專利名稱：混合動力電動汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動力電動汽車。
背景技術(shù)：
Lawrie等人的第5，993，350號美國專利提供一種用于混合動力汽車的動力傳動 系統(tǒng)。該混合動力汽車包括熱機(例如柴油機)及電機，電機既可作為電動機操作也可作 為交流發(fā)電機操作，用于為車輛提供動力。混合動力汽車還包括手動變速器，從駕駛員的角 度來看，手動變速器被配置成作為自動變速器操作。發(fā)動機和電機驅(qū)動輸入軸，輸入軸又驅(qū) 動變速器的輸出軸。除了驅(qū)動變速器之外，在變速器升檔或降檔期間，電機通過降低或增加 輸入軸轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)輸入軸轉(zhuǎn)速以使其同步。通過變速器控制器來控制變速器的運轉(zhuǎn)，變速 器控制器接收輸入信號并產(chǎn)生輸出信號來控制換檔及離合器馬達，從而實現(xiàn)變速器的平穩(wěn) 起動、平順升檔和降檔。Hoshiya等人的第6，019，699號美國專利提供一種用于混合動力汽車的傳動控制 系統(tǒng)，該系統(tǒng)防止在變速器中使用單向離合器出現(xiàn)的延時。在該傳動控制系統(tǒng)中，電動機和 內(nèi)燃機連接至變速器的輸入側(cè)，該變速器具有將通過使用單向離合器設(shè)置的至少一個檔位 級別。所述傳動控制系統(tǒng)包括檢測器，用于檢測滑行狀態(tài)(coasting state)，其中，單向 離合器在由檔位級別設(shè)置的減速狀態(tài)下分離；輸入轉(zhuǎn)速提升裝置，當檢測到滑行狀態(tài)時該 裝置用于驅(qū)動電動機，以使變速器的輸入轉(zhuǎn)速可接近同步轉(zhuǎn)速，該同步轉(zhuǎn)速為將通過使用 單向離合器設(shè)置的檔位級別的傳動比與變速器的輸出轉(zhuǎn)速之積。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于控制混合動力電動汽車動力傳動系的方法，該方法包括響應(yīng)于請求增 加所述多個牽引輪的至少一個牽引輪上的動力傳動系制動力，(i)命令至少一個離合器增 加變速器的傳動比，(ii)在離合器激活(stroke)時，命令電機用作發(fā)電機，以使電機將制 動力施加給所述多個牽引輪的至少一個牽引輪?；旌蟿恿﹄妱悠嚢ǘ鄠€牽引輪、發(fā)動機及變速器，該變速器與所述發(fā)動機機 械連接并包括至少一個離合器以改變所述變速器的傳動比。所述混合動力電動汽車還包括 電機和控制器，該電機與所述多個牽引輪的至少一個牽引輪機械連接。該控制器被配置為 響應(yīng)于請求增加所述多個牽引輪的至少一個牽引輪上的動力傳動系制動力，(i)命令所述 至少一個離合器增加所述變速器的傳動比，(ii)在離合器激活時，命令所述電機用作發(fā)電 機，以使所述電機將制動力施加給所述多個牽引輪的至少一個牽引輪。混合動力電動汽車包括多個牽引輪、發(fā)動機及變速器，該變速器與所述發(fā)動機機 械連接并包括至少一個離合器以改變所述變速器的傳動比。所述混合動力電動汽車還包括 電機、儲能單元和控制器，該電機與所述多個牽引輪的至少一個牽引輪機械連接。該控制器 被配置為響應(yīng)于請求增加所述多個牽引輪的至少一個牽引輪上的制動力，(i)命令所述電 機用作發(fā)電機，以使所述電機將制動力施加給所述多個牽引輪的至少一個牽引輪，直至儲能單元的荷電狀態(tài)達到期望的閾值，(ii)在儲能單元的荷電狀態(tài)達到期望的閾值之后，命 令至少一個離合器增加所述變速器的傳動比。雖然闡述和公開了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，但是這種公開不應(yīng)被解釋為限制 本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可預(yù)知可對其進行各種修改和可選設(shè)計。


