用于電力可變變速器的換擋執(zhí)行控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種在擋位變換操作期間控制具有電力可變變速器的車輛的第一電動(dòng)馬達(dá)和第二電動(dòng)馬達(dá)（EMA，EMB）的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法確定被執(zhí)行的換擋類型，確定在所述換擋期間是應(yīng)用還是松開第一離合器（CB1），確定在所述換擋期間是應(yīng)用還是松開第二離合器（C2），基于所執(zhí)行的換擋和所應(yīng)用和/或松開的是哪個(gè)離合器，確定所述輸入軸的加速度（Ni）極限值，基于所執(zhí)行的換擋、所應(yīng)用和/或松開的是哪個(gè)離合器、和所述加速度極限值，確定加速度和速度分布曲線，基于所述加速度和速度分布曲線，確定第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩，并將所述第一電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩和第二電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
【專利說明】用于電力可變變速器的換擋執(zhí)行控制系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2011年7月29日遞交的第61/513，150號(hào)美國臨時(shí)申請(qǐng)的權(quán)益。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及機(jī)動(dòng)車變速器的控制，具體涉及一種用于控制電力可變變速器的換擋執(zhí)行控制系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]當(dāng)前的一些混合電力可變變速器的特征在于，利用多個(gè)離合器和齒輪組與內(nèi)燃機(jī)聯(lián)接的兩個(gè)電動(dòng)馬達(dá)。在某些時(shí)候，期望嚴(yán)格地以電動(dòng)模式或混合模式來操作變速器，在混合模式下，內(nèi)燃機(jī)和一個(gè)或兩個(gè)馬達(dá)同時(shí)進(jìn)行操作?？刂贫鄠€(gè)參數(shù)，如離合器、引擎轉(zhuǎn)矩和馬達(dá)轉(zhuǎn)矩、電池功率電平和用途、效率和在各種齒輪和驅(qū)動(dòng)模式之間的平滑切換、燃料經(jīng)濟(jì)性、操作成本效率等形成了許多操作控制挑戰(zhàn)。
[0005]因此，依然需要持續(xù)的改進(jìn)混合電力可變變速器的操作控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]以一種形式，本公開提供了一種在變速器換擋操作期間控制具有電力可變變速器的車輛的第一電動(dòng)馬達(dá)和第二電動(dòng)馬達(dá)的方法。該方法包括:使用處理器執(zhí)行如下步驟:確定被執(zhí)行的換擋類型；確定在所述換擋期間是應(yīng)用還是松開第一離合器；確定在所述換擋期間是應(yīng)用還是松開第二離合器；基于所執(zhí)行的換擋和所應(yīng)用和/或松開的是哪個(gè)離合器，確定加速度極限值；基于所執(zhí)行的換擋、所應(yīng)用和/或松開的是哪個(gè)離合器、和所述加速度極限值，確定加速度分布曲線和速度分布曲線；基于所述加速度分布曲線和速度分布曲線，確定第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；將所述第一電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；以及將所述第二電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
[0007]本公開還提供了一種用于在變速器換擋操作期間控制具有電力可變變速器的車輛的第一電動(dòng)馬達(dá)和第二電動(dòng)馬達(dá)的控制器。該控制器包括處理器，所述處理器被編程以執(zhí)行以下操作:確定被執(zhí)行的換擋類型；確定在所述換擋期間是應(yīng)用還是松開第一離合器；確定在所述換擋期間是應(yīng)用還是松開第二離合器；基于所執(zhí)行的換擋和所應(yīng)用和/或松開的是哪個(gè)離合器，確定加速度極限值；基于所執(zhí)行的換擋、所應(yīng)用和/或松開的是哪個(gè)離合器、和所述加速度極限值，確定加速度分布曲線和速度分布曲線；基于所述加速度分布曲線和速度分布曲線，確定第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；將所述第一電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；且將所述第二電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
[0008]從下文所提供的詳細(xì)的描述、附圖和權(quán)利要求中，本公開的其他應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。應(yīng)理解，包括所公開的實(shí)施方式的詳細(xì)描述和附圖實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，僅出于說明的目的，而不旨在限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用或用途。因此，不脫離本發(fā)明的主旨的變型在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為用于具有電力可變變速器的車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的水平圖的圖示；
