CN112009449A - 混合动力车辆发动机起动和换挡控制策略 - Google Patents

混合动力车辆发动机起动和换挡控制策略 Download PDF

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杜希扬·帕莱吉亚
拉吉特·约里
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Abstract

本公开提供了“混合动力车辆发动机起动和换挡控制策略”。公开了一种用于发动机起动和变速器换挡的系统和方法，其中控制器可以操作以响应于使变速器换挡并起动发动机的命令而减小马达的扭矩并操作起动机‑发电机(ISG)以起动发动机。控制器可以响应于马达的扭矩达到零而脱离第二离合器并且随后将变速器换挡到目标齿轮比速度。控制器可以响应于换挡完成而增加马达、ISG和发动机的相应扭矩以将马达、ISG和发动机的速度朝向由目标齿轮比速度定义的目标速度驱动。控制器可以响应于马达的速度达到目标速度而接合第二离合器，并且响应于ISG和发动机的相应速度达到目标速度而接合分离离合器。

Description

混合动力车辆发动机起动和换挡控制策略
技术领域
本公开涉及一种用于混合动力车辆的控制系统。
背景技术
对于混合动力车辆，在协调发动机起动程序和协调变速器在不同齿轮比之间换挡时可能存在困难。对于可以包括大型发动机(例如，6.2升V-10发动机)的大型商用混合动力车辆，可能需要起动机-发电机产生大量功耗以产生转动起动和起动大型发动机需要的足够多扭矩。
发明内容
公开了一种用于混合动力车辆的发动机起动和变速器换挡的系统和方法，所述混合动力车辆包括同轴布置的发动机、起动机-发电机、马达和变速器齿轮箱。所述混合动力车还可以包括在所述起动机-发电机与所述马达之间的分离离合器和在所述马达与所述变速器齿轮箱之间的第二离合器。所述第二离合器可以是牙嵌式离合器。
可以包括控制器，所述控制器可操作以响应于使所述变速器齿轮箱换挡并起动所述发动机的命令而减小所述马达的扭矩并操作所述起动机-发电机以起动所述发动机。所述控制器还可以响应于所述马达的所述扭矩达到零而脱离所述第二离合器并且随后将所述变速器齿轮箱换挡到目标齿轮比速度。所述控制器还可以响应于所述换挡完成而增加所述马达、起动机-发电机和发动机的相应扭矩以将所述马达、起动机-发电机和发动机的速度朝向由所述目标齿轮比速度定义的目标速度驱动。所述控制器还可以响应于所述马达的所述速度达到所述目标速度而接合所述第二离合器。所述控制器还可以响应于所述起动机-发电机和马达的所述相应速度达到所述目标速度而接合所述分离离合器。
所述控制器还可以响应于所述分离离合器被接合而调整所述发动机的扭矩、所述起动机-发电机的扭矩和所述马达的所述扭矩以满足驾驶员需求的扭矩。所述控制器还可以操作以响应于起动所述发动机的所述命令而将所述发动机和起动机-发电机的所述速度朝向所述马达的所述速度调整，并且响应于所述发动机和所述起动机-发电机达到所述马达的所述速度而接合所述分离离合器。
所述控制器还可以操作以响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。所述控制器还可以操作以响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机并对所述变速器齿轮箱进行换挡。
所述控制器还可以操作以响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且所述车辆速度低于最大变速器升挡点而命令所述马达单独地推进所述车辆。所述控制器还可以操作以响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且所述车辆速度高于最大变速器升挡点而命令所述马达推进所述变速器齿轮箱被换挡。
所述控制器还可以操作以响应于车辆速度低于最大变速器降挡值并且响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。所述控制器还可以操作以响应于车辆速度低于最大变速器降挡值并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值而命令所述马达单独地推进车辆。
所述控制器还可以操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机并对所述变速器齿轮箱进行换挡。所述控制器还可以操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。
所述控制器还可以操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且响应于所述车辆速度低于最小变速器降挡点而命令所述变速器齿轮箱被换挡。所述控制器还可以操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且响应于所述车辆速度高于最小变速器降挡点而命令所述马达推进所述车辆。
所述控制器还可以操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值并且响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。所述控制器还可以操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值而命令所述马达单独地推进车辆。
公开了一种用于混合动力车辆的发动机起动和变速器换挡的替代系统和方法，所述混合动力车辆包括同轴布置的发动机、马达和变速器齿轮箱。所述混合动力车还可以包括在所述发动机与所述马达之间的分离离合器和在所述马达与所述变速器齿轮箱之间的第二离合器。所述第二离合器可以是牙嵌式离合器。
控制器可以操作以响应于使所述变速器齿轮箱换挡并起动所述发动机的命令而减小所述马达的扭矩并开始接合所述分离离合器以起动所述发动机。所述控制器还可以操作以响应于所述发动机起动而脱离所述分离离合器并且响应于所述马达的所述扭矩减小而脱离所述第二离合器并且随后将所述变速器齿轮箱换挡到目标齿轮比速度。所述控制器还可以响应于所述换挡完成而增加所述马达和发动机的相应扭矩以将所述马达和发动机的速度朝向由所述目标齿轮比速度定义的目标速度驱动。所述控制器还可以操作以响应于所述马达的所述速度达到所述目标速度而接合所述第二离合器。所述控制器还可以操作以响应于所述马达的所述相应速度达到所述目标速度而接合所述分离离合器。
附图说明
图1是混合动力车辆的代表性动力传动系统的示意图；
图2A是示出用于确定协调的发动机起动和变速器齿轮比升挡的第一方法的控制图；
图2B是示出用于确定协调的发动机起动和变速器齿轮比升挡的另一种方法的控制图；
图3A是示出用于确定协调的发动机起动和变速器齿轮比降挡的第一方法的控制图；
图3B是示出用于确定协调的发动机起动和变速器齿轮比降挡的另一种方法的控制图；
图4是示出在发动机起动程序和变速器换挡程序期间混合动力车辆的速度和扭矩特性的图；
图5是示出在协调的发动机起动程序和变速器换挡程序期间混合动力车辆的速度和扭矩特性的图；
