CN107757607B - 混合动力电动车辆的电机的转速控制 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及混合动力电动车辆的电机的转速控制。一种混合动力动力传动系统包括：发动机，具有曲轴；电动马达，具有经由分离离合器选择性地结合到曲轴的转子。所述动力传动系统还包括具有变矩器的传动装置，该变矩器具有固定到转子的泵轮。控制器被配置为：响应于发动机启动，为马达产生限定大小基于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的差的扭矩命令。

Description

混合动力电动车辆的电机的转速控制
技术领域
本公开涉及混合动力电动车辆，更具体地，涉及在特定工况期间利用转速控制来控制电机。
背景技术
混合动力电动动力传动系统包括发动机和电机。由发动机和/或电机产生的扭矩(或功率)能够通过变速器传递到驱动轮，以推进车辆。牵引电池向电机供应能量。
发明内容
根据一个实施例，一种混合动力动力传动系统包括：发动机，具有曲轴；电动马达，具有经由分离离合器选择性地结合到曲轴的转子。所述动力传动系统还包括具有变矩器的传动装置，该变矩器具有固定到转子的泵轮。控制器被配置为：响应于发动机启动，为马达产生限定大小基于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的差的扭矩命令。
根据另一实施例，一种车辆包括具有曲轴的发动机和传动装置。传动装置包括变矩器，所述变矩器具有泵轮和固定到可驱动地连接到车辆的驱动轮的涡轮轴的涡轮。变矩器还具有旁通离合器，该旁通离合器被构造为选择性地将泵轮与涡轮相对于彼此锁止。电机具有转子，该转子经由分离离合器选择性地结合到曲轴。转子固定到泵轮。转速传感器设置在传动装置内并被配置为输出指示测量泵轮转速的转速信号。车辆的至少一个控制器被配置为：响应于发动机与电机之间的扭矩分配的变化并且旁通离合器断开或打滑，为电机产生包括前馈分量和反馈分量的扭矩命令，所述反馈分量基于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的误差。
根据又一实施例，公开了一种控制混合动力动力传动系统的电机的方法。所述动力传动系统包括发动机、变速器和变矩器。所述变矩器包括涡轮、固定到电机的泵轮和旁通离合器。所述方法包括：产生用于启动发动机的命令。所述方法还包括：响应于所述用于启动发动机的命令并且旁通离合器断开或打滑，为电机产生限定大小基于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的差的转速控制扭矩命令。
附图说明
图1是示例性的混合动力电动车辆的示意图。
图2示出了在扭矩控制下控制电机的发动机启动期间的动力传动系统参数的变化。
图3A至图3C示出了用于启动发动机的控制策略的流程图。
图4是示出了用于控制电机的转速控制算法的控制图。
图5示出了在转速控制下控制电机的发动机启动期间的动力传动系统参数的变化。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，将理解的是，公开的实施例仅为示例，其他实施例可采用各种可替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或最小化一些特征以示出特定组件的细节。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方式使用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，可将参照任一附图示出并描述的各种特征与在一个或更多个其他附图中示出的特征相结合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可期望用于特定应用或实施方式。
参照图1，示出了根据本公开的实施例的混合动力电动车辆(HEV)10的示意图。图1示出了组件之间的代表性关系。组件在车辆中的物理布局和方位可改变。HEV 10包括动力传动系统12，动力传动系统12具有驱动传动装置16的发动机14，该传动装置16可称为模块化混合动力传动装置(MHT)。如将在下文进一步详细描述的，传动装置16包括电机(诸如电动马达/发电机(M/G)18)、相关联的牵引电池20、变矩器22以及多阶梯传动比自动变速器或齿轮箱24。M/G还可称为马达18。