[0010]圖2為用于根據(jù)本發(fā)明的車輛的示例性驅(qū)動(dòng)循環(huán)的圖示；
[0011]圖3為描述在圖2中示出的各種驅(qū)動(dòng)循環(huán)點(diǎn)的表格；
[0012]圖4為用于根據(jù)本公開的第一換擋的換擋執(zhí)行控制過程的流程圖；
[0013]圖5為用于根據(jù)本公開的第二換擋的換擋執(zhí)行控制過程的流程圖；
[0014]圖6為用于根據(jù)本公開的第三換擋的換擋執(zhí)行控制過程的流程圖；
[0015]圖7為用于根據(jù)本公開的第四換擋的換擋執(zhí)行控制過程的流程圖；
[0016]圖8為用于根據(jù)本公開的第五換擋的換擋執(zhí)行控制過程的流程圖；
[0017]圖9為車輛動(dòng)力系統(tǒng)的一部分的框圖，該車輛動(dòng)力系統(tǒng)包含用于執(zhí)行本文所公開的方法的控制器。
【具體實(shí)施方式】
[0018]2010年9月15日遞交的標(biāo)題為“Mult1-Speed Drive Unit”的序列號(hào)為12/882，936的美國專利申請(qǐng)(“936申請(qǐng)”)(Chrysler代理人案號(hào)708496US1)公開了多種復(fù)合-輸入電力可變變速器(“EVT”)，其通過引用并入本文。2011年7月22日遞交的標(biāo)題為“Clutch System for a Transmission”的序列號(hào)為 13/188，799 的美國專利申請(qǐng)(Chrysler代理人案號(hào)708578US1)公開了一種離合器系統(tǒng)，其可被用在如“936申請(qǐng)”的多速驅(qū)動(dòng)單元中以形成用于驅(qū)動(dòng)單元的兩個(gè)干式“離合器”驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，且其與DDCT (干式雙離合變速器)類似，該公開通過引入并入本文。圖1為這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10的示例性水平圖。
[0019]如在圖1中所示，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10包括由第一杠桿L1表示的第一行星齒輪組和由第二杠桿L2表示的第二行星齒輪組。第一行星齒輪組的環(huán)形齒輪R1通過輸入軸12與內(nèi)燃機(jī)ICE連接。第一行星齒輪組的太陽齒輪S1與兩個(gè)離合器CBp C2連接。在示出的示例中，第一離合器CB1為制動(dòng)機(jī)構(gòu)，當(dāng)其被觸發(fā)時(shí)，該制動(dòng)機(jī)構(gòu)使太陽齒輪SI連接至驅(qū)動(dòng)單元的驅(qū)動(dòng)橋箱。當(dāng)該第二離合器C2被觸發(fā)時(shí)，第二離合器C2使太陽齒輪S1連接至引擎。當(dāng)離合器CBp C2同時(shí)被觸發(fā)時(shí),形成輸入制動(dòng)。
[0020]行星齒輪組的托架通過主軸14進(jìn)行連接。第二行星齒輪組的太陽齒輪S2連接至第一電動(dòng)馬達(dá)EMA。第二行星齒輪組的環(huán)形齒輪R2通過馬達(dá)減速器(“MSR”)16與第二電動(dòng)過馬達(dá)EMB連接。第二行星齒輪組的環(huán)形齒輪R2還連接至輸出軸18。馬達(dá)減速器16控制在第二電動(dòng)馬達(dá)EMB和輸出軸18之間的速度比。
[0021]“936申請(qǐng)”公開了三種輸入比率。在觸發(fā)第一離合器CB1的同時(shí)，停用第二離合器C2而形成第一比率。在停用第一離合器CB1的同時(shí)，觸發(fā)第二離合器C2而形成第二比率。第三比率為通過觸發(fā)第一離合器CB1和第二離合器C2而形成的輸入制動(dòng)。
[0022]圖2為用于包括圖1的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)10和根據(jù)本公開的受控的車輛的示例性驅(qū)動(dòng)循環(huán)的圖示。在該示例中，車輛從停止開始進(jìn)行加速、高速行進(jìn)，然后制動(dòng)停止。驅(qū)動(dòng)循環(huán)的各個(gè)點(diǎn)和切換點(diǎn)在圖3所示的表中列出。[0023]在該循環(huán)期間，系統(tǒng)10進(jìn)入不同的模式以將所需的來自電動(dòng)馬達(dá)和/或引擎的輸出功率傳遞給輸出軸。選擇這些模式是為了最佳的燃料經(jīng)濟(jì)性和驅(qū)動(dòng)質(zhì)量。系統(tǒng)10將以下列模式進(jìn)行操作:輸入制動(dòng)電動(dòng)車輛(“184￥”)、低速驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛(“仙4￥”)、高速驅(qū)動(dòng)電動(dòng)車輛(“ OD-EV”)、低速驅(qū)動(dòng)引擎運(yùn)行(“UD-EO”)、高速驅(qū)動(dòng)引擎運(yùn)行(“ OD-EO”)和空檔(N)。如在圖3的表中所示，存在多個(gè)點(diǎn)和多個(gè)模式:在沒有引擎協(xié)助的情況下電動(dòng)馬達(dá)推進(jìn)車輛(例如，點(diǎn)A);在有引擎協(xié)助的情況下電動(dòng)馬達(dá)推進(jìn)車輛(例如，點(diǎn)D至點(diǎn)E);或者電動(dòng)馬達(dá)提供再生式制動(dòng)(例如，點(diǎn)G)。
