用于控制多模式動(dòng)力總成系統(tǒng)的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)涉及使用多個(gè)扭矩產(chǎn)生設(shè)備的多模式動(dòng)力總成系統(tǒng)以及與其相關(guān)的動(dòng)力 系統(tǒng)控制。
【背景技術(shù)】
[0002] 此部分中的陳述僅提供與本公開(kāi)有關(guān)的【背景技術(shù)】。因此，這些陳述并不意欲構(gòu)成 對(duì)先前技術(shù)的承認(rèn)。
[0003] 動(dòng)力總成系統(tǒng)可以配置成將源自多個(gè)扭矩產(chǎn)生設(shè)備的扭矩通過(guò)扭矩傳輸設(shè)備傳 遞到可以聯(lián)接到傳動(dòng)系的輸出構(gòu)件。這些動(dòng)力總成系統(tǒng)包括混合動(dòng)力總成系統(tǒng)和范圍擴(kuò)展 電動(dòng)車輛系統(tǒng)。用于操作這些動(dòng)力總成系統(tǒng)的控制系統(tǒng)操作扭矩產(chǎn)生設(shè)備并且在變速器中 應(yīng)用扭矩傳遞元件以便在考慮到燃油經(jīng)濟(jì)、排放、駕駛性能以及其他因素的情況下響應(yīng)于 的操作者命令的輸出扭矩請(qǐng)求來(lái)傳遞扭矩。示例性扭矩產(chǎn)生設(shè)備包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和非燃燒 扭矩機(jī)。非燃燒扭矩機(jī)可以包括操作為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)以便與從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)輸入的扭矩?zé)o 關(guān)地產(chǎn)生輸入到變速器的扭矩的電機(jī)。扭矩機(jī)可以在稱為再生操作的操作中將通過(guò)車輛傳 動(dòng)系傳遞的車輛動(dòng)能轉(zhuǎn)換為可儲(chǔ)存在電能儲(chǔ)存設(shè)備中的電能?？刂葡到y(tǒng)監(jiān)控來(lái)自車輛和?呆 作者的各種輸入并且提供混合動(dòng)力總成的操作控制，包括控制變速器操作狀態(tài)和換檔、控 制扭矩產(chǎn)生設(shè)備以及調(diào)節(jié)電能儲(chǔ)存設(shè)備和電機(jī)之間的電力交換以管理變速器的輸出（包括 扭矩和旋轉(zhuǎn)速度)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 一種用于操作多模式動(dòng)力總成系統(tǒng)的方法包括執(zhí)行選擇方案以便評(píng)估響應(yīng)于輸 出扭矩請(qǐng)求在多個(gè)包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)車輛（EV)范圍的候選動(dòng)力總成狀態(tài)下操作動(dòng)力總 成系統(tǒng)。確定用于在包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)EV范圍的候選動(dòng)力總成狀態(tài)中的每個(gè)狀態(tài)下操作動(dòng) 力總成系統(tǒng)的相應(yīng)最小成本。選擇優(yōu)選的動(dòng)力總成狀態(tài)作為包括一個(gè)電動(dòng)機(jī)EV范圍的候 選動(dòng)力總成狀態(tài)中與相應(yīng)最小成本中的最小值相關(guān)的一個(gè)狀態(tài)。響應(yīng)于輸出扭矩請(qǐng)求在優(yōu) 選的動(dòng)力總成狀態(tài)下控制動(dòng)力總成系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0005] 現(xiàn)在將參照附圖通過(guò)示例描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)例，其中： 圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的多模式動(dòng)力總成系統(tǒng)，包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、多模式變速器、高壓電 