CN117068137A - 用于检测和校正发动机转速控制器饱和的系统和方法 - Google Patents

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李闵堀
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Abstract

本公开提供“用于检测和校正发动机转速控制器饱和的系统和方法”。提出了用于操作具有内燃发动机的混合动力车辆的系统和方法。在一个示例中，内燃发动机以转速控制模式操作，并且调整电机的扭矩，使得可以降低发动机转速控制器饱和的可能性。

Description

用于检测和校正发动机转速控制器饱和的系统和方法
技术领域
本说明书涉及用于校正混合动力车辆的发动机转速控制器的饱和的方法和系统。所述方法和系统可以应用于包括以转速控制模式操作的发动机的混合动力车辆。
背景技术
混合动力车辆的发动机可以在选定车辆工况期间以转速控制模式操作。当发动机以转速控制模式操作时，可以控制发动机以实现请求或期望的转速(例如，发动机怠速)。具体地，可以调整发动机扭矩，使得发动机转速遵循请求的发动机转速。允许发动机扭矩改变，使得即使施加到发动机的负载改变，发动机转速也可以遵循请求的发动机转速。然而，当发动机以转速控制模式操作时，发动机可以实现请求转速而不产生足以对车辆的牵引电池充电的扭矩。另外，混合动力车辆传动系中的电机可以激励发动机的转速控制器，使得发动机生成多于期望量的扭矩。因此，可能期望提供一种降低发动机在以转速控制模式操作时可能产生比可能期望的扭矩更多或更少的扭矩的可能性的方法。
发明内容
本文的发明人已经认识到上述问题并且已经开发了一种用于操作传动系的方法，所述方法包括：以转速控制模式操作内燃发动机；并且响应于请求的内燃发动机扭矩在最小瞬时内燃发动机扭矩的阈值扭矩量内或者请求的内燃发动机扭矩大于阈值扭矩的状况，将电机的请求扭矩调整到指定的充电扭矩。
通过响应于请求的发动机扭矩将电机的扭矩调整到指定的充电扭矩，可以降低发动机转速控制器变得饱和使得可能没有足够的发动机扭矩来对牵引电池充电的可能性。另外，本文描述的方法可以防止发动机生成大量扭矩并且在较低效率的工况下操作。
本说明书可提供若干优点。具体地，所述方法可以在发动机以转速控制模式操作时改进混合动力传动系操作。此外，所述方法可以在发动机以转速控制模式操作时改进牵引电池的充电。另外，所述方法可以在发动机以转速控制模式操作时提高发动机效率。
当单独地或结合附图来理解时，根据以下具体实施方式，将容易明白本说明书的以上优点和其他优点以及特征。
可以理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由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文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
当单独地或参考附图来理解时，通过阅读在本文中称作具体实施方式的实施例的示例，将更全面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是包括图1的发动机的混合动力车辆传动系的示意图；
图3示出了发动机根据图4的方法以转速控制模式操作的示例性序列；以及
图4示出了用于以转速控制模式操作混合动力车辆的发动机的方法。
具体实施方式
本说明书涉及改进具有以转速控制模式操作的发动机的混合动力车辆传动系的操作。发动机可以包括在混合动力车辆中，所述混合动力车辆包括电机，诸如集成式起动机/发电机(ISG)。电机可以供应正扭矩以推进混合动力车辆，或者供应负扭矩以对牵引电池充电。发动机可以是图1中所示的类型。发动机可以是混合动力传动系统或传动系的一部分，如图2中所示。在图3中示出选定车辆变量的曲线图，用于发动机以转速控制模式操作的操作序列。图4中示出了当发动机以转速控制模式操作时操作混合动力车辆的传动系的方法。
参考图1，包括多个气缸的内燃发动机10由电子控制器12(例如，发动机控制器)控制，图1中示出了其中一个气缸。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定位在其中并且经由与曲轴40的连接进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。起动机96(例如，低压(以小于30伏操作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可使小齿轮95选择性地前进以接合环形齿轮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可经由带或链条选择性地向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，当未接合到发动机曲轴时，起动机96处于基本状态。燃烧室30被示出为经由相应的进气门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通过进气凸轮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可为液压和/或机电装置。
燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸34中，这被本领域技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12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。在一个示例中，高压双级燃料系统可以用于生成较高的燃料压力。
另外，进气歧管44被示出为与发动机进气口42连通。任选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从发动机进气口42到进气歧管44的空气流量。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。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而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为在催化转化器70上游联接到排气歧管48。替代地，双态排气氧传感器可代替UEGO传感器126。
在一个示例中，催化转化器70可包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可使用各自具有多块砖的多个排放控制装置。在一个示例中，催化转化器70可为三元型催化器。可经由温度传感器72监测催化转化器70(例如，催化器)的温度。
控制器12可从人/机器接口160接收输入数据并向其提供输出数据。人/机接口160可以是触摸屏显示器、键盘或其他已知的接口。控制器12可经由人/机接口160提供和显示系统状态信息。人类用户可向人/机接口160输入对动力传动系统和乘客舱气候控制的请求。
控制器12在图1中被示出为常规的微计算机，所述常规的微计算机包括：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和常规的数据总线。除先前讨论的那些信号之外，控制器12被示为还从联接到发动机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)；联接到驾驶员需求踏板130以用于感测由脚132施加的力的位置传感器134；联接到制动踏板150以用于感测由脚152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的位置的位置传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的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。也可感测大气压力(传感器未示出)以供控制器12处理。在本描述的优选方面中，曲轴每旋转一转，位置传感器118产生预定数量的等距脉冲，据此可以确定发动机转速(RPM)。
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。在进气冲程期间，一般来说，排气门54闭合并且进气门52打开。空气经由进气歧管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在气缸底部附近并且在其冲程结束时的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)通常被所属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闭合。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处于其冲程的结束并最靠近气缸盖时(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点典型地被本领域的技术人员称为上止点(TDC)。在下文被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在下文被称为点火的过程中，由诸如火花塞92的已知点火装置点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。
在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞运动转变成旋转轴的旋转扭矩。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。应注意，以上仅仅示出为示例，并且进气门和排气门打开和/或闭合正时可变化，诸如以提供正或负气门重叠、迟进气门闭合或各种其他示例。
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、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。控制器可以通过控制器局域网(CAN)299进行通信。另外，车辆系统控制器255可与通信系统256(例如，收发器)通信，使得车辆225可经由蜂窝网络、卫星、车辆对车辆通信网络或其他射频通信系统与远程服务器(未示出)通信。控制器中的每一者都可以向其他控制器提供信息，诸如功率输出极限(例如，经控制不得被超过的装置或部件的功率输出)、功率输入极限(例如，经控制不得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可以将命令提供给控制器12、电机控制器252、变速器控制器254和制动器控制器250以实现驾驶员输入请求和基于车辆工况的其他请求。
