CN106256634A - 混合动力车辆的用于控制转矩干预的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在功率分流并联式混合动力车辆中控制转矩干预的方法包括确定步骤，其中确定是否请求控制车辆驱动力的转矩干预。在请求转矩干预时，在决定步骤中确定驾驶者的请求转矩和用于转矩干预的干预转矩。当请求转矩干预的转矩干预请求时间低于参考时间时，一起控制每个驱动源以基于当前驱动模式输出驾驶者的请求转矩加干预转矩作为最终请求转矩，其中所述当前驱动模式保持为刚好请求转矩干预之前的驱动模式。

Description

混合动力车辆的用于控制转矩干预的方法

技术领域

本公开涉及混合动力车辆的用于控制转矩干预的方法。更具体地，本公开涉及功率分流并联式(power split-parallel)混合动力车辆中控制转矩干预的方法，其中当在功率分流并联式混合动力车辆中请求转矩干预时，可控制转矩干预而不影响车辆操作。

背景技术

通常，具有功率分流传动系的混合动力车辆不需要控制转矩干预，因为这种混合动力车辆不像安装变速器的电动装置(TMED：transmission mounted electric device)型混合动力车辆或传统汽油发动机车辆，具有固定的齿轮传动系统。然而，当牵引控制系统(TCS：traction control system)请求转矩干预控制时，具有功率分流式传动系的混合动力车辆被请求控制转矩干预以限制车轮的牵引力。

图1为示出有来自TCS的请求时的传统TMED型混合动力车辆中的控制流程的视图。

由电动机的最大输出转矩来控制由TSC请求的小于电动机最大输出转矩的干预转矩。

当干预转矩大于电动机的最大输出转矩时，检查发动机离合器是否接合。如果发动机离合器接合，一些干预转矩由电动机的最大输出转矩控制，并使用发动机转矩控制余下的干预转矩。

如果这种传统转矩干预控制应用到功率分流并联式混合动力车辆，在车辆操作中发生问题。

图2为示出功率分流并联式混合动力车辆的配置的图。参考图2，将描述将传统转矩干预控制应用到功率分流并联式混合动力车辆所带来的问题。在功率分流并联式混合动力车辆中，一个行星齿轮组(PG)连接至发动机(E)、第一电动发电机(MG1)和第二电动发电机(MG2)，并通过太阳齿轮(S)、齿轮架(C)和环形齿轮(R)传输转矩。使用以下等式确定施加到太阳齿轮、齿轮架和环形齿轮中的每一者的转矩。

$T_{sun}=\frac{1}{1+R}{T}_{carrier}$

$T_{out}=\frac{R}{1+R}{T}_{carrier}+T_{ring}$

T_ring＝R·T_sun

$R=\frac{\#{\mathrm{teeth}}_{ring}}{\#{\mathrm{teeth}}_{sun}}$

当转矩不被传输至每个旋转元件齿轮时，不仅不能将期望的转矩传递至输出轴，而且太阳齿轮和齿轮架自由地旋转。

如果如在TMED型混合动力车辆中那样通过降低第二电动发电机(MG2)的转矩来控制转矩干预，则来自第二电动发电机(MG2)的发动机反作用转矩和负责发动机转速控制的第一电动发电机(MG1)的反作用转矩会偏移，因此在操作车辆时引起问题。

作为背景技术说明的各事项仅旨在加强对本公开背景的理解，而不应被视为本领域技术人员已知的现有技术。

发明内容

本发明构思的一方面提供在功率分流并联式混合动力车辆中控制转矩干预的方法，其中当请求转矩干预时，能够控制转矩干预而不影响车辆可操作性。

根据本发明构思的示例性实施例，一种混合动力车辆的用于控制转矩干预的方法包括：确定是否请求用于控制车辆的驱动力的转矩干预的确定步骤；当请求转矩干预时，确定驾驶者的请求转矩和用于转矩干预的干预转矩的决定步骤；以及当请求转矩干预的转矩干预请求时间低于参考时间时，控制每个驱动源以基于当前驱动模式输出所述驾驶者的请求转矩和干预转矩作为最终请求转矩，同时使所述当前驱动模式保持为刚好请求转矩干预之前的驱动模式的控制步骤。

在所述控制步骤中，当转矩干预请求时间超过所述参考时间时，所述当前驱动模式改为对应于最终请求转矩的驱动模式，同时控制每个所述驱动源以基于当前驱动模式输出最终请求转矩。