图6A至图6C是示出用于确定何时共同或独立执行发动机起动程序和变速器齿轮箱升挡程序的方法的控制图；
图7A至图7B是示出用于确定何时共同或独立执行发动机起动程序和变速器齿轮箱降挡程序的方法的控制图；
图8是示出用于执行发动机起动程序的方法的控制图；并且
图9是示出用于执行变速器齿轮箱换挡程序的方法的控制图。
图10是示出用于执行发动机起动程序和变速器齿轮箱换挡程序的方法的控制图；
具体实施方式
本文描述本公开的实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅是示例并且其他实施例可以采取各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解，参考附图中的任一个示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合提供用于典型的应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改对于特定应用或实施方式来说可能是期望的。
参考图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示出了部件之间的代表性关系。部件在车辆内的物理放置和定向可以变化。HEV 10可以包括发动机12和电机，诸如集成式起动机-马达/发电机(ISG)14。如所示，ISG 14可以位于曲轴上并且连接到发动机12的飞轮。可以预期，轴15可以延伸穿过ISG14。还可以预期，ISG 14可以不位于轴15上，而是可以使用皮带或齿轮传动机构连接到发动机12的飞轮。HEV 10还可以包括诸如电动马达/发电机(M/G)16的电机、多级阶梯传动比齿轮箱18和高压电池20。
发动机12和M/G 16两者都可以被配置为驱动源以推进HEV 10。发动机12通常表示动力源，所述动力源可以包括内燃发动机，诸如汽油、柴油或天然气动力发动机，或燃料电池。当发动机12与M/G 16之间的分离离合器22至少部分地接合时，发动机12产生发动机动力和对应的发动机扭矩，所述发动机扭矩被供应到M/G 16。M/G 16可以由多种类型的电机中的任一者来实施。例如，M/G 16可以是永磁同步马达。电力电子器件按照M/G 16的要求调节由电池20提供的直流(DC)电力，如下文将描述。例如，电力电子器件可以向M/G 16提供三相交流(AC)。
当分离离合器22至少部分地接合时，从发动机12到M/G 16的动力流或从M/G 16到发动机12的动力流是可能的。例如，分离离合器22可以接合，并且M/G 16可以充当发电机以将由轴15和轴24提供的旋转能量转换成电能以存储在电池20中。分离离合器22也可以脱离以隔离发动机12，从而允许M/G 16充当HEV 10的唯一驱动源。可以预期，轴24可以延伸穿过M/G 16。M/G 16可以可驱动地连接到轴24，而发动机12可以仅在分离离合器22至少部分地接合时可驱动地连接到轴24。
ISG 64可以被配置为在发动机起动事件期间充当马达以起动发动机12，或者提供附加扭矩以推进HEV 10。ISG 14还可以被配置为从发动机12接收扭矩并且充当发电机以提供电能以对电池20充电。
可以预期，齿轮箱18可以包括齿轮组(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以不同的齿轮比选择性地放置，以建立期望的多个离散齿轮比或阶梯式齿轮比。摩擦元件可通过换挡计划来控制，所述换挡计划连接和分离齿轮组的某些元件以控制输出轴26与输入轴28之间的齿轮比。基于各种车辆和环境工况，齿轮箱18通过相关联的控制器(诸如动力传动系统控制单元(PCU)自动地从一个齿轮比换挡到另一个齿轮比。来自发动机12、ISG 14和M/G 16的动力和扭矩可以被输送到齿轮箱18并由齿轮箱接收。然后，齿轮箱18可以向输出轴26提供输出动力和扭矩。
应当理解，接受来自发动机和/或马达的一个或多个输入扭矩并且然后以不同齿轮比向输出轴26提供扭矩的任何多齿轮比齿轮箱与本公开的实施例一起使用是可接受的。例如，齿轮箱18可以通过自动化机械(或手动)变速器(AMT)来实施，所述变速器包括一个或多个伺服马达以沿着拨叉导轨平移/旋转换挡拨叉以选择期望的齿轮比。如本领域普通技术人员通常所理解，AMT可以用于例如具有较高扭矩需求的应用中。
如图1的代表性实施例中所示，输出轴26连接到差速器30。差速器30经由连接到差速器30的相应车桥34驱动一对车轮32。差速器向每个车轮32传输大致相等的扭矩，同时诸如当车辆转弯时，允许轻微的速度差异。可以使用不同类型的差速器或类似装置来将扭矩从动力传动系统分配到一个或多个车轮。在一些应用中，扭矩分配可以取决于例如特定的操作模式或工况而变化。
离合器36还可以位于齿轮箱18与M/G 16之间。可以预期，离合器36可以是“牙嵌式”离合器或任何其他类型的汽车机械互锁离合器机构。当离合器36接合而分离离合器22脱离时，M/G 16可以充当HEV 10的唯一驱动源。当离合器36和分离离合器22二者都接合时，HEV 10可以操作发动机12、ISG 14和/或M/G 16的任何组合以向HEV 10提供动力。可以预期，当齿轮箱18在不同的齿轮比之间换挡时或者当齿轮箱18位于“驻车”或“空挡”位置时，离合器36可以脱离以使发动机12、ISG 14和/或M/G 16与输入轴28解除联接。
HEV 10还可以包括相关联的控制器38，诸如动力传动系统控制单元(PCU)、发动机控制单元(ECU)等。尽管被示为一个控制器，但是控制器38可以是更大控制系统的一部分并且可以由整个HEV 10中的各种其他控制器(诸如车辆系统控制器(VSC))控制。因此应当理解，控制器38和一个或多个其他控制器可以统称为“控制器”，所述控制器响应于来自各种传感器的信号而控制各种致动器以控制诸如以下各项的功能：发动机12起动/停止；操作ISG 14以提供车轮扭矩或对电池20充电；操作M/G 16以提供车轮扭矩或对电池20充电；接合/脱离分离离合器22和离合器36；或者操作齿轮箱18以选择/安排变速器齿轮比换挡。
控制器38可以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单元(CPU)。例如，计算机可读存储装置或介质可以包括呈只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)的易失性和非易失性存储装置。KAM是一种持久性或非易失性存储器，其可以用于在CPU断电时存储各种操作变量。计算机可读存储装置或介质可以使用许多已知存储器装置中的任一种来实施，诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、快闪存储器或能够存储数据的任何其他电、磁性、光学或组合存储器装置，其中一些表示由控制器用于控制发动机或车辆的可执行指令。
