CN111409619A

CN111409619A - 用于控制混合动力车辆的起步的方法和系统

Info

Publication number: CN111409619A
Application number: CN202010002765.4A
Authority: CN
Inventors: 陈伟添; 戴征宇; 江宏
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-01-04
Filing date: 2020-01-02
Publication date: 2020-07-14
Also published as: US11097732B2; DE102020100029A1; US20200216071A1

Abstract

本公开提供了“用于控制混合动力车辆的起步的方法和系统”。描述了用于操作混合动力车辆的传动系的系统和方法。在一个示例中，根据线性二次调节器来控制车辆起步，所述线性二次调节器根据变矩器打滑误差和车辆速度误差提供反馈控制。所述车辆起步还根据前馈控制来控制，所述前馈控制是基于请求的变矩器打滑和请求的车辆速度。

Description

用于控制混合动力车辆的起步的方法和系统

技术领域

本说明书涉及用于操作混合动力车辆的传动系的方法和系统。

背景技术

混合动力车辆可包括电机、内燃发动机、变矩器和阶梯传动比自动变速器。可通过用于装置中的每一者的单独控制器来提供对电机、内燃发动机、变矩器和阶梯传动比自动变速器的控制。对这些装置的单独控制有时可能是足够的，但是由于在复杂的校准过程期间要进行权衡，由此调整每个控制器以提供车辆期望的水平，因此可能难以提供整个传动系的更优的性能。在车辆起步条件期间，当发动机效率、传动系噪声和振动以及车辆加速度指标可能会受到发动机控制器、变矩器控制器和电机控制器的调整影响时，情况可能恰好如此。例如，增加发动机转速以增加发动机效率可能导致另外的变矩器打滑，从而降低总体传动系效率。因此，可能期望以简化控制器校准的方式来提供对发动机、电机和变矩器的控制，同时提供高水平的控制器和传动系性能。

发明内容

本文的发明人已经认识到上述问题并且开发了一种传动系操作方法，所述方法包括：在车辆起步期间通过控制器以包括变矩器打滑误差(slip error)和车辆速度误差的成本函数为条件来调整变矩器离合器扭矩容量和电机扭矩。

通过响应于包括变矩器打滑误差和车辆速度误差的成本函数来调整变矩器离合器容量和电机扭矩，可能更容易实现期望的车辆起步。特别地，作为线性二次调节器(LQR)的一部分的成本函数可简化车辆校准，因为电机扭矩、变矩器打滑与发动机扭矩之间的关系通过LQR统一了。根据车辆性能目标对所述车辆进行校准的人或机器不需要知道发动机扭矩和电机扭矩如何与用于提供请求的车辆性能水平的变矩器打滑相关。

本说明书可提供若干优点。特别地，所述方法可改善车辆起步控制。此外，所述方法可简化车辆校准以实现请求的车辆性能目标。另外，所述方法可通过降低车辆校准复杂度来降低车辆成本。

当单独或结合附图考虑时，根据以下具体实施方式，本说明书的上述优点和其他优点以及特征将是显而易见的。

应理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍将在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由在具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。

附图说明

当单独或参考附图时，通过阅读本文称为具体实施方式的实施例的示例，将更充分地理解本文描述的优点，在附图中：

图1是发动机的示意图；

图2是混合动力车辆传动系的示意图；

图3示出了传动系控制器的框图；并且

图4示出了用于操作混合动力车辆的传动系的方法。

具体实施方式

本说明书涉及用于操作混合动力车辆的传动系。特别地，本说明书涉及改善混合动力车辆的车辆起步并且降低控制器校准的复杂度。传动系可包括图1所示类型的发动机。混合动力传动系可如图2所示配置。混合动力车辆可包括图3的框图中所示的控制器。混合动力传动系可通过图4的方法来操作。

参考图1，内燃发动机10(其包括多个气缸，图1中示出其中一个气缸)由电子发动机控制器12控制。控制器12从图1和图2所示的各种传感器接收信号，并且采用图1和图2中所示的致动器以基于所接收的信号和存储在控制器12的存储器中的指令来调整发动机和传动系操作。

发动机10由气缸盖35和缸体33组成，所述气缸盖和缸体包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36定位在其中并且通过与曲轴40的连接来进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。任选的起动机96(例如，低电压(以小于30伏特进行操作的)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可选择性推进小齿轮95以接合环形齿轮99。起动机96可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可通过带或链条选择性地向曲轴40供应动力。在一个示例中，起动机96在未接合到发动机曲轴时处于基本状态。燃烧室30被示出为通过相应的进气门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由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57确定。进气门52可由气门激活装置59选择性地激活和停用。排气门54可由气门激活装置58选择性地激活和停用。气门激活装置58和59可以是机电装置。