由牵引控制系统(TCS)请求转矩干预。

根据本发明构思的另一示例性实施例，一种混合动力车辆中控制转矩干预的方法，其中所述混合动力车辆包括由第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件组成的行星齿轮组，所述第一旋转元件充当与第一电动发电机连接的选择性固定元件，所述第二旋转元件连接至发动机并且只沿一个方向旋转，并且所述第三旋转元件连接至第二电动发电机和输出轴，所述方法包括：确定是否请求控制车辆的驱动力的转矩干预的确定步骤；当请求转矩干预时，确定驾驶者的请求转矩和用于转矩干预的干预转矩的决定步骤；以及当请求转矩干预的转矩干预请求时间低于参考时间时，控制每个驱动源以基于当前驱动模式输出所述驾驶者的请求转矩和干预转矩作为最终请求转矩，同时使当前驱动模式保持为刚好请求转矩干预之前的驱动模式的控制步骤。

当当前驱动模式为电动变速传动(EVT：electric variable transmission)模式时，所述控制步骤通过以下方式执行：使用作为最终请求转矩的所述驾驶者的请求转矩和干预转矩的总和、车轮速度和反映电池的荷电状态(SOC)的输出，确定发动机负责的输出。确定发动机转速和发动机输出转矩作为发动机负责的输出和车辆速度之间的关系的函数。将控制所确定的发动机转速的转矩和发动机输出转矩的反作用转矩相加以确定所述第一电动发电机的输出转矩。确定所述第二电动发电机的输出转矩以防止发动机的输出转矩和所述第二电动发电机的输出转矩的总和超过最终请求转矩。

在由最终请求转矩和所述车轮速度计算最终请求输出后，基于最终请求输出和SOC确定发动机负责的所述输出。

当所述当前驱动模式为电动车辆(EV：electric vehicle)模式时，进行所述控制步骤，其中确定第二电动发电机输出最终请求转矩作为所述驾驶者的请求转矩和干预转矩的总和，同时所述第一电动发电机的输出转矩设为0Nm。

当所述当前驱动模式为EV模式时，进行所述控制步骤，其中根据所述第一电动发电机和所述第二电动发电机之间的转矩分配比，将干预转矩分配给所述第一电动发电机和所述第二电动发电机，所述驾驶者的请求转矩通过所述第一电动发电机和所述第二电动发电机这两者输出，从而确定所述第一电动发电机和所述第二电动发电机的各自输出转矩。

当所述当前驱动模式为过驱动(OD：overdrive)模式时，进行所述控制步骤，其中：将反映所述驾驶者的请求转矩、车辆速度和车辆的电状态的输出值分配给发动机和所述第二电动发电机负责的发动机输出转矩，并且分配给所述第二电动发电机的输出转矩；并且确定所述第二电动发电机的所分配的最大输出转矩是否控制干预转矩，并且根据确定结果，控制所述第二发电机的输出转矩和发动机输出转矩以控制干预转矩。

当所述第二电动发电机的所分配的最大输出控制干预转矩时，控制发动机以输出所分配的发动机输出转矩，同时控制所述第二电动发电机以输出所述第二电动发电机的输出转矩和干预转矩的总和。

当确定所述第二电动发电机的最大输出转矩不能够控制干预转矩时，控制所述第二发电机以输出它所分配的最大转矩，从而控制部分的干预转矩，同时发动机输出被可控地降低以控制干预转矩的余下部分。

当不被所述第二电动发电机的最大输出转矩控制的余下的干预转矩的绝对值超过发动机输出转矩时，进行发动机燃料切断。

附图说明

结合附图从以下详细描述中将更清楚地理解本公开的上述内容和其它目的、特征和优点。

图1为示出根据现有技术安装变速器的电动装置(TMED)型混合动力车辆中牵引控制系统(TCS)的转矩干预时的控制流程的图。

图2为示出根据现有技术功率分流并联式混合动力车辆配置的图。

图3为示出根据本公开的混合动力车辆中转矩干预的控制流程的图。

图4为根据本公开的混合动力车辆中电动变速传动(EVT)模式的动力流。

图5为根据本公开的混合动力车辆中电动车辆(EV)模式的动力流。

图6为根据本公开的混合动力车辆中EV模式的另一动力流。

图7为根据本公开的混合动力车辆中过驱动(OD)模式的动力流。

具体实施方式

结合附图，将详细描述根据本发明构思的示例性实施例的混合动力车辆中控制转矩干预的方法。

参考图3，根据本公开混合动力车辆的控制转矩干预的方法包括确定步骤(S10)、决定步骤(S20)和控制步骤(S30)。

在确定步骤(S10)中，做出确定以确定是否请求了控制车辆驱动力的转矩干预。例如，可由牵引控制系统(TCS)做转矩干预的请求。

在确定步骤(S10)中做出确定时，在决定步骤(S20)中，可通过结合转矩干预所需的干预转矩和驾驶者请求的转矩决定最终请求转矩。例如，可基于驾驶者按压加速器和制动踏板的量计算驾驶者的请求转矩。