[0024]應(yīng)用的離合器CB1和離合器C2 (即，被接合或被觸發(fā))以執(zhí)行IB-EV模式。應(yīng)用第一離合器CB1而不應(yīng)用第二離合器C2 (即，被松開或被停用)，以執(zhí)行UD-EV模式和UD-EO模式。不應(yīng)用第一離合器CB1而應(yīng)用第二離合器C2以執(zhí)行OD-EV模式和OD-EO模式。在空檔模式下，離合器CB1和離合器C2將被松開。應(yīng)理解，本公開涉及作為制動(dòng)離合器的第一離合器CB1，但本公開不限于制動(dòng)離合器；如在936申請(qǐng)中所示，多個(gè)離合器或同步裝置可被用在系統(tǒng)10中。
[0025]本公開的一些方面被設(shè)計(jì)成在執(zhí)行換擋(即，IB-EV到OD-EV，IB-EV到UD-EV’UD-EO 到 0D-E0，OD-EO 到 UD_E0，0D_EV 到 IB_EV，UD_EV 到 IB-EV 等)期間控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，例如，在圖2的點(diǎn)B、點(diǎn)D、點(diǎn)E和點(diǎn)G發(fā)生的事件。文中所公開的一些方面將計(jì)算組件限制，并給出駕駛員感覺不到的平滑換擋所需要的馬達(dá)轉(zhuǎn)矩指令和離合器轉(zhuǎn)矩指令。文中所描述的換擋執(zhí)行控制方法是在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的控制器或者編程處理器上實(shí)現(xiàn)的。在一個(gè)優(yōu)選的執(zhí)行方式中，文中所描述的方面將被執(zhí)行作為如在2011年7月29日遞交的標(biāo)題為“EngineStart Control System for an Electrically Variable Transmission，，的第 61/513，061號(hào)美國申請(qǐng)(Chrysler代理人案號(hào)708620US1)中所描述的監(jiān)視型混合電動(dòng)車輛控制器902(圖9)的一部分，其通過引用并入本文。
[0026]通常，變速器換擋主要涉及改變引擎(輸入軸12，輸入速度Ni)與主行星齒輪架(行星齒輪架速度Np。)之間的齒輪比。為此，主行星齒輪架和第一電動(dòng)馬達(dá)EMA的速度必須上
升或下降。然而，齒輪架軸的加速度必須在各種混合系統(tǒng)的約束條件內(nèi)(如，馬達(dá)轉(zhuǎn)矩`極限值，離合器轉(zhuǎn)矩極限值和電池功率極限值)，同時(shí)保持某些關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)質(zhì)量參數(shù)(如，輸出軸加速度/加加速度)在合理的極限值內(nèi)。
[0027]待被執(zhí)行的換擋的類型可以根據(jù)換擋類型和各種基于事件的觸發(fā)(例如，環(huán)境溫度、電池溫度、馬達(dá)溫度等)而改變。如下面更為詳細(xì)地討論的，根據(jù)本公開的三個(gè)不同的主要換擋類型包括(I)帶有輸入轉(zhuǎn)矩Ti控制的離合器到離合器換擋，(2)帶有第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和電池功率Pbatt控制的離合器到離合器換擋，以及(3)帶有第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和電池功率Pbatt控制的同步換擋。
[0028]通常地，通過改變輸入速度Ni獲得帶有輸入轉(zhuǎn)矩Ti控制的離合器到離合器換擋。主要受控參數(shù)為輸入轉(zhuǎn)矩1\、第一離合器轉(zhuǎn)矩Tffll、第二離合器轉(zhuǎn)矩Ira和電池功率Pbatt。該換擋在電池/馬達(dá)受限操作期間發(fā)生，并且具有最小的第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta變化、最小的第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb變化和最小的電池功率Pbatt變化的優(yōu)點(diǎn)。
[0029]帶有輸入轉(zhuǎn)矩Ti控制換擋事件的離合器到離合器換擋是基于某些已知事件觸發(fā)而執(zhí)行的，如果基于第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和電池功率Pbatt執(zhí)行該某些已知事件觸發(fā)，那么其通常會(huì)引發(fā)不良換擋。一種示例情況將會(huì)涉及真正寒冷環(huán)境和電池溫度，這將導(dǎo)致嚴(yán)重受限的電池功率極限值。受限的電池功率極限值將會(huì)導(dǎo)致具有過長的持續(xù)時(shí)間的換擋，這可能會(huì)影響離合器的使用壽命和換擋質(zhì)量。因此，在帶有輸入轉(zhuǎn)矩Ti控制的離合器到離合器換擋中的重要受控參數(shù)是電池功率Pbatt和可允許的輸出轉(zhuǎn)矩工作環(huán)境，這將決定受控轉(zhuǎn)矩(即，輸入轉(zhuǎn)矩T1、第一離合器轉(zhuǎn)矩Tffll、第二離合器轉(zhuǎn)矩Ira)將會(huì)導(dǎo)致什么情況。