氣系統(tǒng)以及配置有前輪驅(qū)動(dòng)變速驅(qū)動(dòng)橋的傳動(dòng)系； 圖2示出根據(jù)本公開(kāi)用于在響應(yīng)于輸出扭矩請(qǐng)求操作多模式動(dòng)力總成系統(tǒng)的實(shí)施例 時(shí)確定優(yōu)選的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的搜索方案；以及 圖3示出根據(jù)本公開(kāi)的包括用于確定動(dòng)力總成系統(tǒng)操作成本的分析框架的動(dòng)力成本 確定功能。
【具體實(shí)施方式】
[0006] 現(xiàn)在將參照附圖，其中僅為了示出某些示例性實(shí)施例的目的而非為了限制其的目 的進(jìn)行展示，圖1描繪非限制性的多模式動(dòng)力總成系統(tǒng)100,包括內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(發(fā)動(dòng)機(jī))112、 多模式變速器(變速器)11〇、高壓電氣系統(tǒng)180、傳動(dòng)系190以及控制器105。變速器110分 別機(jī)械地聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)112以及第一扭矩機(jī)160和第二扭矩機(jī)162,并且被配置成在發(fā)動(dòng)機(jī) 112、第一扭矩機(jī)160、第二扭矩機(jī)162和傳動(dòng)系190之間傳遞扭矩。如圖所示，第一扭矩機(jī) 160和第二扭矩機(jī)162是電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)。用戶界面13信號(hào)地連接到控制器105。傳動(dòng)系 190包括促進(jìn)前輪驅(qū)動(dòng)車輛配置的變速驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)。
[0007] 發(fā)動(dòng)機(jī)112可以是產(chǎn)生扭矩的任何燃燒設(shè)備。發(fā)動(dòng)機(jī)112可以包括多汽缸內(nèi)燃發(fā) 動(dòng)機(jī)，其可以是火花點(diǎn)火或壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)?？刂破?05被配置成控制發(fā)動(dòng)機(jī)112的致動(dòng)器 以控制燃燒參數(shù)(包括進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量、火花點(diǎn)火正時(shí)、噴射的燃油質(zhì)量、燃油噴射正時(shí)、 控制再循環(huán)的廢氣的流量的EGR氣門位置以及如此裝備的發(fā)動(dòng)機(jī)上的進(jìn)氣和/或排氣氣門 正時(shí)和定相。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)速度可以通過(guò)控制包括氣流扭矩和火花引起的扭矩的燃燒參數(shù) 來(lái)控制。發(fā)動(dòng)機(jī)速度還可以通過(guò)分別通過(guò)控制第一扭矩機(jī)160和第二扭矩機(jī)162的電動(dòng)機(jī) 扭矩來(lái)控制輸入構(gòu)件114上的反作用扭矩來(lái)控制。發(fā)動(dòng)機(jī)112被配置成通過(guò)自動(dòng)停止和自 動(dòng)起動(dòng)控制例程的執(zhí)行在進(jìn)行中的動(dòng)力總成操作期間在開(kāi)狀態(tài)或在關(guān)狀態(tài)下操作。發(fā)動(dòng)機(jī) 112包括通過(guò)阻尼器設(shè)備117 (例如，扭矩變換器和機(jī)械二極管119)機(jī)械地聯(lián)接到變速器 110的輸入構(gòu)件118的軸116。發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩由于發(fā)動(dòng)機(jī)112與變速器110之 間的輸入構(gòu)件上的扭矩消耗部件(例如，扭矩變換器117或機(jī)械驅(qū)動(dòng)的液壓泵）的放置和操 作而與變速器110的輸入速度和輸入扭矩不同。發(fā)動(dòng)機(jī)速度和發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩可以通過(guò)將變速 器110的輸入構(gòu)件118從發(fā)動(dòng)機(jī)112的軸116脫離(例如，通過(guò)在選定狀態(tài)下啟動(dòng)機(jī)械二極 管119)而與變速器110的輸入速度和輸入扭矩不同。