在控制步骤(S30)中，当请求转矩干预的转矩干预请求时间低于参考时间时，控制各驱动源以输出驾驶者的请求转矩和干预转矩作为最终请求的转矩，同时使当前驱动模式保持为刚好请求转矩干预之前的驱动模式。

本公开的方法可应用于图2所示的传统混合动力车辆。驱动模式可分类为：电动变速传动(EVT)模式，其中发动机(E)动力控制车辆驱动和发电这两者，而电动机动力控制车辆驱动；电动车辆(EV)模式，其中单独以电动机动力进行车辆驱动；和过驱动(OD)模式，其中通过结合发动机动力和电动机动力进行车辆驱动。

当请求转矩干预时，通过将干预转矩并入驾驶者的请求转矩，车辆驱动模式确定为EVT、EV和OD模式之一，并且根据确定的驱动模式，确定发动机(E)、第一电动发电机(MG1)和第二电动发电机(MG2)的输出转矩以允许车辆运行。所确定的发动机(E)和电动发电机(MG1、MG2)的转矩分别发送至发动机管理系统EMS(或发动机控制单元，ECU)和电动机控制单元(MCU)，并且通过混合控制单元(HCU)进行输出控制。

由于在短时间段内发送TCS的转矩干预请求，驱动模式经控制保持为刚好请求转矩干预之前的驱动模式。即，当转矩干预请求时间相对短并且刚好请求之前的驱动模式为EVT模式时，驱动模式经控制保持在EVT模式中。

当转矩干预请求时间超过参考时间时，当前驱动模式转换为对应于最终请求转矩的驱动模式，同时控制各驱动源以基于当前驱动模式输出最终请求转矩。

即，当转矩干预请求时间超过参考时间时，当前驱动模式可改为适合包括干预转矩的最终请求转矩的驱动模式。

参考图2，混合动力车辆包括由太阳齿轮(S)、齿轮架(C)和环形齿轮(R)组成的行星齿轮组(PG)，所述太阳齿轮、齿轮架和环形齿轮可分别作为第一、第二和第三旋转元件一起旋转。第一旋转元件充当与第一电动发电机(MG1)连接的选择性固定元件。在这一点上，作为选择性固定元件操作的摩擦元件可为连接至变速箱(CS)的制动器(B)。

第二旋转元件连接至发动机(E)并且只沿一个方向旋转。例如，发动机(E)和第二旋转元件可通过单向离合器(OWC)连接至变速箱(CS)，以沿单一方向旋转第二旋转元件。

第三旋转元件可连接至第二电动发电机(MG2)并且连接至输出轴。

当在转矩干预请求时当前驱动模式确定为EVT模式时，动力可如图4所示流动，并且可控制发动机(E)、第一电动发电机(MG1)和第二电动发电机(MG2)的输出转矩以适应EVT模式。

参考图3和图4，详细描述EVT模式(S31)中输出转矩的控制。可使用作为为最终请求转矩的驾驶者的请求转矩和干预转矩的总和、车轮速度和反映电池荷电状态(SOC)的输出转矩，确定发动机(E)负责的发动机输出。

例如，可由最终请求转矩和车轮速度计算最终请求输出，并且可基于最终请求输出、电池荷电状态(SOC)等，确定发动机(E)负责的输出。

可基于车辆车轮，计算驾驶者的请求转矩和最终请求转矩，并且可通过最终请求转矩乘以当前车辆车轮速度计算最终请求输出。

对于最终请求转矩和需要转矩干预的最终请求输出的计算，转矩干预请求允许比未要求转矩干预时的一般驾驶条件更大的斜率，从而改善对干预转矩的响应性。

发动机转速和发动机输出转矩被确定为发动机负责的输出和车辆速度之间关系的函数。即，可基于当前车辆速度和发动机输出确定发动机(E)效率最高处的发动机转速，并且因此，可确定发动机输出转矩。

可通过将用于控制所确定的发动机转速的转矩与发动机输出转矩的反作用转矩相加，来确定第一电动发电机(MG1)的输出转矩。即，可通过控制第一电动发电机(MG1)的输出转矩，确定在上述发动机输出和上述发动机输出转矩下发动机(E)最有效率的发动机转速。

