專利名稱：用于混合電動車輛主動發(fā)動機(jī)停機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種混合電動車輛的操作方法。更具體地，該方法涉及一種控制混合電動車輛動力系的操作模式。更具體地，該方法涉及一種向混合電動車輛提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)的操作模式。
背景技術(shù)：
混合電動車輛(HEV)是這樣一種車輛，其推進(jìn)系統(tǒng)由至少一個電動機(jī)或電機(jī)與至少另一個動力源結(jié)合組成。通常，另一個動力源為一個汽油機(jī)或柴油機(jī)。具有多種類型的HEV，這取決于電動機(jī)和其它動力源如何互相結(jié)合以向車輛提供推進(jìn)力，包括串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)HEV。
現(xiàn)有多種公知的混合動力系結(jié)構(gòu)可以在混合電動車輛中管理各種推進(jìn)系統(tǒng)的輸入和輸出轉(zhuǎn)矩，最常用的為內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)。串聯(lián)混合動力結(jié)構(gòu)的一般特征為一個內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動一個發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)反過來向一個電動動力傳動系統(tǒng)和一個包括電池組的能量存儲裝置提供電能。串聯(lián)HEV中的內(nèi)燃機(jī)不直接機(jī)械連接到動力系中。發(fā)電機(jī)也可以在電動機(jī)模式下運行，以向內(nèi)燃機(jī)提供起動功能，并且電動動力系可以通過在發(fā)電機(jī)的模式下運行，以回收車輛制動的能量以便給電池組充電。
并聯(lián)NEV結(jié)構(gòu)的一般特征是一個內(nèi)燃機(jī)和一個電動機(jī)都直接機(jī)械連接到動力系上。動力系通常包括一個換檔變速器以在更寬的操作范圍內(nèi)提供需要的傳動比。
電動變速器(EVT)是公知的，其通過組合使用串聯(lián)和并聯(lián)HEV動力系結(jié)構(gòu)來提供連續(xù)的變速比。EVT還可以通過一個直接機(jī)械傳動路徑在內(nèi)燃機(jī)和最終傳動元件之間操作，以實現(xiàn)高效的傳動效率、低廉的使用成本和更輕的發(fā)動機(jī)硬件。EVT還可以用與最終傳動元件機(jī)械上無關(guān)的發(fā)動機(jī)操作來操作，或者是以各種機(jī)械/電子分離貢獻(xiàn)(split contribution)(即，輸入分離、輸出分離和復(fù)合分離結(jié)構(gòu))中操作，以便能夠提供高轉(zhuǎn)矩連續(xù)變速比、電子主起動(electrically dominated launches)、再生制動、停機(jī)怠速和雙模式操作。
基本上，所有的變速器在發(fā)動機(jī)和變速器之間都有一個彈簧減振器。盡管通常僅將其稱為“減振器”，但實際上其由可用于消耗能量的彈簧構(gòu)成。彈簧減振器使發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣性與變速器的旋轉(zhuǎn)慣性隔離，從而對高頻振動提供一定程度的隔離(例如，當(dāng)發(fā)動機(jī)點火脈沖通過減振器傳入變速器中時，其被衰減)。當(dāng)發(fā)動機(jī)被“關(guān)閉”時，隨著旋轉(zhuǎn)能量由于摩擦損失和彈簧減振器工作而消耗，發(fā)動機(jī)被動停止。
彈簧減振器的設(shè)計受彈簧本身的機(jī)械安裝約束。彈簧的設(shè)計必須符合互相抵觸的標(biāo)準(zhǔn)(conflicting criteria)。彈簧必須有足夠的剛性(大的彈簧常數(shù)，K)以在其自由行程長度內(nèi)承受發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。然而，長彈簧會遇到卡死故障且安裝非常困難。并且系統(tǒng)的固有頻率必須顯著低于期望怠速(例如，以大約 衰減)，但大的剛性使固有頻率趨向變高(例如，以 的關(guān)系)。有些EVT變速器和其它變速器的關(guān)鍵區(qū)別在于發(fā)動機(jī)始終通過一個彈簧減振器與變速器相連以及其較大的慣性。沒有分離的起動離合器(在手動變速器中)或轉(zhuǎn)矩變換器(在自動變速器中)。當(dāng)發(fā)動機(jī)和變速器經(jīng)歷一個與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān)的共振頻率(例如，一個允許通過怠速(即，600rpm或更高)充分衰減的六缸發(fā)動機(jī)的壓縮機(jī)/彈簧減振器/變速器系統(tǒng)的共振轉(zhuǎn)速大約為400rpm)時，這些較大的慣性產(chǎn)生顯著的振動能量，從而影響駕駛員和乘客感覺及察覺車輛性能。有些EVT可能使用一個或更多個電動機(jī)主動向發(fā)動機(jī)施加反作用轉(zhuǎn)矩。
因此，期望開發(fā)用于EVT動力系系統(tǒng)的操作模式，可以用于提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)以及縮短發(fā)動機(jī)通過動力系共振速度的時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種向車輛動力系系統(tǒng)提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)操作模式的方法，其中的車輛動力系系統(tǒng)包括一個可操作并可選擇地與發(fā)動機(jī)和變速器連接的電機(jī)，該系統(tǒng)具有一個用于控制車輛動力系系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器，其與一個控制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機(jī)控制器進(jìn)行信號通信并適于向發(fā)動機(jī)控制器提供一個輸出轉(zhuǎn)矩命令，其中電機(jī)適于提供一個反作用于發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)的輸出轉(zhuǎn)矩以及提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)。該方法包括以下步驟初始化一個主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求；響應(yīng)主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求使發(fā)動機(jī)斷油，并利用電機(jī)維持發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)以及一個預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；從預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確定期望的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率；利用電機(jī)施加一個反作用轉(zhuǎn)矩以反作用于發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)并與期望的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率一致地降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。該方法優(yōu)選地通過一種計算機(jī)控制算法實現(xiàn)。該方法使用電動機(jī)主動使發(fā)動機(jī)停機(jī)。
該方法具有通過限制擴(kuò)散到動力和車輛底盤的振動能量，改善傳動力傳動系統(tǒng)耐用性以及改善發(fā)動機(jī)停機(jī)過程中的平順性的優(yōu)點。本發(fā)明尤其有利的是其可以被很多不同類型和尺寸的具有很多不同基本怠速轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)采用。它允許即插即用地實現(xiàn)不同發(fā)動機(jī)無需適應(yīng)動力動力系統(tǒng)即可獲得可接受的噪音、振動和不平順性。


通過下面給出的詳細(xì)說明、附加的權(quán)利要求，和附圖，本發(fā)明將得到更全面的理解，其中圖1是一個機(jī)械硬件示意圖，表示了一個尤其適合實現(xiàn)本發(fā)明的雙模式、多支路(compound-split)電動變速器的優(yōu)選形式；圖2是一個在此公開的混合動力系優(yōu)選系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電子和機(jī)械示意圖；圖3是一個曲線圖，表示關(guān)于在此公開的典型電動變速器輸入和輸出轉(zhuǎn)速操作的不同區(qū)域；圖4A是一個流程圖，說明本發(fā)明方法的步驟；圖4B是一個流程圖，說明有關(guān)圖4A中塊150的步驟；圖5是一個有關(guān)本發(fā)明方法的曲線圖，表示輸入轉(zhuǎn)速作為時間的函數(shù)；圖6是一個根據(jù)本發(fā)明方法的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的計算框圖；圖7是圖6中塊225的框圖；及圖8是圖7中塊235的框圖。
具體實施例方式