发动机14和M/G 18两者都是HEV 10的驱动源。发动机14通常代表可以包括内燃发动机(诸如，汽油、柴油或天然气驱动的发动机)或燃料电池的动力源。当发动机14和M/G 18之间的分离离合器(K0离合器)26至少部分地接合时，发动机14产生被供应到M/G 18的发动机功率和对应的发动机扭矩。M/G 18可以由多种类型的电机中的任何一种来实现。例如，M/G 18可以是永磁同步马达。如下文将描述的，电力电子器件56将电池20提供的直流电(DC)调节至符合M/G 18的要求。例如，电力电子器件可向M/G 18提供三相交流电(AC)。
当分离离合器26至少部分接合时，动力从发动机14流向M/G 18。动力也可以从M/G18流向发动机14。例如，分离离合器26可以接合并且M/G 18可以作为发电机运转，以将由曲轴28和M/G轴30提供的旋转能转换成电能储存在电池20中。分离离合器26也可分离以将发动机14与动力传动系统12的其它部分隔离，使得M/G 18可以用作HEV 10的唯一驱动源。轴30延伸通过M/G 18。M/G 18的转子19固定在轴30上，而发动机14仅在分离离合器26至少部分接合时才选择性地可驱动地连接到轴30。
单独的起动马达31能够与发动机14选择性地接合以使发动机旋转，从而使燃烧开始。起动马达31可由车辆的12伏特的系统供电。一旦发动机启动，起动马达31便能够通过例如使小齿轮与飞轮(未示出)上的齿圈接合/分离的螺线管而与发动机分离。在一个实施例中，在分离离合器26断开时由起动马达31起动发动机14，以保持发动机与M/G 18分离。一旦发动机已启动并升高到与M/G 18相同的转速，分离离合器26便能够将发动机结合到M/G，以允许发动机提供驱动扭矩。
在另一实施例中，不设置起动马达31，替代地，由M/G 18启动发动机14。为此，分离离合器26部分地接合以将扭矩从M/G 18传递到发动机14。可要求M/G 18进行扭矩斜升，以在满足驾驶员需求的同时还启动发动机14。随后，一旦发动机转速升高到M/G的转速，分离离合器26便可完全接合。
M/G 18经由轴30可驱动地连接到变矩器22。例如，变矩器壳体可紧固到轴30。因此，当分离离合器26至少部分接合时，变矩器22可驱动地连接到发动机14。如果两个部件通过将它们的转速约束为成正比的动力流路径进行连接，则它们是可驱动地连接的。变矩器22包括固定到变矩器壳体(因此，固定到转子19)的泵轮35和固定到可驱动地连接到驱动轮42的变速器输入轴32的涡轮37。变矩器22在轴30与变速器输入轴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35传递至涡轮37。涡轮扭矩和泵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数倍。变矩器旁通离合器34可被设置为使得当其接合时将变矩器22的泵轮和涡轮摩擦地或机械地结合，以允许更高效的动力传输。变矩器旁通离合器34可以作为起步离合器运转，以提供平稳的车辆起步。可替代地或者相结合地，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M/G 18和齿轮箱24之间设置类似于分离离合器26的起步离合器。在一些应用中，分离离合器26通常称为上游离合器，起步离合器34(可以是变矩器旁通离合器)通常称为下游离合器。
齿轮箱24可包括齿轮组(未示出)，所述齿轮组通过诸如离合器和制动器(未示出)的摩擦元件的选择性接合而被选择性地置于不同的传动比，以建立期望的多个离散传动比或阶梯传动比。可以通过连接和断开齿轮组的某些元件以控制变速器输出轴38与变速器输入轴32之间的传动比的换挡计划来控制摩擦元件。通过相关联的控制器(诸如动力传动系统控制单元(PCU)50)基于各种车辆和环境工况而使齿轮箱24从一个传动比自动换挡至另一个传动比。齿轮箱24随后将动力传动系统输出扭矩提供到输出轴38。输出轴38可连接到传动系39(例如，传动轴和万向节)，传动系39将输出轴38连接到差速器40。