[0030]對(duì)于帶有輸入轉(zhuǎn)矩Ti控制換擋事件的離合器到離合器換擋的控制策略可以分為三個(gè)關(guān)鍵狀態(tài):(1)計(jì)算輸入加速度極限值；(2)生成所需的行星齒輪架速度Npedes和行
星齒輪架加速度des以及所需的輸入速度Ni和輸入加速度]^的分布曲線；和(3)生成離合器轉(zhuǎn)矩Tca、離合器轉(zhuǎn)矩、引擎轉(zhuǎn)矩Τ。和馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb的指令。
[0031]基于混合系統(tǒng)的組件約束條件，來計(jì)算輸入加速度!^極限值。當(dāng)前的馬達(dá)速度被
用來確定第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta極限值和第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb極限值。該當(dāng)前的馬達(dá)速度也被用來確定最大和最小引擎轉(zhuǎn)矩極限值。電池功率Pbatt極限值是基于某些換擋校準(zhǔn)來確定的，這可能導(dǎo)致命令第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta和第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb嚴(yán)格保持電池功率Pbatt,或者允許以某些基于事件的觸發(fā)為中心的一定量的Pbatt偏差。
[0032]對(duì)于應(yīng)用的離合器和松開的離合器，基于所預(yù)計(jì)的離合器轉(zhuǎn)矩，來估算離合器極限值。然而，離合器轉(zhuǎn)矩極限值取決于正討論的離合器當(dāng)前是否被應(yīng)用或松開。圖4示出了用于低速驅(qū)動(dòng)到高速驅(qū)動(dòng)換擋的過程400，其中，第一離合器CB1是松開的離合器，而第二離合器C2是應(yīng)用的離合器。圖5示出了用于高速驅(qū)動(dòng)到低速驅(qū)動(dòng)換擋的過程500，其中，第一離合器CB1是應(yīng)用的離合器，而第二離合器C2是松開的離合器。對(duì)于應(yīng)用的離合器而言，轉(zhuǎn)矩上升速度極限值是基于一定的換擋校準(zhǔn)(如，用于特定換擋狀態(tài)的時(shí)間)而計(jì)算的。應(yīng)用的離合器轉(zhuǎn)矩極限值是基于控制器的循環(huán)速度和指定的轉(zhuǎn)矩速度極限值來估算的。對(duì)于松開的離合器而言，執(zhí)行類似的過程以確定離合器轉(zhuǎn)矩極限值?？紤]到上文指定的組件的
轉(zhuǎn)矩極限值和電池功率極限值，在步驟402和步驟502確定輸入軸的加速度極限值。
[0033]基于算出的最終齒輪架速度Np。、在換擋結(jié)束時(shí)的輸入軸速度隊(duì)、最少的離合器能量損耗的路徑和取決于換擋類型的某些換擋校準(zhǔn)，生成所需的行星齒輪架速度Nn和行
星齒輪架加速度]des以及所需的輸入速度Ni和輸入加速度的分布曲線。生成所需的
速度和加速度分布曲線，從而使得該分布曲線位于之前步驟中所計(jì)算出的加速度極限值之
內(nèi)。將所生成的速度和加速度分布曲線Npcj^Npipt des、發(fā)送到引擎控制器和馬達(dá)
控制器，以計(jì)算所需的輸入轉(zhuǎn)矩1\、第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta和第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb，從而保持和遵循所需的換擋分布曲線(其在下文被更詳細(xì)地討論)。
[0034]現(xiàn)在可以生成離合器轉(zhuǎn)矩Tca、離合器轉(zhuǎn)矩、引擎轉(zhuǎn)矩Τ。和馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb的指令。基于在之前的步驟 中計(jì)算出的所需的齒輪架加速度分布曲線，在上文解釋的速度極限值之內(nèi)，給出應(yīng)用的離合器的轉(zhuǎn)矩指令?；谠趽Q擋期間由應(yīng)用的離合器所承受的轉(zhuǎn)矩和執(zhí)行的換擋類型，根據(jù)圖4和圖5所示的對(duì)應(yīng)的換擋等式，計(jì)算引擎、第一電動(dòng)馬達(dá)EMA和第二電動(dòng)馬達(dá)EMB、以及松開的離合器的最終轉(zhuǎn)矩。
[0035]參照?qǐng)D4，對(duì)于低速驅(qū)動(dòng)到高速驅(qū)動(dòng)的換擋而言，第一離合器CB1是松開的離合器，第二離合器C2是應(yīng)用的離合器。因此，離合器C2將成為這種換擋的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，且在步驟404，
基于在步驟402算出的輸入加速度極限值，來計(jì)算第二離合器的轉(zhuǎn)矩Τε2。在步驟406，
通過輸入轉(zhuǎn)矩控制器確定最佳的輸入轉(zhuǎn)矩Ti。在步驟408，確定第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和第一離合器轉(zhuǎn)矩Τα，并將其發(fā)送給合適的控制器(如圖9所示)，從而保持所需的輸出轉(zhuǎn)矩Τ。。