首先參考圖1和2，一個車輛動力系一般用11表示。包括在動力系11中的為一個尤其適于實現(xiàn)本發(fā)明控制的多模式、多支路電動變速器(EVT)典型形式，且其在圖1和2中一般用數(shù)字10表示。然后，特別是參考這些圖，EVT 10具有一個輸入部件12，該部件可以是一個直接由發(fā)動機(jī)14驅(qū)動的軸，如圖2中所示，一個瞬時轉(zhuǎn)矩減振器16可以連接在發(fā)動機(jī)14輸出部件和EVT 10輸入部件之間。瞬時轉(zhuǎn)矩減振器16可以與一個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置(未顯示)結(jié)合或連接，該轉(zhuǎn)矩傳遞裝置允許選擇性地使發(fā)動機(jī)14與EVT 10接合，但必須了解的是這種轉(zhuǎn)矩傳遞裝置不用于改變或控制EVT 10的操作模式。
在所說明的實施例中，發(fā)動機(jī)14可以是一個礦物燃料發(fā)動機(jī)，例如一個適于在一個穩(wěn)定轉(zhuǎn)速(RPM)下提供其有效動力輸出的柴油機(jī)。在圖1和2表示的實施例中，發(fā)動機(jī)14在起動后，及其大多數(shù)輸入過程中，可以在一個穩(wěn)定轉(zhuǎn)速或一些根據(jù)由駕駛員輸入和駕駛工況決定的期望操作點而確定的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下工作。
EVT 10采用三組行星齒輪機(jī)構(gòu)(subset)24，26和28。第一行星齒輪機(jī)構(gòu)24具有一個通常稱為齒圈的外部齒輪部件30，其限制一個通常稱為太陽輪的內(nèi)部齒輪部件32。多個行星齒輪部件34可轉(zhuǎn)動地安裝在一個行星架36上，從而每一行星齒輪部件34既與外部齒輪部件30嚙合，又與內(nèi)部齒輪部件32嚙合。
第二行星齒輪機(jī)構(gòu)26也具有一個通常稱為齒圈的外部齒輪部件38，其限制一個通常稱為太陽輪的內(nèi)部齒輪部件40。多個行星齒輪部件42可轉(zhuǎn)動地安裝在一個行星架44上，從而每一行星齒輪部件42既與外部齒輪部件38嚙合，又與內(nèi)部齒輪部件40嚙合。
第三行星齒輪機(jī)構(gòu)28也具有一個通常稱為齒圈的外部齒輪部件46，其限制一個通常稱為太陽輪的內(nèi)部齒輪部件48。多個行星齒輪部件50可轉(zhuǎn)動地安裝在一個行星架52上，從而每一行星齒輪部件50既與外部齒輪部件46嚙合，又與內(nèi)部齒輪部件48嚙合。
雖然所有三組行星齒輪機(jī)構(gòu)24，26和28自身都是“簡單”行星齒輪機(jī)構(gòu)，但是第一和第二齒輪機(jī)構(gòu)24和26以這樣的方式復(fù)合，即第一行星齒輪機(jī)構(gòu)24的內(nèi)部齒輪部件32通過一個轂襯齒輪54與第二行星齒輪機(jī)構(gòu)26的外部齒輪部件38結(jié)合。結(jié)合的第一行星齒輪機(jī)構(gòu)24的內(nèi)部齒輪部件32和第二行星齒輪機(jī)構(gòu)26的外部齒輪部件38始終通過一個套筒軸58與一個第一電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56相連。第一電動機(jī)/電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56在這里也可以不同地稱為電動機(jī)A或MA。
行星齒輪機(jī)構(gòu)24和26進(jìn)一步以這樣的方式復(fù)合，即第一行星齒輪機(jī)構(gòu)24的行星架36通過一個軸60與第二行星齒輪機(jī)構(gòu)26的行星架44結(jié)合。同樣地，第一和第二行星齒輪機(jī)構(gòu)24和26的行星架36和44分別結(jié)合。軸60也可以選擇性地通過一個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置62與第三行星齒輪機(jī)構(gòu)28的行星架52連接，其中轉(zhuǎn)矩傳遞裝置62將在下文中詳細(xì)說明，用于幫助選擇EVT 10的操作模式。轉(zhuǎn)矩傳遞裝置62在這里也可以不同地稱為第二離合器、二號離合器或C2。
第三行星齒輪機(jī)構(gòu)28的行星架52直接與變速器輸出部件64相連。當(dāng)EVT 10用于陸地車輛時，輸出部件64可以與車輛傳動軸(未顯示)相連，從而依次地最終連接到驅(qū)動部件(也未顯示)。驅(qū)動部件不是車輛前輪就是后輪，或者它們也可以是履帶車輛的驅(qū)動齒輪。
第二行星齒輪機(jī)構(gòu)26的內(nèi)部齒輪部件40通過圍繞軸60的套筒軸66與第三行星齒輪機(jī)構(gòu)28的內(nèi)部齒輪部件48相連。第三行星齒輪機(jī)構(gòu)28的外部齒輪部件46選擇性地通過一個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置70與由變速器殼體68表示的地相連。下文中說明的轉(zhuǎn)矩傳遞裝置70，也用于幫助選擇EVT 10的操作模式。轉(zhuǎn)矩傳遞裝置70在這里也可以不同地稱為第一離合器、一號離合器或C1。
套筒軸66也始終與一個第二電機(jī)或電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72相連。第二電動機(jī)/發(fā)電機(jī)72在這里也可以不同地稱為電動機(jī)B或MB。全部行星齒輪機(jī)構(gòu)24，26和28及電動機(jī)A和電動機(jī)B(56，72)關(guān)于軸向布置的軸60同軸放置。應(yīng)該注意到，電動機(jī)A和B都是環(huán)形構(gòu)造，其使得電動機(jī)A和B圍繞三個行星齒輪機(jī)構(gòu)24，26和28，從而行星齒輪機(jī)構(gòu)24，26和28布置在電動機(jī)A和B徑向內(nèi)部。這種構(gòu)造確保EVT 10的全部外殼，即圓周尺寸最小。
驅(qū)動齒輪80可以連在輸入部件12上。如圖所示，驅(qū)動齒輪80將輸入部件12固定連接到第一行星齒輪機(jī)構(gòu)24的外部齒輪部件30上，因此驅(qū)動齒輪80接受發(fā)動機(jī)14和/或電動機(jī)/發(fā)電機(jī)56和/或72的動力。驅(qū)動齒輪80與一個惰輪82嚙合，接著，其與一個固定到軸86一端的傳遞齒輪84嚙合。軸86的另一端固定到一個變速器液壓泵88上，該液壓泵88從油池37中提供變速器液壓油，將高壓液壓油傳遞到調(diào)壓器39，調(diào)壓器39將部分液壓油返回油池37，并在管路41中提供調(diào)節(jié)管路壓力。
在所說明的示例性機(jī)械布置中，輸出部件64通過EVT 10中兩個不同的齒輪系接受動力。為了使第三行星齒輪機(jī)構(gòu)28的外部齒輪部件46“制動”，當(dāng)起動第一離合器C1時，選擇第一模式，或齒輪系。當(dāng)釋放第一離合器C1，同時起動第二離合器C2將軸60連接到第三行星齒輪機(jī)構(gòu)28的行星架52時，選擇第二模式，或齒輪系。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到EVT 10在每一操作模式中，都能夠提供從相對慢到相對快的輸出轉(zhuǎn)速范圍。這兩種模式的結(jié)合，使EVT 10將車輛從靜止工況推進(jìn)到公路速度，其中在每一模式中都具有從慢到快的輸出轉(zhuǎn)速范圍。此外，一種同時應(yīng)用離合器C1和C2的傳動比固定的狀態(tài)可用于通過一個固定傳動比有效地機(jī)械耦合輸入部件到輸出部件。此外，一種同時釋放離合器C1和C2的空檔狀態(tài)可用于將輸出部件從變速器上機(jī)械分離。最后，EVT 10可以提供兩種模式間的同步切換，在這些模式中離合器C1和C2的滑動速度大體上為零。關(guān)于典型EVT操作的其它細(xì)節(jié)可參見同一受讓人的美國專利5931757，其內(nèi)容結(jié)合在此作為參考。
發(fā)動機(jī)14優(yōu)選地為柴油機(jī)且由如圖2中23所示的發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)電子控制。ECM 23是一個常用的基于微處理器的柴油機(jī)控制器，其包括例如微處理器、只讀存儲器ROM、隨機(jī)存儲器RAM、電可編程只讀存儲器EPROM、高速時鐘、模擬至數(shù)字(A/D)和數(shù)字至模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路、輸入/輸出電路和設(shè)備(I/O)，及合適的信號處理和緩沖電路等常用部件。ECM 23從多個傳感器獲得數(shù)據(jù)并通過一些獨立線路分別控制發(fā)動機(jī)14的一些執(zhí)行器。為了簡單起見，圖示中ECM 23通過總線(aggregate bus)35與發(fā)動機(jī)14雙向連接。ECM 23檢測的各種參數(shù)包括油池和發(fā)動機(jī)冷卻液溫度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(Ne)、增壓壓力，及大氣溫度和壓力。ECM 23控制的各種執(zhí)行器包括噴油器、風(fēng)扇控制器，及包括電熱塞和柵式進(jìn)氣加熱器的發(fā)動機(jī)預(yù)熱器。ECM優(yōu)選地響應(yīng)EVT控制系統(tǒng)提供的轉(zhuǎn)矩命令Te_cmd，為發(fā)動機(jī)14提供已經(jīng)熟知的基于轉(zhuǎn)矩的控制。這種發(fā)動機(jī)電子設(shè)備、控制及數(shù)值通常為本領(lǐng)域技術(shù)人所熟知，因此在這里不需要進(jìn)一步詳細(xì)說明。