直接燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这是本领域技术人员已知的直接喷射。进气道燃料喷射器67被示出定位成将燃料喷射到气缸30的进气道中，这是本领域技术人员已知的进气道喷射。燃料喷射器66和67与由控制器12提供的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66和67。

另外，进气歧管44被示出为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地联接到涡轮增压器压缩机162。任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从压缩机162到进气歧管44的气流。增压室45中的压力可被称为节气门入口压力，因为节气门62的入口在增压室45内。节气门出口在进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可定位在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机再循环阀47可选择性地调整到完全打开与完全关闭之间的多个位置。废气门163可通过控制器12进行调整以允许排气选择性地绕过涡轮164，从而控制压缩机162的速度。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。

无分电器点火系统88响应于控制器12而通过火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在三元催化剂70上游联接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可替代UEGO传感器126。

在一个示例中，催化剂过滤器70可包括多个砖和三元催化剂涂层。在另一个示例中，可使用多个排放控制装置，每个排放控制装置具有多个砖。

控制器12在图1中被示出为常规微计算机，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、保活存储器110和常规数据总线。控制器12被示出为除了接收先前论述的那些信号之外还从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到加速踏板130(例如，人/机接口)以用于感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器134；联接到制动踏板150(例如，人/机接口)以感测由人类驾驶员132施加的力的位置传感器154；来自联接到进气歧管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；从传感器120进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。也可以感测大气压力(传感器未示出)，以便由控制器12处理。在本说明书的一个优选方面，发动机位置传感器118在曲轴的每一转产生预定数量的等距脉冲，从中可确定发动机转速(RPM)。

控制器12还可接收来自人/机接口11的输入。起动发动机或车辆的请求可通过人和对人/机接口11的输入来生成。人/机接口11可以是触摸屏显示器、按钮、按键开关或其他已知的装置。

在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：所述循环包括进气冲程、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。空气通过进气歧管44被引入到燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。活塞36靠近气缸底部并且处于其冲程的末端时(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)的位置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朝向气缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程的末端并且最接近气缸盖的点(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)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，燃料被引入燃烧室中。在下文中称为点火的过程中，喷射的燃料由已知的点火装置(诸如火花塞92)点燃，从而导致燃烧。

在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转换成旋转轴的旋转动力。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧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，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。

图2是包括动力传动系统或传动系200的车辆225的框图。图2的动力传动系统包括图1所示的发动机10。动力传动系统200被示出为包括车辆系统控制器255、发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254、能量存储装置控制器253和制动器控制器250。控制器可通过控制器局域网(CAN)299进行通信。控制器中的每一者都可向其他控制器提供信息，诸如功率输出限制(例如，经控制不应被超过的装置或部件的功率输出)、功率输入限制(例如，经控制不应被超过的装置或部件的功率输入)、被控制的装置的功率输出、传感器和致动器数据、诊断信息(例如，关于劣化的变速器的信息、关于劣化的发动机的信息、关于劣化的电机的信息、关于劣化的制动器的信息)。此外，车辆系统控制器255可向发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250提供命令，以实现基于车辆工况的驾驶员输入请求和其他请求。

例如，响应于驾驶员释放加速踏板和车辆速度，车辆系统控制器255可请求期望的车轮功率或车轮功率水平来提供期望的车辆减速率。所请求的期望的车轮功率可由车辆系统控制器255请求来自电机控制器252的第一制动功率和来自发动机控制器212的第二制动功率来提供，第一功率和第二功率在车轮216处提供期望的传动系制动功率。车辆系统控制器255还可通过制动器控制器250请求摩擦制动功率。制动功率可称为负功率，因为它们使传动系和车轮旋转减慢。正功率可维持或加速传动系和车轮旋转。

在其他示例中，控制动力传动系统装置的划分可不同于图2所示的划分。例如，单个控制器可代替车辆系统控制器255、发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250。替代地，车辆系统控制器255和发动机控制器12可以是单个单元，而电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250是独立的控制器。

在这个示例中，动力传动系统200可由发动机10和电机240提供动力。在其他示例中，发动机10可被省略。发动机10可用图1中所示的发动机起动系统通过带传动起动机/发电机(BISG)219或通过也被称为集成式起动机/发电机的传动系集成式起动机/发电机(ISG)240来起动。可通过任选的BISG速度传感器203来确定BISG 219的速度。传动系ISG240(例如，高电压(以大于30伏的电压操作)电机)也可被称为电机、电动机和/或发电机。此外，发动机10的功率可通过诸如燃料喷射器、节气门等的功率致动器204来调整。