可进行负载均衡控制(load leveling control)以确定第二电动发电机(MG2)的输出转矩，使得发动机输出转矩和第二电动发电机(MG2)的输出转矩的总和不超过最终请求转矩。因此，还可在EVT模式中控制功率分流并联式混合动力车辆中的转矩干预而不消极地影响车辆中的操作。

当当前驱动模式确定为EV模式时，动力如图4和图5所示流动并且第一电动发电机(MG1)和第二电动发电机(MG2)的各自输出转矩可被确定为适合在EV模式中使用。

图5示出EV模式，其中车辆仅由第二电动发电机(MG2)的输出驱动。将参考图3和图5详细说明EV模式的输出转矩的确定和控制(S32)。第二电动发电机(MG2)的输出转矩可被确定为最终请求转矩，其为驾驶者的请求转矩和干预转矩的总和，同时第一电动发电机(MG1)的输出转矩设为0Nm。

即，可单独以第二电动发电机(MG2)的输出转矩控制通过将驾驶者的请求转矩和干预转矩相加而确定的最终请求转矩。

图6示出EV模式，其中车辆由第一电动发电机(MG1)和第二电动发电机(MG2)的输出组合起来驱动。将参考图3和图6详细说明EV模式的输出转矩的确定和控制(S32)。当第一电动发电机(MG1)和第二电动发电机(MG2)之间的转矩分配比被确定时，根据转矩分配比，干预转矩分配给第一电动发电机(MG1)和第二电动发电机(MG2)，其中驾驶者的请求转矩通过第一电动发电机MG1和第二电动发电机MG2输出，借此可确定第一电动发电机(MG1)和第二电动发电机(MG2)的相各自输出转矩。

即，第一电动发电机(MG1)和第二的的发电机(MG2)的输出转矩控制驾驶者的请求转矩和干预转矩的总和。

在根据本公开的功率分流并联式混合动力车辆中，可在EVT模式中控制转矩干预，而不消极地影响车辆的操作。

当当前驱动模式被确定为OD模式时，动力如图7所示流动并且发动机(E)、第一电动发电机(MG1)和第二电动发电机(MG2)的各自输出转矩可被确定为适合在OD模式中使用。

将参考图3和图7说明OD模式的输出转矩的确定和控制(S33)。反映驾驶者的请求转矩、车辆速度和电池SOC的输出值可分配给发动机(E)和第二电动发电机(MG2)负责的发动机输出转矩和第二电动发电机(MG2)的输出转矩。

例如，由驾驶者的请求转矩和车轮速度计算驾驶者的请求转矩，并且可基于驾驶者的转矩请求、SOC状态、车辆的电场负载等确定分配给发动机(E)的发动机输出转矩。

即，驾驶者的请求转矩为基于车辆当前车轮速度请求的转矩，并且可通过驾驶者的请求转矩乘以车辆的当前车轮速度来计算。

接下来，发动机转速和发动机输出转矩被确定为发动机负责的输出和车辆速度之间的关系的函数。即，可基于当前车辆速度和发动机输出，确定发动机(E)效率最高处的发动机转速。因此，可确定发动机输出转矩。分配并确定第二电动发电机(MG2)的输出转矩，以便控制驾驶者的请求转矩。

其后，做出决定以确定所分配的第二电动发电机(MG2)的最大输出转矩是否控制干预转矩。根据决定结果，可控制第二电动发电机(MG2)的输出转矩和发动机输出转矩以进行干预转矩。

例如，所分配的第二电动发电机(MG2)的最大转矩被确定为控制干预转矩时，控制发动机(E)以输出所分配的发动机输出转矩，同时控制第二电动发电机(MG2)以输出第二电动发电机(MG2)的输出转矩和干预转矩的总和。

当第二电动发电机(MG2)的最大输出转矩被确定为不能够控制干预转矩时，控制第二发电机(MG2)以输出其所分配到的最大转矩，从而控制部分的干预转矩，同时降低发动机输出以控制余下的干预转矩。

另外，当不由第二电动发电机(MG2)的最大输出转矩控制的余下的干预转矩的绝对值，超过发动机输出转矩时，可进行发动机燃料切断。

在功率分流并联式混合动力车辆中请求转矩干预时，如上所述，可适当地分配发动机、第一电动发电机和第二电动发电机的各自输出转矩，来控制转矩干预，不论当前驱动模式如何，不影响车辆的可操作性。

在功率分流并联式混合动力车辆中请求转矩干预时，如上所述，本公开的方法可控制转矩干预而不影响车辆的可操作性。

尽管已为说明性目的公开本发明构思的示例性实施例，但本领域技术人员将理解，不偏离如随附权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、添加和替代形式是可能的。

Claims (12)