圖1是混合動力電動汽車的示例性結(jié)構(gòu)的框圖。圖2是混合動力電動汽車的另一示例性結(jié)構(gòu)的框圖。圖3是響應(yīng)于手動掛低檔的請求所產(chǎn)生的變速器輸出扭矩的示例圖。圖4是響應(yīng)于手動掛低檔的請求所產(chǎn)生的電機扭矩的示例圖。圖5是響應(yīng)于手動掛低檔的請求所產(chǎn)生的電機和變速器輸出凈扭矩的示例圖。圖6是響應(yīng)于手動掛低檔的請求所產(chǎn)生的即將接合的變速器離合器(on-coming transmission clutch)壓力指令的示例圖。圖7是響應(yīng)于手動掛低檔的請求所產(chǎn)生的即將分離的變速器離合器(off-going transmission clutch)壓力指令的示例圖。圖8是手動掛低檔期間發(fā)動機轉(zhuǎn)速的示例圖。
具體實施例方式例如當混合動力電動汽車在下陡坡時，為了實現(xiàn)附加減速和最小化制動器磨 損，混合動力電動汽車的駕駛員可執(zhí)行手動掛低檔操作。變速器可通過同步離合器 (synchronous clutch)或滑行離合器(coast clutch)調(diào)至低檔以使負扭矩(制動扭矩) 傳輸至傳動系。手動掛檔期間，在獲得期望的負傳動系扭矩的過程中可能會在混合動力電動汽車 傳動系(和其他傳動系結(jié)構(gòu))中出現(xiàn)延時。該延時可達ls，該延時通過駕駛員指令而測得 或PRNDL(停車檔/倒檔/空檔/前進檔/低速檔)換擋桿位置運動至半軸扭矩增加而測 得。延時可由需要激活即將接合的變速器離合器而產(chǎn)生。延時也可在變速器處于降檔時由 需要確保發(fā)動機不超過其轉(zhuǎn)速極限而產(chǎn)生。傳動系可等待直至車速降低，以使在變速器被 降檔時，發(fā)動機轉(zhuǎn)速不會超過其極限。這里公開的特定實施例可減小/消除在手動掛檔請求開始之后在獲得期望的負 傳動系扭矩的過程中所出現(xiàn)的延時。作為示例，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速小于期望檔位的期望閾值， 則可要求電機提供負傳動系扭矩，同時要求機械式傳動系執(zhí)行手動掛檔操作(例如，激活 即將接合的離合器，促使發(fā)動機達到同步轉(zhuǎn)速并使扭矩轉(zhuǎn)換成新的扭矩比)。如果發(fā)動機轉(zhuǎn) 速大于期望的閾值，則可使換檔請求延時直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速小于期望的閾值。一旦獲得新的 檔位，就可隨著機械扭矩增加而降低電扭矩，以提供大體一致的車輛減速。作為另一個示例，可要求電機提供負傳動系扭矩(可能在機械式傳動系保持關(guān)閉 時)，直至相關(guān)電池達到期望的荷電狀態(tài)。(如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的，當電機提供負 傳動系扭矩時，電機用作發(fā)電機。電機產(chǎn)生的電能可被儲存在電池中。)之后，可要求機械 式傳動系執(zhí)行手動掛檔，正如這里所描述的，電扭矩降低同時機械扭矩增加?，F(xiàn)在參照圖1，機動車輛10可包括傳動系12。傳動系12可包括輪胎/車輪總成
414n(14a, 14b，14c, 14d)、發(fā)動機16、電機18 (例如電后橋驅(qū)動)及儲能單元19 (例如電池)。 傳動系12還可包括結(jié)合曲軸的起動發(fā)電機(CISG或其他電機)20、變速器22、前差速器24 及前橋半軸26。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知的，彼此直接相鄰的組件機械連接。傳動系12 還可包括后差速器28、后橋半軸30及后驅(qū)傳動軸(rear prop shaft) 32。變速器22可包括輸入件34，該輸入件34與發(fā)動機16機械連接；輸出件36，通過 前差速器24與輪胎/車輪總成14a、14b機械連接；一個或多個齒輪38 ；—個或多個離合器 40，以已知形式布置。如本領(lǐng)域所知，CISG 20可被用來起動或關(guān)閉發(fā)動機16 ；發(fā)動機16可產(chǎn)生動力以 通過變速器22、前差速器24及前橋半軸26來驅(qū)動輪胎/車輪總成14a、14b。同樣如本領(lǐng) 域所知，電機18可用作電動機，以產(chǎn)生動力，用于通過后驅(qū)傳動軸32、后差速器28及后橋 半軸30來驅(qū)動輪胎/車輪總成14c、14d ；電機18還可用作發(fā)電機，以產(chǎn)生電能，該電能被 儲存在儲能單元19中。發(fā)動機16和電機18其中之一或兩者可用于產(chǎn)生動力來驅(qū)動輪胎 /車輪總成14n。