BISG通过带231机械地联接到发动机10。BISG可联接到曲轴40或凸轮轴(例如，图1的51或53)。当通过电能存储装置275或低电压电池280供应电力时，BISG可作为马达操作。BISG可作为向电能存储装置275或低电压电池280供应电力的发电机操作。双向DC/DC转换器281可将电能从高电压总线274传递到低电压总线273，反之亦然。低电压电池280电联接到低电压总线273。电能存储装置275电联接到高电压总线274。低电压电池280选择性地向起动机马达96供应电能。

发动机输出动力可通过双质量飞轮215传输到动力传动系统分离离合器235的输入侧或第一侧。分离离合器236可以是电致动或液压致动的。分离离合器236的下游侧或第二侧234被示出为机械地联接到ISG输入轴237。

ISG 240可被操作以向动力传动系统200提供动力，或者在再生模式中将动力传动系统动力转换成电能以存储在电能存储装置275中。ISG 240与逆变器276电连通，并且逆变器276与能量存储装置275电连通。逆变器276可将来自电能储存装置的直流(DC)电力转化成交流(AC)电力以操作作为马达的ISG 240。替代地，逆变器276可将来自ISG 240的AC电力转换成DC电力以存储在电能存储装置275中。ISG 240具有比图1所示的起动机96或BISG219更高的输出功率容量。此外，ISG 240直接驱动动力传动系统200或由动力传动系统200直接驱动。不存在将ISG 240联接到动力传动系统200的带、齿轮或链条。而是，ISG 240以与动力传动系统200相同的速率旋转。电能存储装置275(例如，高电压电池或电源)可以是电池、电容器或电感器。ISG 240的下游侧通过轴241机械地联接到变矩器206的泵轮285。ISG240的上游侧机械地联接到分离离合器236。ISG 240可通过如电机控制器252所指示作为马达或发电机操作来向动力传动系统200提供正功率或负功率。

变矩器206包括涡轮286以将动力输出到输入轴270。输入轴270将变矩器206机械地联接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当TCC被锁定时，动力从泵轮285直接传递到涡轮286。TCC由控制器12进行电操作。替代地，TCC可被液压地锁定。在一个示例中，变矩器可被称为变速器的部件。

当变矩器锁止离合器212完全脱离时，变矩器206通过变矩器涡轮286和变矩器泵轮285之间的流体传递将发动机动力传输到自动变速器208，从而实现动力倍增。相比之下，当变矩器锁止离合器212完全接合时，发动机输出动力通过变矩器离合器直接传递到变速器208的输入轴270。替代地，变矩器锁止离合器212可部分地接合，从而使得能够调整直接传递到变速器的动力的量。变速器控制器254可被配置为通过响应于各种发动机工况或者基于基于驾驶员的发动机操作请求来调整变矩器锁止离合器来调整由变矩器212所传输的动力的量。

变矩器206还包括泵283，所述泵283对流体加压以操作分离离合器236、前进离合器210和挡位离合器211。泵283通过泵轮285驱动，所述泵轮285以与ISG 240相同的速度旋转。

自动变速器208包括挡位离合器(例如，挡位1至10)211和前进离合器210。自动变速器208是固定齿轮比的变速器。替代地，变速器208可以是具有模拟固定齿轮比变速器和固定齿轮比的能力的无级变速器。挡位离合器211和前进离合器210可选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比。通过经由换挡控制电磁阀209调整供应到离合器的流体，可使挡位离合器211接合或脱离。来自自动变速器208的功率输出也可通过输出轴260传递到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可在将输出驱动动力传输到车轮216之前，响应于车辆行驶条件在输入轴270处传递输入驱动动力。变速器控制器254选择性地激活或接合TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。变速器控制器还选择性地停用或脱离TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。

此外，可通过接合摩擦车轮制动器218将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，摩擦车轮制动器218可响应于人类驾驶员将他们的脚压在制动踏板(未示出)上和/或响应于制动器控制器250内的指令而接合。此外，制动器控制器250可响应于由车辆系统控制器255做出的信息和/或请求而施加制动器218。以相同的方式，通过响应于人类驾驶员从制动踏板释放他们的脚、制动器控制器指令和/或车辆系统控制器指令和/或信息而脱离车轮制动器218，可减小对车轮216的摩擦力。例如，作为自动发动机停止程序的一部分，车辆制动器可通过控制器250向车轮216施加摩擦力。