[0036]參見圖5，對(duì)于高速驅(qū)動(dòng)到低速驅(qū)動(dòng)的換擋而言，第一離合器CB1是應(yīng)用的離合器，第二離合器C2是松開的離合器。同樣地，第一離合器CB1將成為這種換擋的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，且在
步驟504，基于在步驟502算出的輸入加速度極限值，來計(jì)算第一離合器的轉(zhuǎn)矩Τα。在
步驟506，通過輸入轉(zhuǎn)矩控制器確定最佳的輸入轉(zhuǎn)矩1\。在步驟508，確定第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和第二離合器轉(zhuǎn)矩1^，并將其發(fā)送給合適的控制器，從而保持所需輸出轉(zhuǎn)矩T。。[0037]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到第二種主要換擋類型，帶有第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和電池功率Pbatt控制的離合器切換式換擋通過改變主行星齒輪架速度Np。而實(shí)現(xiàn)。主控制參數(shù)是第一離合器轉(zhuǎn)矩Tra1、第二離合器轉(zhuǎn)矩Ira、第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta和第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb。該換擋發(fā)生在正常運(yùn)行期間，用以保證換擋質(zhì)量，同時(shí)保持最佳的引擎運(yùn)行。
[0038]這種特定類型的換擋是在某些已知環(huán)境條件下執(zhí)行的，用以幫助保持換擋質(zhì)量。這種類型的換擋的主要優(yōu)點(diǎn)在于，這種類型的換擋是基于保持在輸入軸上的轉(zhuǎn)矩而實(shí)行的。這允許換擋在不存在低效率的點(diǎn)火延遲的情況下發(fā)生，從而在換擋期間快速降低輸入轉(zhuǎn)矩。從系統(tǒng)的角度看，這種換擋是最有效的可用換擋類型之一。這種換擋通過使用第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和電池功率Pbatt來保證司機(jī)所要求的輸出轉(zhuǎn)矩T。的準(zhǔn)確性，從而幫助使輸出轉(zhuǎn)矩T。保持在需要的水平上(或轉(zhuǎn)矩具有允許的最小受控偏差)。這是可用換擋的最快類型，并且也對(duì)駕駛性能的影響最小。這種換擋是基于某些事件觸發(fā)(例如，可用的電池功率極限值、電池電壓、環(huán)境溫度和組件溫度等)而執(zhí)行的。
[0039]對(duì)于帶有第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和電池功率Pbatt控制換擋事件的離合
器到離合器換擋的控制策略可以分為三種關(guān)鍵狀態(tài):(1)計(jì)算行星齒輪架加速度及限
值；(2)生成所需的行星齒輪架速度Npcjes和行星齒輪架加速度des分布曲線；和(3)生成離合器轉(zhuǎn)矩Tca、離合器轉(zhuǎn)矩和@達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb的指令。
[0040]行星齒輪架加速度士^極限值的計(jì)算是基于混合系統(tǒng)的組件約束條件而執(zhí)行的。
當(dāng)前的馬達(dá)速度被用于確定第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta極限值和第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb極限值。對(duì)于應(yīng)用的離合器和松開的離合器，基于所預(yù)估的離合器轉(zhuǎn)矩，來估算離合器極限。離合器轉(zhuǎn)矩極限值取決于所討論的離合器當(dāng)前是否被應(yīng)用或松開。圖6示出了用于低速驅(qū)動(dòng)到高速驅(qū)動(dòng)換擋的過程600，其中，第一離合器CB1是松開的離合器，而第二離合器C2是應(yīng)用的離合器。圖7示出了用于高速驅(qū)動(dòng)到低速驅(qū)動(dòng)換擋的過程700，其中，第一離合器CB1是應(yīng)用的離合器，而第二離合器C2是松開的離合器。
[0041]對(duì)于正應(yīng)用的離合器而言，轉(zhuǎn)矩上升速度極限值是基于一定的換擋校準(zhǔn)(如，用于特定換擋狀態(tài)的時(shí)間)而計(jì)算的。應(yīng)用的離合器轉(zhuǎn)矩極限值是基于控制器的循環(huán)速度和指定的轉(zhuǎn)矩速度極限值來估算的。對(duì)于松開的離合器而言，執(zhí)行類似的過程以確定離合器轉(zhuǎn)矩極限值。考慮到上文指定的組件的轉(zhuǎn)矩極限值和電池功率極限值，在步驟602和步驟702
確定主齒輪架軸的加速度極限值。
[0042]基于在換擋結(jié)束時(shí)計(jì)算的最終齒輪架速度Np。、最少的離合器能量耗損的路徑和取決于換擋類型的某些換擋校準(zhǔn)，生成所需的行星齒輪架速度Nn和行星齒輪架加速度
Npc des的分布曲線。生成所需的速度和加速度分布曲線，從而使得i亥分布曲線位于之前步
驟中所算出的加速度極限值之內(nèi)。所生成的速度Nn和加速度^pe des分布曲線被用于生
成遵循所需的換擋分布曲線所需要的相應(yīng)的開環(huán)/閉環(huán)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(在下面中被更詳細(xì)地討論)。