控制器经由输入/输出(I/O)接口(包括输入和输出信道)与各种发动机/车辆传感器和致动器进行通信，所述接口可以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。替代地，可以使用一个或多个专用硬件或固件芯片在将特定信号供应给CPU之前调节和处理所述特定信号。如通常由虚线所示，控制器38可以传送信号流入和/或流出：发动机12；ISG 14；分离离合器22；M/G 16；电池20；离合器36；和齿轮箱18。尽管没有明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到可以由控制器38在上述每个子系统内控制的各种功能或部件。可以使用由控制器执行的控制逻辑和/或算法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(用于火花点火发动机)、进气门/排气门正时和持续时间、前端附件驱动(FEAD)部件(诸如交流发电机、空调压缩机)、电池充电或放电(包括确定最大充电和放电功率极限)、再生制动、ISG 14和M/G 16的操作、分离离合器22、离合器36和齿轮箱18的离合器压力等。通过I/O接口传送输入的传感器可以用于指示例如涡轮增压器增压压力、曲轴位置(PIP)、发动机转速(RPM)、车轮速度(WS1、WS2)，车辆速度(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)或其他排气组分浓度或存在、进气流量(MAF)、变速器齿轮比或模式、变速器油温(TOT)、变速器涡轮转速(TS)、减速或换挡模式(MDE)、电池温度、电压、电流或荷电状态(SOC)。
由控制器38执行的控制逻辑或功能可以由一个或多个图中的流程图或类似图来表示。这些附图提供代表性控制策略和/或逻辑，所述控制策略和/或逻辑可以使用一个或多个处理策略(诸如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实施。因此，示出的各种步骤或功能可以按示出的顺序执行、并且行地执行，或者在一些情况下被省略。尽管没有总是明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到，取决于所使用的特定处理策略，可以重复执行示出的步骤或功能中的一者或多者。类似地，处理顺序不一定是实现本文所描述的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。控制逻辑可以主要以由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38)执行的软件来实施。当然，取决于特定应用，控制逻辑可以在一个或多个控制器中的软件、硬件或软件和硬件的组合中实施。当以软件来实施时，控制逻辑可以被提供于一个或多个计算机可读存储装置或介质中，所述计算机可读存储装置或介质存储有表示由计算机执行以控制车辆或其子系统的代码或指令的数据。计算机可读存储装置或介质可以包括利用电存储、磁性存储和/或光学存储来保持可执行指令和相关联的校准信息、操作变量等的多种已知实体装置中的一种或多种。
车辆的驾驶员使用加速踏板(未示出)来提供需求的扭矩、功率或驱动命令以推进车辆。通常，踩下和释放加速踏板产生加速踏板位置信号，所述加速踏板位置信号可以由控制器38相应地解译为对增加的动力或降低的动力的需求。车辆的驾驶员还使用制动踏板(未示出)来提供需求的制动扭矩以使车辆减速。通常，踩下和释放制动踏板产生制动踏板位置信号，所述制动踏板位置信号可以由控制器38解译为降低车辆速度的需求。基于来自加速踏板和制动踏板的输入，控制器38命令到发动机12、ISG 14和M/G 16的扭矩。控制器38还控制齿轮箱18内的换挡正时，以及分离离合器22和离合器36的接合或脱离。
为了用发动机12和/或ISG 14驱动车辆，分离离合器22至少部分地接合以将发动机/ISG扭矩的至少一部分通过分离离合器22传递到M/G 16，然后从M/G 16传递通过离合器36和齿轮箱18。M/G 16可以通过提供用于使输入轴28转动的附加动力来辅助发动机12或ISG 14。该操作模式可以被称为“混合动力模式”或“电动辅助模式”。
为了用M/G 16作为唯一动力源来驱动车辆，除了分离离合器22将发动机12和ISG14与输入轴24隔离之外，动力流保持相同。在此期间可以停用或以其他方式关闭发动机12中的燃烧以节省燃料。电池20可以操作以将存储的电能传输到可以包括例如逆变器的电力电子器件。电力电子器件可以操作以将来自电池20的DC电压转换成由M/G 16使用的AC电压。控制器38命令电力电子器件将来自电池20的电压转换为提供给M/G 16的AC电压以向轴24提供正扭矩或负扭矩。该操作模式可以被称为“纯电动”或“EV”操作模式。
在任何操作模式中，M/G 16可以用作马达并且为HEV 10提供驱动力。替代地，M/G16可以用作发电机并将动能转换成电能以存储在电池20中。例如，当发动机12正在为HEV10提供推进动力时，M/G 16可以用作发电机。M/G 16可以另外在再生制动期间用作发电机，其中来自转动的车轮32的扭矩和旋转(或动力)能量或动力通过齿轮箱18和离合器36传递回来，并且被转换成电能存储在电池20中。
电池20和M/G 16还可以被配置为向一个或多个车辆附件提供电力。车辆附件可以包括但不限于空调系统、动力转向系统、电加热器或任何其他电动操作的系统或装置。
控制器38可以被配置为接收各种车辆部件的各种状态或状况。可以经由输入信道将电信号从各种部件输送到控制器38。另外，从各种部件接收的电信号可以指示改变或更改HEV 10的一个或多个相应部件的状态的请求或命令。控制器38可以包括被配置为向各种车辆部件输送请求或命令(经由电信号)的输出信道。控制器38可以包括控制逻辑和/或算法，所述控制逻辑和/或算法被配置为基于各种车辆部件的请求、命令、状况或状态来产生通过输出信道输送的请求或命令。
在图1中示出的架构仅是代表性的，并且不意图是限制性的。可以预期利用发动机和马达两者的选择性接合以通过变速器传输动力的其他配置。例如，ISG 14和/或M/G 16可能偏离曲轴。在不脱离本公开的范围的情况下，可以预期其他配置。
可以预期，HEV 10的配置可能是有利的，因为它提供比其他混合动力车辆配置极高的扭矩能力。然而，对于大型商用车(例如，具有6.2升V-10发动机的车辆)，HEV 10可能需要大量扭矩才能转动起动和起动发动机12。为了快速转动起动这种较大的发动机，ISG 14可能需要数万瓦的功率。因此，控制器38将需要储备足够的功率以确保发动机12可以在EV操作期间快速起动。通常，在EV模式下可用于推进车辆的功率可能是电池放电功率减去任何辅助功率(例如，DC/DC转换器、电动A/C等)和发动机起动功率储备。对于较大商用车，重量和较大的发动机起动功率储备通常将导致EV模式能力有限。
同样，较大的商用车可能会遇到齿轮箱18顿挫(setback)，因为在变速器换挡期间扭矩无法传输到车轮32。例如，变速器换挡可能要求：(1)M/G 16的扭矩(如果分离离合器22接合，则发动机12和ISG14的净扭矩)斜降到零；(2)离合器36脱离；(3)齿轮箱18被换挡为新的齿轮比；(4)M/G 16被命令进入速度控制；(5)施加M/G 16的扭矩以将M/G 16的马达速度从原始挡位的同步速度改变为目标挡位的同步速度；(6)接合离合器36；以及(7)M/G 16的扭矩(如果接合分离离合器22，则发动机12和ISG 14的净扭矩)斜升以满足驾驶员经由加速踏板和/或制动踏板请求的扭矩(即，驾驶员需求的扭矩)。该过程可能需要大量时间(例如，2秒或更长时间)才能完成。尽管EV模式能力可能受到限制，但是控制器38可能能够命令HEV10加速到足够高到使得齿轮箱18必须升挡至高挡位以防止M/G 16超速的速度。