一個或多個控制器42可與電機18和/或變速器22進行通信?？刂破?2可將扭矩 指令/請求提供至電機18，以使例如電機消耗電能來產(chǎn)生用于輪胎/車輪總成14c、14d的 驅(qū)動力，或者使電機消耗機械能來產(chǎn)生用于輪胎/車輪總成14c、14d的制動力(負扭矩)。 控制器42可將指令/請求提供至變速器22，從而例如通過將離合器40以已知形式應(yīng)用于 齒輪38來改變變速器22的傳動比(例如輸入件34的轉(zhuǎn)速與輸出件36的轉(zhuǎn)速之比)。如 下所述，可調(diào)整這些指令以響應(yīng)于手動掛低檔請求在很小或沒有延時的情況下提供負傳動 系扭矩?，F(xiàn)在參照圖2，相對于圖1編號相差100的編號元件具有與圖1的編號元件相似的 描述。圖2的傳動系112包括動力傳輸單元144、前驅(qū)傳動軸146及聯(lián)接器148。如本領(lǐng)域 所知，這些附加組件⑴可允許發(fā)動機116驅(qū)動任何一個輪胎/車輪總成114n ； (ii)可允 許電機118驅(qū)動任何一個輪胎/車輪總成114n。當然，也可使用其他傳動系結(jié)構(gòu)。參照圖3至圖8，發(fā)動機、電機、變速器離合器及控制器(例如圖1和圖2中所示的 發(fā)動機16、116，電機18、118，離合器40、140，及控制器42、142)的運轉(zhuǎn)參照響應(yīng)于手動掛低 檔的請求出現(xiàn)的幾個運行模式進行描述。盡管在圖3至圖8的實施例中有五個這樣的運行 模式，但是可使用任何適合數(shù)量的運行模式。圖3描述了手動掛低檔期間，傳統(tǒng)的變速器輸出至傳動系的扭矩。即，變速器輸出 扭矩相對于最終目標值在延時之后首先出現(xiàn)過沖然后出現(xiàn)下沖。如圖4所示，通過將抵消 的電機扭矩添加至傳動系，電機和變速器輸出至傳動系的凈扭矩使過沖和下沖減少，同時 減小了延時，如圖5所示。模式1 在手動掛低檔請求開始時策略進入模式1?？刂破骺擅铍姍C提供負扭矩 (即電機用作發(fā)電機)。該扭矩可繼續(xù)攀升至最大扭矩的標定值，該標定值可以是車速的函 數(shù)。在控制器通過例如換檔就緒標志或任何其他已知技術(shù)接收變速器準備降檔(增 加傳動比)的通知之后，策略可退出模式1。當降檔時，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速沒有超過其極限，則 策略可在換檔就緒標志被設(shè)置之后立即退出模式1。當降檔時，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速超過其極 限，則在換檔就緒標志被設(shè)置之前策略可等待直至發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低至合適值為止，然后策略可退出模式1。在其他實施例中，當儲能單元的荷電狀態(tài)達到閾值時(假設(shè)在降檔時發(fā)動 機轉(zhuǎn)速(如果發(fā)動機在運轉(zhuǎn))沒有超過其極限)，可設(shè)置換檔就緒標志。模式2 如果在模式1電機扭矩仍未達到標定值，則起始于模式1的電機扭矩指令 可繼續(xù)(例如攀升至標定值之后保持不變)?？刂破骺擅罴磳⒔雍系淖兯倨麟x合器壓力 升至較高值以提供給離合器，然后削減至如本領(lǐng)域所知的起動換檔所需的標定值?？刂破?可命令即將分離的變速器離合器壓力降至同樣如本領(lǐng)域所知的減小的標定值。在定時器、扭矩相位檢測和/或以已知形式進行的換檔起動檢測終止時，策略可 退出模式2。模式3 控制器命令即將接合的變速器離合器壓力以本領(lǐng)域所知的協(xié)同方式增 加，并命令即將分離的變速器離合器壓力以本領(lǐng)域所知的協(xié)同方式減小?？刂破鲗㈦姍C扭 矩保持在當前的指令值直至檢測到發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低(對應(yīng)于變速器輸出扭矩峰值)為止。 (如本領(lǐng)域所知，如果所述即將接合的和即將分離的離合器的協(xié)同活動偏向分離狀態(tài)，則這 種協(xié)同活動將導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)速驟降。