[0043]現(xiàn)在可以開始生成離合器轉(zhuǎn)矩Tca、離合器轉(zhuǎn)矩Τ?和馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb的指
令?；谒璧凝X輪架加速度分布曲線，在上面解釋的速度極限值之內(nèi)，給出應(yīng)用的
離合器的轉(zhuǎn)矩指令?；谠趽Q擋期間由應(yīng)用的離合器所承載的轉(zhuǎn)矩和執(zhí)行的換擋類型，根據(jù)圖6和7所示的對(duì)應(yīng)的換擋等式，計(jì)算第一電動(dòng)馬達(dá)EMA和第二電動(dòng)馬達(dá)ΕΜΒ、以及松開的離合器的最終轉(zhuǎn)矩。
[0044]參照?qǐng)D6，對(duì)于低速驅(qū)動(dòng)到高速驅(qū)動(dòng)的換擋而言，第一離合器CB1是松開的離合器，第二離合器C2是應(yīng)用的離合器。因此，離合器C2將成為這種換擋的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，且在步驟604，
基于在步驟602算出的行星齒輪架加速`度^pe極限值，來計(jì)算第二離合器的轉(zhuǎn)矩Tc2。在步
驟606，確定第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和第一離合器轉(zhuǎn)矩Τα，并將其發(fā)送給合適的控制器，以保持所需的輸出轉(zhuǎn)矩Τ。。
[0045]參見圖7，對(duì)于高速驅(qū)動(dòng)到低速驅(qū)動(dòng)的換擋而言，第一離合器CB1是應(yīng)用的離合器，第二離合器C2是松開的離合器。同樣地，第一離合器CB1將成為這種換擋的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件，且在
步驟704，基于在步驟702算出的行星齒輪架加速度極限值，來計(jì)算第一離合器的轉(zhuǎn)矩
Tcio在步驟706，確定第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和第二離合器轉(zhuǎn)矩Te2，并將其發(fā)送給合適的控制器，從而保持所需輸出轉(zhuǎn)矩T。。
[0046]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到第三種主要換擋類型，帶有第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和電池功率Pbatt控制的同步換擋，是通過松開的離合器，使用第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta或第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb來改變齒輪架輸入速度，并連接已應(yīng)用的離合器來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)混合系統(tǒng)遠(yuǎn)離多種轉(zhuǎn)矩和功率的約束條件時(shí)，執(zhí)行換擋以保持換擋質(zhì)量。該換擋是易于可控的，無需高保真離合器觀察儀模型，且提供良好的換擋質(zhì)量。
[0047]通過松開第一離合器CB1和第二離合器C2以及使用第一電動(dòng)馬達(dá)EMA來改變主功率分配(powersplit)齒輪架軸到所需的齒輪架速度Np。，這種特定的換擋保持了輸出轉(zhuǎn)矩T0的準(zhǔn)確性，同時(shí)第二電動(dòng)馬達(dá)EMB響應(yīng)并保持輸出轉(zhuǎn)矩T。。這種換擋通常在混合系統(tǒng)沒有功率或轉(zhuǎn)矩限制時(shí)，在較低的車輛速度下使用。
[0048]用于帶有第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和電池功率Pbatt控制換擋事件的同步換擋的控制策略可分為三種關(guān)鍵狀態(tài):(1)計(jì)算行星齒輪架加速度極限值；(2)生成所
需的行星齒輪架速度Nn和行星齒輪架加速度^Jpe des分布曲線；和(3)生成第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb的指令。
[0049]行星齒輪架加速度極限值的計(jì)算是基于混合系統(tǒng)的組件的約束條件而執(zhí)行
的。當(dāng)前的馬達(dá)速度被用于確定第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta極限值和第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb極限值。現(xiàn)在將離合器轉(zhuǎn)矩極限值取為零，以保證第一離合器CB1和第二離合器C2松開時(shí)的加速度極限值的計(jì)算。[0050]基于在換擋結(jié)束時(shí)算出的最終齒輪架速度Np。、最少的離合器能量耗損的路徑和取決于換擋類型的某些換擋校準(zhǔn)，生成所需的行星齒輪架速度Nn和行星齒輪架加速度
Npc_des的分布曲線。4成所需的速度和加速度分布曲線，從而使得i亥分布曲線位于;titr步
驟中所算出的加速度極限值之內(nèi)。所生成的速度Npcjes和加速度]分布曲線被用于生
成遵循所需的換擋分布曲線所需的相應(yīng)的開環(huán)/閉環(huán)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)(在下面中被更詳細(xì)地討論)