应理解的是，与变矩器22一起使用的液压控制式齿轮箱24仅是齿轮箱或变速器布置的一个示例；从发动机和/或马达接收输入扭矩并随后以不同的传动比将扭矩提供至输出轴的任何多传动比变速器都是可以被接受用于本公开的实施例的。例如，可通过包括沿换挡拨叉导轨平移/旋转换挡拨叉以选择期望传动比的一个或更多个伺服马达的自动机械式(或手动)变速器(AMT)来实现齿轮箱24。如本领域普通技术人员通常所理解的，例如，AMT可用于具有较高的扭矩需要的应用中。
如图1中的代表性实施例所示，输出轴38可连接到传动系39，传动系39将输出轴38连接到差速器40。差速器40经由连接到差速器40的各个车桥44驱动一对车轮42。差速器向每个车轮42传递大致相等的扭矩，同时允许轻微的转速差异(诸如当车辆转弯时)。可以使用不同类型的差速器或类似的装置将扭矩从动力传动系统分配到一个或更多个车轮。例如，在一些应用中，扭矩分配可根据特定的运转模式或状况而改变。
虽然示出为一个控制器，但控制器50可以是较大控制系统的一部分并且可以受整个车辆10中的多个其它控制器(诸如车辆系统控制器(VSC)和高电压电池控制器(BECM))控制。应理解的是，动力传动系统控制单元50和一个或更多个其它控制器可以统称为“控制器”，所述“控制器”响应于来自多个传感器的信号而控制多个致动器以控制多种功能，诸如启动/停止发动机14、运转M/G 18以提供车轮扭矩或为电池20充电、选择或计划变速器换挡等。控制器50可包括与多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)中的易失性和非易失性存储器。KAM是可以用于在CPU掉电时存储多个操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用多个已知的存储装置中的任何存储装置来实施，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何其它电、磁、光学或其组合的存储装置，这些数据中的一些代表由控制器使用以控制发动机、牵引电池、变速器或其它车辆系统的可执行指令。
控制器经由输入/输出(I/O)接口与多个发动机/车辆传感器和致动器通信，所述输入/输出(I/O)接口可以实现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，在将特定信号提供至CPU之前，一个或更多个专用硬件或固件芯片可以用于调节和处理所述特定信号。如图1中的代表性实施例总体上示出的，控制器50可以将信号发送到发动机14、分离离合器26、M/G 18、起步离合器34、传动装置齿轮箱24和电力电子器件56和/或从它们接收信号。尽管未明确说明，但是本领域的普通技术人员将识别出在上述每个子系统内可由控制器50控制的各种功能或组件。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/或部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、火花塞点火正时(针对火花点火式发动机)、进气门/排气门正时和持续时间、诸如交流发电机的前端附件驱动(FEAD)部件、空调压缩机、电池充电、再生制动、M/G运转、用于分离离合器26和起步离合器34的离合器压力以及传动装置齿轮箱24等。通过I/O接口传输输入的传感器可以用于指示例如涡轮增压器增压压力(如果适用的话)、曲轴位置(PIP)、发动机转速(RPM)、车轮转速(WS1、WS2)、车速(VSS)、冷却剂温度(ECT)、进气歧管压力(MAP)、加速踏板位置(PPS)、点火开关位置(IGN)、节气门位置(TP)、空气温度(TMP)、排气氧(EGO)或其它排气成分浓度或存在度、进气流量(MAF)、变速器的挡位、传动比或模式、变速器油温(TOT)、传动涡轮转速(TS)、变矩器旁通离合器34状态(TCC)、减速或换挡模式(MDE)。