如果這種協(xié)同活動偏向接合狀態(tài)，當然，發(fā)動機轉(zhuǎn)速將 升高并且變速器輸出扭矩將變得更負。)然后，控制器可命令電機提供正扭矩(即電機用作 發(fā)動機)。(可選地，這個指令可在策略退出模式3之后開始。)該扭矩可繼續(xù)攀升至最大 扭矩的標定值，該標定值可以是車速的函數(shù)。當變速器的傳動比達到期望值(例如最終值的5% )時，策略可退出模式3。模式4 控制器可通過例如開環(huán)或閉環(huán)形式來控制即將接合的離合器，并命令即 將分離的離合器使其壓力在其激活壓力以下?？刂破骺擅铍姍C返回例如零扭矩(或其他 目標值)，作為換檔完成百分比的函數(shù)。命令電機扭矩抵消輸入至變速器的慣性力矩可提 供更加平順的換檔操作。將電機扭矩保持在零扭矩(或負扭矩)可提供當要求手動掛檔時 期望的升高的負扭矩感覺。因此，該感覺可基于具體的車輛應(yīng)用被標定，也可針對每一個換 檔類型進行標定。例如，如果在請求之后立即發(fā)生換檔，則駕駛員可期望額外的慣性力矩感 覺。如果換檔發(fā)生在幾秒鐘之后以獲得更好的制動再生(brakeregeneration)，則駕駛員不 會期望任何扭矩感覺，這是因為其被換檔請求延時。當變速器的傳動比達到期望值(例如最終值的90% )時，策略可退出模式4。模式5 該模式為最后一個模式并且提供換檔操作的完成。如本領(lǐng)域所知，控制器 可命令即將接合的變速器離合器壓力升至最大值并可命令即將分離的變速器離合器壓力 降至最小值，等等。盡管已經(jīng)描述了本發(fā)明的實施例，但是并不意味著這些實施例描述了本發(fā)明所有 可能的形式。說明書中使用的術(shù)語僅僅是描述性的，并不是限制性的，應(yīng)該理解，在不脫離 本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其進行各種修改。
權(quán)利要求
一種混合動力電動汽車，包括多個牽引輪；發(fā)動機；變速器，與所述發(fā)動機機械連接并包括至少一個離合器以改變所述變速器的傳動比；電機，與所述多個牽引輪的至少一個牽引輪機械連接；控制器，被配置為響應(yīng)于請求增加所述多個牽引輪的至少一個牽引輪上的動力傳動系制動力，命令所述至少一個離合器增加所述變速器的傳動比，在離合器激活時，命令所述電機用作發(fā)電機，以使所述電機將制動力施加給所述多個牽引輪的至少一個牽引輪。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動力電動汽車，其中，所述控制器還被配置為在命令至少 一個離合器增加所述變速器的傳動比之前命令電機用作發(fā)電機。
3.如權(quán)利要求1所述的混合動力電動汽車，其中，所述控制器還被配置為在離合器激 活之后，命令所述電機用作電動機，以使所述電機將驅(qū)動力施加給所述多個牽引輪的至少 一個牽引輪。
4.如權(quán)利要求3所述的混合動力電動汽車，其中，所述控制器還被配置為當所述變速 器的傳動比達到第一目標值時命令所述電機用作電動機。
5.如權(quán)利要求4所述的混合動力電動汽車，其中，當所述變速器的傳動比達到第二目 標值時，所述電機用作電動機的指令解除。
6.如權(quán)利要求1所述的混合動力電動汽車，其中，所述多個牽引輪的至少一個牽引輪 為前牽引輪。
7.如權(quán)利要求1所述的混合動力電動汽車，其中，所述多個牽引輪的至少一個牽引輪 為后牽引輪。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種混合動力電動汽車，包括多個牽引輪；發(fā)動機；變速器，與所述發(fā)動機機械連接并包括至少一個離合器以改變所述變速器的傳動比；電機，與所述多個牽引輪的至少一個牽引輪機械連接；控制器，被配置為響應(yīng)于請求增加所述多個牽引輪的至少一個牽引輪上的動力傳動系制動力，命令所述至少一個離合器增加所述變速器的傳動比，在離合器激活時，命令所述電機用作發(fā)電機，以使所述電機將制動力施加給所述多個牽引輪的至少一個牽引輪。
文檔編號B60W10/04GK101885300SQ20101017670
公開日2010年11月17日 申請日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月15日
發(fā)明者丹尼爾·斯科特·科爾文, 沃爾特·約瑟夫·歐特曼, 馬文·保羅·克拉斯卡 申請人:福特全球技術(shù)公司