响应于加速车辆225的请求，车辆系统控制器可从加速踏板或其他装置获得驾驶员需求功率或功率请求。车辆系统控制器255然后将所请求的驾驶员需求功率的一部分分配给发动机，并将剩余部分分配给ISG或BISG。车辆系统控制器255请求来自发动机控制器12的发动机功率和来自电机控制器252的ISG功率。如果ISG功率加上发动机功率小于变速器输入功率极限(例如，不应被超过的阈值)，则动力被输送到变矩器206，变矩器206然后将所请求的动力的至少一部分传递到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可基于输入轴功率和车辆速度的换挡计划和TCC锁止计划而选择性地锁定变矩器离合器212并通过挡位离合器211接合挡位。在一些条件下，当可能期望对电能存储装置275充电时，可在存在非零驾驶员需求功率的同时请求充电功率(例如，负ISG功率)。车辆系统控制器255可请求增加发动机功率来克服充电功率以满足驾驶员需求功率。

响应于使车辆225减速并提供再生制动的请求，车辆系统控制器可基于车辆速度和制动踏板位置提供负的期望的车轮功率(例如，期望的或请求的动力传动系统车轮功率)。车辆系统控制器255然后将负的期望车轮功率的一部分分配给ISG 240和发动机10。车辆系统控制器还可将所请求的制动功率的一部分分配给摩擦制动器218(例如，期望的摩擦制动轮功率)。此外，车辆系统控制器可向变速器控制器254通知车辆处于再生制动模式，使得变速器控制器254基于独特的换挡计划来变换挡位211，以提高再生效率。发动机10和ISG240可向变速器输入轴270供应负功率，但是由ISG 240和发动机10供应的负功率可由变速器控制器254限制，变速器控制器254输出变速器输入轴负功率极限(例如，不应被超过的阈值)。此外，车辆系统控制器255或电机控制器252可基于电能存储装置275的工况来限制ISG240的负功率(例如，被约束到小于阈值负阈值功率)。由于变速器或ISG限制而可能不由ISG240提供的期望的负车轮功率的任何部分可被分配给发动机10和/或摩擦制动器218，使得期望的车轮功率通过经由摩擦制动器218、发动机10和ISG 240的负功率(例如，吸收的功率)的组合来提供。

因此，对各种动力传动系统部件的功率控制可由车辆系统控制器255来监控，其中通过发动机控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250来提供对发动机10、变速器208、电机240和制动器218的局部功率控制。

作为一个示例，可通过控制涡轮增压发动机或机械增压发动机的节气门开度和/或气门正时、气门升程和增压调整火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合来控制发动机功率输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和空气充气的组合来控制发动机功率输出。在发动机产生的功率不足以旋转发动机的情况下可通过旋转发动机来提供发动机制动功率或负发动机功率。因此，发动机可通过在一个或多个气缸停用(例如，不燃烧燃料)的情况下在燃烧燃料的同时，或者在全部气缸停用的情况下且使发动机旋转的同时以低功率操作来产生制动功率。可通过调整发动机气门正时来调整发动机制动功率的量。可调整发动机气门正时以增加或降低发动机压缩功。此外，可调整发动机气门正时以增加或降低发动机膨胀功。在所有情况下，可在逐缸的基础上执行发动机控制以控制发动机功率输出。

电机控制器252可通过调整流入和流出ISG的磁场和/或电枢绕组的电流来控制来自ISG 240的功率输出和电能产生，如所属领域中已知的。

变速器控制器254通过位置传感器271来接收变速器输入轴位置。变速器控制器254可通过对来自位置传感器271的信号进行微分或者对预定时间间隔内已知角距离脉冲的数量进行计数来将变速器输入轴位置转换成输入轴转速。变速器控制器254可从扭矩传感器272接收变速器输出轴扭矩。替代地，传感器272可以是位置传感器或扭矩和位置传感器。如果传感器272是位置传感器，则控制器254可对预定时间间隔内的轴位置脉冲进行计数，以确定变速器输出轴速度。变速器控制器254还可对变速器输出轴速度进行微分以确定变速器输出轴加速度。变速器控制器254、发动机控制器12和车辆系统控制器255还可接收来自传感器277的另外的变速器信息，传感器277可包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器液压传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)、ISG温度传感器和BISG温度，换挡杆传感器和环境温度传感器。变速器控制器254还可从换挡选择器290(例如，人/机接口装置)接收所请求的挡位输入。换挡杆可包括用于挡位1至N(其中N是上挡位号)、D(行车)和P(驻车)的位置。