可以通过一个或更多个附图中的流程图或类似图表来表示通过控制器50执行的控制逻辑或功能。这些附图提供可以使用一个或更多个处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实现的代表性控制策略和/或逻辑。因此，示出的多个步骤或功能可以以示出的序列执行、并行执行或在某些情况下有所省略。尽管没有总是明确地说明，但是本领域内的普通技术人员将认识到根据使用的特定处理策略可以重复执行说明的步骤或功能中的一个或更多个。类似地，处理顺序对于实现在此描述的特征和优点并非是必需的，而是为了便于说明和描述而提供。控制逻辑可以主要在通过基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系统控制器(诸如控制器50)执行的软件中实现。当然，根据特定应用，可以在一个或更多个控制器中的软件、硬件或者软件和硬件的组合中实现控制逻辑。当在软件中实现时，控制逻辑可以设置在具有代表通过计算机执行以控制车辆或其子系统的代码或指令的存储数据的一个或更多个计算机可读存储装置或介质中。计算机可读存储装置或介质可以包括利用电、磁和/或光学存储器来保持可执行指令和关联的校准信息、操作变量等的多个已知物理装置中的一个或更多个。
车辆驾驶员使用加速踏板52来提供需求的扭矩、功率或驱动命令以推进车辆。踏板52可包括踏板位置传感器。通常，踩下和松开踏板52使踏板传感器产生加速踏板位置信号，该加速踏板位置信号可分别被控制器50解读为增加动力或减小动力的需求。至少基于来自踏板的输入，控制器50命令来自发动机14和/或M/G 18的扭矩。控制器50还控制齿轮箱24内的换挡正时以及分离离合器26和变矩器旁通离合器34的接合或分离。与分离离合器26类似，可在接合位置和分离位置之间的范围内调节旁通离合器34。除了由泵轮和涡轮之间的液力耦合产生的可变打滑之外，这也在变矩器22中产生可变打滑。或者，根据特定应用，旁通离合器34可以操作为锁止或断开而不使用调节的操作模式。
为了利用发动机14驱动车辆，分离离合器26至少部分地接合以将发动机扭矩的至少一部分通过分离离合器26传递至M/G 18然后从M/G 18传递通过变矩器22和齿轮箱24。当发动机14单独提供推进车辆所必需的扭矩时，该运转模式可称为“发动机模式”、“纯发动机模式”或“机械模式”。
M/G 18可以通过提供额外动力来使轴30转动而辅助发动机14。该运转模式可称为“混合动力模式”、“发动机-马达模式”或“电动辅助模式”。
为了使用M/G 18作为唯一动力源来驱动车辆，除了分离离合器26将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离之外，动力流保持不变。在这段时间期间可以禁用发动机14中的燃烧或者以其它方式关闭发动机14以节省燃料。牵引电池20通过线路54将储存的电能传输至可包括例如逆变器和DC/DC转换器的电力电子器件56。电力电子器件56将来自电池20的DC电压转换成供M/G 18使用的AC电压。控制器50命令电力电子器件56将来自电池20的电压转换为提供给M/G 18的AC电压以将正扭矩(例如，驱动扭矩)或负扭矩(例如，再生扭矩)提供到轴30。该运转模式可以称为“纯电动模式”、“EV(电动车辆)模式”或“马达模式”。
在任意运转模式中，M/G 18可用作马达并为动力传动系统12提供驱动力。可选地，M/G 18可用作发电机并将来自动力传动系统12的动能转换成电能而储存在电池20中。例如，当发动机14正为车辆10提供推进动力时，M/G 18可用作发电机。M/G 18还可在再生制动期间用作发电机，在再生制动中，来自旋转车轮42的旋转能量经齿轮箱24回传并被转换为电能而储存在电池20中。
应理解的是，图1中示出的示意图仅仅是示例性的并不意味着限制。可以考虑利用发动机和马达两者的选择性接合以通过变速器进行传递的其它配置。例如，M/G 18可以相对于曲轴28偏移，和/或M/G 18可设置在变矩器22和齿轮箱24之间。在不脱离本公开的范围的情况下，可以考虑其它配置。
车辆控制系统(包括控制器50)基于来自与加速踏板52相关联的踏板位置传感器的信号来确定驾驶员需求扭矩。可通过将动力装置(powerplant)(例如，发动机和马达)置于扭矩控制下来传递该扭矩。在扭矩控制下，控制器确定发动机与马达之间的扭矩分配并从动力装置中的每个命令该扭矩。
参照图2，示出了示例性的发动机启动。在该示例中，发动机和马达处于扭矩控制下并且利用分离离合器(而不是辅助起动马达)来启动发动机。响应于发动机启动请求，控制器估计离合器容量63并确定命令的马达扭矩70。在发动机启动期间，命令的马达扭矩70等于驾驶员需求扭矩减去分离离合器扭矩。当分离离合器打滑并且发动机转速低于马达转速时，分离离合器扭矩是具有负号的分离离合器容量。当分离离合器打滑并且发动机转速高于马达转速时，分离离合器扭矩是具有正号的分离离合器容量。在时间T0，分离离合器容量62开始上升并且分离离合器开始闭合。在时间T1，如发动机转速轨迹64所示，发动机的曲轴开始旋转。在时间T3，如发动机扭矩轨迹66所示，发动机开始产生扭矩。当发动机启动时，发动机扭矩从时间T3到时间T4快速增大。