例如，响应于驾驶员(人类或自主)释放驾驶员需求踏板和车辆速度，车辆系统控制器255可以请求期望的车轮功率或车轮功率水平以提供期望的车辆速度减小率。所请求的期望车轮功率可以通过车辆系统控制器255向电机控制器252请求第一制动功率和向控制器12请求第二制动功率来提供，所述第一功率和第二功率提供车轮216处的期望传动系制动功率。车辆系统控制器255还可以经由制动器控制器250请求摩擦制动功率。制动功率可称为负功率，因为它们减慢传动系和车轮旋转。正功率可以维持或增加传动系和车轮旋转的速度。
在其他示例中，对控制动力传动系统装置的划分可以与图2所示不同的方式进行划分。例如，单个控制器可以取代车辆系统控制器255、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。
在此示例中，动力传动系统200可以由发动机10和电机240提供功率。在其他示例中，可省略发动机10。发动机10可以用图1所示的发动机起动系统或经由也称为集成式起动机/发电机(ISG)的电机240起动。此外，发动机10的功率可以经由诸如燃料喷射器、节气门等功率致动器204来调整。
传动系200被示出为包括电能存储装置262。电能存储装置262可输出比电能存储装置263(例如，12伏)更高的电压(例如，48伏)。DC/DC转换器245可允许在高压总线291与低压总线292之间交换电能。高压总线291电联接到较高电压电能存储装置262。低压总线292电联接到较低电压电能存储装置263和传感器/致动器/附件279。传感器/致动器/附件279可以包括但不限于前挡风玻璃电阻加热器和后挡风玻璃电阻加热器、真空泵、气候控制风扇以及灯。逆变器247将DC电力转变为AC电力，反之亦然，以使得功率能够在电机240与电能存储装置262之间传递。
发动机输出功率可以通过双质量飞轮215传输到传动系分离离合器235的输入侧或第一侧。传动系分离离合器236可经由通过泵283加压的流体(例如，油)进行液压致动。可调节阀282(例如，管线压力控制阀)的位置以控制可被供应给传动系分离离合器压力控制阀281的流体的压力(例如，管线压力)。可调节阀281的位置以控制被供应给传动系分离离合器235的流体的压力。分离离合器236的下游或第二侧234被示出为机械地联接到电机输入轴237。
电机240可以操作以向动力传动系统200提供功率，或者在再生模式中将动力传动系统功率转换成电能以便存储在电能存储装置262中。电机240与能量存储装置262电气连通。电机240具有比图1所示的起动机96更高的输出功率容量。此外，电机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。没有带、齿轮或链条将电机240联接到动力传动系统200。相反，电机240以与动力传动系统200相同的速率旋转。电能存储装置262(例如，高压电池或电源，其可以称为牵引电池)可以是电池、电容器或电感器。电机240的下游侧经由轴241机械地联接到变矩器206的泵轮285。电机240的上游侧机械联接到分离离合器236。电机240可以经由如电机控制器252所指示充当马达或发电机而向动力传动系统200提供正功率或负功率。
变矩器206包括涡轮286以将功率输出到输入轴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还包括变矩器锁止离合器212(TCC)。当TCC被锁定时，功率从泵轮285直接传递到涡轮286。TCC由控制器254电操作。替代地，TCC可以是液压锁定的。在一个示例中，变矩器可以被称为变速器的部件。
当变矩器锁止离合器212完全脱离接合时，变矩器206经由变矩器涡轮286和变矩器泵轮285之间的流体传递将发动机功率传输到自动变速器208，从而实现扭矩倍增。相比之下，当变矩器锁止离合器212完全接合时，经由变矩器离合器将发动机输出功率直接传递到自动变速器208的输入轴270。替代性地，变矩器锁止离合器212可以部分地接合，由此能够调整直接传递到变速器的功率的量。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根据基于驾驶员的发动机操作请求调整变矩器锁止离合器来调整由变矩器锁止离合器212传输的功率量。
变矩器206还包括泵283，所述泵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经由泵轮285驱动，所述泵轮以与电机240相同的转速旋转。