可以预期，通过协调发动机12的起动和齿轮箱18的换挡，可以改进EV能力并改进HEV 10的总体操控性。但是，由于必须进行变速器换挡，所以齿轮箱18可能需要升挡至更高挡位以防止M/G 16和/或ISG 14和发动机12超速。尽管可能必须对齿轮箱18进行这种换挡，但是可以将发动机12的起动和齿轮箱18的换挡事件组合成单个事件，而不会将事件持续时间延长到正常换挡事件之外。
执行协调的齿轮箱18的变速器换挡和发动机12的起动可能需要几个步骤，但是所述步骤可以并行执行，因此组合事件的持续时间可以像常规变速器换挡一样操作。图2A示出了根据一个实施例的齿轮箱18的变速器升挡，其中发动机12不操作并且分离离合器22脱离。在T1之前，HEV 10可以通过单独地由M/G 16提供的扭矩来推进(即，EV模式)。在T1时，驾驶员可能会开始踩下加速踏板。如T1至T2之间的时间段所示，控制器38可以增加M/G 16的扭矩输出。控制器38可以监测并确定扭矩需求是否超过发动机上拉阈值(即，应当起动发动机时的阈值)。在T2时，控制器38可以确定扭矩需求已超过发动机上拉阈值，并且执行协调的发动机起动和变速器换挡程序。
如T2至T3之间的时间段所示，协调的起动和换挡程序可能会首先将M/G 16的扭矩尽可能快地朝向零减小，因为传动系可以处理并减少任何噪声、振动和粗糙性(NVH)问题。由于减少了M/G 16的扭矩，因此使用ISG 14，动力可用于转动起动发动机12。换句话说，因为M/G 16的扭矩正在减少为零，所以控制器38可能能够利用更多扭矩/功率来转动起动发动机12。在T3时，M/G 16的扭矩已经减小到零，并且控制器38将使离合器36脱离，使得输入轴28与轴24分离。一旦离合器36脱离，齿轮箱18就接合新的目标挡位，并且控制器38命令M/G 16进入速度控制。一旦已经进入速度控制，控制器38就可以将速度目标设定为新目标挡位的同步速度。
而且如T2至T3之间的时间段所示，ISG 14的扭矩可以开始增加以便产生足够多扭矩和功率来在短时间段内转动起动发动机12并产生发动机12的第一次燃烧。第一次燃烧被示为发生在T3时，然后控制器38将命令ISG 14进入速度控制，并且ISG 14的速度目标也被设定为齿轮箱18的新目标挡位的同步速度。因为发动机12和ISG 14能够加速它们的组合惯性，所以控制器38可以确保在M/G 16大约达到目标速度的同时发动机12达到目标速度。一旦控制器38确定了发动机12、ISG 14和M/G 16的速度与新的目标挡位同步，控制器38就可以接合离合器36(如T5所示)和分离离合器22(如T6所示)。可以预期，控制器38可以同时或顺序地接合离合器36和分离离合器22。例如，控制器38可以首先接合离合器36，然后继续接合分离离合器22。或者，控制器可以接合分离离合器22，然后继续接合离合器36。一旦控制器38已经接合离合器36，发动机12和M/G 16的扭矩就可以增加以开始输送驾驶员需求。
图2B示出了根据另一个实施例的齿轮箱18的变速器升挡，其中发动机12不操作并且分离离合器22脱离。在T1之前，HEV 10可以通过单独地由M/G 16提供的扭矩来推进(即，EV模式)。在T1时，驾驶员可能会开始踩下加速踏板。如T1至T2之间的时间段所示，控制器38可以增加M/G 16的扭矩输出。控制器38可以监测并确定扭矩需求是否超过发动机上拉阈值(即，应当起动发动机时的阈值)。在T2时，控制器38可以确定扭矩需求已超过发动机上拉阈值，并且执行协调的发动机起动和变速器换挡程序。
如T2至T3之间的时间段所示，协调的起动和换挡程序可以减小M/G 16的扭矩，并且分离离合器22的扭矩容量将增加。然后，使用分离离合器22的扭矩容量来开始转动起动发动机12。在T3时，M/G16的扭矩已经朝向零减小，并且控制器38将使离合器36脱离，使得输入轴28与轴24分离。一旦离合器36脱离，齿轮箱18就接合新的目标挡位，并且控制器38命令M/G 16进入速度控制。一旦已经进入速度控制，控制器38就可以将速度目标设定为新目标挡位的同步速度。
在T2至T3之间，分离离合器22的扭矩可以开始增加以产生足够多扭矩和功率来转动起动发动机12并产生发动机的第一次燃烧。第一次燃烧被示为发生在T4时。一旦控制器38确定了发动机12和M/G 16的速度与新的目标挡位同步，控制器38就可以接合离合器36(如T5所示)和分离离合器22(如T6所示)。可以预期，控制器38可以同时或顺序地接合离合器36和分离离合器22。例如，控制器38可以首先接合离合器36，然后继续接合分离离合器22。或者，控制器可以接合分离离合器22，然后继续接合离合器36。一旦控制器38已经接合离合器36，发动机12和M/G 16的扭矩就可以增加以开始输送驾驶员需求。
图3A示出了根据一个实施例的齿轮箱18的变速器降挡，其中发动机12再次不操作并且分离离合器22脱离。在T1之前，HEV 10可以再次通过单独地由M/G 16提供的扭矩来推进(即，EV模式)。在T1，驾驶员可能会开始踩下加速踏板。如T1至T2之间的时间段所示，控制器38可以增加M/G 16的扭矩输出。控制器38可以监测并确定扭矩需求是否超过发动机上拉阈值(即，应当起动发动机时的阈值)。在T2时，控制器38可以确定扭矩需求已超过发动机上拉阈值，并且执行协调的发动机起动和变速器换挡程序。
如T2至T3之间的时间段所示，协调的起动和换挡程序可能会首先将M/G 16的扭矩尽可能快地朝向零减小，因为传动系可以处理并减少任何噪声、振动和粗糙性(NVH)问题。由于减少了M/G 16的扭矩，因此使用ISG 14，动力可用于转动起动发动机12。换句话说，因为M/G 16的扭矩正在减少为零，所以控制器38可能能够利用更多扭矩/功率来转动起动发动机12。在T3时，M/G 16的扭矩已经减小到零，并且控制器38将使离合器36脱离，使得输入轴28与轴24分离。一旦离合器36脱离，齿轮箱18就接合新的目标挡位，并且控制器38命令M/G 16进入速度控制。一旦已经进入速度控制，控制器38就可以将速度目标设定为新目标挡位的同步速度。
而且如T2至T3之间的时间段所示，ISG 14的扭矩可以开始增加以产生足够多扭矩和功率来在短时间段内转动起动发动机12并产生发动机12的第一次燃烧。第一次燃烧被示为发生在T3时，然后控制器38将命令ISG 14进入速度控制，并且ISG 14的速度目标也被设定为齿轮箱18的新目标挡位的同步速度。因为发动机12和ISG 14可以加速它们的组合惯性，所以控制器38可以确保在M/G 16大约达到目标速度的同时发动机12达到目标速度。一旦控制器38确定了发动机12、ISG 14和M/G 16的速度与新的目标挡位同步，控制器38就可以接合离合器36(如T5所示)和分离离合器22(如T6所示)。可以再次预期，控制器38可以同时或顺序地接合离合器36和分离离合器22。例如，控制器38可以首先接合离合器36，然后继续接合分离离合器22。或者，控制器可以接合分离离合器22，然后继续接合离合器36。一旦控制器38已经接合离合器36，发动机12和M/G 16的扭矩就可以增加以开始输送驾驶员需求。
