(诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电可编程只读存储器)、EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)、闪存或能够存储数据的任意其它电、磁性、光学或组合的存储装置)来实现，这些数据中的一些数据代表由控制器使用以控制发动机或车辆的可执行指令。
VSC和其它控制器通过输入/输出(I/O)接口与各种发动机/车辆传感器和致动器通信，所述I/O接口可以被实施为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。或者，在将特定信号提供给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该特定信号。VSC可以向TCM传送信号和/或传送来自TCM的信号。此外，VSC可以与上述的其它车辆控制器通信，或者直接地与车辆传感器和/或组件(包括发动机14、电力电子器件)通信。
尽管未明确说明，但是本领域的普通技术人员将认识到，VSC可以控制上述各个子系统中的各种功能或组件。可使用通过控制器执行的控制逻辑直接或间接致动的参数、系统和/或组件的代表性示例包括燃料喷射正时、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)组件(诸如，交流发电机)、空调压缩机、电池充电、再生制动、M/G运转、用于分离离合器18、变矩器旁通离合器的离合器压力以及传动装置变速器28等。
例如，通过I/O接口传输输入的传感器可以用于指示涡轮增压器的增压压力、涡轮增压器转速、曲轴位置、发动机转速(RPM)、车轮转速、车速、发动机冷却剂温度、进气歧管压力、加速踏板位置、点火开关位置、节气门位置、空气温度、排气氧或其他排气成分浓度或存在、进气流量、变速器挡位、传动比或模式、变速器油温、传动装置涡轮转速、变矩器旁通离合器状态、减速或换挡模式。
控制器40可设置有被配置为运转动力传动系统12的控制逻辑。控制逻辑可通过基于驾驶员请求控制变速器输入轴24和变速器输出轴30之间的变速器传动比来控制提供至车轮34的扭矩的量。驾驶员请求可以是通过换挡杆输入的挡位选择(PRNDL)、通过加速踏板42输入的加速踏板位置、通过制动踏板44输入的制动踏板位置、电池温度、电压、电流以及电池荷电状态(SOC)。
控制器40可解读来自加速踏板42的驾驶员请求，以确定驾驶员的意图为用于推进车辆10的所需求的动力传动系统扭矩或动力传动系统动力。控制器40可以在发动机14和/或M/G 20之间分配扭矩分流命令，以满足驾驶员请求。
通常，踩下和松开加速踏板42可产生可被控制器40分别地解读为增加动力/扭矩或减小动力/扭矩的需求的加速踏板位置信号。至少基于来自加速踏板42的输入，控制器40可以以多种模式运转动力传动系统12以满足驾驶员请求。
控制器40可被配置为以第一模式运转动力传动系统12。当以第一模式运转动力传动系统12时，分离离合器18可以将发动机14和动力传动系统12的其余部分隔离。在第一模式期间，发动机14中的燃烧可停用或者以其他方式关闭，以便节省燃料。牵引电池22可将储存的电能经由电力电子器件传递到M/G 20，使得M/G 20作为推进车辆10的唯一动力源。
在第一模式中，控制器40可向电力电子器件发出命令，使得M/G 20能够向变速器输入轴24提供正的或负的扭矩。M/G 20是唯一动力源的动力传动系统运转的第一模式可以称为“电动模式”。
控制器40可进一步被配置为以第二模式运转动力传动系统12。当以第二模式运转动力传动系统12时，分离离合器18可至少部分地接合以将发动机14可运转地结合到M/G20。所述结合可以将一部分发动机扭矩经由分离离合器18传递到M/G 20，再从M/G 20传递到变矩器26和变速器28。在第二模式期间，发动机14中的燃烧可启用或者以其它方式开启。