自动变速器208包括挡位离合器211(例如，挡位1-10)和前进离合器210。自动变速器208是固定比变速器。替代地，自动变速器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可以选择性地接合，以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比率。挡位离合器211可通过经由换挡控制电磁阀209调整供应给离合器的流体来接合或脱离接合。来自自动变速器208的功率输出也可经由输出轴260中继到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可在将输出驱动功率传递到车轮216之前，响应于车辆行驶状况而在输入轴270处传递输入驱动功率。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接合TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。
可通过接合摩擦制动器218将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，车轮216的摩擦制动器218可响应于人类驾驶员将脚压在制动踏板(未示出)上和/或响应于制动器控制器250内的指令而接合。另外，制动器控制器250可响应于由车辆系统控制器255发出的信息和/或请求而施加摩擦制动器218。通过相同的方式，通过响应于人类驾驶员从制动踏板松开脚、制动器控制器指令和/或车辆系统控制器指令和/或信息而使摩擦制动器218脱离接合，可减小对车轮216的摩擦力。例如，作为自动化发动机停止程序的一部分，车辆制动器可经由控制器250向车轮216施加摩擦力。可根据制动踏板位置来确定制动扭矩。
响应于增加车辆225的速度的请求，车辆系统控制器可以从驾驶员需求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随后将所请求的驾驶员需求功率的一小部分分配到发动机并且将剩余部分分配到电机。车辆系统控制器255向控制器12请求发动机功率并向电机控制器252请求电机功率。如果电机功率加上发动机功率小于变速器输入功率极限(例如，不得被超过的阈值)，则将功率输送到变矩器206，然后变矩器将所请求的功率的至少一部分中继到变速器输入轴270。变速器控制器254响应于可以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锁止离合器212并经由挡位离合器211接合挡位。在一些状况下，当可能期望对电能存储装置262充电时，可以在存在非零驾驶员需求功率时请求充电功率(例如，负电机功率)。车辆系统控制器255可以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。
响应于降低车辆225的速度并且提供再生制动的请求，车辆系统控制器可以基于车辆速度和制动踏板位置来提供负的期望车轮功率(例如，期望的或请求的动力传动系统车轮功率)。然后，车辆系统控制器255将负的期望车轮功率的一部分分配给电机240和发动机10。车辆系统控制器还可以将请求的制动功率的一部分分配给摩擦制动器218(例如，期望的摩擦制动车轮功率)。另外，车辆系统控制器可以向变速器控制器254通知车辆处于再生制动模式，使得变速器控制器254基于唯一换挡计划来变换挡位，以提高再生效率。发动机10和电机240可以向变速器输入轴270供应负功率，但是由电机240和发动机10提供的负功率可以由变速器控制器254限制，所述变速器控制器254输出变速器输入轴负功率极限(例如，不得超过的阈值)。此外，车辆系统控制器255或电机控制器252可以基于电能存储装置262的工况来限制电机240的负功率(例如，被约束到小于阈值负阈值功率)。由于变速器或电机极限而可能不由电机240提供的期望的负车轮功率的任何部分可以被分配给发动机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和电机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以由车辆系统控制器255来监管，其中经由控制器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、自动变速器208、电机240和摩擦制动器218的局部功率控制。
作为一个示例，可以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可以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。可以通过在发动机产生的功率不足以使发动机旋转的情况下使发动机旋转来提供发动机制动功率或负发动机功率。因此，发动机可以经由在燃烧燃料时以低功率操作(其中一个或多个气缸停用(例如，不燃烧燃料)或其中所有气缸都停用并且在使发动机旋转时)来产生制动功率。可以经由调整发动机气门正时来调整发动机制动功率量。可调整发动机气门正时以增加或减少发动机压缩功。此外，可调整发动机气门正时以增加或减少发动机膨胀功。在所有情况下，可以逐缸地执行发动机控制以控制发动机功率输出。
电机控制器252可以通过调整流入和流出电机的转子和/或电枢绕组的电流来控制来自电机240的功率输出和电能产生，如本领域中已知。
