CN107499305B - 用于控制车辆动力传动系统中的齿隙的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于控制车辆动力传动系统中的齿隙的系统和方法，包括以下步骤：在出现齿隙预测之后且在出现齿隙之前，利用第一控制策略来控制动力传动系统的扭矩请求。可以采用另一步骤，其中，在第一控制策略之后且在出现齿隙之前利用第二控制策略来控制扭矩请求，使得扭矩请求水平低于在第一控制策略期间获得的最高扭矩请求水平。

Description

用于控制车辆动力传动系统中的齿隙的系统和方法
技术领域
本公开涉及一种用于控制车辆动力传动系统中的齿隙(backlash)的系统和方法。
背景技术
在汽车动力传动系统中，由于运行参数(诸如，输入扭矩、传动系摩擦和齿隙的大小，仅列举几个例子)的不确定性，在扭矩增加请求之后，传动系齿隙区(backlash region)的快速平稳过渡可能具有挑战性。这些不确定性因车辆而异，甚至在相同的车辆中也因车龄而变化。因此，可能难以确定传动系何时处于齿隙区中以及何时已经穿过齿隙区。在2015年5月19日发布的标题为“混合动力电动车辆中的间隙区检测”(Lash Zone Detection ina Hybrid Electric Vehicle)的第9,037,329号美国专利中描述了一种用于检测间隙区的系统，该专利通过引用并入本文。
可以采用其他系统和方法来确定齿隙，但是在这些系统和方法中的至少一些中，为控制齿隙而对传动系扭矩进行的调节可能导致间隙之前的请求扭矩(pre-lashrequested torque)的降低，从而降低传动系通过齿隙的速率。这种齿隙过渡速率的减小与上述的不确定性结合可能导致无法接受的缓慢的踩加速器踏板响应以实现平滑的齿隙过渡。因此，期望具有克服这些问题中的至少一些的一种用于控制车辆动力传动系统中的齿隙的系统和方法。
发明内容
在至少一些实施例中，一种用于控制车辆动力传动系统中的齿隙的方法包括如下步骤：在出现齿隙预测之后且在出现齿隙之前，利用第一控制策略来控制动力传动系统的扭矩请求。可以采用另一步骤，其中，在第一控制策略之后且在出现齿隙之前，利用第二控制策略来控制扭矩请求，使得扭矩请求水平低于在第一控制策略期间获得的最高扭矩请求水平。
在至少一些实施例中，一种用于控制车辆动力传动系统中的齿隙的方法包括如下步骤：在出现齿隙预测之后且在出现齿隙之前的第一时间段期间控制动力传动系统的扭矩请求。在第一时间段之后且在出现齿隙之前，将扭矩请求减小到低于在第一时间段期间获得的扭矩请求水平的扭矩请求水平。
根据本发明的一个实施例，在第一时间段期间控制动力传动系统的扭矩请求包括：以第一速率将扭矩请求增加到第一预定水平，并执行保持扭矩请求恒定，或执行以不同于第一速率的第二速率增加扭矩请求，直到在第一时间段之后扭矩请求减小为止。
根据本发明的一个实施例，保持扭矩请求恒定发生在车辆动力传动系统中的下游离合器没有锁止时，以不同于第一速率的第二速率增加扭矩请求发生在下游离合器锁止时。
根据本发明的一个实施例，还包括：在第一时间段后减小扭矩请求之后，保持扭矩请求恒定持续第二时间段。
根据本发明的一个实施例，在第一时间段期间控制动力传动系统的扭矩请求包括：将扭矩请求增加到第一预定水平并控制扭矩请求在第一时间段的结束处到最终水平。
根据本发明的一个实施例，第一预定水平和最终水平基本相等。
根据本发明的一个实施例，控制扭矩请求到最终水平包括将扭矩请求从第一预定水平增加到最终水平。
根据本发明的一个实施例，在第一时间段之后减小扭矩包括：将扭矩请求从最终水平减小到第二预定水平，所述方法还包括：保持扭矩请求恒定在第二预定水平，或使扭矩请求从第二预定水平增加，直到出现齿隙为止。
在至少一些实施例中，一种用于控制车辆动力传动系统中的齿隙的系统包括控制系统，所述控制系统包括至少一个控制器。控制系统被配置为：在出现齿隙预测之后且在出现齿隙之前实施用于扭矩请求的第一控制策略。控制系统还被配置为：在第一控制策略之后且在出现齿隙之前实施第二控制策略，使得扭矩请求水平低于在第一控制策略期间获得的扭矩请求水平。
附图说明
图1是包括根据本文所描述的实施例的控制系统的混合动力电动车辆的示意图；
图2A和图2B示出了用于实施本文所描述的控制系统和方法的实施例的扭矩图；
图3示出了说明根据本文所描述的实施例的用于在齿隙事件的过程中的一个时间段期间控制齿隙的控制策略的流程图；
图4示出了说明根据本文所描述的实施例的用于在齿隙事件的过程中的不同时间段期间控制齿隙的控制策略的流程图；