從上述說明中應(yīng)當(dāng)清楚，EVT 10從發(fā)動機(jī)14選擇性地接受動力?，F(xiàn)在將參考圖2繼續(xù)說明，EVT還從一個電子能量存儲裝置或系統(tǒng)20(ESS)，例如蓄電池組模塊(BMP)21中的一塊或更多蓄電池接受動力。這里提及的所使用的蓄電池不僅可以包括一塊單獨的電池，還可以包括由單塊或多塊蓄電池或電池任意組合形成的一個蓄電池組或陣列或多個蓄電池組或陣列。BMP 21優(yōu)選地為一組并聯(lián)的蓄電池組陣列，每一個電池組都包括多個蓄電池。這里使用的術(shù)語蓄電池通常表示任何二次或可充電蓄電池，優(yōu)選地為那些包括石鉛/酸、鎳/金屬氫化物(Ni/MH)、鋰Li/離子或聚合物的電池。其它能夠通過充電儲存電能及通過放電分配電能的電子能量存儲裝置，例如超級電容或超高電容，可以在不改變本發(fā)明概念的情況下代替或與本發(fā)明的電池結(jié)合使用。BMP21是通過直流線路27連接到雙動力轉(zhuǎn)換模塊(DPIM)19上的高壓直流(例如，在一個實施例中大約為650V)。根據(jù)BPM 21是充電還是放電，電流可以傳入或傳出BMP 21。BMP 21還包括一個常用的基于微處理器的控制器，其包括例如微處理器、只讀存儲器ROM、隨機(jī)存儲器RAM、電可編程只讀存儲器EPROM、高速時鐘、模擬至數(shù)字(A/D)和數(shù)字至模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路、輸入/輸出電路和設(shè)備(I/O)、溫度傳感器及合適的信號處理和緩沖電路等監(jiān)測蓄電池的狀態(tài)所必要的常用部件并將該信息發(fā)送給用于車輛綜合控制的控制系統(tǒng)其它部分以用于車輛的整個控制，例如VCM 15和TCM 17。這包括感應(yīng)、處理、計算和其它監(jiān)測各種關(guān)于蓄電池狀態(tài)或情況的參數(shù)信息，例如其充電和放電時的溫度、電流和電壓，及充電狀態(tài)(SOC)，其包含用總電能存儲容量百分比表示的存儲在蓄電池中的瞬時電能數(shù)量。這還包括將這些關(guān)于這些參數(shù)的信息發(fā)送給車輛控制系統(tǒng)的其它部分，包括VCM 15和TCM 17，用于與使用蓄電池參數(shù)信息的控制算法結(jié)合使用，例如那些用于建立有關(guān)SOC的充電和放電限制、安培-小時/小時或能量通過量(throughput)限制、溫度限制或其它有關(guān)蓄電池控制功能的控制算法。
DPIM 19包括一對動力變換器和相應(yīng)的電動機(jī)控制器，其配置成接收電動機(jī)控制命令以及控制變換器的狀態(tài)，從而提供電動機(jī)驅(qū)動或再生功能。電動機(jī)控制器為一個基于微處理器的控制器，其包括例如微處理器、只讀存儲器ROM、隨機(jī)存儲器RAM、電可編程只讀存儲器EPROM、高速時鐘、模擬至數(shù)字(A/D)和數(shù)字至模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路、輸入/輸出電路和設(shè)備(I/O)及合適的信號處理和緩沖電路的常用部件。在電動機(jī)控制中，各自的變換器從直流線路接收電流，并通過高壓相位線29和31將交流電流提供給各自的電動機(jī)。在再生控制中，各自的變換器通過高壓相位線29和31從電動機(jī)接收交流電流，然后將電流提供給直流線路27。供給變換器或從變換器輸出的凈直流電流決定BPM 21的充電或放電操作模式。優(yōu)選地，MA和MB為三相交流電機(jī)且變換器包括互補的三相電力電子設(shè)備。MA和MB各自的電動機(jī)轉(zhuǎn)速信號Na和Nb，由DPIM 19分別從電動機(jī)相位信息或常用的旋轉(zhuǎn)傳感器中導(dǎo)出。這些電動機(jī)、電子設(shè)備、控制及數(shù)量通常為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，因此不需要進(jìn)一步詳細(xì)地說明。
系統(tǒng)控制器43是一個基于微處理器的控制器，其包括例如微處理器、只讀存儲器ROM、隨機(jī)存儲器RAM、電可編程只讀存儲器EPROM、高速時鐘、模擬至數(shù)字(A/D)和數(shù)字至模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字信號處理器(DSP)和輸入/輸出電路和裝置(I/O)及合適的信號調(diào)節(jié)和緩沖電路的常用部件。在實施例中，系統(tǒng)控制器43包括一對基于微處理器的控制器，其表示為車輛控制模塊(VCM)15和變速器控制模塊(TCM)17。VCM和TCM可以提供，例如，有關(guān)EVT和車輛底盤的很多控制和診斷功能，例如包括，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩命令、輸入轉(zhuǎn)速控制、與再生制動、防抱死剎車協(xié)調(diào)的輸出轉(zhuǎn)矩控制以及牽引力控制。特別是關(guān)于EVT功能，系統(tǒng)控制器43的功能為從多個傳感器直接獲取數(shù)據(jù)，然后通過很多獨立的線路分別控制EVT的多種執(zhí)行器。為了簡單起見，所示的系統(tǒng)控制器43一般通過總線33與EVT雙向連接。系統(tǒng)傳感器43也可以采用許多獨立的信號和傳感器線路進(jìn)行系統(tǒng)控制器43與許多其他控制器、傳感器或其它裝置之間的信號通信。關(guān)于本發(fā)明，除這些裝置之間通過通信總線25進(jìn)行的通信之外，系統(tǒng)控制器43優(yōu)選地通過信號線45與ECM 23進(jìn)行信號通信以發(fā)送一個單獨的發(fā)動機(jī)開/關(guān)信號。尤其要注意的是，系統(tǒng)控制器43從旋轉(zhuǎn)傳感器中接收頻率信號，以處理成用于EVT 10控制的輸入部件12轉(zhuǎn)速Ni和輸出部件64轉(zhuǎn)速No。系統(tǒng)控制器43還可以接收并處理來自壓力開關(guān)(未單獨顯示)的壓力信號，以監(jiān)測離合器C1和C2的作用腔室壓力?；蛘?，可以采用用于更寬范圍的壓力監(jiān)測的壓力傳感器。系統(tǒng)控制器向EVT 10提供脈寬調(diào)制(PWM)和/或二進(jìn)制控制信號以控制離合器C1和C2的充油和放油，從而控制其應(yīng)用與釋放。此外，系統(tǒng)控制器43可以接收變速器油池37溫度數(shù)據(jù)，例如從常用的熱電偶輸入(未單獨顯示)來導(dǎo)出油池溫度Ts，以及提供一個從輸入轉(zhuǎn)速Ni和油池溫度Ts導(dǎo)出的PWM信號以通過調(diào)壓器39控制管路壓力。離合器C1和C2的充油與放油通過電磁閥控制的滑閥響應(yīng)上面提到的PWM和二進(jìn)制控制信號而實現(xiàn)。類似地，管路壓力調(diào)節(jié)器39可以是多種電磁閥控制的調(diào)節(jié)器以建立根據(jù)所述PWM信號調(diào)節(jié)的管路壓力。這樣的管路壓力控制通常為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知。離合器C1和C2的離合器滑動速度通過輸出轉(zhuǎn)速No、MA轉(zhuǎn)速Na和MB轉(zhuǎn)速Nb導(dǎo)出；分別地，C1的滑動是No和Nb的函數(shù)，而C2的滑動是No、Na和Nb的函數(shù)。圖中還表示了用戶接口(UI)塊13，其包括如下系統(tǒng)控制器43的輸入，其中包括例如車輛節(jié)氣門(throttle)位置、可用于選擇駕駛范圍的按鈕換擋選擇器(PBSS)、制動效果和快怠速請求。系統(tǒng)控制器43確定一個轉(zhuǎn)矩命令Te_cmd并將其提供給ECM 23。轉(zhuǎn)矩命令Te_cmd表示由系統(tǒng)控制器決定的從發(fā)動機(jī)獲得的期望EVT轉(zhuǎn)矩貢獻(xiàn)。
所述的各種模塊(例如，系統(tǒng)控制器43、DPIM 19、BPM 21、ECM 23)通過控制器局域網(wǎng)(CAN)總線25進(jìn)行通訊。CAN總線25允許在各種模塊之間進(jìn)行控制參數(shù)和命令的通訊。所使用的具體通信協(xié)議根據(jù)具體應(yīng)用而不同。例如，重型車輛所使用的優(yōu)選協(xié)議是汽車工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)J1939。CAN總線和適當(dāng)?shù)膮f(xié)議在系統(tǒng)控制器43、ECM 23、DPIM 19、BPM 21和其他控制器如防抱死剎車和牽引力控制器之間提供了可靠的通訊(robust messaging)和多控制器接口。
參考圖3，表示了一個水平軸為輸出轉(zhuǎn)速No，而豎直軸為輸入轉(zhuǎn)速Ni的EVT 10轉(zhuǎn)速曲線圖。同步操作，即其中離合器C1和C2同時操作，從而滑動轉(zhuǎn)速基本為零時，輸入轉(zhuǎn)速和輸出轉(zhuǎn)速的關(guān)系用直線91表示。同樣，它大致表示了輸入和輸出轉(zhuǎn)速的關(guān)系，其中可以發(fā)生模式之間的同步轉(zhuǎn)換或者其中從輸入到輸出的直接機(jī)械結(jié)合可以通過離合器C1和C2的同時應(yīng)用而實現(xiàn)，并且被公知為固定比。一種可以產(chǎn)生如圖3中直線91所示同步操作的特定齒輪機(jī)構(gòu)關(guān)系如下外部齒輪部件30具有91個齒、內(nèi)部齒輪部件32具有49個齒、行星齒輪部件34具有21個齒、外部齒輪部件38具有91個齒、內(nèi)部齒輪部件40具有49個齒、行星齒輪部件42具有21個齒、外部齒輪部件46具有89個齒、內(nèi)部齒輪部件48具有31個齒、行星齒輪部件50具有29個齒。直線91在這里可以分別表示同步線、變速比線或固定傳動比線。