变速器控制器254经由位置传感器271接收变速器输入轴位置。变速器控制器254可以通过对来自位置传感器271的信号求导或者在预定时间间隔内对若干已知的角距离脉冲进行计数，将变速器输入轴位置转换成输入轴转速。变速器控制器254可以从扭矩传感器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可以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转速。变速器控制器254还可以对变速器输出轴转速求导以确定变速器输出轴转速变化率。变速器控制器254、控制器12和车辆系统控制器255还可以从传感器277接收附加的变速器信息，所述传感器可以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)、变速器流体温度传感器、电机温度传感器、换挡杆传感器和环境温度传感器。变速器控制器254还可以从换挡选择器290(例如，人/机接口装置)接收请求的挡位输入。换挡选择器290可以包括用于挡位1-N(其中N是高挡位数)、D(行驶挡)和P(驻车挡)的位置。
制动器控制器250经由车轮转速传感器221接收车轮转速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还可以直接地或通过CAN 299从图1中所示的位置传感器154接收制动踏板位置信息。制动器控制器250可以响应于来自车辆系统控制器255的车轮功率命令而提供制动。制动器控制器250还可以提供防抱死和车辆稳定性制动以提高车辆制动和稳定性。因此，制动器控制器250可以向车辆系统控制器255提供车轮功率极限(例如，不得被超过的阈值负车轮功率)，使得负电机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，则调整电机功率以在车轮处提供小于50N-m(例如，49N-m)的负功率，这包括考虑变速器齿轮传动。
因此，图1和图2的系统提供了一种系统，所述系统包括：发动机；电机；传动系分离离合器，所述传动系分离离合器定位在传动系中在发动机与电机之间；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，所述可执行指令使控制器将电机扭矩调整到指定的反扭矩。在第一示例中，所述系统包括：其中所述反扭矩是使变矩器泵轮以请求转速旋转的扭矩量减去实际发动机扭矩。在可以包括第一示例的第二示例中，所述系统包括：其中所述反扭矩包括用于电机以请求转速为车辆电气附件提供动力的扭矩量。在可以包括第一示例和第二示例中的一者或两者的第三示例中，所述系统包括：其中控制器响应于不存在第一状况或第二状况而将电机的扭矩调整到指定的反扭矩。在可以包括第一示例至第三示例中的一者或多者的第四示例中，所述系统包括：其中第一状况是请求的内燃发动机扭矩在内燃发动机最小瞬时扭矩的阈值扭矩量内。在可以包括所述第一示例至第四示例中的一者或多者的第五示例中，所述系统包括：其中第二状况是请求的内燃发动机扭矩大于第二阈值扭矩。在可以包括所述第一示例至第五示例中的一者或多者的第六示例中，所述系统包括：其中第二阈值扭矩基于预期的最大充电扭矩。
现在参考图3，示出了预示性传动系操作序列。图3的操作序列可以经由图1和图2的系统与图4的方法协作提供。时间t0-t3处的竖直线表示操作序列期间的感兴趣时间。所述曲线图在时间上对准。可以在传动系分离离合器完全闭合使得电机240联接到发动机10时执行图3的序列。
从图3顶部开始的第一曲线图是发动机控制模式的状态相对于时间的曲线图。竖直轴线表示发动机控制模式，并且当迹线302处于竖直轴线箭头附近的较高水平时，发动机以转速控制模式操作。当迹线302处于水平轴线附近的水平时，发动机以扭矩控制模式操作。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线302表示发动机控制模式状态。
从图3的顶部开始的第二曲线图是电机扭矩(例如，图2的电机240)相对于时间的曲线图。竖直轴线表示电机的扭矩，并且扭矩的量值沿竖直轴线箭头的方向增加。在水平轴线的水平处的电机扭矩量为零。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线304表示电机扭矩。
线350表示由电机(例如，图2的240)提供的请求的反扭矩。可以经由以下等式来估计请求的电机反扭矩：
Treact＝TImp_est–Teng_act
其中Treact是请求的反扭矩，TImp_est是使变矩器泵轮以期望转速旋转所需的扭矩量的估计值，并且Teng_act是由发动机生成并输送到混合动力传动系的实际扭矩量。
线352表示在发动机和电机的当前转速下可以经由电机消耗来自传动系的扭矩而生成的理想或指定的充电扭矩。可以经由以下等式来估计理想或指定的充电扭矩：
Tcharg＝TEng_eff–Tloss
其中Tcharg是电机的请求理想充电扭矩，TEng_eff是发动机最有效地操作的当前发动机转速下的扭矩，并且Tloss是克服变速器输入轴处的传动系的发动机和旋转损耗以使发动机和电机以其当前转速(例如，当发动机以转速控制模式操作时的请求转速)旋转的扭矩。