图5示出了说明根据本文所描述的实施例的用于在齿隙事件的过程中的另一时间段期间控制齿隙的控制策略的流程图；
图6示出了说明根据本文所描述的实施例的在齿隙完成之后紧接的时间段期间的控制策略的流程图。
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，公开的实施例仅为本发明的示例，本发明可采取各种替代的形式实施。附图无需按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以显示特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种形式利用本发明的代表性基础。
图1示出了根据实施例的混合动力车辆10的示意图。车辆10包括发动机12和电机，在图1所示的实施例中，所述电机是马达发电机(M/G)14，可选地，所述电机可以是牵引马达。M/G 14被构造为将扭矩传递到发动机12，或者传递到车辆车轮16或上述二者。
M/G 14利用第一离合器18(也被称为分离离合器或上游离合器)连接到发动机12。第二离合器22(也被称为起步离合器或下游离合器)将M/G 14连接到变速器24，到变速器24的所有输入扭矩都流过起步离合器22。虽然离合器18、22被描述并示出为液压离合器，但是还可以使用其他类型的离合器，例如，机电式离合器。可选地，如下面进一步描述的，离合器22可以被具有旁通离合器的变矩器替代。在不同的实施例中，下游离合器22指的是用于车辆10的各种结合装置，包括传统离合器以及具有旁通(锁止)离合器的变矩器。该构造可使用具有变矩器的其他传统的阶梯传动比自动变速器，有时该构造被称为模块化混合动力变速器构造。
发动机12的输出轴连接到分离离合器18，分离离合器18进而连接到M/G 14的输入轴。M/G 14输出轴连接到起步离合器22，起步离合器22进而连接到变速器24。车辆10的各个部件彼此按顺序串联布置。起步离合器22将车辆原动机连接到传动系26。如图1所示，传动系包括变速器24、差速器28、车辆车轮16以及将它们互连的部件。出于动力传动系统控制的目的，尤其是计算和利用传动系扭转，传动系的定义可以扩展为包括发动机输出轴25(即曲轴)、到M/G 14的输入轴27和M/G的输出轴29。
在车辆10的另一实施例中，下游离合器22是用于变矩器的旁通离合器。来自M/G14的输入是变矩器的泵轮侧，从变矩器到变速器24的输出是涡轮侧。变矩器22利用其流体耦合传递扭矩，且可根据泵轮侧和涡轮侧之间的滑差量实现扭矩倍增。用于变矩器的旁通离合器或锁止离合器可以选择性地接合，以在泵轮侧和涡轮侧之间建立机械连接或摩擦连接而进行直接扭矩传递。旁通离合器可有滑差和/或打开，以控制传递通过变矩器的扭矩的量。变矩器还可包括机械式锁止离合器。
在车辆10中，起步离合器22或用于变矩器的旁通离合器可锁止以增加燃料效率，并且可以在踩加速器踏板事件或松加速器踏板事件期间穿越间隙区时锁止。操控性以及对传动系内间隙穿越(lash crossing)的影响的控制取决于对来自发动机12和/或电机14的动力传动系统扭矩的控制。与发动机12的扭矩相比，M/G 14的扭矩可更精确地控制且响应时间更快。在车辆10的纯电动操作模式期间，可在穿越间隙区时控制M/G 14的扭矩。在车辆的混合动力操作模式(发动机12和M/G 14均操作)期间，可一起控制M/G 14的扭矩和发动机12的扭矩，以提高车辆10的操控性并减小传动系中间隙穿越的影响。
在示出的代表性实施例中，发动机12是直喷式发动机。可选地，发动机12可以是另一类型的发动机或原动机，例如，进气道喷射式发动机或燃料电池，或者可使用各种燃料源，例如，柴油、生物燃料、天然气、氢等。在一些实施例中，车辆10还包括(例如)通过带或齿轮传动可操作地连接到发动机12的起动机马达30。例如，对于冷启动或某些高速启动事件，起动机马达30可用于提供启动发动机12的扭矩而不需要加入来自M/G 14的扭矩。
M/G 14与电池32连通。电池32可以是高电压电池。M/G 14可以被构造为在再生模式下(例如，当车辆动力输出超过驾驶员需求时)通过再生制动等给电池32充电。M/G 14还可置于发电机构造下，以调节提供给传动系26的发动机12扭矩的量。在一个示例中，电池32被构造为连接到外部电网，例如，对于具有能够从电网对电池进行再充电的能力的插电式混合动力电动车辆(PHEV)，所述电网将能量供应到充电站处的电插口。还可存在低电压电池，以将电力提供到起动机马达或其他车辆部件，或者可通过连接到电池32的DC-DC转换器来提供低电压电力。