[0008] 機(jī)械二極管119和扭矩變換器117操作以將發(fā)動(dòng)機(jī)112的軸116與變速器110的 輸入構(gòu)件118機(jī)械地聯(lián)接或脫離。機(jī)械二極管119在一個(gè)實(shí)施例中是可選的單向離合器。 發(fā)動(dòng)機(jī)112與變速器110之間的機(jī)械二極管119在第一狀態(tài)下被啟動(dòng)時(shí)允許發(fā)動(dòng)機(jī)112將 扭矩以第一旋轉(zhuǎn)方向傳遞到變速器110。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)112處于關(guān)閉狀態(tài)下時(shí)，機(jī)械二極管119 將發(fā)動(dòng)機(jī)112的旋轉(zhuǎn)接地至變速箱111，并且當(dāng)在第二狀態(tài)下被啟動(dòng)時(shí)允許輸入構(gòu)件118從 發(fā)動(dòng)機(jī)112的軸116獨(dú)立地自由輪旋轉(zhuǎn)。
[0009] 示例性變速器110是兩模式、復(fù)合分開(kāi)式機(jī)電變速器110,其包括兩個(gè)行星齒輪組 140和150以及兩個(gè)可接合的扭矩傳遞設(shè)備，即離合器Cl 151和C2 155。預(yù)期變速器的其 他實(shí)施例。行星齒輪組140包括太陽(yáng)齒輪構(gòu)件142、環(huán)形齒輪構(gòu)件148以及聯(lián)接到架構(gòu)件 144的行星齒輪146。架構(gòu)件144可旋轉(zhuǎn)地支撐與太陽(yáng)齒輪構(gòu)件142和環(huán)形齒輪構(gòu)件148都 安置成嚙合關(guān)系的行星齒輪146,并且聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)的軸構(gòu)件167。輸入構(gòu)件118可旋轉(zhuǎn)地 聯(lián)接到環(huán)形齒輪構(gòu)件148。太陽(yáng)齒輪142可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到軸構(gòu)件168。行星齒輪組150包 括太陽(yáng)齒輪構(gòu)件152、環(huán)形齒輪構(gòu)件158以及聯(lián)接到架構(gòu)件154的行星齒輪156。行星齒輪 156與太陽(yáng)齒輪構(gòu)件152和環(huán)形齒輪構(gòu)件158都安置成嚙合關(guān)系。架構(gòu)件154聯(lián)接到可旋 轉(zhuǎn)的軸構(gòu)件167。太陽(yáng)齒輪構(gòu)件152通過(guò)軸構(gòu)件164聯(lián)接到第二扭矩機(jī)162的轉(zhuǎn)子。環(huán)形 齒輪構(gòu)件158聯(lián)接到第二離合器C2 155。環(huán)形齒輪構(gòu)件158也聯(lián)接到可旋轉(zhuǎn)的軸構(gòu)件177， 該軸構(gòu)件聯(lián)接到第一離合器Cl 151的一側(cè)。第二離合器C2 155是將環(huán)形齒輪構(gòu)件158和 可旋轉(zhuǎn)的軸構(gòu)件177接地到變速器基礎(chǔ)111的制動(dòng)離合器。第一離合器Cl 151的第二側(cè) 聯(lián)接到軸構(gòu)件139,該軸構(gòu)件可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到軸構(gòu)件168并且也可旋轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一電機(jī) 160的轉(zhuǎn)子。輸出構(gòu)件192可旋轉(zhuǎn)地連接到傳動(dòng)系190以便為傳動(dòng)系190提供扭矩和旋轉(zhuǎn) 速度形式的輸出動(dòng)力，在此實(shí)施例中通過(guò)變速驅(qū)動(dòng)橋或另一個(gè)設(shè)備將輸出動(dòng)力傳遞到一個(gè) 或多個(gè)車輪。上述控制器105通過(guò)實(shí)現(xiàn)各個(gè)控制模塊之間的結(jié)構(gòu)化通信的通信鏈路115與 其他控制模塊、傳感器和致動(dòng)器通信。具體通信協(xié)議是專用的。