从图3顶部开始的第三曲线图是请求的发动机扭矩对时间的曲线图。竖直轴线表示请求的发动机扭矩，并且请求的发动机扭矩沿竖直轴线箭头的方向增加。水平轴线表示时间，并且时间从曲线图的左侧向曲线图的右侧增加。迹线306表示请求的发动机扭矩。线360表示可调整的阈值扭矩，所述可调整的阈值扭矩是基于在发动机处于转速控制模式时发动机可以输送到电机以对牵引电池充电的最大预期充电扭矩。线362表示最小发动机瞬时扭矩，所述最小发动机瞬时扭矩是针对当前内燃发动机转速的最低内燃发动机扭矩，其中内燃发动机未失火或燃烧稳定性小于阈值燃烧稳定性水平。
在时间t0处，发动机正在运行(例如，旋转和燃烧燃料)并且发动机以扭矩控制模式操作(例如，允许发动机转速变化并且调整发动机扭矩以遵循请求的发动机扭矩)。电机扭矩处于反扭矩的水平，所述反扭矩可以如前所述确定。请求的发动机扭矩大于基于最大预期充电扭矩的可调整阈值扭矩。
在时间t1处，发动机模式从扭矩控制模式切换到转速控制模式。发动机被命令达到请求的发动机怠速(未示出)。由于请求的发动机扭矩大于可调整阈值扭矩360，因此电机扭矩被命令达到理想的充电扭矩352。请求的发动机扭矩开始减小，因为需要较少的发动机扭矩来克服由电机生成的反扭矩。
在时间t1与时间t2之间，发动机保持处于转速控制模式，并且电机扭矩减小到理想或指定的充电扭矩352。在电机扭矩减小到理想充电扭矩之后的短时间，发动机扭矩减小到接近最小发动机瞬时扭矩的水平。由电机提供的请求的反扭矩在时间t2之前不久开始减小。响应于由车辆的电力消耗器(例如，加热的挡风玻璃、气候控制系统、照明系统、信息娱乐系统等)提供的减少的电气负载，可以减小所请求的反扭矩。
在时间t2处，请求的反扭矩在理想充电扭矩的阈值扭矩量内。因此，将电机扭矩调整为请求的反扭矩。由于发动机以转速控制模式操作，因此发动机上增加的负载导致发动机转速控制器需求来自发动机的附加扭矩。请求的发动机扭矩增加到最小发动机瞬时扭矩与可调整的阈值扭矩之间的值，所述可调整的阈值扭矩是基于在发动机处于转速控制模式时发动机可以输送到电机以对牵引电池充电的最大预期充电扭矩。
在时间t3处，发动机操作模式从转速控制切换到扭矩控制。电机扭矩保持在请求的反扭矩，并且请求的发动机扭矩增加以满足驾驶员需求扭矩(未示出)。
通过这种方式，发动机转速控制器可以避免在最小发动机瞬时扭矩下变得饱和，使得电机可以对牵引电池充电。另外，当发动机以转速控制模式操作时，发动机转速控制器可以避免请求大量的发动机扭矩，使得可以避免低效的发动机操作。
现在参考图4，示出了一种用于操作混合动力车辆的方法。所述方法可以至少部分地实现为存储在图1和图2的系统中的控制器存储器中的可执行指令。此外，所述方法可以包括在物理世界中采取的动作以变换图1和图2的系统的操作状态。另外，所述方法可以提供图3中所示的操作序列。
在402处，方法400确定车辆工况。可以经由如图1和图2中所示接收到控制器中的传感器输出来确定车辆工况。车辆工况可包括但不限于发动机操作模式、变速器流体温度、请求的发动机扭矩、请求的电机扭矩、传动系分离离合器状态、环境空气温度、发动机转速、车辆速度、发动机温度和驾驶员需求扭矩或功率。在确定车辆工况之后，方法400前进到404。
在404处，方法400判断发动机是否以转速控制模式操作。方法400可以基于控制器存储器中的变量的值来判断发动机是否以转速控制模式操作。例如，如果变量的值为一或真，则答案为是并且方法400前进到406。否则，如果值为零或假，则答案为否并且方法400前进到430。当发动机以转速控制模式操作时，控制器12中的转速控制算法调整发动机扭矩，使得发动机转速遵循请求的发动机转速，而无论请求的发动机转速是恒定的还是变化的。方法400可以在发动机以转速控制模式操作之前闭合传动系分离离合器。
在430处，方法400响应于车辆工况而调整电机扭矩(例如，图2的240)。具体地，方法400可以响应于驾驶员需求扭矩或功率而调整电机扭矩。电机可以作为唯一推进源或与内燃发动机组合操作以满足驾驶员需求扭矩。另外，当可以经由发动机提供驾驶员需求扭矩和用于对牵引电池再充电的扭矩时，电机可以以发电模式操作。方法400前进到退出。
在406处，方法400判断是否请求的发动机扭矩在最小瞬时发动机扭矩的阈值扭矩量内(例如，针对当前内燃发动机转速的最低内燃发动机扭矩，其中内燃发动机未失火或燃烧稳定性小于阈值燃烧稳定性水平)，或者请求的发动机扭矩大于基于发动机处于转速控制模式时的最大充电扭矩的阈值扭矩(例如，可以施加以对牵引电池充电的最大发动机扭矩量)。406的状况可以经由以下等式来表达：
(TEngReq＞TEngmin-TThres1AND TEngReq＜TEngmin+TThres1)OR TEngReq＞TThres2
其中TEngReq是请求的发动机扭矩，TEngmin是最小瞬时发动机扭矩，TThres1是第一阈值扭矩量，AND是逻辑“与”运算符，OR是逻辑“或”运算符，并且TThresh2是第二阈值扭矩量。如果方法400判断请求的发动机扭矩在最小瞬时发动机扭矩的阈值扭矩量内或者请求的发动机扭矩大于基于当发动机处于转速控制模式时的最大充电扭矩的阈值扭矩，则答案为是，并且方法400前进到410。否则，答案为否，并且方法400前进到408。
在408处，方法400请求电机(例如，图2的240)的扭矩等于反扭矩。可以经由以下等式来确定反扭矩：
TReact＝TImp-TEngact