在第二模式中，控制器40可向电力电子器件发出命令，使得M/G 20可以通过向变速器输入轴24提供额外的扭矩而辅助发动机14。控制器40可发出分配发动机14和M/G 20两者的扭矩输出使得两者扭矩输出的结合满足来自驾驶员的加速踏板42输入的命令。动力传动系统运转的第二模式可以称为“混合动力模式”。
控制器40可接收来自加速踏板42的加速踏板位置信号，所述加速踏板位置信号可以请求只能通过请求或发起变速器降挡才能被满足的大的动力传动系统输出扭矩或动力。这种情况可称为“加动力降挡”(“power-on downshift”)。变速器降挡可以从较高挡位数改变到较低挡位数，例如，从4挡到3挡。
变速器传动比改变可以与从第一变速器传动比到第二变速器传动比的变速器降挡关联。相比第二变速器传动比(可以是较高的传动比)，第一变速器传动比可以是较低的传动比。当第一摩擦元件接合且第二摩擦元件分离时，所述变速器传动比改变可发生在同步的离合器到离合器降挡(synchronous clutch-to-clutch downshift)中。所述降挡可增加变速器扭矩倍增并增加发动机14运转速度。
与第一变速器传动比关联的第一摩擦元件或第一换挡元件可以称为即将分离离合器(off-going clutch)。与第二变速器传动比关联的第二摩擦元件或第二换挡元件可以称为即将接合离合器(oncoming clutch)。可通过释放即将分离离合器同时接合即将接合离合器来实现从第一变速器传动比到第二变速器传动比的变速器传动比改变。
在控制变速器降挡中，控制器40可命令即将分离离合器压力减小，其可减小即将分离离合器的扭矩承载能力。控制器40可命令即将接合离合器压力增加，其可增加即将接合离合器的扭矩承载能力，从而可以完成变速器传动比改变。
在某些情况下，当操作员发起加动力降挡时，控制器40可能正在以电动模式运转动力传动系统12。在动力传动系统12以电动模式运转的同时发起加动力降挡的情况可包括变更车道操作、超车操作、进入高速公路并期望加速到一定车速以不妨碍车流。
加动力降挡可以在惯性阶段开始，其中发动机/马达从与当前挡位关联的较低的发动机转速被加速到与目标挡位关联的新的较高的发动机转速。在惯性阶段期间，提供到即将分离离合器的液压压力降低，其可以将即将分离离合器带到打滑状态。除非发动机/马达扭矩增加，不然降低即将分离离合器压力可导致输出扭矩的降低。如果输出扭矩的降低过大，则这样可对车辆10的驾驶性能产生不利的影响。
在惯性阶段期间，可命令液压压力提供到即将接合离合器以为扭矩传递阶段做准备。当变速器输入转速接近同步转速，扭矩传递阶段可以开始。在扭矩传递阶段期间，可通过逐渐地降低提供给即将分离离合器的液压压力并同时增加提供给即将接合离合器的液压压力，将扭矩从即将分离离合器传递到即将接合离合器。当提供给即将接合离合器的液压压力进一步增加到全压力时，所述换挡可以结束，使得即将接合离合器以全扭矩承载能力运转。
在试图基于当前加速踏板位置而将车辆10加速到期望的速度时，控制器40可请求比当前的变速器传动比和M/G 20的组合能够提供的扭矩量更大的量的动力传动系统扭矩。对于额外的动力传动系统扭矩的请求可发起从第一变速器传动比到第二变速器传动比的变速器传动比改变。然而，由于M/G 20的可用扭矩可能不能够完成变速器降挡，因此可能需要来自发动机14的额外的扭矩以完成变速器传动比改变。
M/G 20可以具有可将M/G转速和M/G输出扭矩关联起来的输出扭矩曲线。当M/G转速增加时，M/G 20的最大输出扭矩可保持平稳。高于某个M/G转速，即使M/G转速增加，M/G20的最大输出扭矩也会开始减小。M/G输出扭矩处于最大并且输出动力处于最大的运转点可以称为“恒扭矩曲线拐点”。
如果M/G 20以大于阈值转速的转速运转(在阈值转速处，M/G 20超过恒扭矩曲线拐点运转)，则M/G输出扭矩可被认为饱和。饱和的M/G输出扭矩可以防止在没有通过发动机14提供额外的扭矩的情况下完成变速器降挡和关联的变速器传动比改变。