在一些实施例中，变速器24是自动变速器，并以传统的方式连接到驱动轮16，并且可包括差速器28。车辆10还设置有一对非驱动轮，然而，在可选实施例中，可以使用分动器和另一差速器以正向驱动所有的车辆车轮。
M/G 14和离合器18、22可以位于马达发电机壳34内，马达发电机壳34可以集成到变速器24壳中，或者可选地，马达发电机壳34是车辆10内的单独的壳。变速器24具有齿轮箱，以给车辆10提供各种传动比。变速器24的齿轮箱可以包括离合器和行星齿轮组或者本领域已知的离合器和齿轮系的其他布置。在可选实施例中，变速器24是无级变速器或自动机械变速器。变速器24可以是六速自动变速器、其他速自动变速器或本领域已知的其他齿轮箱。
使用变速器控制单元(TCU)36等控制变速器24按照连接和断开齿轮箱内的各个元件以控制变速器输出和变速器输入之间的传动比的换挡计划(例如，出厂换挡计划)进行操作。变速器24的传动比是变速器24的理想扭矩比。TCU 36还用于控制M/G 14、离合器18、22以及马达发电机壳34内的任何其他部件。
发动机控制单元(ECU)38被配置为控制发动机12的操作。车辆系统控制器(VSC)40在TCU 36和ECU 38之间传输数据，并且还与各个车辆传感器通信。用于车辆10的控制系统42可以包括任意数量的控制器，并且可以集成为单个控制器或者可具有各种模块。一些或者所有控制器可通过控制器局域网(CAN)或者其他系统进行连接。控制系统42可以被配置为在多种不同情况中的任何情况下控制变速器24的各个部件、马达发电机壳34内的部件、起动机马达30和发动机12的操作，包括以在踩加速器踏板事件或松加速器踏板事件期间按照使传动系26中的间隙穿越的影响和对驾驶员的影响最小化或减小的方式进行控制。
在正常的动力传动系统(不存在有故障的子系统/部件)情况下，VSC 40解读驾驶员的需求(例如，PRND和加速或减速需求)，然后基于驾驶员需求和动力传动系统限制来确定车轮扭矩命令。此外，VSC 40确定每个动力源何时需要提供扭矩以及需要提供多少扭矩来满足驾驶员的扭矩需求，并实现发动机12和M/G 14的操作点(扭矩和速度)。
车辆10可以具有速度传感器44，速度传感器44布置在动力传动系统和传动系26的多个位置。速度传感器44近似实时地向控制系统42提供关于轴的转速的信息，但是可能由于响应时间、信号和数据处理而存在一些滞后。在图1中示出的实施例中，存在速度传感器44，速度传感器44测量发动机输出轴25的转速(ωeng)、M/G 14输入轴27的转速(ωm)、变速器输入轴46的转速(ωin)、变速器输出轴48的转速(ωout)以及连接到车轮16的一个或两个半轴的转速(ωfinal)。
如图1所示，作为用于车辆10的操作的控制策略或算法的一部分，控制系统42可以作出发动机12扭矩请求(τeng)和/或M/G 14扭矩请求(τm)。假设分离离合器18和起步离合器22锁止，则净的变速器输入扭矩(τin)由电动马达扭矩和发动机扭矩构成(τin＝τm+τeng)。图1中还示出了变速器输出扭矩(τout)和车轮扭矩(τfinal)。
在可选构造中，离合器22可被包括变矩器和锁止离合器或旁通离合器的变矩器单元替代。当变矩器上存在特定的转速差时，变矩器具有扭矩倍增效应。在扭矩倍增期间，由于变矩器上的扭矩倍增而使得变矩器的输出扭矩大于其输入扭矩。例如，当车辆10从静止起动、变矩器的输入轴开始旋转、变矩器的输出轴仍然静止或者刚刚开始旋转时存在扭矩倍增。
锁止离合器或旁通离合器用于锁止变矩器，使得下游扭矩传递装置22的输入扭矩和输出扭矩彼此相等，并且下游扭矩传递装置22的输入转速和输出转速彼此相等。例如，当变矩器上的转速比大于约0.8时，锁止离合器消除了变矩器上的滑差和传动系的低效率，并可提高车辆10的燃料效率。
改变扭矩量和/或扭矩方向会在传动系26中引起与间隙穿越相关的扰动或振动。每当车轮16扭矩、动力装置12和14扭矩中的一个从一个方向改变到另一个方向时，便会在车辆传动系26中产生齿隙。当车辆10在分离离合器18和起步离合器22两者或者用于变矩器的锁止离合器在锁止或接合位置的情况下操作时，这种扭矩方向的改变可能发生。例如，当车辆10减速时，发动机12的压缩制动效应将负扭矩提供至变速器24，该负扭矩然后经过差速器28随后到达车轮16。在这时，传动系26沿着负方向缠绕(wrap)。如果驾驶员利用加速器踏板提供动力请求或者踩加速器踏板，则由于发动机12开始提供用于推进车辆10的扭矩，所以发动机12的扭矩从负转到正。当每个传动系部件从传递负扭矩改变到传递正扭矩时，传动系26解缠绕(unwrap)。在这种改变期间的某一时刻，传动系26历经松弛状态而施加到车轮16的扭矩为零。