其中TReact是反扭矩，TImp是使变矩器以发动机和电机的当前转速旋转所需的扭矩，并且TEngact是由发动机在发动机曲轴处生成的实际扭矩。在将电机的扭矩输出调整为等于反扭矩之后，方法400前进以退出。
在410处，方法400将电机(例如，图2的240)的扭矩调整为等于理想充电扭矩Tcharg。方法400前进到412。
在412处，方法400判断反扭矩TReact是否在理想充电扭矩Tcharg的阈值扭矩量内。412的状况可以经由以下等式来表达：
(TReact＞Tcharg-TThres3AND TReact<Tcharg+TThres3)
其中TThres3是第三阈值扭矩量，并且其中其余变量如前所述。如果方法400判断反扭矩TReact在理想充电扭矩Tcharg的阈值扭矩量内，则答案为是并且方法400前进到408。否则，答案为否并且方法400返回到410。
以这种方式，方法400可以调整电机的扭矩输出，使得电池可以被充电或者使得发动机的扭矩保持低于基于最大预期充电扭矩的阈值扭矩。
因此，图4的方法提供了一种用于操作传动系的方法，所述方法包括：以转速控制模式操作内燃发动机；并且响应于请求的内燃发动机扭矩在最小瞬时内燃发动机扭矩的阈值扭矩量内或者请求的内燃发动机扭矩大于阈值扭矩的状况，将电机的请求扭矩调整到指定的充电扭矩。在第一示例中，所述方法还包括：响应于请求的发动机扭矩在最小瞬时发动机扭矩的阈值扭矩量内或请求的发动机扭矩大于阈值扭矩的状况不为真，将电机的请求扭矩调整到指定的反扭矩。在可以包括第一方法的第二示例中，所述方法还包括：响应于指定的反扭矩在指定的充电扭矩的阈值扭矩内，将电机的请求扭矩调整到指定的反扭矩。在可以包括第一示例和第二示例中的一者或两者的第三示例中，所述方法包括：其中指定的反扭矩是车辆电气负载的函数。在可以包括第一示例至第三示例中的一者或多者的第四示例中，所述方法包括：其中在转速控制模式下调整内燃发动机的转速以遵循请求的转速。在可以包括第一示例至第四示例中的一者或多者的第五示例中，所述方法包括：其中内燃发动机的扭矩被调整以使内燃发动机遵循请求的转速。在可以包括第一示例至第五示例中的一者或多者的第六示例中，所述方法包括：其中指定的充电扭矩基于当前内燃发动机转速下的内燃发动机效率。在可以包括第一示例至第六示例中的一者或多者的第七示例中，所述方法包括：其中最小瞬时内燃发动机扭矩是针对当前内燃发动机转速的最低内燃发动机扭矩，其中内燃发动机未失火或燃烧稳定性小于阈值燃烧稳定性水平。
图4的方法还提供了一种用于操作传动系的方法，所述方法包括：以转速控制模式操作内燃发动机；响应于在以转速控制模式操作内燃发动机时电机的反扭矩在指定的充电扭矩的阈值扭矩内，将电机的请求扭矩调整为第一扭矩；并且响应于在以转速控制模式操作内燃发动机时电机的反扭矩不在指定的充电扭矩的阈值扭矩内，将电机的请求扭矩调整为第二扭矩。在第一示例中，所述方法包括：其中第一扭矩是反扭矩。在可以包括第一示例的第二示例中，所述方法包括：其中第二扭矩是指定的充电扭矩。在可以包括第一示例和第二示例中的一者或两者的第三示例中，所述方法包括：其中电机在传动系中定位在分离离合器与变速器之间。在可以包括第一示例至第三示例中的一者或多者的第四示例中，所述方法包括：其中在以转速控制模式操作时内燃发动机被命令达到怠速。
应注意，本文包括的示例性控制和估计例程可以用于各种发动机和/或车辆系统配置。此外，本文描述的方法可以是物理世界中的控制器所采取的动作与控制器内的指令的组合。本文公开的控制方法和例程的至少一些部分可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可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表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一者或多者。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，所述处理次序不一定是实现本文所描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的。可根据所使用的特定策略而重复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一者或多者。此外，所描述的动作、操作和/或功能可图形表示被编程到发动机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，其中通过在包括各种发动机硬件部件的系统中结合电子控制器执行指令来实施所描述的动作。
本说明书到此结束。在不脱离本描述的精神和范围的情况下，本领域技术人员在阅读本描述之后，将想到许多变化形式和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料配置操作的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，一种用于操作传动系的方法包括：以转速控制模式操作内燃发动机；并且响应于请求的内燃发动机扭矩在最小瞬时内燃发动机扭矩的第一阈值扭矩量内或者请求的内燃发动机扭矩大于第二阈值扭矩的状况，将电机的请求扭矩调整到指定的充电扭矩。