图3B示出了根据另一个实施例的齿轮箱18的变速器降挡，其中发动机12不操作并且分离离合器22脱离。在T1之前，HEV 10可以通过单独地由M/G 16提供的扭矩来推进(即，EV模式)。在T1时，驾驶员可能会开始踩下加速踏板。如T1至T2之间的时间段所示，控制器38可以增加M/G 16的扭矩输出。控制器38可以监测并确定扭矩需求是否超过发动机上拉阈值(即，应当起动发动机时的阈值)。在T2时，控制器38可以确定扭矩需求已超过发动机上拉阈值，并且执行协调的发动机起动和变速器换挡程序。
如T2至T3之间的时间段所示，协调的起动和换挡程序可以减小M/G 16的扭矩，并且分离离合器22的扭矩容量将增加。然后，使用分离离合器22的扭矩容量来开始转动起动发动机12。在T3时，M/G16的扭矩已经减小，并且控制器38将使离合器36脱离，使得输入轴28与轴24分离。一旦离合器36脱离，齿轮箱18就接合新的目标挡位，并且控制器38命令M/G 16进入速度控制。一旦已经进入速度控制，控制器38就可以将速度目标设定为新目标挡位的同步速度。
在T2至T3之间，分离离合器22的扭矩可以开始增加以产生足够多扭矩和功率来转动起动发动机12并产生发动机12的第一次燃烧。第一次燃烧被示为发生在大约T4时。一旦控制器38确定了发动机12和M/G 16的速度与新的目标挡位同步，控制器38就可以接合离合器36(如T5所示)和分离离合器22(如T6所示)。可以预期，控制器38可以同时或顺序地接合离合器36和分离离合器22。例如，控制器38可以首先接合离合器36，然后继续接合分离离合器22。或者，控制器可以接合分离离合器22，然后继续接合离合器36。一旦控制器38已经接合离合器36，发动机12和M/G 16的扭矩就可以增加以开始输送驾驶员需求。
可以预期，在M/G 16单独操作(即，EV模式)时HEV 10的扭矩能力可以取决于包括以下各项的几个因素：(1)M/G 16的扭矩特性；(2)齿轮箱18的扭矩比；(3)电池20的放电功率极限；(4)发动机12的起动功率储备；以及(4)HEV 10的速度。在给定的马达速度以下，M/G16的扭矩能力可以近似恒定。在给定的马达速度以上，M/G 16的功率能力可以近似恒定。还可能存在一定范围的车辆速度，对于所述车辆速度，在低挡位时HEV 10在车轮32处的扭矩能力等于在高挡位时HEV 10在车轮32处的扭矩能力。随着为发动机起动储备更多的功率，该速度范围会变宽，但是当M/G 16单独操作(即，EV模式)时最大扭矩能力可能会降低。为了保护马达硬件，可能需要控制器38在M/G 16达到超速极限之前升挡。
图4是示出当以EV模式操作时这些因素可以如何影响HEV 10的最大车轮扭矩能力的图。如所示，WT1表示在车辆以EV模式操作并且齿轮箱18位于低挡位时在车轮32处得到的M/G 16的扭矩(即，车轮扭矩)。WT2同样表示在车辆以EV模式操作并且齿轮箱18位于低挡位时在车轮32处得到的M/G 16的扭矩(即，车轮扭矩)。但是车轮扭矩WT2在低于WT1的车辆速度下开始下降，使得可以存在来自电池20的储备功率以起动发动机12。
WT3表示在车辆以EV模式操作并且齿轮箱18位于高挡位时在车轮32处得到的M/G16的扭矩(即，车轮扭矩)。WT4同样表示在车辆以EV模式操作并且齿轮箱18位于高挡位时在车轮32处得到的M/G16的扭矩(即，车轮扭矩)。但是车轮扭矩WT4在低于WT3的车辆速度下开始下降，使得可以存在来自电池20的储备功率以起动发动机12。
T1示出了在其中可以存在来自电池20的储备功率以起动发电机12的等效低挡位/高挡位性能下用于M/G 16的最小速度。T2示出了在其中不能不存在来自电池20的储备功率以起动发电机12的等效低挡位/高挡位性能下用于M/G 16的最小速度。T3示出了在低挡位下用于M/G 16的最小速度。T4示出了在高挡位下用于M/G 16的最大速度。
可以预期，根据一个实施例，控制器38可以确定最小变速器换挡点、最大变速器换挡点和期望变速器换挡点。最小换挡点可以对应于充分高于发动机的最小怠速的高挡位轴速度。如果驾驶员提起加速踏板，则该最小换挡点可以允许控制器38不必将齿轮箱18的齿轮比降挡。期望变速器换挡点可以是最佳换挡点，并且可以基于HEV 10的性能、操控性和燃料经济性来确定。当HEV 10以EV模式操作时，最大换挡点可以是在控制器38将齿轮箱18的齿轮比升挡之前的最高车辆速度。
还可以预期，当在以低速挡进行EV操作期间HEV 10的速度低于最小升挡点时，控制器38可以储备功率以起动发动机12。当在以低速挡进行EV操作期间HEV 10的速度高于最小升挡点时，控制器38可以释放功率储备以将EV能力最大化。如果在HEV 10的速度达到最大换挡点之前未请求发动机起动，则控制器38可以将齿轮箱18升挡到高挡位，并且再次请求发动机起动功率储备。如果HEV 10的速度下降到最大EV降挡速度以下，则控制器38可以停止储备发动机起动功率。如果HEV 10的速度下降到最小EV降挡点以下，则控制器38降挡。
图5是示出了当发动机12的起动与齿轮箱18的齿轮比换挡共同协调时控制器38的能力可以如何改变M/G 16的扭矩能力的图。如所示，WT1表示在车辆以EV模式操作并且齿轮箱18位于低挡位时在车轮32处得到的M/G 16的扭矩(即，车轮扭矩)。WT2同样表示在车辆以EV模式操作并且齿轮箱18位于低挡位时在车轮32处得到的M/G16的扭矩(即，车轮扭矩)。但是车轮扭矩WT2在低于WT1的车辆速度下开始下降，使得可以存在来自电池20的储备功率以起动发动机12。WT3表示在车辆以EV模式操作并且齿轮箱18位于高挡位时在车轮32处得到的M/G 16的扭矩(即，车轮扭矩)。WT4同样表示在车辆以EV模式操作并且齿轮箱18位于高挡位时在车轮32处得到的M/G 16的扭矩(即，车轮扭矩)。
T1示出了在以EV模式操作时用于对齿轮箱18降挡的最小点。T2示出了在以EV模式操作时用于对齿轮箱18升挡的最小点。T3示出了在以EV模式操作时用于对齿轮箱18升挡的期望点。T4示出了在以EV模式操作时用于对齿轮箱18降挡的最大点。并且T5示出了在以EV模式操作时用于对齿轮箱18升挡的最大点。
图6A至图6C示出了可以由控制器38执行以确定以下各项的流程图600：(1)起动发动机12与使齿轮箱18的齿轮比升挡之间的协调；(2)单独起动发动机12；(3)单独地使齿轮箱18的齿轮比升挡；或者(4)继续以EV模式操作HEV 10，而无需进一步改变齿轮比。在步骤604处，控制器38确定起动发动机12所需的功率储备量。在步骤606处，确定低紧急EPU阈值。在步骤608处，确定高紧急EPU阈值。在步骤610处，确定适时EPU阈值。在步骤612处，控制器38接下来确定齿轮箱18的期望变速器升挡点、齿轮箱18的最小升挡点和齿轮箱18的最大升挡点。控制器38可以计算这些换挡点中的每一者，或者控制器38可以使用存储的数据表来确定这些换挡点。例如，控制器38可以存储数据表，如图5所示的图，然后控制器38可以使用存储的数据表来确定换挡点中的每一者。