[0051]現(xiàn)在可以生成馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb的指令?；谠谥暗牟襟E算出的所需的
齒輪架加速度des分布曲線，根據(jù)下面討論的對(duì)應(yīng)的換擋等式，計(jì)算第一電動(dòng)馬達(dá)EMA
和第二電動(dòng)馬達(dá)EMB的最終轉(zhuǎn)矩。對(duì)于IB-EV模式，第一離合器CB1和第二離合器C2被完全接合。這就允許保持功率分配設(shè)備的主齒輪架不動(dòng)，這樣，馬達(dá)EMA和馬達(dá)EMB能夠幫助驅(qū)動(dòng)車輛處于電動(dòng)車輛運(yùn)行狀態(tài)。在電動(dòng)車輛運(yùn)行狀態(tài)中，密切監(jiān)視離合器轉(zhuǎn)矩預(yù)估值和滑動(dòng)速度，以保證兩個(gè)離合器都不會(huì)打滑，并且以防止引擎空轉(zhuǎn)。如果檢測到一定量的滑動(dòng)，離合器CB1、離合器C2都會(huì)被松開，并且第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta將會(huì)立即被設(shè)定為零，作為自動(dòng)防故障裝置。在這種變速器狀態(tài)下的轉(zhuǎn)換和不在這種變速器狀態(tài)下的轉(zhuǎn)換通常是同步的，在低速驅(qū)動(dòng)(M))或高速驅(qū)動(dòng)(OD)的變速器狀態(tài)中，主齒輪架軸速度Np。為零。
[0052]圖8示出了用于帶有第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb和電池功率Pbatt控制換擋事件的同步換擋的低速驅(qū)動(dòng)到高速驅(qū)動(dòng)換擋或高速驅(qū)動(dòng)到低速驅(qū)動(dòng)換擋的過程800。如圖8所示，在這些換擋中，離合器CB1、離合器C2都將被松開，且馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta、馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb將被確定和發(fā)送。
[0053]在步驟802，確定主齒輪架軸的加速度]^pe的極限值。在步驟804，第一離合器轉(zhuǎn)
矩Tci和第二離合器轉(zhuǎn)矩Tc2被設(shè)定為零。在步驟806，確定第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Ta和第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩Tb，并將其發(fā)送給合適的控制器，以保持所需的輸出轉(zhuǎn)矩T。。
[0054]圖9為用于執(zhí)行本文所公開的過程400、過程500、過程600、過程700和過程800的包含監(jiān)視型混合電動(dòng)車輛控制器902的車輛動(dòng)力系統(tǒng)900的一部分的框圖。動(dòng)力系統(tǒng)900還包括輸入速度分析器904、約束條件評(píng)估器906、前饋控制器908、反饋控制器910、引擎、第一離合器CB1和第二離合器C2、用于控制第一馬達(dá)EMA和第二馬達(dá)EMB的第一電動(dòng)控制器912和第二電動(dòng)控制器914、和混合變速器裝置920。監(jiān)視型混合電動(dòng)車輛控制器902執(zhí)行過程400、過程500、過程600、過程700和過程800，且輸入踏板位置和在上文討論的各種其他車輛操作條件和參數(shù)。根據(jù)本文所述的過程，來自監(jiān)視型混合電動(dòng)車輛控制器902的輸出用來(通過輸入速度分析器904、約束條件評(píng)估器906、前饋控制器908、馬達(dá)控制器912和馬達(dá)控制器914、和反饋控制器910)控制引擎、離合器CB1和離合器C2、和馬達(dá)EMA和馬達(dá)EMB。包括輸入速度分析器904、約束條件評(píng)估器906、前饋控制器908、反饋控制器910、以及由這些部件所用的各種參數(shù)的動(dòng)力系統(tǒng)900的其他操作，被更加詳細(xì)地在標(biāo)題為“EngineStart Control System for an Electrically Variable Transmission，，的第 61/513，061號(hào)美國申請(qǐng)(Chrysler代理人案號(hào)708620US1)中記載。
【權(quán)利要求】
1.一種在變速器換擋操作期間控制具有電力可變變速器的車輛的第一電動(dòng)馬達(dá)和第二電動(dòng)馬達(dá)的方法，所述方法包括使用處理器執(zhí)行下述步驟: 確定被執(zhí)行的換擋類型； 確定在所述換擋期間是應(yīng)用還是松開第一離合器； 確定在所述換擋期間是應(yīng)用還是松開第二離合器； 基于所執(zhí)行的換擋和所應(yīng)用和/或松開的是哪個(gè)離合器，確定加速度極限值； 基于所執(zhí)行的換擋、所應(yīng)用和/或松開的是哪個(gè)離合器、和所述加速度極限值，確定加速度分布曲線和速度分布曲線； 基于所述加速度分布曲線和所述速度分布曲線，確定第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩； 將第一電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；以及 將第二電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述被執(zhí)行的換擋是帶有輸入轉(zhuǎn)矩控制的離合器切換式換擋。