在本发明的一个方面，所述方法包括：响应于请求的内燃发动机扭矩在最小瞬时内燃发动机扭矩的第一阈值扭矩量内或请求的内燃发动机扭矩大于第二阈值扭矩的状况不为真，将电机的请求扭矩调整到指定的反扭矩。
在本发明的一个方面，所述方法包括：响应于指定的反扭矩在指定的充电扭矩的阈值扭矩内，将电机的请求扭矩调整到指定的反扭矩。
在本发明的一个方面，所述指定的反扭矩是车辆电气负载的函数。
在本发明的一个方面，在转速控制模式下调整内燃发动机的转速以遵循请求的转速。
在本发明的一个方面，调整内燃发动机的扭矩以使内燃发动机遵循请求的转速。
在本发明的一个方面，所述指定的充电扭矩基于当前内燃发动机转速下的内燃发动机效率。
在本发明的一个方面，最小瞬时内燃发动机扭矩是针对当前内燃发动机转速的最低内燃发动机扭矩，其中内燃发动机未失火或燃烧稳定性小于阈值燃烧稳定性水平。
根据本发明，提供了一种系统，所述系统具有：发动机；电机；传动系分离离合器，所述传动系分离离合器定位在传动系中在发动机与电机之间；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，所述可执行指令使控制器将电机扭矩调整到指定的反扭矩。
根据实施例，所述指定的反扭矩是使变矩器泵轮以请求转速旋转的扭矩量减去实际发动机扭矩。
根据实施例，本发明的特征还在于用于进行以下操作的附加指令：在将电机扭矩调整到指定的反扭矩之前闭合传动系分离离合器。
根据实施例，所述控制器响应于不存在第一状况或第二状况而将电机的扭矩调整到指定的反扭矩。
根据实施例，第一状况是请求的内燃发动机扭矩在内燃发动机最小瞬时扭矩的阈值扭矩量内。
根据实施例，第二状况是请求的内燃发动机扭矩大于第二阈值扭矩。
根据实施例，第二阈值扭矩是基于预期的最大充电扭矩。
根据本发明，一种用于操作传动系的方法包括：以转速控制模式操作内燃发动机；响应于在以转速控制模式操作内燃发动机时电机的反扭矩在指定的充电扭矩的阈值扭矩内，将电机的请求扭矩调整为第一扭矩；并且响应于在以转速控制模式操作内燃发动机时电机的反扭矩不在指定的充电扭矩的阈值扭矩内，将电机的请求扭矩调整为第二扭矩。
在本发明的一个方面，第一扭矩是反扭矩。
在本发明的一个方面，第二扭矩是指定的充电扭矩。
在本发明的一个方面，所述电机在传动系中定位在分离离合器与变速器之间。
在本发明的一个方面，在以转速控制模式操作时内燃发动机被命令达到怠速。

Claims (15)

1.一种用于操作传动系的方法，其包括：
以转速控制模式操作内燃发动机；并且
响应于请求的内燃发动机扭矩在最小瞬时内燃发动机扭矩的第一阈值扭矩量内或者所述请求的内燃发动机扭矩大于第二阈值扭矩的状况，将电机的请求扭矩调整到指定的充电扭矩。
2.如权利要求1所述的方法，其还包括：响应于所述请求的内燃发动机扭矩在所述最小瞬时内燃发动机扭矩的所述第一阈值扭矩量内或所述请求的内燃发动机扭矩大于所述第二阈值扭矩的所述状况不为真，将所述电机的所述请求扭矩调整到指定的反扭矩。
3.如权利要求1所述的方法，其还包括：响应于指定的反扭矩在所述指定的充电扭矩的阈值扭矩内，将所述电机的所述请求扭矩调整到所述指定的反扭矩。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述指定的反扭矩是车辆电气负载的函数。
5.如权利要求1所述的方法，其中在所述转速控制模式下调整所述内燃发动机的转速以遵循请求的转速。
6.如权利要求1所述的方法，其中调整所述内燃发动机的扭矩以使所述内燃发动机遵循请求的转速。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述指定的充电扭矩基于当前内燃发动机转速下的内燃发动机效率。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述最小瞬时内燃发动机扭矩是针对当前内燃发动机转速的最低内燃发动机扭矩，其中所述内燃发动机未失火或燃烧稳定性小于阈值燃烧稳定性水平。
9.一种系统，其包括：
发动机；
电机；
传动系分离离合器，所述传动系分离离合器定位在传动系中在所述发动机与所述电机之间；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，所述可执行指令使所述控制器将电机扭矩调整到指定的反扭矩。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述指定的反扭矩是使变矩器泵轮以请求转速旋转的扭矩量减去实际发动机扭矩。
11.如权利要求10所述的系统，其还包括用于进行以下操作的附加指令：在将所述电机扭矩调整到所述指定的反扭矩之前闭合所述传动系分离离合器。
12.如权利要求9所述的系统，其中所述控制器响应于不存在第一状况或第二状况而将所述电机的扭矩调整到所述指定的反扭矩。
13.如权利要求12所述的系统，其中所述第一状况是请求的内燃发动机扭矩在内燃发动机最小瞬时扭矩的阈值扭矩量内。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述第二状况是所述请求的内燃发动机扭矩大于第二阈值扭矩。
15.如权利要求14所述的系统，其中所述第二阈值扭矩是基于预期的最大充电扭矩。
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