控制器40可通过直接地测量M/G转速或测量传动装置元件转速(诸如泵轮转速)来监控或确定M/G转速。当M/G 20可运转地结合到变速器28时，变速器元件转速可充当M/G转速的代表。控制器40可将以第一变速器传动比运转动力传动系统12时的变速器元件转速与在第二变速器传动比时的期望的或目标变速器元件转速进行比较。如果在第二变速器传动比时的期望的或目标变速器元件转速可以将M/G 20置于超过恒扭矩曲线拐点的运转点，则M/G输出扭矩可进一步降低，这在不启动发动机14的情况下可能不足以完成变速器降挡，并且变速器降挡可能被延迟直到发动机14已经启动并且动力传动系统12以第二模式或混合动力模式运转。
发动机启动可以与变速器降挡进行协调。所述协调能够使变速器降挡完成而不会过度延长变速器降挡的持续时间。所述协调还可以抑制变速器降挡中的延迟，该延迟可降低动力传动系统输出扭矩并提供与驾驶员期望的加动力降挡的性能相反的性能。
如果发动机启动不与变速器降挡进行协调，则控制器40可设置有故障模式缓解策略。如果不能完成发动机启动，则可能遭遇故障模式。启动发动机14的故障可以指示可防止动力传动系统12进入运转的第二模式的发动机启动故障状态或第二模式故障。
在至少一个实施例中，控制器40可响应于发动机启动故障和M/G 20输出扭矩不能够完成与变速器降挡关联的变速器传动比改变，取消或中止变速器降挡。控制器40可输出取消从第一变速器传动比到第二变速器传动比的变速器传动比改变的取消请求或命令。
控制器40可命令即将分离离合器压力增加，使得即将分离离合器的扭矩承载能力增加。控制器40可命令即将接合离合器压力减小，使得即将接合离合器的扭矩承载能力减小。响应于取消请求，所述策略可基本上逆转了从第一变速器传动比到第二变速器传动比的变速器传动比改变。
变速器传动比改变的逆转可试图将变速器传动比返回到第一变速器传动比。可增加即将分离离合器的扭矩承载能力使得基本上所有扭矩正在由即将分离离合器传递。控制器40可维持第一变速器传动比直到发动机14能够被启动并且动力传动系统12能够以第二模式运转。
响应于返回到第一变速器传动比或维持第一变速器传动比，控制器40可输出使动力传动系统12以第二模式运转的请求/命令。所述请求/命令可包括发动机启动请求。然后，控制器40可输出针对从第一变速器传动比到第二变速器传动比的关联的变速器传动比改变的变速器降挡的请求/命令。如果发动机14已经完全启动，则可以完成变速器传动比改变。然而，如果发动机14不能够完全启动，则控制器40可以中止变速器降挡并输出用于显示表明发动机或动力传动系统故障的指示。
在至少一个实施例中，控制器40可响应于各种触发条件，输出中止与加动力变速器降挡关联的变速器传动比改变的命令。当动力传动系统12正在以电动模式运转时，所述触发条件可包括发动机启动故障和高于转速阈值的电机(M/G)转速。
中止与加动力变速器降挡关联的变速器传动比改变的命令可命令与目标变速器传动比关联的第二离合器元件压力减小。减小第二离合器元件压力可减小第二离合器元件的扭矩承载能力。所述第二离合器元件可以是即将接合离合器元件。
控制器40可输出返回到先前变速器传动比的命令。返回到先前变速器传动比的命令可命令与先前变速器传动比关联的第一离合器元件压力增加。增加第一离合器元件压力可增加第一离合器元件的扭矩承载能力。所述第一离合器元件可以是即将分离离合器元件。
控制器40可响应于变速器传动比返回到先前的变速器传动比，输出发动机启动命令。当第一离合器元件的扭矩承载能力已经增加时，可返回到先前的变速器传动比，使得基本上全部扭矩正在由第一离合器元件传递。所述发动机启动命令可包括使动力传动系统12以混合动力模式运转的请求。
响应于发动机14响应发动机启动请求而启动，控制器40可输出变速器降挡命令。变速器降挡命令可以与从先前的变速器传动比到目标变速器传动比或与大于阈值的当前加速踏板位置关联的新的目标变速器传动比的变速器传动比改变相关联。可在发动机已经完全启动后完成变速器传动比改变。