通过使用扭矩控制，发动机和马达被控制为转速匹配，使得分离离合器能够完全闭合以锁止发动机和马达。理想地，发动机和马达将在点68处锁止。但是，发动机扭矩大于实际的分离离合器容量62。当马达转速和发动机转速匹配并且分离离合器容量超过由发动机产生的扭矩时，分离离合器锁止。因此，发动机和马达的锁止延迟到点76，在点76处发动机扭矩66小于离合器容量62。
估计的分离离合器容量63不是对实际的分离离合器容量62的准确预测。由于该不准确性，所述系统不能完美地传递期望的泵轮扭矩。完美地传递期望的泵轮扭矩所需的马达扭矩由线60表示。理想马达扭矩60与实际马达扭矩70之间的差由轨迹72来示出。这表示在控制器无法正确补偿分离离合器扭矩时产生的扭矩扰动。在发动机启动期间，误差72使测量的马达转速74下降到期望的马达转速78以下。马达转速的这种降低使通过变矩器传递的扭矩减小并使车辆加速度减小。要注意的是，由于在扭矩控制中不存在目标马达转速，因此期望的马达转速78不是目标转速或命令转速。误差72还使马达转速74在发动机和马达锁止之后高于期望转速78。马达转速的这种升高使通过变矩器传递的扭矩增大并使车辆加速度增大。加速度的这些变化产生可由驾驶员察觉到的动力传动系统扰动。
在具有多个动力装置的车辆(诸如车辆10)中，每个动力装置准确地产生需求扭矩是重要的。扭矩的不准确性会导致在驾驶员没有请求的情况下车辆速度增大或减小。由于难以准确估计分离离合器的瞬时容量，因此在致动器之间的扭矩分配发生改变的过渡事件(诸如，发动机启动)期间利用扭矩控制来准确控制动力装置是特别困难的。在发动机启动期间，利用致动器中的至少一个的转速控制来减小扭矩传递误差可能是有利的。例如，在发动机启动期间可将马达18置于转速控制下。在转速控制下，控制器可设置目标马达转速并测量马达的转速。控制器可比较这些转速并基于这些转速之间的误差而向马达输出扭矩请求。
转速控制为扭矩传递误差提供了固有鲁棒性。在下面的示例中，使用变矩器模型来产生目标马达转速，这允许利用转速控制来控制M/G 18。能够在变矩器离合器未完全锁止(即，断开或打滑)的任何状况期间使用M/G的转速控制。当驾驶员应用加速踏板时，车辆控制系统确定驾驶员需求扭矩。只要变矩器容量小于该驾驶员需求扭矩，就会在变矩器两侧存在打滑。可利用变矩器的模型来预测打滑的量，从而预测期望的泵轮转速。由于获得转速目标等同于获得驾驶员需求扭矩，因此M/G能够被置于转速控制下并跟踪该目标。这提供了抗扭矩传递误差的鲁棒性。将在下面更详细地描述对M/G 18进行转速控制的示例性算法。
参照图3A至图3C，示出了用于启动发动机14的算法的流程图100。根据一个或更多个实施例，利用包含在车辆控制模块(例如，控制器50)内的软件代码实现所述方法。在其它实施例中，在其它车辆控制器中实现方法100，或者方法100分布在多个车辆控制器中。
在混合动力电动车辆中控制发动机启动的方法可通过配置到车辆的合适的可编程逻辑装置(诸如车辆控制模块、混合动力控制模块、与车辆计算系统通信的其它控制器或前者的组合)中的计算机算法、机器可执行代码或软件指令来实现。尽管在流程图100中示出的各个步骤似乎是按时间顺序进行的，但所述步骤中的至少一些可按不同顺序进行，并且一些步骤可同时执行或根本不执行。
在操作102处，控制器50确定发动机14是否连接到马达18。如果是，则控制循环回到“开始”。如果否，则控制器在操作104处从与踏板52相关联的传感器接收加速踏板位置信号。利用踏板位置信号，控制器在操作106处确定驾驶员需求扭矩。在操作108处，控制器确定涡轮37的转速，该转速可从车辆的速度推导得出。
在操作110处，控制器确定满足驾驶员需求扭矩所需的泵轮转速。可利用等式1来计算泵轮转速：
τturbine＝K(ωI)2+τbypass 等式(1)
其中，τturbine是涡轮处的扭矩，τbypass是变矩器旁通离合器上的扭矩，ωI是泵轮转速，K是涡轮转速和泵轮转速的函数。