在步骤614处，控制器确定HEV 10的当前速度是否高于最小变速器升挡点。如果是，则流程图600前进到步骤616，在步骤616处，用于起动发动机12的功率储备被设定为零。在步骤618处，控制器38可以更新低紧急性、高紧急性和适时发动机上拉阈值。在步骤620处，控制器38将确定驾驶员所需求的扭矩(驾驶员需求的扭矩)是否高于低紧急性发动机上拉阈值。如果是，则流程图600前进到步骤622，在步骤622处，控制器确定驾驶员需求的扭矩是否高于高紧急性发动机上拉阈值。如果是，则流程图600前进到步骤624，在步骤624处，执行发动机起动程序。如果步骤622不为真，则流程图600前进到步骤636，在步骤636处，执行发动机起动和齿轮比(即，变速器)换挡。
如果控制器确定步骤620不为真，则流程图将前进到步骤634，在步骤634处，控制器38确定是否还有其他原因要求起动发动机12。例如，控制器可以确定由于电池20的低荷电状态(SOC)或者因为驾驶员已激活HEV 10的加热或冷却系统而需要起动发动机12。如果控制器确定步骤634为真，则流程图600前进到步骤636，在步骤636处，执行发动机起动和齿轮比(即，变速器)换挡。如果控制器确定步骤634不为真，则流程图前进到步骤638，在步骤638处，控制器38确定驾驶员需求的扭矩是否高于适时发动机上拉阈值。如果是，则控制器前进到步骤640，在步骤640处，控制器38确定HEV 10的速度是否高于期望变速器升挡点。如果是，则流程图600前进到步骤636，在步骤636处，执行发动机起动和齿轮比(即，变速器)换挡。如果控制器38确定步骤640不为真，则流程图600前进到步骤646，在步骤646处，控制器38继续以EV操作模式操作HEV 10，并且不执行齿轮比换挡。
如果步骤638被确定为不为真，则流程图前进到步骤644，在步骤644处，控制器38确定HEV 10的速度是否低于最大变速器升挡点。如果是，则控制器38继续以EV操作模式操作HEV 10，并且不执行齿轮比换挡。如果否，则控制器38将执行变速器齿轮比换挡程序，并且发动机不起动。
如果控制器38确定步骤614不为真，则流程图600将前进到步骤626，在步骤626处，控制器38确定驾驶员需求的扭矩是否高于高或低紧急性上拉阈值。如果是，则控制器38将执行发动机起动程序。如果否，则流程图600前进到步骤628，在步骤628处，控制器38确定是否出于任何其他原因需要起动发动机12。由于电池20的低SOC或者因为驾驶员已激活HEV10的加热或冷却系统，因此可能再次需要起动发动机12。如果步骤628为真，则控制器38将执行发动机起动程序。如果步骤628不为真，则控制器38继续以EV操作模式操作HEV 10，并且不执行齿轮比换挡。
图7A和图7B示出了可以由控制器38执行以确定以下各项的流程图700：(1)起动发动机12与使齿轮箱18的齿轮比降挡之间的协调；(2)单独起动发动机12；(3)单独地使齿轮箱18的齿轮比降挡；或者(4)继续以EV模式操作HEV 10，而无需进一步改变齿轮比。在步骤702处，控制器38确定起动发动机12所需的功率储备量。在步骤704处，确定低紧急EPU阈值。在步骤706处，确定高紧急EPU阈值。在步骤708处，控制器38接下来确定齿轮箱18的最小降挡点和最大降挡点。控制器38可以计算这些换挡点中的每一者，或者控制器38可以使用存储的数据表来确定这些换挡点。例如，控制器38可以存储数据表，如图5所示的图，然后控制器38可以使用存储的数据表来确定换挡点中的每一者。
在步骤710处，控制器确定HEV 10的当前速度是否高于最大变速器降挡点。如果是，则流程图700前进到步骤720，在步骤720处，用于起动发动机12的功率储备被设定为零。在步骤722处，控制器38可以更新低紧急性和高紧急性发动机上拉阈值。在步骤724处，控制器38将确定驾驶员所需求的扭矩(驾驶员需求的扭矩)是否高于低紧急性发动机上拉阈值。如果是，则流程图700前进到步骤726，在步骤726处，控制器38确定驾驶员需求的扭矩是否高于高紧急性发动机上拉阈值。如果是，则流程图700前进到步骤728，在步骤728处，执行发动机起动和齿轮比(即，变速器)换挡程序。如果步骤726不为真，则流程图700前进到步骤732，在步骤732处，执行发动机起动程序。
如果控制器确定步骤724不为真，则流程图将前进到步骤730，在步骤730处，控制器38确定是否还有其他原因要求起动发动机12。例如，控制器可以确定由于电池20的低荷电状态(SOC)或者因为驾驶员已激活HEV 10的加热或冷却系统而需要起动发动机12。如果控制器确定步骤730为真，则流程图700前进到步骤732，在步骤732处，执行发动机起动程序。
如果控制器确定步骤730不为真，则流程图700前进到步骤734，在步骤734处，控制器38确定HEV 10的速度是否低于最小变速器降挡点。如果是，则流程图700前进到步骤736，在步骤736处，执行齿轮比(即，变速器)换挡。如果控制器38确定步骤734不为真，则流程图700前进到步骤738，在步骤738处，控制器38继续以EV操作模式操作HEV 10，并且不执行齿轮比换挡。
如果控制器38确定步骤710不为真，则流程图700将前进到步骤712，在步骤712处，控制器38确定驾驶员需求的扭矩是否高于高或低紧急性上拉阈值。如果是，则控制器38将执行发动机起动程序。如果否，则流程图700前进到步骤716，在步骤716处，控制器38确定是否出于任何其他原因需要起动发动机12。由于电池20的低SOC或者因为驾驶员已激活HEV10的加热或冷却系统，因此可能再次需要起动发动机12。如果步骤716为真，则控制器38将执行发动机起动程序。如果步骤716不为真，则控制器38继续以EV操作模式操作HEV 10，并且不执行齿轮比换挡。
图8示出了可以基于流程图600(图6A至图6C)或流程图700(图7A和图7B)的逻辑执行的发动机起动程序的流程图800。发动机起动程序在步骤802处开始，在步骤802处，发动机12和ISG 14的速度被设定等于M/G 16的速度。在步骤804处，控制器38可以通过增加发动机12和ISG 14的扭矩输出来将发动机12和ISG 14的速度增加到建立的目标速度。在步骤806处，控制器可以确定ISG 14是否已经达到目标速度。如果否，则流程图返回到步骤802。如果是，则流程图800前进到步骤808，在步骤808处，控制器38将接合分离离合器22。流程图然后前进到步骤810，在步骤810处，控制器38将确定发动机12、ISG 14和M/G 16之间的期望扭矩分配以满足驾驶员需求的扭矩。流程图800然后前进到步骤812，在步骤812处，控制器38将修改发动机12、ISG 14和M/G 16的扭矩输出以满足驾驶员需求的扭矩。
图9示出了作为可以在流程图600(图6A至图6C)或流程图700(图7A和图7B)期间执行的使用程序的齿轮比换挡程序的流程图900。齿轮比换挡程序开始于步骤902，在步骤902处，控制器38可以将M/G 16的扭矩朝向零减小。在步骤904处，控制器38可以脱离离合器36。在步骤904处，控制器38可以使齿轮箱18的齿轮比换挡。在步骤906处，控制器38可以设定M/G 16的目标速度等于高挡位同步速度。在步骤908处，控制器可以确定HEV 10是否已经达到目标速度。如果HEV 10尚未达到目标速度，则流程图900返回到步骤902。如果HEV 10已经达到目标速度，则流程图900前进到步骤910，并且控制器38将接合离合器36。流程图900然后前进到步骤912，并且控制器38开始增加M/G 16的扭矩以匹配驾驶员请求的扭矩(即，驾驶员需求的扭矩)。