在这种零扭矩区，变速器24和/或差速器28中的齿轮齿可能不会与其配对的齿轮紧密啮合，且在传动系26中可能存在一些间隙(play)。多组齿轮上的间隙会累积。当发动机12继续提供正扭矩时，传动系26将沿着正方向缠绕。齿轮会快速地啮合，这导致闷响。此外，由于半轴的差速器28侧上的扭矩比车轮16侧上的扭矩高，因此将差速器28连接到车轮16的半轴可能会轻微扭转。半轴可用作扭转弹簧，以储存该能量。当车辆10开始加速时，车轮16扭矩赶上差速器28处的扭矩，存储在半轴中的任何能量快速释放，导致沿着相反方向的振动，或齿隙。该齿隙穿越的结果是当齿轮齿撞击在一起时产生闷响或噪音，以及当消耗半轴能量时使车轮扭矩减小。闷响和振动可根据其严重性而被驾驶员注意。对于具有串联地布置的多个啮合齿轮的传动系，每个啮合齿轮可具有间隙区。传动系中的间隙通过齿轮啮合而叠加或行进。在齿轮啮合之后，由于扭矩反向行进而使后续的齿轮啮合穿越间隙区。齿隙可包括主齿轮间隙和后续的齿轮间隙。
在上面描述的方案还可沿着相反的方向产生。在这种情况下，驾驶员可能提供动力请求(例如，踩加速器踏板使车辆加速)，然后突然通过踏板松开释放加速器踏板而去除该动力请求。传动系26从沿着正方向缠绕转到沿着负方向缠绕，在转换期间产生类似的扭矩下降或扭矩洞以及闷响。与由于突然减速导致的齿隙穿越的影响相比，通常更能注意到由于突然加速导致的齿隙穿越的影响。
图2A示出了用于实施与本文所述的本发明的实施例相关联的控制系统和方法的扭矩图50。与本文所述的其它控制策略和方法类似，与图2A中的扭矩图50相关联的控制策略和方法可用于诸如图1示出的混合动力电动车辆动力传动系统的车辆动力传动系统或其他混合动力电动传动系统、电动传动系统或传统的动力传动系统。这些动力传动系统可包括发动机、变速器和驱动轮(诸如图1中示出的发动机12、M/G 14、变速器24和驱动轮16)，或可根据构造包括其它部件。图2A所示的时间轴被划分为四个不同区域。前两个区域涉及齿隙出现之前的时间段，区域3涉及齿隙出现期间的时间段，区域4涉及齿隙完成后的时间段并且动力传动系统扭矩请求返回到未滤波的水平。
首先提供图2A和图2B的简要描述，结合图3至图6示出的流程图提供更详细的描述。图表50中的实线52示出了驾驶员请求扭矩；而虚线54示出了滤波后的扭矩请求，即根据本发明的至少一些实施例来控制的扭矩请求。一般来说，该实施例提供了在接收到扭矩请求时(例如，当踩加速器踏板发生时)快速增加扭矩、在第二区域中减小扭矩请求水平，并最终在齿隙出现的时间期间再次减小该扭矩请求水平的多级扭矩请求水平。
图2B示出了与图2A所示的扭矩图50类似的扭矩图56。实线58示出了未滤波的驾驶员请求扭矩，而虚线60示出了滤波后的扭矩请求。图表50、56之间的区别在于，当变矩器或下游离合器(如图1所示的元件22)打开，或从锁止状态转换到打开状态时，可以有利地使用由图表50描述的控制策略，而当变矩器或下游离合器被锁止时，可以使用由图表56描述的控制策略。如两个图表50、56所示，两个控制系统都提供了多级扭矩请求水平来解决齿隙问题；然而，在图表50中的前三个区域中的每个区域中，扭矩大体上保持恒定(尽管处于不同的水平上)，而经过图表56中示出的控制系统中的每个区域时扭矩斜坡上升。
转到图3，流程图62示出了根据本发明的至少一些实施例的第一控制策略。在讨论图3至图6中的流程图所示出的各种方法时，应当理解，这些方法可以由控制系统(诸如上述控制系统42)或不同动力传动系统配置中的其他车辆动力传动系统控制系统来实现。该方法在步骤64处开始，然后在判定块66中确定是否满足某些“启用条件”。一般来说，这是对齿隙控制策略是否需要被用于特定情况的确定。查看“启用条件”的一种方法是在出现“齿隙预测”时考虑满足“启用条件”。有许多条件指示可能出现齿隙，例如，在当驾驶员扭矩请求增加且当前扭矩水平为负时踩加速器踏板的情况下。在这种情况下，由于踩加速器踏板引起的扭矩的增加可能导致传动系部件粗糙地接合，导致对车辆操作者产生不期望的影响。上面描述了可能出现齿隙的其他情况，包括扭矩方向的改变、传动系中各种离合器的接合或分离、减小车速和再生制动(仅列举几个例子)。