制动器控制器250通过车轮速度传感器221接收车轮速度信息并且从车辆系统控制器255接收制动请求。制动器控制器250还可直接地或通过CAN 299从图1所示的制动踏板传感器154接收制动踏板位置信息。制动器控制器250可响应于来自车辆系统控制器255的车轮功率命令来提供制动。制动器控制器250还可提供防抱死和车辆稳定性制动，以改善车辆制动和稳定性。因此，制动器控制器250可向车辆系统控制器255提供车轮功率极限(例如，不应被超过的阈值负车轮功率)，使得负ISG功率不会导致超过车轮功率极限。例如，如果控制器250发出50N-m的负车轮功率极限，则调整ISG功率以在车轮处提供小于50N-m(例如，49N-m)的负功率，其包括考虑变速器齿轮传动。

图1和图2提供了一种系统，所述系统包括：发动机；电机；包括在传动系中并且位于发动机与电机之间的传动系分离离合器，所述传动系分离离合器联接到发动机和电机；变矩器，所述变矩器包括变矩器离合器，所述变矩器联接到电机；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令以基于发动机转速而不是加速踏板位置来调整发动机扭矩，并且基于前馈控制值和反馈控制值来调整电机扭矩和变矩器离合器扭矩容量。该系统包括：其中前馈控制是基于请求的变矩器打滑和请求的车辆速度。该系统包括：其中所请求的车辆速度是基于加速踏板位置。该系统包括：其中反馈控制是基于车辆速度误差和变矩器打滑误差。该系统包括：其中变矩器打滑误差是实际变矩器打滑与请求的变矩器打滑之间的差异，并且其中所请求的变矩器打滑是基于加速踏板位置。

现在参考图3，示出了车辆起步(例如，来自小于阈值速度的车辆速度的车辆加速度，诸如来自零车辆速度的车辆起步)控制器300的框图。车辆起步控制器可并入到图1和图2的系统中作为图4的方法的一部分并且作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令。车辆起步控制器可从图1和图2中所示的传感器接收输入。车辆起步控制器可操作图1和图2中所示的致动器以使车辆起步。

加速踏板位置被输入到框302，在框302处，加速踏板位置被应用来参考表或函数，所述表或函数返回以经验确定的请求的车辆加速率。在一个示例中，可通过在底盘测功机上操作车辆并且评估根据表和/或函数的输出提供的车辆加速度值针对加速踏板输入水平是否满足期望水平来确定以经验确定的值。如果车辆加速度针对加速器输入水平不满足期望水平，则可以针对加速器输入水平增大车辆加速率。相反，如果车辆加速度针对加速器输入水平超过期望水平，则可减小车辆加速率。所请求的车辆加速度被输入到框304和框306。车辆加速度在框304处进行积分，并且框304输出所请求的车辆速度。所请求的车辆速度被输入到框306和结点318。在结点318处，从实际车辆速度中减去所请求的车辆速度，并且将结果(例如，车辆速度误差)输入到框314。实际车辆速度、变矩器涡轮转速、请求的变矩器打滑转速和实际变矩器打滑转速(例如，变矩器泵轮转速减去变矩器涡轮转速)也被输入到框306。在结点316处，从实际变矩器打滑转速中减去所请求的变矩器打滑转速，这会将变矩器打滑转速误差输出到框314。

发动机转速被输入到框320，在框320处，发动机转速被应用来参考输出发动机扭矩的表或函数，对于当前发动机转速，发动机在所述扭矩下最有效地操作。表或函数包括以经验确定的发动机扭矩值。可通过在测功机上操作发动机并且调整发动机节气门位置，同时维持发动机转速恒定并观察发动机效率和发动机扭矩来确定以经验确定的发动机扭矩值。与对于给定发动机转速的最高效率相符的发动机扭矩值被输入到表或函数中。从框320输出的发动机扭矩值是通过车辆起步控制器输出的请求的发动机扭矩，并且所述发动机扭矩值还被输入到结点312，在结点312处，从组合的发动机扭矩和马达扭矩请求中减去所述发动机扭矩值。可通过调整节气门位置、燃料喷射正时和火花正时来调整发动机扭矩。结点312的输出是ISG请求的扭矩。