變速比線91左側(cè)是應(yīng)用C1而釋放C2的第一模式操作93的優(yōu)選區(qū)域。變速比線91右側(cè)是釋放C1而應(yīng)用C2的第二模式操作95的優(yōu)選區(qū)域。這里采用的關(guān)于離合器C1和C2的術(shù)語應(yīng)用表示相應(yīng)離合器的實際轉(zhuǎn)矩傳遞能力，而術(shù)語釋放表示相應(yīng)離合器不實際的轉(zhuǎn)矩傳遞能力。既然通常優(yōu)選地使從一種模式到另一種模式的轉(zhuǎn)換同時發(fā)生，因此從一種模式到另一種模式的轉(zhuǎn)矩傳遞通過一種應(yīng)用兩個離合器的固定傳動比而產(chǎn)生，其中在當(dāng)前應(yīng)用的離合器釋放以前有限時間內(nèi)，當(dāng)前釋放的離合器應(yīng)用。而且，當(dāng)固定傳動比通過與即將進(jìn)入的模式有關(guān)的離合器連續(xù)應(yīng)用和與即將退出的模式有關(guān)的離合器的釋放而脫離時，模式轉(zhuǎn)變完成。盡管區(qū)域93中的操作通常優(yōu)選地用于EVT在模式(MODE)1中的操作，但是這不意味著EVT模式(MODE)2的操作不能或不在這里發(fā)生。然而，通常在區(qū)域93中優(yōu)選地在模式1中操作，因為模式1優(yōu)選地采用在很多方面(例如，質(zhì)量、尺寸、成本、慣性能力等)尤其適合區(qū)域93中的高起動轉(zhuǎn)矩的齒輪機(jī)構(gòu)和電動機(jī)硬件。類似地，盡管區(qū)域95中的操作通常優(yōu)選地用于EVT在模式2中的操作，但是這不意味著EVT模式1的操作不能或不在這里發(fā)生。然而，通常在區(qū)域95中優(yōu)選地在模式2中操作，因為模式2優(yōu)選地采用在很多方面(例如，質(zhì)量、尺寸、成本、慣性能力等)尤其適合區(qū)域95中的高轉(zhuǎn)速的齒輪機(jī)構(gòu)和電動機(jī)硬件。轉(zhuǎn)換至模式1可以看作降檔，且根據(jù)Ni/No的關(guān)系與更高的傳動比相關(guān)。同樣，轉(zhuǎn)換至模式2可以看作升檔，且根據(jù)Ni/No的關(guān)系其與更低的傳動比相關(guān)。
作為這種控制的出發(fā)點，各種動力系參數(shù)被測量或者否則是預(yù)先確定的。輸出轉(zhuǎn)速No，和輸入轉(zhuǎn)速Ni優(yōu)選地從所感應(yīng)并過濾的信號中導(dǎo)出。馬達(dá)轉(zhuǎn)速Na和Nb通過感應(yīng)、用EVT已知的接合約束計算或通過馬達(dá)控制相位信息導(dǎo)出而得知。輸入加速度Ni_dot優(yōu)選地為變速器輸入轉(zhuǎn)速變化的期望速率，根據(jù)同一受讓人未審結(jié)的申請?zhí)枮?0/686511(代理編號GP-304140)的美國專利申請中所教導(dǎo)的那樣確定。輸出加速度No_dot，優(yōu)選地根據(jù)所感應(yīng)和過濾的輸出轉(zhuǎn)速No確定，也如同一受讓人未審結(jié)的申請?zhí)枮?0/686511(代理編號GP-304140)的美國專利申請中所公開的那樣確定。
對于每種車輛動力系，通常存在一種或多種聯(lián)系電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和變速器車輛動力學(xué)參數(shù)的牛頓關(guān)系式，這些動力學(xué)參數(shù)包括Ni、No、Ti、To、No_dot、Ni_dot和Ncx_dot，其中Ncx_dot表示離合器“x”的滑動加速度，離合器“x”用于將電機(jī)與根據(jù)本發(fā)明的車輛動力系的其它部件接合。下列約束關(guān)系式對于這里所描述的EVT是公知的，以計算電動機(jī)A和電動機(jī)B的輸出轉(zhuǎn)矩TaTb=K11K12K13K14K21K22K23K24TiNi_dotNo_dotNcl_dot]]>其中Ta為電動機(jī)A轉(zhuǎn)速；
Tb為電動機(jī)B轉(zhuǎn)速；Ti為EVT輸入轉(zhuǎn)速；Ni_dot為EVT輸入加速度；No_dot為EVT輸出加速度；Nc1_dot為C1滑動加速度；Kn為一個用于當(dāng)前的傳動范圍的2×4參數(shù)值矩陣，這些參數(shù)由互相連接的硬件齒輪和軸，以及估計的硬件慣性決定，并且表示通常被稱作的工廠模式。
現(xiàn)在參考圖4A，本發(fā)明包括一種向車輛動力系系統(tǒng)提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)操作模式的方法100，其中的車輛動力系系統(tǒng)包括一個可操作并可選擇地與發(fā)動機(jī)和變速器連接的電機(jī)，該系統(tǒng)具有一個用于控制車輛動力系系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器，其與一個控制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機(jī)控制器進(jìn)行信號通信并適于向發(fā)動機(jī)控制器提供一個輸出轉(zhuǎn)矩命令，其中電機(jī)適于提供一個反作用于發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)的輸出轉(zhuǎn)矩以及提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)。方法100包括以下步驟初始化110一個主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求；響應(yīng)主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求使發(fā)動機(jī)斷油120，并利用電機(jī)維持發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)以及一個預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；從預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確定140期望的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率；然后利用電機(jī)施加150一個反作用轉(zhuǎn)矩以反作用于發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)期望的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求還優(yōu)選地包括發(fā)送130一個使發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩變?yōu)榱愕陌l(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令?？梢韵嘈?，方法100既可以用硬件實現(xiàn)，例如使用各種形式的硬件邏輯和計算部件，也可以通過軟件，或其各種結(jié)合來實現(xiàn)。然而，方法100優(yōu)選地包括一個計算機(jī)控制算法，其可以作為位于車輛中的一個或多個計算機(jī)的計算機(jī)代碼被執(zhí)行，例如系統(tǒng)控制器43中的計算機(jī)程序。下面將對方法100進(jìn)行更詳細(xì)的說明。
主動發(fā)動機(jī)停機(jī)操作模式是車輛動力系系統(tǒng)的一種操作模式，例如車輛動力系系統(tǒng)11，其中控制動作優(yōu)選地通過車輛動力系系統(tǒng)控制器之一實施，例如系統(tǒng)控制器43響應(yīng)主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求主動地停止發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動。這與上文中說明的發(fā)動機(jī)被動停機(jī)形成對比，發(fā)動機(jī)被動停機(jī)中發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)能量通過摩擦損失和彈簧減振器的作用消耗。主動發(fā)動機(jī)停機(jī)的特征在于比被動發(fā)動機(jī)停機(jī)中更快的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率。例如，被動發(fā)動機(jī)停機(jī)大約需要1.5-2秒，減速速率大約為-300至-1000rpm/秒，而主動發(fā)動機(jī)停機(jī)通常在大約0.5秒甚至更短的時間內(nèi)完成，減速速率大約為-1200至-4000rpm/秒。主動停機(jī)的優(yōu)點在于其允許快速通過發(fā)動機(jī)共振轉(zhuǎn)速(例如，大約為400rpm，這取決于具體的發(fā)動機(jī)、變速器和其它因素)。主動停機(jī)的優(yōu)點還在于實際的減速速率可以主動地控制在一個特定且勻速的速率，而不是一個由系統(tǒng)部件共振決定的且不容易改變的不均勻的速率。在主動發(fā)動機(jī)停機(jī)過程中，這種能實現(xiàn)一個勻速且可控的速率的能力，還提供了設(shè)計彈性，其允許不同系統(tǒng)部件(即，發(fā)動機(jī)、變速器、彈簧減振器等的不同結(jié)合)之間更快速的匹配(即，即插即用互換)，而各種關(guān)于發(fā)動機(jī)停機(jī)的部件組合，特別是這些組合在動力系系統(tǒng)共振轉(zhuǎn)速下的NVH性能沒有過大的噪音、振動和不平順特性(NVH)。