如果满足“启用条件”，则该方法从判定块66转到步骤68，在步骤68处计算某些变量。特别地，使用多个输入来确定区域1的扭矩水平、区域1的持续时间，并确定扭矩请求应当为斜坡的还是保持恒定。用于这些确定的输入可以包括诸如传动系温度、变速器的当前传动比、道路坡度和驾驶员请求扭矩的参数。此外，确定是否期望斜坡的扭矩(即，确定控制策略是遵循图表50中所示的滤波后的扭矩请求54，还是遵循图表56中所示的滤波后的扭矩请求60)将基于变矩器或其它下游离合器是打开还是锁止的输入。可以使用多个相关参数(例如变速器油温、后差速器温度和环境温度)来估计传动系温度。用于在步骤68进行的所述确定的参数可以被输入到控制系统可访问的查找表中，以确定对应于各种测量的或估计的输入参数的扭矩水平。
在图2A所示的示例中，滤波后的扭矩请求54和未滤波的扭矩请求52在点51之前都是负的，这发生在区域1的开始之前。因此，如果沿着时间轴在该点发生踩加速器踏板，则可以认为满足启用条件。这里，未滤波的扭矩请求52迅速增加，直到其满足由踩加速器踏板所请求的扭矩水平。相比之下，滤波后的扭矩请求54增加得更慢，直到由点53指示的区域1的开始。在图表50所示的实施过程中，区域1的开始是变矩器或其它下游离合器开始打开之处。相比之下，图表56中的区域1的开始由点53'指示，并且不包括变矩器或其他下游离合器打开，因为图表56中所示的策略在整个实施过程中保持变矩器或离合器锁止。
返回到图3所示的流程图62，一旦作出适当的确定，则如步骤70所示，在区域1的开始处施加扭矩水平。如在图表50所示的控制策略中实施的，扭矩请求快速升高到由点55所指示的水平，该水平提供非常高的概率(已知如上所述的某些测量参数的不确定性)，使得如果扭矩施加足够的持续时间，则传动系将转到齿隙区。在至少一些实施例中，由点55指示的扭矩水平可以是20牛米(Nm)，并且可以尽可能快地达到该水平，而不引入不期望的传动系扰动，并且同时确保滤波后的扭矩请求不超过未滤波的扭矩请求。
如上所述，可以在已知输入参数之后从查找表检索扭矩水平。查找表可以具有基于用于控制齿隙的期望目标而确定的扭矩水平值。区域1滤波后的扭矩请求水平(例如，查找表中使用的值)可以通过确定可用于快速解开传动系并接近齿隙开始的最大请求扭矩来获得，而不会在扭矩下降到区域2的扭矩时产生“扭矩洞”的感觉，并且不允许扭矩请求太低，从而导致扭矩响应的延迟。该最大请求扭矩可以(例如)根据经验数据、理论模型或某种组合来确定。
在图表50中示出的控制策略中，在区域1的剩余部分，扭矩请求水平保持恒定；而在图表56中示出的策略中，扭矩请求水平在整个区域1的持续时间内增加。最初，扭矩请求可急剧增加到点55'，尽管该扭矩请求仍然处于比点55指示的扭矩请求水平低的扭矩请求水平。如上所述，当变矩器或其它下游离合器被锁止时，可以控制扭矩请求水平以在整个区域1中增加。如图表56所示，滤波后的扭矩请求策略60在区域1的整个剩余部分中继续增加，直到在点57'处达到最大值为止。图表56所示的扭矩请求的增加速率可以通过有效实现期望的扭矩请求控制的任何方法来确定。在至少一些实施例中，该确定可以部分地以发动机、马达或两者的扭矩输送不确定性为基础来作出。例如，如果扭矩不确定度被确定为+/-10Nm，则扭矩比将在整个不确定度的范围内，整个齿隙穿越事件的不确定度为20Nm。如果期望的齿隙穿越事件是(例如)100毫秒(ms)，则扭矩比将被选择在0Nm/s和200Nm/s之间的范围内。
图3所示的流程图62中的下一个步骤是确定动力传动系统是否进入了间隙区，或者甚至是否已经进入并穿过了间隙区以使得间隙完成，这在判定块72处示出。如上所述，本文所述的实施例提供了用于控制齿隙的系统和方法，包括在进入齿隙区之前的区域1和2期间进行控制的时间段。即使如此，扭矩请求水平可能最初升高得太高，或者区域1的持续时间有点太长，在这种情况下，动力传动系统可能会在区域1终止之前进入间隙区。解决这个问题的一种方式是使用自适应策略来调节齿隙控制，使得直到在区域1和区域2结束之后才进入间隙区。一种这样的自适应策略在标题为“车辆动力传动系统中的齿隙的自适应控制”(Adaptive Control of Backlash in a Vehicle Powertrain)的美国专利申请中被描述，该专利申请与本申请同时提交并且具有与本申请相同的受让人，代理人档案号为83668172，其通过引用被包含于此。
返回到图3示出的实施例，如果在判定块72处确定动力传动系统已经进入间隙区或者间隙区完成，则该策略前进到图3中标记为“B”的区域3控制，并结合图5详细描述。然而，如果在区域1期间动力传动系统未进入间隙区，则在判定块74确定是区域1的持续时间是否已超过，即，区域1的计划的持续时间是否完成。如果尚未完成其持续时间，则该方法循环回到步骤70；如果持续时间完成，则该方法转到图3中标记为“A”的区域2控制，并在图4中详细描述。