图10示出了可以在流程图600(图6A至图6C)和流程图700(图7A和图7B)期间执行的并行发动机起动和齿轮比换挡程序的流程图1000。尽管可以按顺序方式描述流程图1000的步骤，但是可以预期，控制器38可以并行地执行步骤1002至1006和步骤1008至1016使得可以同时执行或接近同时执行一些步骤(例如，步骤1002和1008)。
在步骤1002处，控制器38将使用ISG 14来起动发动机12。在步骤1004处，控制器将调整发动机12和ISG 14的速度以匹配目标挡位同步速度。在步骤1006处，控制器38可以调整发动机12和ISG14的扭矩以调整发动机12和ISG 14的速度。在执行步骤1002至1006时，控制器38还可以执行步骤1008，在步骤1008处，将M/G 16的扭矩调整为零。在步骤1010处，控制器38将脱离离合器36以使轴24与输入轴28分离。在步骤1012处，控制器38将使齿轮箱18的目标齿轮比换挡。在步骤1014处，控制器38将设定M/G 16的目标速度等于目标挡位同步速度。在步骤1016处，控制器38将调整M/G16的扭矩，直到M/G 16的速度调整目标速度为止。
在步骤1018处，控制器38将确定是否已经达到M/G 16的目标速度。如果否，则流程图1000将返回到步骤1014。如果是，则流程图1000将前进到步骤1020，在步骤1020处，控制器38将接合离合器36。在步骤1022处，控制器将开始斜升M/G 16的扭矩以匹配驾驶员请求的扭矩(即，驾驶员需求的扭矩)。流程图100然后前进到步骤1024，在步骤1024处，控制器38将确定ISG 14的速度是否近似等于ISG目标速度。如果否，则流程图1000返回到步骤1002。如果是，则流程图1000前进到步骤1026，在步骤1026处，控制器38将接合分离离合器22。在步骤1028处，控制器38将确定发动机12、ISG 14和M/G 16应当施加的扭矩量。在步骤1030处，控制器38将开始调整发动机12、ISG 14和M/G 16的扭矩以满足驾驶员需求。
在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，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。如前所描述的，各个实施例的特征可以被组合以形成可能没有被明确描述或示出的其他实施例。尽管各个实施例可能已经被描述为就一个或多个所期望特性而言相较其他实施例或现有技术实现方式来说提供优点或是优选的，但是本领域的普通技术人员将认识到，一个或多个特征或特性可以折衷以实现期望的总体系统属性，这取决于特定应用和实施方式。因而，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方案理想的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。
根据本发明，提供了一种用于混合动力车辆的控制系统，所述控制系统具有：同轴布置的发动机、起动机-发电机、马达和变速器齿轮箱；在所述起动机-发电机与所述马达之间的分离离合器；在所述马达与所述变速器齿轮箱之间的第二离合器；以及控制器，所述控制器可操作以响应于使所述变速器齿轮箱换挡并起动所述发动机的命令而减小所述马达的扭矩并操作所述起动机-发电机以起动所述发动机，响应于所述马达的所述扭矩达到零而脱离所述第二离合器并且随后将所述变速器齿轮箱换挡到目标齿轮比速度，响应于所述换挡完成而增加所述马达、起动机-发电机和发动机的相应扭矩以将所述马达、起动机-发电机和发动机的速度朝向由所述目标齿轮比速度定义的目标速度驱动，响应于所述马达的所述速度达到所述目标速度而接合所述第二离合器，并且响应于所述起动机-发电机和马达的所述相应速度达到所述目标速度而接合所述分离离合器。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，响应于所述分离离合器被接合而调整所述发动机、所述起动机-发电机和所述马达的所述扭矩以满足驾驶员需求的扭矩。
根据一个实施例，所述第二离合器是牙嵌式离合器。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于起动所述发动机的所述命令而将所述发动机和起动机-发电机的所述速度朝向所述马达的所述速度调整，并且响应于所述发动机和起动机-发电机达到所述马达的所述速度而接合所述分离离合器。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机并对所述变速器齿轮箱进行换挡。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且所述车辆速度低于最大变速器升挡点而命令所述马达单独地推进所述车辆。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且所述车辆速度高于最大变速器升挡点而命令所述马达推进所述变速器齿轮箱被换挡。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度低于最大变速器降挡值并且响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度低于最大变速器降挡值并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值而命令所述马达单独地推进车辆。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机并对所述变速器齿轮箱进行换挡。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且响应于所述车辆速度低于最小变速器降挡点而命令所述变速器齿轮箱被换挡。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且响应于所述车辆速度高于最小变速器降挡点而命令所述马达推进所述车辆。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值并且响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。
根据一个实施例，所述控制器还可操作以响应于车辆速度高于最大变速器降挡值并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值而命令所述马达单独地推进车辆。