主動發(fā)動機(jī)停機(jī)操作模式可以被很多類型的車輛動力系系統(tǒng)采用，特別是那些混合電動車輛的動力系系統(tǒng)。適合主動發(fā)動機(jī)停機(jī)操作模式的車輛動力系系統(tǒng)通常包括一個可操作地并可選擇地與發(fā)動機(jī)和變速器連接的電機(jī)，其適于提供一個反作用于發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)的輸出轉(zhuǎn)矩。該系統(tǒng)還包括一個控制車輛動力系系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器，其與一個控制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機(jī)控制器進(jìn)行信號通信并適于向發(fā)動機(jī)控制器提供一個輸出轉(zhuǎn)矩命令。如圖1-2所示及如上所述，車輛動力系系統(tǒng)，例如動力系系統(tǒng)11，可以包括多個電機(jī)，每個電機(jī)都通過相應(yīng)的離合器可操作并可選擇地與發(fā)動機(jī)和變速器連接，其中多個電機(jī)的至少一個適于提供一個反作用于發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)的輸出轉(zhuǎn)矩，并提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)。
主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求是系統(tǒng)的一個輸入，優(yōu)選地為一個輸入到控制器，如系統(tǒng)控制器43的信號，表明請求發(fā)動機(jī)主動停機(jī)。當(dāng)包含在方法100中的主動發(fā)動機(jī)停機(jī)模式運用到車輛動力系系統(tǒng)，例如動力系系統(tǒng)11中時，優(yōu)選地所有關(guān)閉發(fā)動機(jī)的請求都是主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求。盡管可能并且通常優(yōu)選地設(shè)計一個動力系系統(tǒng)既能實現(xiàn)被動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求(即，僅使用彈簧減振器、摩擦損失，和其它被動部件的停機(jī))也能實現(xiàn)主動停機(jī)請求，例如這里說明的動力系系統(tǒng)11，但可以相信使用主動發(fā)動機(jī)停機(jī)將優(yōu)選地用于大多數(shù)發(fā)動機(jī)停機(jī)請求。被動發(fā)動機(jī)停機(jī)可以主要在主動發(fā)動機(jī)停機(jī)無法使用時，用作備用發(fā)動機(jī)停機(jī)機(jī)構(gòu)。已經(jīng)熟知，輸入到控制器中的信號可以是一個響應(yīng)駕駛員“按鍵關(guān)閉”動作導(dǎo)致按鍵開關(guān)致動的信號。按鍵開關(guān)致動，例如按鍵關(guān)閉，向控制器，例如系統(tǒng)控制器43發(fā)送一個按鍵關(guān)閉信號。該按鍵關(guān)閉信號包含主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求。在另一個實施例中，包括主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求的控制器輸入可以包括一個由控制器，例如系統(tǒng)控制器43或系統(tǒng)中的其它控制器，根據(jù)一個預(yù)先確定的發(fā)動機(jī)停機(jī)參數(shù)或條件自動確定的信號。預(yù)先確定的發(fā)動機(jī)停機(jī)參數(shù)為任何有關(guān)車輛動力系系統(tǒng)的參數(shù)或條件，該動力系系統(tǒng)被關(guān)聯(lián)或被安排了發(fā)動機(jī)主動停機(jī)。例如，主動發(fā)動機(jī)停機(jī)可以與一個或多個系統(tǒng)參數(shù)有關(guān)，例如當(dāng)處于一個無聲操作模式或工況下時，與車速或變速器輸出速度有關(guān)，或者響應(yīng)一個從一個與車輛工況有關(guān)的開關(guān)輸入的信號，例如一個適于提供車門開啟指示的開關(guān)信號，其也與無聲操作模式有關(guān)。一個主動發(fā)動機(jī)停機(jī)參數(shù)或條件實施例更詳細(xì)的說明可以在2003年10月14日提交的，同一受讓人未審結(jié)的申請?zhí)枮?0/686015(代理編號GP-304211)的美國專利申請中找到，其在此全部引用作為參考。參考圖4A-5，初始化110一個主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求的步驟可以是任何初始化一個主動停機(jī)請求的動作，包括全部由駕駛員決定的全部手動動作方式和由一個或多個控制器起動的自動動作，以影響發(fā)動機(jī)主動停機(jī)。在一個實施例中，初始化110可以包括駕駛員的手動輸入，例如駕駛員觸動按鍵開關(guān)，例如響應(yīng)駕駛員“按鍵關(guān)閉”動作的按鍵開關(guān)動作。在另一個實施例中，主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求的初始化110可以包括一個向控制器，如系統(tǒng)控制器43自動或可編程地輸入發(fā)動機(jī)停機(jī)參數(shù)，其中控制器適于根據(jù)發(fā)動機(jī)停機(jī)參數(shù)值或條件自動初始化主動發(fā)動機(jī)停機(jī)。參考圖5，如相關(guān)基準(zhǔn)線所示，與初始化110主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求有關(guān)的時間稱為t0。
方法100還包括下述步驟120，即響應(yīng)主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求使發(fā)動機(jī)斷油并利用電機(jī)維持發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)以及一個預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。使發(fā)動機(jī)，如發(fā)動機(jī)14斷油120，可以通過任何熟知的裝置實現(xiàn)。參考圖1和2，斷油120可以由ECM23根據(jù)或結(jié)合下述步驟控制，即通過通訊總線25從系統(tǒng)控制器43向ECM 23發(fā)送130一個發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令Te_cmd，使發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩變?yōu)榱?。系統(tǒng)控制器還可以優(yōu)選地通過單獨的信號線45傳遞(remove)“發(fā)動機(jī)起動”信號，用于向發(fā)動機(jī)14提供“開/關(guān)”信號。與斷油120和發(fā)送130發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令有關(guān)的控制命令可以通過使用任何包括各種熟知的通訊標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的已知裝置實現(xiàn)。在動力系系統(tǒng)11的情況中，這種控制命令優(yōu)選地根據(jù)汽車工程師協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)J1939實現(xiàn)。參考圖5，如相關(guān)基準(zhǔn)線所示，由于它們基本上同時發(fā)生，因此與斷油120和發(fā)送130有關(guān)的時刻一般稱為t1。但是，作為一種設(shè)計選擇，這些步驟也可以在不同時刻發(fā)生(未表示)。通常還優(yōu)選地在繼續(xù)執(zhí)行方法100后續(xù)步驟(除發(fā)送一個發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令，使發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩變?yōu)榱愕牟襟E130以外)前，在預(yù)定的斷油間隔內(nèi)執(zhí)行斷油步驟120。預(yù)定的斷油間隔優(yōu)選地選擇成在執(zhí)行后續(xù)控制動作前，使任何剩余燃油都被燃燒，從而使發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩減小到接近零。這樣，還減小了在后續(xù)步驟中所需的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。在本發(fā)明的一個實施例中，預(yù)定的斷油間隔大約為100ms，但會根據(jù)與發(fā)動機(jī)、燃油系統(tǒng)和車輛動力系系統(tǒng)的其它部件有關(guān)的因素變化。參考圖5，預(yù)定的斷油間隔表示為t1和t2之間的時間間隔。