1.一种混合动力车辆的用于控制转矩干预的方法，所述方法包括：

确定是否请求用于控制车辆的驱动力的转矩干预的确定步骤；

当请求转矩干预时，确定驾驶者的请求转矩和用于转矩干预的干预转矩的决定步骤；以及

当请求转矩干预的转矩干预请求时间低于参考时间时，控制每个驱动源以基于当前驱动模式输出所述驾驶者的请求转矩和干预转矩作为最终请求转矩，同时使所述当前驱动模式保持为刚好请求转矩干预之前的驱动模式的控制步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述控制步骤中，当转矩干预请求时间超过所述参考时间时，所述当前驱动模式改为对应于最终请求转矩的驱动模式，同时控制每个所述驱动源以基于当前驱动模式输出最终请求转矩。

3.根据权利要求1所述的方法，其中由牵引控制系统(TCS)请求转矩干预。

4.一种混合动力车辆中控制转矩干预的方法，其中所述混合动力车辆包括由第一旋转元件、第二旋转元件和第三旋转元件组成的行星齿轮组，所述第一旋转元件充当与第一电动发电机连接的选择性固定元件，所述第二旋转元件连接至发动机并且只沿一个方向旋转，并且所述第三旋转元件连接至第二电动发电机和输出轴，所述方法包括：

确定是否请求控制车辆的驱动力的转矩干预的确定步骤；

当请求转矩干预时，确定驾驶者的请求转矩和用于转矩干预的干预转矩的决定步骤；以及

当请求转矩干预的转矩干预请求时间低于参考时间时，控制每个驱动源以基于当前驱动模式输出所述驾驶者的请求转矩和干预转矩作为最终请求转矩，同时使当前驱动模式保持为刚好请求转矩干预之前的驱动模式的控制步骤。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，当当前驱动模式为电动变速传动(EVT)模式时，所述控制步骤包括：

使用作为最终请求转矩的所述驾驶者的请求转矩和干预转矩的总和、车轮速度和反映电池的荷电状态(SOC)的输出，确定发动机负责的输出；

确定发动机转速和发动机输出转矩作为发动机负责的输出和车辆速度之间的关系的函数；

将控制所确定的发动机转速的转矩和发动机输出转矩的反作用转矩相加以确定所述第一电动发电机的输出转矩；以及

确定所述第二电动发电机的输出转矩以防止发动机的输出转矩和所述第二电动发电机的输出转矩的总和超过最终请求转矩。

6.根据权利要求5所述的方法，其中在由最终请求转矩和所述车轮速度计算最终请求输出后，基于最终请求输出和SOC确定发动机负责的所述输出。

7.根据权利要求4所述的方法，其中当所述当前驱动模式为电动车辆(EV)模式时，进行所述控制步骤，其中确定第二电动发电机输出最终请求转矩作为所述驾驶者的请求转矩和干预转矩的总和，同时所述第一电动发电机的输出转矩设为0Nm。

8.根据权利要求4所述的方法，其中当所述当前驱动模式为EV模式时，进行所述控制步骤，其中根据所述第一电动发电机和所述第二电动发电机之间的转矩分配比，将干预转矩分配给所述第一电动发电机和所述第二电动发电机，所述驾驶者的请求转矩通过所述第一电动发电机和所述第二电动发电机这两者输出，从而确定所述第一电动发电机和所述第二电动发电机的各自输出转矩。

9.根据权利要求4所述的方法，其中当所述当前驱动模式为过驱动(OD)模式时，进行所述控制步骤，其中：

将反映所述驾驶者的请求转矩、车辆速度和车辆的电状态的输出值分配给发动机和所述第二电动发电机负责的发动机输出转矩，并且分配给所述第二电动发电机的输出转矩；并且

确定所述第二电动发电机的所分配的最大输出转矩是否控制干预转矩，并且根据确定结果，控制所述第二发电机的输出转矩和发动机输出转矩以控制干预转矩。

10.根据权利要求9所述的方法，其中当所述第二电动发电机的所分配的最大输出控制干预转矩时，控制发动机以输出所分配的发动机输出转矩，同时控制所述第二电动发电机以输出所述第二电动发电机的输出转矩和干预转矩的总和。

11.根据权利要求9所述的方法，其中当确定所述第二电动发电机的最大输出转矩不能够控制干预转矩时，控制所述第二发电机以输出其所分配到的最大转矩，从而控制部分的干预转矩，同时发动机输出被可控地降低以控制干预转矩的余下部分。

12.根据权利要求10所述的方法，其中当不被所述第二电动发电机的最大输出转矩控制的余下的干预转矩的绝对值超过发动机输出转矩时，进行发动机燃料切断。