框306输出基于变矩器涡轮转速、请求的车辆速度、请求的车辆加速度、实际车辆速度、请求的变矩器打滑转速和实际变矩器打滑转速的前馈控制需求。前馈控制可表示为：

其中u_ff是前馈命令，B^-1是逆B矩阵，f是矩阵，A是矩阵，

是目标或请求的变矩器打滑转速(例如，变矩器泵轮转速减去变矩器涡轮转速)，并且

是目标车辆速度。图4的方法描述了B、A和f矩阵的具体细节。前馈命令被输入到结点308，在结点308处，所述前馈命令被添加到反馈命令。

框314输出反馈命令，所述反馈命令是基于变矩器打滑误差和车辆速度误差。特别地，反馈命令可表示为：

其中u_fb是反馈命令，R^-1是R矩阵的求逆，B^T是B矩阵的转置阵，P是P矩阵，

是变矩器打滑误差，并且

是车辆速度误差。图4的方法描述了R、B和P矩阵的具体细节。反馈命令被输入到结点308，在结点308处，所述反馈命令被添加到前馈命令。

控制命令u是结点308的输出，并且其可表示为：

其中u是控制命令，u1是矩阵u的(第1行：第1列)单元格的内容，u2是矩阵u(第2行：第1列)的单元格的内容，T_发动机是发动机扭矩命令，T_ISG是ISG扭矩命令，T_TCC是变矩器离合器扭矩容量命令(例如，变矩器离合器可以传递的扭矩量)，u_fb是反馈命令，并且u_ff是前馈命令。发动机、ISG和TCC扭矩命令从发动机、ISG和TCC请求扭矩。

现参考图4，示出了用于操作传动系以改善车辆起步的方法的流程图。图4的方法可并入到图1和图2的系统中并且可与图1和图2的系统协作。此外，图4的方法的至少部分可作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令并入，而所述方法的其他部分可通过控制器变换现实世界中的装置和致动器的操作状态来执行。当执行图4的方法时，传动系分离离合器完全闭合。

在402处，方法400确定车辆工况。车辆工况可包括但不限于车辆速度、发动机转速、发动机温度、电能存储装置的荷电状态(SOC)和加速踏板位置。方法400前进至404。

在404处，方法400判断车辆目前是否正在起步。在一个示例中，如果加速踏板位置大于阈值并且车辆速度小于阈值速度，则方法400可判断车辆正在起步。在其他示例中，方法400可基于其他条件判断车辆正在起步。如果方法400判断车辆正在起步，则回答为是，并且方法400前进至406。否则，回答为否，并且方法400前进至430。

在430处，方法400响应于车辆工况来命令发动机、ISG和TCC，所述车辆工况包括但不限于如本领域中已知的加速踏板位置、车辆速度、接合的变速器齿轮和电池荷电状态。方法400前进至退出。

在406处，方法400确定请求的车辆起步加速度、请求的车辆速度和请求的变矩器打滑。在一个示例中，加速踏板位置被应用来参考表或函数，所述表或函数输出以经验确定的请求的车辆起步加速度的值。可通过对所请求的车辆起步加速度进行积分来确定所请求的车辆速度。所请求的变矩器打滑可通过表或函数来确定，所述表或函数可通过加速踏板位置和目前接合的变速器齿轮进行参考。方法400前进至408。

在408处，方法400从各种传动系传感器确定实际发动机转速、车辆速度和涡轮转速。方法400前进至410。

在410处，方法400确定请求的发动机扭矩。发动机转速参考输出发动机扭矩的表或函数，对于当前发动机转速，发动机在所述扭矩下最有效地操作。表或函数包括以经验确定的发动机扭矩值。可通过在测功机上操作发动机并且调整发动机节气门位置，同时维持发动机转速恒定并观察发动机效率和发动机扭矩来确定以经验确定的发动机扭矩值。与对于给定发动机转速的最高效率相符的发动机扭矩值通过校准被输入到表或函数中。从函数或表中输出的发动机扭矩值是请求的发动机扭矩T_发动机。因此，不从加速踏板位置确定发动机扭矩。方法400前进至412。

在412处，方法400确定组合的前馈扭矩，所述组合的前馈扭矩包括用于变矩器旁路离合器的扭矩、发动机扭矩和电机扭矩(例如，图2的240)。前馈扭矩可表示为：

其中u_ff是前馈扭矩值，B是矩阵，所述矩阵可表示为：

f是矩阵，其可表示为：

A是矩阵，其可表示为：

其中

是目标或请求的变矩器打滑转速(例如，变矩器泵轮转速减去变矩器涡轮转速)，其中

是目标车辆速度，其中J_{有效,泵轮}是有效的变矩器泵轮惯性，其可表示为：J_{有效，泵轮}＝J_发动机+J_泵轮+J_ISG+J_up，其他，其中J_发动机是发动机惯性，J_泵轮是变矩器泵轮惯性，J_ISG是ISG惯性，并且J_up,其他是双质量飞轮、传动系分离离合器等的惯性。变量m_{有效,车辆}可表示为：