與使發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩變?yōu)榱愕拿钜黄穑刂破?，例如系統(tǒng)控制器43，還向至少一個電機(jī)發(fā)送需要的轉(zhuǎn)矩控制命令，以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)控制。通常，這里說明的控制通過使用電機(jī)維持發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)以及一個預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速可以是任何期望的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，但是，預(yù)定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速優(yōu)選地為對應(yīng)初始化110主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。維持預(yù)定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速或輸入轉(zhuǎn)速Ni所需的電機(jī)轉(zhuǎn)矩可以按照這里說明的方式計算。如這里所述，測量的系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)速可以在任何時間提供給適于實現(xiàn)方法100的控制器，如系統(tǒng)控制器43。從而，在t0時刻，可以使用這里所述的關(guān)系計算電機(jī)轉(zhuǎn)矩。在這里所述的實施例中，該計算使用的與車輛動力學(xué)參數(shù)有關(guān)的值包括為了維持t0時刻的當(dāng)前輸入轉(zhuǎn)速Ni(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速)，Ni_dot等于零；Ti的值選擇成或設(shè)置成大致等于或稍大于與發(fā)動機(jī)有關(guān)的摩擦損失值，通常其被良好地特征化且可以包括一個標(biāo)準(zhǔn)值(即，足以維持發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn))；No_dot的值可以是任何合適的值，但優(yōu)選地選擇成t0時刻的當(dāng)前值；而Nc1_dot的值也可以是任何合適的值，但其優(yōu)選地選擇為零，使得離合器C1可以響應(yīng)隨后的發(fā)動機(jī)重起動和動力系系統(tǒng)11的接合，而快速接合。應(yīng)該注意到，所選的車輛動力學(xué)參數(shù)值是這些與實現(xiàn)方法100和主動發(fā)動機(jī)停機(jī)操作模式有關(guān)的參數(shù)的控制設(shè)置。
參考圖4A-5，方法100還包括一個從預(yù)定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確定140期望發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率的步驟。期望的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率或發(fā)動機(jī)減速速率可以用任何已知的方法確定。例如，確定140可以包括建立一個固定減速率，作為標(biāo)準(zhǔn)值。這些值可以作為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)預(yù)先選擇(例如，在t0時刻)。但是，優(yōu)選地確定140包括為發(fā)動機(jī)計算一條發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降曲線。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降曲線可以根據(jù)下面的關(guān)系式計算 其中，Ni(t0)為t0時刻的變速器輸入轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速；及tSRI為預(yù)定的轉(zhuǎn)速下降間隔時間。
既然發(fā)動機(jī)減速曲線末端的目標(biāo)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速優(yōu)選地為零，轉(zhuǎn)速降低僅是預(yù)定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與零之間差值的負(fù)數(shù)，其僅是預(yù)定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的負(fù)數(shù)。如果曲線末端的目標(biāo)轉(zhuǎn)速選擇成一個不為零的轉(zhuǎn)速，確定140將包括在減速曲線末端取預(yù)定轉(zhuǎn)速和目標(biāo)轉(zhuǎn)速之間的差值。預(yù)定轉(zhuǎn)速下降間隔優(yōu)選地為一個固定間隔，其可以儲存在控制器，例如系統(tǒng)控制器43中作為一個標(biāo)準(zhǔn)值。但是，如果希望，預(yù)定轉(zhuǎn)速下降間隔也可以計算。在響應(yīng)駕駛員按鍵關(guān)閉動作的主動發(fā)動機(jī)停機(jī)中，限制在期間其它系統(tǒng)部件，包括控制器和電機(jī)，可以用于幫助主動發(fā)動機(jī)停機(jī)的時間，如同它們在根據(jù)各種與它們有關(guān)的停機(jī)參數(shù)停機(jī)的方法中一樣。在電機(jī)情況中，通常為一個固定時間間隔(例如，一個由機(jī)器和其相關(guān)控制制造商決定的間隔)，例如，大約2秒，然后電機(jī)接收一個停機(jī)命令。因此，期望主動發(fā)動機(jī)停機(jī)在一個間隔中執(zhí)行，在該間隔中控制使用的系統(tǒng)部件，例如控制器和電機(jī)，可以與方法100一起使用。在一個實施例中，預(yù)定的轉(zhuǎn)速下降間隔大約為0.5秒。參考圖5，預(yù)定的轉(zhuǎn)速下降間隔表示為t2和t4時刻之間的時間間隔。
參考圖4A-8，方法100還包括一個利用電機(jī)施加150一個反作用轉(zhuǎn)矩以反作用于發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)，并根據(jù)期望的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的步驟。一旦確定了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降曲線，則必須確定并命令所需的電機(jī)轉(zhuǎn)矩以實現(xiàn)或獲得期望的發(fā)動機(jī)減速速率。施加150一個反作用轉(zhuǎn)矩的步驟可以通過以下步驟實現(xiàn)，包括確定152一個獲得發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線所需的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令作為一些車輛動力學(xué)參數(shù)的函數(shù)；以及使用電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令控制154電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。參考圖1、2、4A、4B和6，說明了一個用于動力系系統(tǒng)，例如這里所述的具有兩個電機(jī)MA和MB的動力系系統(tǒng)11的步驟，確定152一個獲得發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線所需的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令作為一些車輛動力學(xué)參數(shù)的函數(shù)。如塊210所示，電機(jī)轉(zhuǎn)矩可以用合適的耦合公式，例如公式1確定。塊210的輸出分別為電動機(jī)轉(zhuǎn)矩Ta和Tb，其優(yōu)選地分別作為電動機(jī)命令Ta_cmd和Tb_cmd施加?？刂?54步驟優(yōu)選地包括分別使用Ta_cmd和Tb_cmd的MA和MB開環(huán)控制。Ta_cmd和Tb_cmd在圖6中分別表示為TaOL215和TbOL220。耦合公式當(dāng)然將根據(jù)動力系系統(tǒng)和其部件的構(gòu)造而變化。
方法100和確定140反作用電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的步驟也可以包括利用一個電機(jī)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)校正作為根據(jù)轉(zhuǎn)速下降曲線確定的輸入轉(zhuǎn)速與實際或測量的輸入轉(zhuǎn)速之間誤差的函數(shù)。參考圖4B-8，這進(jìn)一步包括下列步驟使用來自轉(zhuǎn)速曲線的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和實際發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計算156一個發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線誤差；在曲線誤差基礎(chǔ)上確定158一個電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令校正；以及將電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令校正施加159到電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令。使用來自轉(zhuǎn)速曲線的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和實際發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計算156一個發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線誤差的步驟如圖6中塊225所示，且當(dāng)然作為時間的一個函數(shù)執(zhí)行，如圖5中關(guān)于時刻t3所示。