[0010] 第一扭矩機(jī)160和第二扭矩機(jī)162是各自包括定子、轉(zhuǎn)子和分解器的三相AC電動(dòng) 機(jī)/發(fā)電機(jī)機(jī)器。用于扭矩機(jī)160、162中的每一個(gè)的電動(dòng)機(jī)定子被接地到變速箱111的外 部，并且包括具有從其延伸的盤繞電繞組的定子鐵芯。
[0011] 高壓電氣系統(tǒng)180包括電能儲(chǔ)存設(shè)備，例如，電氣聯(lián)接到傳動(dòng)功率逆變器控制模 塊（TPM) 182的高壓電池（電池）185,并且配置有用于監(jiān)控電力流的設(shè)備，包括用于監(jiān)控電 流和電壓的設(shè)備和系統(tǒng)。TPIM 182包括三相逆變器，所述三相逆變器被配置成通過(guò)直流傳 遞導(dǎo)體接收或供應(yīng)直流電力并且將其轉(zhuǎn)換成三相交流功率或從三相交流功率轉(zhuǎn)換，所述交 流功率通過(guò)傳遞導(dǎo)體127被引導(dǎo)至第一扭矩機(jī)160和第二扭矩機(jī)162或從其引導(dǎo)以用于作 為電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)操作。電池185可以是任何高壓電能儲(chǔ)存設(shè)備(例如，高壓電池）并且優(yōu) 選地包括提供供應(yīng)到高壓電氣總線84的電功率的測(cè)量(包括電壓和電流）的監(jiān)控系統(tǒng)。
[0012] 扭矩傳遞離合器(即，離合器Cl 151和C2 155)是可以響應(yīng)于控制信號(hào)被選擇性地 啟動(dòng)和停用的扭矩傳遞設(shè)備，并且可以包括例如單個(gè)或復(fù)合板離合器或組件、單向離合器、帶 式離合器以及制動(dòng)器。在一個(gè)實(shí)例中，液壓回路被配置成通過(guò)由控制器105操作地控制的電 動(dòng)液壓泵所供應(yīng)的加壓液壓流體來(lái)控制每個(gè)離合器的離合器狀態(tài)。離合器C2 155是液壓應(yīng) 用的旋轉(zhuǎn)摩擦離合器。離合器Cl 151是可以接地到變速箱111的液壓控制的制動(dòng)設(shè)備。
[0013] 控制器105通過(guò)通信鏈路115信號(hào)地并且操作地鏈接到動(dòng)力總成系統(tǒng)中的各個(gè) 致動(dòng)器和傳感器以監(jiān)控和控制動(dòng)力總成系統(tǒng)的操作，包括綜合信息和輸入和執(zhí)行算法以控 制致動(dòng)器來(lái)符合與燃油經(jīng)濟(jì)、排放、性能、駕駛性能以及硬件保護(hù)(包括電池185的電池以 及第一扭矩機(jī)160和第二扭矩機(jī)162)有關(guān)的控制目標(biāo)?？刂破?05是總車輛控制架構(gòu)的 子集，并且提供動(dòng)力總成系統(tǒng)的協(xié)調(diào)的系統(tǒng)控制?？刂破?05可以包括具有個(gè)別控制模塊 的分布式控制模塊系統(tǒng)，所述控制模塊包括監(jiān)督控制模塊、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、變速器控制模 塊、電池組控制模塊以及TPM 182。
[0014] 用戶界面13優(yōu)選地信號(hào)地連接到多個(gè)設(shè)備，車輛操作者可以通過(guò)用戶界面來(lái)引 導(dǎo)和命令動(dòng)力總成系統(tǒng)的操作，包括命令輸出扭矩請(qǐng)求和選擇變速器范圍。設(shè)備優(yōu)選地包 括加速踏板、操作者制動(dòng)踏板、變速器范圍選擇器（PRNDL)以及車輛速度巡航控制系統(tǒng)。變 速器范圍選擇器可以具有離散數(shù)量的操作者可選位置，包括指示車輛的操作者預(yù)期運(yùn)動(dòng)的 方向以及因此指示向前或向后方向的輸出構(gòu)件192的優(yōu)選旋