总之，区域1控制可以包括在第一时间段(即，区域1持续时间)在齿隙预测出现之后且在齿隙实际出现之前利用第一控制策略来控制动力传动系统的扭矩请求。在变矩器或其它下游离合器没有锁止的情况下，第一控制策略可以包括将扭矩请求增加到第一预定水平，例如，如图2A所示的20Nm，并且使扭矩请求保持恒定直到根据第二控制策略来控制扭矩请求为止(其在区域2中示出)。因此，由点57指示的最终扭矩请求水平与由点55指示的初始预定水平或第一预定水平相同。
在变矩器或其他下游离合器被锁止的情况下，第一控制策略可以包括以第一速率将扭矩请求增加到第一预定水平，参见(例如)在图2B中滤波后的扭矩请求60从点53'移动到点55'。在达到由点55'指示的第一预定水平之后，使扭矩请求以与第一速率不同的第二速率增加，直到根据第二控制策略来控制扭矩请求为止(其在区域2中示出)。在本实施例中，点55'和点57'之间的扭矩请求水平的增加速率不同于点53'和点55'之间的增加速率，并且该速率可以按照如上所述的来确定或通过其他方法来确定。
转到图4，示出了说明第二控制策略的流程图76。第二控制策略是在第一控制策略之后和出现齿隙之前实施的，即在区域1控制之后实施(假定在区域1期间没有进入间隙区)。与步骤68和第一控制策略类似，在步骤78处确定针对区域2控制的期望扭矩水平是多少。可以使用与在用于区域1控制的步骤68处的确定中所使用的输入相同或相似的输入(即，传动系温度、变速器的当前传动比、道路坡度和驾驶员请求扭矩或其他)来作出该确定。区域2扭矩请求可以(例如)通过确定每个挡位的最大扭转速度和车速来获得，所述车速仍然允许来自即将到来的区域3的扭转速度在间隙开始之后实现。扭转速度是传动系的扭转的速度，其可以(例如)根据传动系输入速度(即，发动机曲轴转速)与车轮处传动系速度之间的差异来确定。在至少一些实施例中，可以替代地使用扭转角或者还使用扭转角。
一旦在步骤78处作出确定，则如步骤80所示，在区域2期间施加扭矩请求水平，这对应于减小扭矩请求水平，并从点57、57'移动到点59、59'(分别如图表50、56所示)。如图2A和图2B所示，区域2的扭矩请求水平低于区域1的第一控制策略期间获得的最高扭矩请求水平。与区域1策略类似，如果变矩器或其他下游离合器打开，则如图表50所示，区域2控制策略在区域2的整个持续时间内将扭矩请求保持为恒定；相反，如果变矩器或下游离合器被锁止，则如图表56所示，整个区域2的策略中的扭矩请求水平都会增加。整个区域2的扭矩请求水平的增加速率(从点59'到点61')可以如上面针对区域1的增加速率所描述的来确定，尽管可以使用其它确定该速率的方式。
如上所述，在步骤78处接收到的输入将被用于确定区域2的扭矩请求水平，但是通常在区域1之后且在进入间隙区之前将使扭矩请求水平降低，使得一旦进入间隙区，将更容易提供平滑的过渡而通过齿隙区。如果扭矩请求保持在由点57、57'指示的区域1的末端处的水平，则可能难以在不发生不期望的传动系紊乱的情况下控制动力传动系统通过间隙区。为了继续上述示例，如果区域1的最大扭矩请求水平为20Nm，则在区域2控制开始时可以将其减小到约10Nm的水平。
在图4所示的流程图76中的步骤80处施加扭矩请求水平之后，确定动力传动系统是否已经进入并完成穿过齿隙区，这由判定块82示出。如果已经进入并完成穿过齿隙区，则控制策略前进到图4中标记为“C”的区域4控制上，并在图6中详细描述。如果动力传动系统没有完成间隙区，则流程图前进到判定块84，在判定块84处确定区域2的时间限制是否已经达到。如果已经达到，则控制策略前进到结合图5描述的区域3策略。如果还没有达到时间限制，则在判定块86处确定动力传动系统是否已经进入了间隙区。如果否，则该方法循环回到步骤80，在步骤80处仍然施加区域2扭矩请求水平；相反，如果在判定块86处的确定结果是动力传动系统处于间隙区中，则控制策略转到图5中示出的区域3控制。
总之，区域2控制可以包括在第二时间段(即区域2持续时间)，在区域1控制之后和出现齿隙之前，利用第二控制策略来控制动力传动系统的扭矩请求。在变矩器或其它下游离合器没有锁止的情况下，第二控制策略可以包括将扭矩请求减小到(例如)如图2A所示的第二预定水平10Nm，并且使扭矩请求保持恒定直到根据第3控制策略对扭矩请求进行控制(其在区域3中示出)。
在变矩器或其它下游离合器被锁止的情况下，第二控制策略可以包括将扭矩请求减小到第二预定水平，参见(例如)图2B中滤波后的扭矩请求60从点57'移动到59'。在达到由点59'指示的第二预定水平之后，扭矩请求增加直到齿隙开始为止(其在区域3中示出)。如图2A和图2B所示，区域2中的最大扭矩请求水平也是该区域的最终扭矩请求水平，并分别由点61和61'表示。如附图所示，最终扭矩请求水平均低于区域1中各自的最大扭矩请求水平(由点57和57'表示)。