图2是控制车辆的方法的流程图。所述方法可以基于由控制器40或由从属于控制器40的控制器接收的数据由控制器40来实现。在框200，所述方法可确定车辆10或动力传动系统12是否正在以第一模式或者电动模式运转。如果车辆10或动力传动系统12不是以电动模式运转，所述方法可以结束。如果车辆10或动力传动系统12是以电动模式运转，则所述方法可继续到框202。
在框202，所述方法可确定是否有加速踏板位置大于阈值的变化。这个变化可指示已经有可请求变速器降挡的加速踏板踩下触发。如果加速踏板位置的变化没有大于阈值或不需要变速器降挡，则所述方法可以结束。如果加速踏板位置的变化大于阈值并需要变速器降挡，则所述方法可继续到框204。
在框204，所述方法可确定是否需要启动发动机以完成变速器降挡并满足与加速踏板位置关联的驾驶员所需的扭矩。如果不需要发动机启动来完成变速器降挡，则所述降挡可以被完成或者所述方法可以结束。如果需要启动发动机以完成变速器降挡，则所述方法可继续到框206。
在框206，所述方法可确定发动机14是否能够响应于发动机启动命令而启动。如果发动机14已经启动，则所述方法可继续到框208并完成变速器降挡以及运转动力传动系统12以满足与加速踏板位置关联的驾驶员所需求的扭矩。如果发动机不能够响应于发动机启动命令而启动，则所述方法可继续到框210。
在框210，所述方法可使与变速器降挡关联的变速器传动比改变停止。与变速器降挡关联的变速器传动比改变的停止可包括减小即将接合换挡元件压力以减小即将接合换挡元件的扭矩承载能力。随着即将接合换挡元件压力减小，所述方法基本上同时可继续到框212。
在框212，所述方法可使传动装置16返回到先前的变速器传动比。返回到先前的变速器传动比可包括增加即将分离换挡元件压力以增加即将分离换挡元件的扭矩承载能力，从而维持先前的变速器传动比。当返回到先前的变速器传动比时，所述方法可继续到框214。
在框214，所述方法可响应于返回到先前的变速器传动比，命令发动机启动。所述方法可继续到框216，其中，所述方法确定发动机14是否已经启动。如果发动机14已经启动，则在框208，所述方法可以并完成变速器降挡。如果发动机14没有启动，则所述方法可以结束并输出表明发动机故障的警告。
虽然上面描述了示例性实施例，但不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能的形式。更确切地说，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解在不脱离本发明的精神和范围的情况下可作出各种改变。此外，可结合各个实施的实施例的特征以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (4)

1.一种车辆，包括：
动力传动系统，具有可运转地结合到变速器并可选择性地结合到发动机的电机；
控制器，被配置为：当以电动模式运转动力传动系统时，响应于发动机启动故障以及加速踏板位置发起导致以混合动力模式运转动力传动系统的请求的变速器传动比改变，输出取消变速器传动比改变的取消请求。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中，所述控制器进一步被配置为：响应于所述取消请求，维持当前的变速器传动比。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中，在电动模式中，发动机与电机分离。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，在混合动力模式中，发动机结合到电机。
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