參考圖6和7，NiERR為實際輸入轉(zhuǎn)速NiMEAS，和與輸入轉(zhuǎn)速下降曲線有關(guān)的期望輸入轉(zhuǎn)速Ni之間的差值，如求和節(jié)點265所示。這種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線誤差優(yōu)選地結(jié)合控制器每一控制循環(huán)計算。參考圖6-8和在曲線誤差基礎(chǔ)上確定158一個電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令校正的步驟，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線誤差可以被饋送給控制器，例如系統(tǒng)控制器43的比例積分(PI)控制部分270，其中誤差可以使用已知的方法積分以執(zhí)行這種控制。這提供了一個輸入轉(zhuǎn)速曲線誤差的閉環(huán)項CL 230。該輸入轉(zhuǎn)速曲線誤差閉環(huán)項可以用于確定系統(tǒng)每一電機(jī)的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令校正，在塊235中關(guān)于動力系系統(tǒng)11表示為Ta_cmd和Tb_cmd的校正，其分別表示為TaCL240和TbCL245。參考圖8，閉環(huán)項CL230可以施加到由經(jīng)驗確定的標(biāo)準(zhǔn)，其適于把輸入轉(zhuǎn)速誤差的大小與需要減小的增量電動機(jī)轉(zhuǎn)矩聯(lián)系起來。這些在圖8中表示為cal_Ta 275和cal_Tb 280，其可以通過乘CL 230以獲得分別由TaCL240和TbCL245表示的MA和MB的閉環(huán)校正。參考圖6和將電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令校正施加159到電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令的步驟，由TaCL240和TbCL245表示的MA和MB的閉環(huán)校正可以施加到TaOL215和TbOL220，以分別獲得Ta_cmd和Tb_cmd的被校正的及更精確的值，其分別表示為Ta 255和Tb 260。
參考圖5，方法100還可以包括一個在一個大于零發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速撤除160電機(jī)反作用轉(zhuǎn)矩的步驟。該步驟用于消除控制中的超調(diào)量并使發(fā)動機(jī)具有負(fù)轉(zhuǎn)速或使發(fā)動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。該步驟可以通過在低于一個預(yù)定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速閾值下從發(fā)動機(jī)中撤除電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩，并使發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)以一個基于與發(fā)動機(jī)有關(guān)的摩擦轉(zhuǎn)矩?fù)p失的更慢的速率停止而實現(xiàn)，如圖5中關(guān)于t5時刻所示。預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速閾值優(yōu)選地小于這里所述的車輛動力系系統(tǒng)共振轉(zhuǎn)速。
根據(jù)附圖和詳細(xì)說明，以及下列權(quán)利要求，本發(fā)明進(jìn)一步的適用范圍將變得顯而易見。但是，應(yīng)該知道詳細(xì)說明和具體實施例，盡管僅通過圖示的方式說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但各種在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的變化和改進(jìn)，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種向車輛動力系系統(tǒng)提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)操作模式的方法，其中車輛動力系系統(tǒng)包括一個可操作地并可選擇地與發(fā)動機(jī)和變速器連接的電機(jī)，該系統(tǒng)具有一個用于控制車輛動力系系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器，其與一個控制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機(jī)控制器進(jìn)行信號通信并適于向發(fā)動機(jī)控制器提供一個輸出轉(zhuǎn)矩命令，其中電機(jī)適于提供一個反作用于發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)的輸出轉(zhuǎn)矩以及提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)，該方法包括以下步驟初始化一個主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求；響應(yīng)主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求使發(fā)動機(jī)斷油，并利用電機(jī)維持發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)以及一個預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；從預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確定期望的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率；及利用電機(jī)施加一個反作用轉(zhuǎn)矩以反作用于發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)并根據(jù)期望的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求包括一個來自駕駛員的手動請求。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求包括一個系統(tǒng)控制器響應(yīng)預(yù)定的發(fā)動機(jī)停機(jī)參數(shù)而確定的自動請求。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中發(fā)動機(jī)停機(jī)參數(shù)從一個由小于一個車速發(fā)動機(jī)停機(jī)閾值的車速和一個車門開啟指示組成的組中選擇。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求包括一個使發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩變?yōu)榱愕陌l(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中在施加反作用轉(zhuǎn)矩前，在預(yù)定的斷油間隔內(nèi)執(zhí)行斷油。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定期望的減速速率包括為發(fā)動機(jī)計算一條發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降曲線。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降曲線通過用預(yù)定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的負(fù)數(shù)除以預(yù)定的速度下降間隔而計算。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中預(yù)定的速度下降間隔包括從與初始化主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求有關(guān)的時刻到與電機(jī)停機(jī)命令有關(guān)的時刻之間的間隔。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中施加反作用轉(zhuǎn)矩，進(jìn)一步包括確定一個獲得發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線必需的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令作為多個車輛動力學(xué)參數(shù)的函數(shù)；及使用電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中使用輸出轉(zhuǎn)矩命令控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩包括開環(huán)控制。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括使用發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線和一個實際發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線誤差；基于曲線誤差確定電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令校正；及將電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令校正施加到電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括在一個大于零發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下撤除電機(jī)反作用轉(zhuǎn)矩。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中反作用轉(zhuǎn)矩在低于一個預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速閾值下撤除。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速閾值小于車輛動力系系統(tǒng)的共振轉(zhuǎn)速。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中該方法適于在車輛動力系系統(tǒng)的計算機(jī)中作為代碼執(zhí)行。