其中J_涡轮是变矩器涡轮惯性，J_变速器是变速器惯性，J_FD,up是从变速器输出轴到差速器的传动系的惯性，GR₁是变速器第一齿轮比，J_FD,down是从差速器到车桥半轴的传动系的惯性，FDR是主减速比(例如，桥速比)，r_车轮是车轮半径，m_车辆是车辆的质量，J_车轮是车轮的惯性，并且F₀、F₁和F₂是道路荷载系数。方法400前进至412。

在414处，方法400确定线性二次常规反馈控制。在一个示例中，通过如下方程提供反馈控制：

其中u_FB是反馈控制列向量对照(compring)，

是变矩器打滑误差，其可表示为

(其中ω_打滑是实际变矩器打滑并且其中ω^* _打滑是所请求的变矩器打滑)，并且

是车辆速度误差，其可表示为

(其中V_车辆是实际车辆速度并且V^* _车辆是所请求的车辆速度)。

反馈控制从优化成本函数

导出，其中正矩阵Q>0、R>0可由控制设计者和校准者选择。如果需要更好的扭矩打滑转速误差和车辆速度误差，可选择特征值较大的Q。如果想限制反馈控制的工作，可选择特征值较大的R。Q和R的适当选择允许车辆起步性能与所需的反馈控制工作之间的适当权衡。

正矩阵P是矩阵方程A+A^TP+Q-PBR^-1B^TP＝0的解，使用商业软件工具即可立即获得。方法400前进至416。

在416处，方法400确定总量控制。总量控制可表示为：

其中u是总量控制，u₁＝T_发动机+T_ISG，u₂＝T_TCC，T_发动机是发动机扭矩，T_ISG是ISG扭矩，并且T_TCC是变矩器离合器扭矩容量。方法400前进至418。

在418处，方法400确定变矩器离合器扭矩容量请求。变矩器离合器扭矩容量请求为u₂。方法400前进至420。

在420处，方法400确定ISG扭矩请求。在一个示例中，从u₁中减去在410处确定的扭矩以提供ISG扭矩请求。发动机扭矩请求是在410处确定的扭矩(T_发动机)。方法400前进至退出。

以这种方式，可一致地确定发动机扭矩、ISG扭矩和变矩器离合器扭矩容量，使得在车辆起步期间调整这些扭矩请求中的一者不会对其他扭矩请求产生意想不到的影响。

因此，图4的方法提供了一种传动系操作方法，所述方法包括：在车辆起步期间通过控制器来调整变矩器离合器扭矩容量和电机扭矩，所述控制器受到包括变矩器打滑误差和车辆速度误差的成本函数的约束。该方法包括：其中成本函数可表示为第一积分和第二积分的和。该方法包括：其中第一积分包括变矩器打滑转速误差和车辆速度误差的积分。该方法包括：其中第二积分是包括反馈矩阵的积分。该方法还包括响应于发动机转速来调整发动机扭矩。该方法包括：其中车辆起步包括通过闭合传动系分离离合器将电机联接到发动机。该方法包括：其中传动系分离离合器在传动系中在从发动机到车轮的扭矩流的方向上定位在发动机的下游且在电机和变速器的上游。该方法包括：其中车辆速度误差是基于加速踏板位置。

图4的方法还提供了一种传动系操作方法，所述方法包括：通过控制器，基于加速踏板位置和实际车辆速度，响应于车辆速度误差来调整变矩器扭矩容量和电机扭矩；以及响应发动机转速而不是加速踏板位置来调整发动机扭矩。该方法包括：其中通过调整节气门的位置来调整发动机扭矩。该方法包括：其中进一步响应于前馈控制和反馈控制来调整变矩器扭矩容量和电机扭矩。该方法包括：其中前馈控制是基于请求的变矩器打滑和请求的车辆速度。该方法包括：其中车辆速度误差是实际车辆速度与请求的车辆速度之间的差异，其中所请求的车辆速度是基于加速踏板位置。该方法包括：其中反馈控制是基于车辆速度误差和变矩器打滑误差。该方法包括：其中变矩器打滑误差是实际变矩器打滑与请求的变矩器打滑之间的差异，并且其中所请求的变矩器打滑是基于加速踏板位置。

注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以结合各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一者或多者，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的处理策略等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以所示顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，处理顺序不一定是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供。一个或多个所示的动作、操作和/或功能可以取决于所使用的特定策略而重复地执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能的至少一部分可以图形地表示要编程到控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码。当通过结合一个或多个控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令来执行所描述的动作时，控制动作还可以变换物理世界中的一个或多个传感器或致动器的操作状态。