由于期望的涡轮扭矩(等于驾驶员需求扭矩)、变矩器旁通离合器容量和涡轮转速是已知的，因此控制器可利用等式1来确定提供驾驶员需求扭矩的泵轮转速。
在操作112处，控制器确定发动机启动是否正在进行。如果否，则控制进行至操作114并且控制器确定发动机启动是否被请求。如果否，则控制循环回到“开始”。如果是，则控制进行至操作120。在操作120处，控制器确定即将使用哪个起动装置来启动发动机。在示出的车辆10中，可利用专用的起动机31或者通过马达18与分离离合器26相结合来启动发动机14。如果在操作122处确定使用起动机31，则控制进行至操作124，如果使用分离离合器，则控制进行至操作128。在操作124处，将电压供应到起动机31以起动发动机14。在操作126中，控制器命令分离离合器具有行程，以连接到曲轴28和轴30。如果分离离合器被用于启动发动机，则控制器在操作128处确定用于起动发动机的期望的分离离合器容量。在操作130处，控制器将分离离合器命令至用于供应在操作128中确定的容量而计算得到的压力。在一些实施例中，控制器可在操作132处测量分离离合器压力。该步骤是可选的。在操作134处，控制器估计分离离合器26的容量。在操作136中，确定马达转速和发动机转速。这些转速中的一者或两者可由传感器直接测量得到或者可由其它输入推导得出。在操作138处，控制器估计马达扭矩和发动机扭矩。
在操作140处，控制器确定发动机起动阶段是否完成。发动机起动阶段被限定在发动机起动的开始与发动机的第一次燃烧之间。控制器可通过测量发动机转速并将其与最小起动转速进行比较来确定发动机起动阶段的结束。如果发动机转速超过该最小起动转速并且燃料已被喷射并燃烧，则发动机起动阶段完成。
如果发动机起动阶段未完成，则控制进行至操作142，并且控制器确定在对发动机启动进行补偿的同时传递驾驶员需求扭矩所需的马达扭矩。
准确估计瞬时分离离合器容量是困难的并且可能导致扭矩传递误差。为了减小这些扭矩误差，可使用利用转速控制的反馈回路来调节命令的马达扭矩。等式1可用于在变矩器锁止离合器34断开或打滑时对马达进行转速控制。在操作144处，控制器确定变矩器锁止离合器是否断开或打滑。如果锁止离合器锁止，则控制进行至操作146并且马达18由于转速控制不可用而被置于扭矩控制下。如果离合器断开或打滑，则控制进行至操作148并且马达18被置于转速控制下。
图4示出了用于在转速控制下操作马达18的控制。控制器在框200处接收加速踏板位置信号和泵轮转速信号，并基于这些输入来确定驾驶员需求扭矩。将驾驶员需求扭矩提供到前馈控制器202中。前馈控制器202还接收分离离合器的容量估计。基于这些输入，前馈控制器202输出前馈扭矩。还将驾驶员需求扭矩提供到框204中。框204还接收涡轮转速和估计的变矩器离合器容量。基于这些输入，控制器利用等式1确定满足驾驶员需求扭矩所需的泵轮转速。框204将目标泵轮转速信号输出到比较框206。框206接收测量泵轮转速信号，并将目标泵轮转速与测量泵轮转速进行比较以确定误差，该误差被提供到反馈控制器208中。反馈控制器208将转速误差转换为反馈扭矩，并将反馈扭矩输出到泵轮转速控制器210。泵轮转速控制器210将前馈扭矩与反馈扭矩结合，并将基于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的差的转速控制扭矩命令输出到马达18。转速控制为扭矩传递误差提供了鲁棒性。由于转速控制是单调的(增大驾驶员需求扭矩请求将总是产生增大的目标泵轮转速)，因此对于变矩器模型中的误差来说转速控制也是鲁棒的。如果泵轮转速目标无法传递驾驶员的期望，则驾驶员将仅仅调节加速踏板直到车辆产生期望的响应为止。
返回参照操作112，如果发动机启动正在进行，则控制进行至操作116并且控制器确定分离离合器26的锁止阶段是否激活。锁止阶段发生在发动机转速和马达转速在彼此的预定阈值以内并且分离离合器开始锁止曲轴28和轴30之时。如果在操作116处为否，则控制进行至操作118并且确定发动机的升速(run-up)阶段是否激活。升速阶段发生在发动机起动阶段与锁止阶段之间。如果在操作118处为否，则控制进行至操作120。如果在操作118处为是，则控制进行至操作150。