转到图5，示出了说明第三控制策略的流程图88。第三控制策略是在出现齿隙之后并在齿隙完成之前实施的。与步骤68和第一控制策略类似，在步骤90处确定区域3控制的期望扭矩水平是多少。可以使用与在步骤68处针对区域1控制的确定中所使用的输入相同或类似的输入(即，传动系温度、变速器的当前传动比、道路坡度和驾驶员请求扭矩或其他)来进行该确定。在至少一些实施例中，区域3扭矩请求可以通过确定每个挡位下的最大扭转速度和车速来确定，所述车速在齿隙完成时产生可接受的NVH水平。一旦在步骤90处作出了确定，则如步骤92所示，在区域3中施加扭矩请求水平(其对应于如图表50、56所示分别从点61、61'移动到点63、63'的减小的扭矩请求水平)。如图2A和图2B所示，区域3处的扭矩请求水平低于在区域2的第二控制策略期间获得的最高扭矩请求水平。
与区域1策略和区域2策略类似，如图表50所示，如果变矩器或其它下游离合器打开，则区域3控制策略在区域3的持续时间内使扭矩请求保持恒定；相反，如图表56所示，如果变矩器或下游离合器被锁止，则扭矩请求水平在整个区域3策略中增加。区域3的扭矩请求水平增加的速率可以(例如)如上针对区域1或区域2所描述的来确定。如上所述，在步骤90处接收到的输入将用于确定区域3的扭矩请求水平，但是一般来说，当进入间隙区时，扭矩请求水平将降低。为了继续上述示例，如果区域1的最大扭矩请求水平为20Nm，区域2中的最大扭矩请求水平为10Nm，则可以在区域3控制开始时将扭矩请求水平降低到约5Nm的水平。
在图5所示的流程图88中在步骤92处施加扭矩请求水平之后，在判定块94处确定区域3的时间限制是否已经达到。如果已经达到，则控制策略前进到结合图6描述的区域4策略。如果没有达到时间限制，则在判定块96处确定间隙是否完成。如果没有，则该方法循环回到步骤92，在步骤92处仍然施加区域3扭矩请求水平；相反，如果判定块96处的确定的结果是间隙完成，则控制策略前进到图6所示的区域4控制。
总之，区域3控制可以包括在第三时间段(即区域3持续时间)，在出现齿隙之后但在齿隙完成之前，利用第三控制策略控制动力传动系统的扭矩请求。在变矩器或其它下游离合器未被锁止的情况下，第三控制策略可以包括将扭矩请求减小到(例如)如图2A所示的第三预定水平5Nm，并使扭矩请求保持恒定直到根据第四控制策略来控制扭矩请求为止(其在区域4中示出)。
在变矩器或其它下游离合器被锁止的情况下，第三控制策略可以包括将扭矩请求减小到第三预定水平，参见(例如)图2B中的滤波后的扭矩请求60被减小并从点61'移动到点63'。在达到由点63'指示的第三预定水平之后，扭矩请求增加，直到根据第四控制策略来控制扭矩请求为止(其在区域4中示出)。如图2A和图2B所示，区域3中的最大扭矩请求水平也是该区域的最终扭矩请求水平(分别由点65和65'指示)。如附图所示，最终扭矩请求水平均低于区域2中的其各自的最大扭矩请求水平(由点61和61'指示)。
图6示出了说明根据本文所述的实施例的第四控制策略的流程图98。在步骤100处，确定如何将所请求的扭矩从其在区域3控制结束时的水平分别融合到如图2A和2B中的线52和58所示的实际的扭矩请求。为了作出该确定，可以使用包括用于确定区域1、2和3控制策略中的其它扭矩水平的输入，也可包括对动力传动系统的当前扭矩的测量或估计的多个输入。在用于确定扭矩图形的这样一种策略中，可能期望在传动系的一个固有频率的时间段内将扭矩请求水平从其在区域3的最终水平(分别由点65、65'指示)升高到实际扭矩请求水平。这可以足够快的返回到车辆操作者期望的扭矩请求水平，同时仍然以减少或消除不期望的传动系紊乱的方式实现。在步骤102处，施加扭矩图形，然后，在判定块104确定当前扭矩是否等于请求扭矩。如果否，则该方法循环回到步骤102并继续直到这些扭矩相等为止；此时该方法完成。
虽然上文描述了示例性实施例，但并非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，在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下能够进行各种变化。此外，各个实施的实施例的特征可组合，以形成本发明的进一步的实施例。

Claims (11)

1.一种用于控制车辆动力传动系统中的齿隙的方法，包括：