描述到此结束。在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，所属领域技术人员对本说明书的阅读将想到许多改变和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代的燃料配置操作的单缸、I3、I4、I5、V6、V8、V10和V12发动机可以使用本说明书来获益。

根据本发明，一种传动系操作方法包括：在车辆起步期间通过控制器以包括变矩器打滑误差和车辆速度误差的成本函数为条件来调整变矩器离合器扭矩容量和电机扭矩。

根据一个实施例，所述成本函数可表示为第一积分和第二积分的和。

根据一个实施例，所述第一积分包括变矩器打滑转速误差和车辆速度误差的积分。

根据一个实施例，所述第二积分是包括反馈矩阵的积分。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于，响应于发动机转速来调整发动机扭矩。

根据一个实施例，所述车辆起步包括通过闭合传动系分离离合器将所述电机联接到发动机。

根一个实施例，所述传动系分离离合器在传动系中在从发动机到车轮的扭矩流的方向上定位在发动机的下游且在电机和变速器的上游。

根据一个实施例，所述车辆速度误差是基于加速踏板位置。

根据本发明，一种传动系操作方法包括：通过控制器，基于加速踏板位置和实际车辆速度，响应于车辆速度误差来调整变矩器扭矩容量和电机扭矩；以及响应发动机转速而不是加速踏板位置来调整发动机扭矩。

根据一个实施例，通过调整节气门的位置来调整所述发动机扭矩。

根据一个实施例，进一步响应于前馈控制和反馈控制来调整变矩器扭矩容量和所述电机扭矩。

根据一个实施例，所述前馈控制是基于请求的变矩器打滑和请求的车辆速度。

根据一个实施例，所述车辆速度误差是所述实际车辆速度与请求的车辆速度之间的差异，其中所请求的车辆速度是基于加速踏板位置。

根据一个实施例，所述反馈控制是基于所述车辆速度误差和变矩器打滑误差。

根据一个实施例，所述变矩器打滑误差是实际变矩器打滑与请求的变矩器打滑之间的差异，并且其中所请求的变矩器打滑是基于所述加速踏板位置。

根据本发明，提供了一种系统，所述系统具有：发动机；电机；包括在传动系中并且位于发动机与电机之间的传动系分离离合器，所述传动系分离离合器联接到发动机和电机；变矩器，所述变矩器包括变矩器离合器，所述变矩器联接到电机；以及控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令以基于发动机转速而不是加速踏板位置来调整发动机扭矩，并且基于前馈控制值和反馈控制值来调整电机扭矩和变矩器离合器扭矩容量。

根据一个实施例，所请求的车辆速度是基于所述加速踏板位置。

根据一个实施例，所述变矩器打滑误差是实际变矩器打滑与请求的变矩器打滑之间的差异，并且其中所请求的变矩器打滑是基于加速踏板位置。

Claims

1.一种传动系操作方法，所述方法包括：

在车辆起步期间通过控制器以包括变矩器打滑误差和车辆速度误差的成本函数为条件来调整变矩器离合器扭矩容量和电机扭矩。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述成本函数可表示为第一积分和第二积分的和。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述第一积分包括变矩器打滑转速误差和车辆速度误差的积分。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述第二积分是包括反馈矩阵的积分。

5.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括响应于发动机转速来调整发动机扭矩。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述车辆起步包括通过闭合传动系分离离合器将所述电机联接到发动机。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述传动系分离离合器在传动系中在从发动机到车轮的扭矩流的方向上定位在所述发动机的下游且在所述电机和变速器的上游。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述车辆速度误差是基于加速踏板位置。

9.一种系统，所述系统包括：

发动机；

电机；

包括在传动系统中并且位于所述发动机与所述电机之间的传动系分离离合器，所述传动系分离离合器联接到所述发动机和所述电机；

变矩器，所述变矩器包括变矩器离合器，所述变矩器联接到所述电机；以及

控制器，所述控制器包括存储在非暂时性存储器中的可执行指令以基于发动机转速而不是加速踏板位置来调整发动机扭矩，并且基于前馈控制值和反馈控制值来调整电机扭矩和变矩器离合器扭矩容量。

10.如权利要求9所述的系统，其中所述前馈控制是基于请求的变矩器打滑和请求的车辆速度。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述请求的车辆速度是基于所述加速踏板位置。

12.如权利要求9所述的系统，其中所述反馈控制是基于所述车辆速度误差和变矩器打滑误差。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述变矩器打滑误差是实际变矩器打滑与请求的变矩器打滑之间的差异，并且其中所述请求的变矩器打滑是基于加速踏板位置。