根据本发明，提供了一种用于混合动力车辆的控制系统，所述控制系统具有：同轴布置的发动机、马达和变速器齿轮箱；在所述发动机与所述马达之间的分离离合器；在所述马达与所述变速器齿轮箱之间的第二离合器；以及控制器，所述控制器可操作以响应于使所述变速器齿轮箱换挡并起动所述发动机的命令而减小所述马达的扭矩并开始接合所述分离离合器以起动所述发动机，响应于所述发动机起动而脱离所述分离离合器，响应于所述马达的所述扭矩减小而脱离所述第二离合器，并且随后将所述变速器齿轮箱换挡到目标齿轮比速度，响应于所述换挡完成而增加所述马达和发动机的相应扭矩以将所述马达和发动机的速度朝向由所述目标齿轮比速度定义的目标速度驱动，响应于所述马达的所述速度达到所述目标速度而接合所述第二离合器，并且响应于所述发动机的所述相应速度达到所述目标速度而接合所述分离离合器。
根据本发明，提供了一种用于混合动力车辆的控制方法，所述方法具有：响应于使变速器齿轮箱换挡并起动发动机的命令而减小马达的扭矩并操作起动机-发电机以起动所述发动机；响应于所述马达的所述扭矩达到零而脱离位于所述马达与所述变速器齿轮箱之间的第二离合器，并且随后将所述变速器齿轮箱换挡到目标齿轮比速度；响应于所述换挡完成而增加所述马达、起动机-发电机和发动机的相应扭矩以将所述马达、起动机-发电机和发动机的速度朝向由所述目标齿轮比速度定义的目标速度驱动；响应于所述马达的所述速度达到所述目标速度而接合所述第二离合器；以及响应于所述起动机-发电机和发动机的所述相应速度达到所述目标速度而接合位于所述起动机-发电机与所述马达之间的分离离合器。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，响应于起动所述发动机的所述命令而将所述发动机和起动机-发电机的所述速度朝向所述马达的所述速度调整；并且响应于所述发动机和所述起动机-发电机达到所述马达的所述速度而接合所述分离离合器。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电；并且响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。

Claims (15)

1.一种用于混合动力车辆的控制系统，其包括：
同轴布置的发动机、起动机-发电机、马达和变速器齿轮箱；
在所述起动机-发电机与所述马达之间的分离离合器；
在所述马达与所述变速器齿轮箱之间的第二离合器；以及
控制器，所述控制器可操作以：
响应于使所述变速器齿轮箱换挡并起动所述发动机的命令而减小所述马达的扭矩并操作所述起动机-发电机以起动所述发动机，
响应于所述马达的所述扭矩达到零而脱离所述第二离合器并且随后将所述变速器齿轮箱换挡到目标齿轮比速度，
响应于所述换挡完成而增加所述马达、起动机-发电机和发动机的相应扭矩以将所述马达、起动机-发电机和发动机的速度朝向由所述目标齿轮比速度定义的目标速度驱动，
响应于所述马达的所述速度达到所述目标速度而接合所述第二离合器，并且
响应于所述起动机-发电机和马达的所述相应速度达到所述目标速度而接合所述分离离合器。
2.如权利要求1所述的控制系统，其中响应于所述分离离合器被接合而调整所述发动机、所述起动机-发电机和所述马达的所述扭矩以满足驾驶员需求的扭矩。
3.如权利要求1所述的控制系统，其中所述第二离合器是牙嵌式离合器。
4.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于起动所述发动机的所述命令而将所述发动机和起动机-发电机的所述速度朝向所述马达的所述速度调整，并且
响应于所述发动机和起动机-发电机达到所述马达的所述速度而接合所述分离离合器。
5.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且
响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。
6.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且
响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机并对所述变速器齿轮箱进行换挡。
7.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且
响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且所述车辆速度低于最大变速器升挡点而命令所述马达单独地推进所述车辆。
8.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于车辆速度高于最小变速器升挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且
响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且所述车辆速度高于最大变速器升挡点而命令所述马达推进所述变速器齿轮箱被换挡。
9.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于车辆速度低于最大变速器降挡值并且响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。
10.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于车辆速度低于最大变速器降挡值并且响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值而命令所述马达单独地推进车辆。
11.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且
响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机并对所述变速器齿轮箱进行换挡。
12.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且
响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。
13.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且
响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且响应于所述车辆速度低于最小变速器降挡点而命令所述变速器齿轮箱被换挡。
14.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于车辆速度高于最大变速器降挡值而减小由车辆电池储备的功率以对所述发动机充电，并且
响应于驾驶员需求的扭矩低于发动机上拉阈值并且响应于所述车辆速度高于最小变速器降挡点而命令所述马达推进所述车辆。
15.如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器还可操作以：
响应于车辆速度高于最大变速器降挡值并且响应于驾驶员需求的扭矩高于发动机上拉阈值而命令起动所述发动机。
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