在操作150处，控制器确定用于发动机升速的期望的分离离合器容量。在操作152处，控制器将分离离合器命令至为了供应在操作150中确定的容量而计算得到的压力。在一些实施例中，控制器可在操作154处测量分离离合器压力。该步骤是可选的。在操作156处，控制器估计分离离合器26的容量。在操作158和操作160处，确定马达和发动机的转速和扭矩。在操作162处，控制器确定分离离合器是否准备好被锁止。当发动机转速接近马达转速并且发动机加速度接近马达加速度时，分离离合器准备好被锁止。
如果分离离合器未准备好被锁止，则控制进行至操作164。在操作164处，控制器确定在对分离离合器容量进行补偿的同时传递驾驶员需求扭矩所需的马达扭矩。在操作166处，控制器确定变矩器锁止离合器是否断开或打滑。如果锁止离合器锁止，则控制进行至操作168并且马达18被置于扭矩控制模式下。如果旁通离合器断开或打滑，则控制进行至操作170并且马达18被置于例如如图4所述的转速控制下。
如果在操作162处分离离合器准备好被锁止，则控制进行至操作172，并且控制器确定用于在发动机升速期间锁止分离离合器的期望容量。在操作174处，控制器将分离离合器命令至为了供应在操作172中确定的容量而计算得到的压力。在一些实施例中，控制器可在操作176处测量分离离合器压力。在操作178中，控制器估计分离离合器26的容量。在操作180和操作182处，确定马达和发动机的转速和扭矩。在操作184处，控制器确定在对分离离合器容量进行补偿的同时传递驾驶员需求扭矩所需的马达扭矩。
在操作186处，控制器确定发动机是否连接以及启动过程是否完成。如果是，则控制进行至操作188并且马达被置于扭矩控制下。如果否，则控制进行至操作190，并且控制器确定变矩器锁止离合器是否断开或打滑。如果锁止离合器锁止，则控制进行至操作192并且马达18被置于扭矩控制模式。如果离合器断开或打滑，则控制进行至操作194并且马达18被置于转速控制模式。
参照图5，示出了示例性的发动机启动。在该示例中，发动机处于扭矩控制下，马达处于转速控制下，并且发动机正利用分离离合器进行启动。然而，应该理解的是，本公开的教导同样适用于利用辅助起动机31的发动机启动。图5的示例性的发动机启动利用图3A至图3C的算法。比较图2(扭矩控制)和图5(转速控制)，对M/G 18进行转速控制的优点变得明显。与图2中的测量马达转速74跟随期望的马达转速78相比，测量马达转速220更加紧密地跟随目标马达转速222。这产生更平稳的车辆加速和更少的抖冲。利用转速控制(如图4所示)，控制器可命令前馈扭矩命令224和反馈扭矩命令226。反馈扭矩命令是基于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的差的。通过根据泵轮转速来调节马达扭矩，可使测量马达转速220比利用扭矩控制更加紧密地跟随目标马达转速222。
在此公开的处理、方法或算法可被传送到处理装置、控制器或计算机，或者通过处理装置、控制器或计算机来实现，其中，所述处理装置、控制器或计算机可包括任何现有的可编程电子控制单元或专用电子控制单元。类似地，所述处理、方法或算法可以以多种形式被存储为可由控制器或计算机执行的数据和指令，包括但不限于：永久存储在非可写存储介质(诸如，ROM装置)上的信息以及可变地存储在可写存储介质(诸如，软盘、磁带、CD、RAM装置以及其它磁性介质和光学介质)上的信息。所述处理、方法或算法也可被实现为软件可执行对象。可选地，可使用合适的硬件组件(诸如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、状态机、控制器或其它硬件组件或装置)或者硬件、软件和固件组件的组合来整体地或部分地实现所述处理、方法或算法。
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权利要求所包含的所有可能的形式。说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以做出各种改变。如前所述，可组合各个实施例的特征以形成本发明的可能未明确描述或示出的进一步的实施例。虽然关于一个或更多个期望特性，多个实施例可能已被描述为提供优点或优于其它实施例或现有技术的实施方式，但是本领域普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易装配性等。因此，在这个意义上，任何实施例被描述为在一个或更多个特性方面不如其它实施例或现有技术的实施方式合意，这些实施例并不在本公开的范围之外并且可被期望用于特定的应用。