在出现齿隙预测之后且在出现齿隙之前，利用第一控制策略来控制动力传动系统的扭矩请求；
在第一控制策略之后且在出现齿隙之前，利用第二控制策略来控制扭矩请求，使得扭矩请求水平低于在第一控制策略期间获得的最高扭矩请求水平，
其中，第一控制策略包括：将扭矩请求增加到第一预定水平，并且使所述扭矩请求保持恒定，直到根据第二控制策略来控制所述扭矩请求为止，
或者，第一控制策略包括：以第一速率将扭矩请求增加到第一预定水平，并且在达到第一预定水平之后，以不同于第一速率的第二速率增加所述扭矩请求，直到根据第二控制策略来控制所述扭矩请求为止。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，第二控制策略包括将扭矩请求增加到第二预定水平，并使所述扭矩请求保持恒定直到出现齿隙为止。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，第二控制策略包括以第三速率将扭矩请求增加到第二预定水平，并且在达到第二预定水平之后，以不同于第三速率的第四速率增加所述扭矩请求，直到出现齿隙为止。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，第二控制策略包括将扭矩请求从第一控制策略的最终扭矩请求水平减小，并控制所述扭矩请求持续第二控制策略的持续时间，以保持所述扭矩请求低于第一控制策略的最终扭矩请求水平。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在出现齿隙之后，根据与第一控制策略和第二控制策略不同的第三控制策略来控制扭矩请求，使得所述扭矩请求水平低于在第二控制策略期间获得的扭矩请求水平。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，第三控制策略包括将扭矩请求从第二控制策略的最终扭矩请求水平减小，并控制所述扭矩请求持续第三控制策略的持续时间，以保持所述扭矩请求低于第二控制策略的最终扭矩请求水平。
7.一种用于控制车辆动力传动系统中的齿隙的方法，包括：
在出现齿隙预测之后且在出现齿隙之前的第一时间段期间，控制动力传动系统的扭矩请求；
在第一时间段之后且在出现齿隙之前，将扭矩请求减小到低于在第一时间段期间获得的扭矩请求水平的扭矩请求水平，
其中，在第一时间段期间控制动力传动系统的扭矩请求包括：以第一速率将扭矩请求增加到第一预定水平，并保持扭矩请求恒定，直到在第一时间段之后扭矩请求减小为止，
或者，在第一时间段期间控制动力传动系统的扭矩请求包括：以第一速率将扭矩请求增加到第一预定水平；以不同于第一速率的第二速率增加扭矩请求，直到在第一时间段之后扭矩请求减小为止。
8.一种用于控制车辆动力传动系统中的齿隙的系统，包括：
控制系统，包括至少一个控制器，所述控制系统被配置为：在出现齿隙预测之后且在出现齿隙之前实施用于扭矩请求的第一控制策略，并在第一控制策略之后且在出现齿隙之前实施第二控制策略，使得扭矩请求水平低于在第一控制策略期间获得的扭矩请求水平，
其中，第一控制策略包括：将扭矩请求增加到第一预定水平，并且使所述扭矩请求保持恒定，直到根据第二控制策略来控制所述扭矩请求为止，
或者，第一控制策略包括：以第一速率将扭矩请求增加到第一预定水平，并且在达到第一预定水平之后，以不同于第一速率的第二速率增加所述扭矩请求，直到根据第二控制策略来控制所述扭矩请求为止。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制系统实施第二控制策略，使得扭矩请求从第一控制策略的最终扭矩请求水平减少，并且所述扭矩请求被控制持续第二控制策略的持续时间，以保持所述扭矩请求低于第一控制策略的最终扭矩请求水平。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述控制系统还被配置为：在出现齿隙之后，根据与第一控制策略和第二控制策略不同的第三控制策略来控制所述扭矩请求，使得扭矩请求水平低于在第二控制策略期间获得的扭矩请求水平。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述控制系统实施第三控制策略，使得扭矩请求从第二控制策略的最终扭矩请求水平减少，并且所述扭矩请求被控制持续第三控制策略的持续时间，以保持扭矩请求低于第二控制策略的最终扭矩请求水平。
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