17.一種向車輛動力系系統(tǒng)提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)操作模式的方法，其中車輛動力系系統(tǒng)包括多個每一個都可操作地并可選擇地與發(fā)動機(jī)和變速器連接的電機(jī)，該系統(tǒng)具有一個用于控制車輛動力系系統(tǒng)的系統(tǒng)控制器，其與一個控制發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機(jī)控制器進(jìn)行信號通信并適于向發(fā)動機(jī)控制器提供一個輸出轉(zhuǎn)矩命令，其中多個電機(jī)的至少一個適于提供一個反作用于發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)的輸出轉(zhuǎn)矩以及提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)，該方法包括以下步驟使用系統(tǒng)控制器初始化一個主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求；響應(yīng)輸出轉(zhuǎn)矩命令使發(fā)動機(jī)斷油，并利用多個電機(jī)的至少一個維持發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)以及一個預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；從預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速確定期望的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率；及利用至少一個電機(jī)施加一個反作用轉(zhuǎn)矩以反作用于發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)并根據(jù)期望的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降速率降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求包括一個使發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩為零的發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中在施加反作用轉(zhuǎn)矩前，在預(yù)定的斷油間隔內(nèi)執(zhí)行斷油。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其中確定期望的減速速率包括為發(fā)動機(jī)計算一條發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降曲線。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下降曲線通過用預(yù)定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的負(fù)數(shù)除以預(yù)定的速度下降間隔而計算。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中預(yù)定的速度下降間隔包括從與初始化主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求有關(guān)的時刻到與電機(jī)停機(jī)命令有關(guān)的時刻之間的間隔。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，其中施加反作用轉(zhuǎn)矩，進(jìn)一步包括確定一個獲得發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線必需的電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令作為多個車輛動力學(xué)參數(shù)的函數(shù)；及使用電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中使用輸出轉(zhuǎn)矩命令控制電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩包括開環(huán)控制。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其中多個車輛動力學(xué)參數(shù)包括變速器輸入轉(zhuǎn)矩、輸入加速度和輸出加速度，和至少一個離合器滑動加速度。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括使用發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線和一個實際發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計算發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速曲線誤差；基于曲線誤差確定輸出轉(zhuǎn)矩命令校正；及將輸出轉(zhuǎn)矩命令校正施加到電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩命令。
27.如權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括在一個大于零發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速下撤除電機(jī)反作用轉(zhuǎn)矩。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中反作用轉(zhuǎn)矩在低于一個預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速閾值下撤除。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中預(yù)定的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速閾值小于發(fā)動機(jī)和變速器的共振轉(zhuǎn)速。
30.如權(quán)利要求17所述的方法，其中該方法適于在車輛動力系系統(tǒng)的計算機(jī)中作為代碼執(zhí)行。
全文摘要
一種向混合電動車輛發(fā)動機(jī)提供主動發(fā)動機(jī)停機(jī)的方法。該方法使用電機(jī)反作用于發(fā)動機(jī)并以可控的速率使發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)快速停止。該方法包括在發(fā)出主動發(fā)動機(jī)停機(jī)請求并在一個預(yù)定轉(zhuǎn)速下降間隔內(nèi)，使用發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速計算輸入轉(zhuǎn)速下降曲線。預(yù)定的轉(zhuǎn)速下降間隔優(yōu)選地小于從主動停機(jī)請求到電機(jī)關(guān)機(jī)命令之間的時間。該方法提供發(fā)動機(jī)的快速減速，特別是通過動力系共振速度，從而減小通過動力系和車輛底盤消耗的振動能量。該方法還在達(dá)到零發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速前從發(fā)動機(jī)中撤除電機(jī)轉(zhuǎn)矩，以避免導(dǎo)致發(fā)動機(jī)負(fù)轉(zhuǎn)速或發(fā)動機(jī)反向旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明優(yōu)選地包括一系列互補的軟件控制功能，使得車輛能夠主動停止發(fā)動機(jī)。
文檔編號B60W10/06GK1736782SQ20051010986
公開日2006年2月22日 申請日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者J·-J·F·薩, G·A·胡巴德, A·C·貝內(nèi)特, T·M·斯坦梅茨, M·D·福斯特 申請人:通用汽車公司