Claims (19)

1.一种混合动力动力传动系统，包括：
发动机，具有曲轴；
电动马达，包括经由分离离合器选择性地结合到曲轴的转子；
传动装置，包括变矩器，所述变矩器具有固定到转子的泵轮；
控制器，被配置为：响应于发动机处于启动期间，为马达产生限定大小基于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的差的扭矩命令，以使测量马达转速紧密地跟随目标马达转速。
2.如权利要求1所述的混合动力动力传动系统，其中，所述变矩器还具有旁通离合器，所述旁通离合器被构造为将泵轮与涡轮相对于彼此选择性地锁止。
3.如权利要求2所述的混合动力动力传动系统，其中，所述控制器被进一步配置为：响应于旁通离合器断开或打滑而产生所述扭矩命令。
4.如权利要求1所述的混合动力动力传动系统，其中，所述扭矩命令进一步包括前馈分量和反馈分量，所述反馈分量基于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的差。
5.如权利要求1所述的混合动力动力传动系统，其中，所述大小响应于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的差的增大而增大。
6.如权利要求5所述的混合动力动力传动系统，其中，所述大小响应于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的差的减小而减小。
7.如权利要求4所述的混合动力动力传动系统，其中，所述反馈分量基于变矩器旁通离合器的容量。
8.如权利要求1所述的混合动力动力传动系统，其中，所述控制器被进一步配置为：命令发动机启动。
9.如权利要求1所述的混合动力动力传动系统，还包括转速传感器，所述转速传感器设置在电动马达内，并被配置为输出指示测量泵轮转速的转速信号。
10.一种车辆，包括：
发动机，包括曲轴；
传动装置，包括变矩器，所述变矩器具有泵轮和固定到涡轮轴的涡轮，所述涡轮轴可驱动地连接到车辆的驱动轮，其中，所述变矩器还具有被构造为选择性地将泵轮与涡轮相对于彼此锁止的旁通离合器；
电机，包括经由分离离合器选择性地结合到曲轴并固定到泵轮的转子；
转速传感器，设置在电机内并被配置为输出指示测量泵轮转速的转速信号；
至少一个控制器，被配置为：响应于所述发动机与所述电机之间的扭矩分配发生变化的发动机启动期间并且旁通离合器断开或打滑，为电机产生包括前馈分量和反馈分量的扭矩命令以使测量电机转速紧密地跟随目标电机转速，其中，所述反馈分量基于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的误差。
11.如权利要求10所述的车辆，其中，所述反馈分量基于旁通离合器的容量。
12.如权利要求10所述的车辆，其中，所述前馈分量基于分离离合器的容量。
13.如权利要求11所述的车辆，其中，所述前馈分量基于车辆的加速踏板的踏板位置。
14.如权利要求10所述的车辆，其中，所述控制器被进一步配置为：响应于用于启动发动机的请求而命令分离离合器闭合。
15.如权利要求10所述的车辆，其中，所述反馈分量的大小响应于所述误差的增大而增大。
16.如权利要求10所述的车辆，其中，所述目标泵轮转速基于测量的涡轮转速。
17.一种控制混合动力动力传动系统的电机的方法，所述混合动力动力传动系统包括发动机、变速器和变矩器，所述变矩器具有涡轮、固定到电机的泵轮和旁通离合器，所述方法包括：
产生用于启动发动机的命令；
响应于所述用于启动发动机的命令、发动机处于启动期间并且旁通离合器断开或打滑，为电机产生限定大小基于目标泵轮转速与测量泵轮转速之间的差的转速控制扭矩命令，以使测量电机转速紧密地跟随目标电机转速。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：响应于发动机启动的完成，为电机产生限定大小基于驾驶员需求扭矩的扭矩控制扭矩命令。
19.如权利要求17所述的方法，还包括：响应于旁通离合器闭合，为电机产生限定大小基于驾驶员需求扭矩的扭矩控制扭矩命令。
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