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括: 基于所述加速度分布曲線和所述速度分布曲線，確定第一離合器轉(zhuǎn)矩、第二離合器轉(zhuǎn)矩和引擎轉(zhuǎn)矩； 將第一離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第一離合器轉(zhuǎn)矩； 將第二離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第二離合器轉(zhuǎn)矩；以及 將引擎的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的引擎轉(zhuǎn)矩。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所確定的加速度極限值是輸入加速度極限值，所確定的加速度分布曲線和速度分布曲線是所需的主行星齒輪架加速度分布曲線和速度分布曲線并且是所需的輸入加速度分布曲線和速度分布曲線。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括確定最佳輸入轉(zhuǎn)矩的操作，其中，確定所述第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和所述第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩也是基于所確定的最佳轉(zhuǎn)矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述被執(zhí)行的換擋是帶有第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩以及電池功率控制的離合器切換式換擋。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括: 基于所述加速度分布曲線和所述速度分布曲線，確定第一離合器轉(zhuǎn)矩和第二離合器轉(zhuǎn)矩； 將所述第一離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第一離合器轉(zhuǎn)矩；以及 將所述第二離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第二離合器轉(zhuǎn)矩。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所確定的加速度極限值是主行星齒輪架加速度極限值，所確定的加速度分布曲線和速度分布曲線是所需的主行星齒輪架加速度分布曲線和速度分布曲線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述被執(zhí)行的換擋是帶有第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩以及電池功率控制的同步換擋。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括: 將所述第一離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為零；和將所述第二離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為零。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所確定的加速度極限值是主行星齒輪架加速度極限值，所確定的加速度分布曲線和速度分布曲線是所需的主行星齒輪架加速度分布曲線和速度分布曲線。
12.一種用于在變速器換擋操作期間控制具有電力可變變速器的車輛的第一電動(dòng)馬達(dá)和第二電動(dòng)馬達(dá)的控制器，所述控制器包括: 處理器，所述處理器被編程以執(zhí)行以下操作: 確定被執(zhí)行的換擋類型； 確定在所述換擋期間是應(yīng)用還是松開第一離合器； 確定在所述換擋期間是應(yīng)用還是松開第二離合器； 基于所執(zhí)行的換擋和所應(yīng)用和/或松開的是哪個(gè)離合器，確定加速度極限值； 基于所執(zhí)行的換擋、所應(yīng)用和/或松開的是哪個(gè)離合器、和所述加速度極限值，確定加速度分布曲線和速度分布曲線； 基于所述加速度分布曲線和所述速度分布曲線，確定第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩； 將第一電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩；以及 將第二電動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制器，其中，所述被執(zhí)行的換擋是帶有輸入轉(zhuǎn)矩控制的離合器切換式換擋。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制器，其中，所述處理器還被編程以執(zhí)行以下操作: 基于所述加速度分布曲線和所述速度分布曲線，確定第一離合器轉(zhuǎn)矩，第二離合器轉(zhuǎn)矩和引擎轉(zhuǎn)矩； 將所述第一離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第一離合器轉(zhuǎn)矩； 將所述第二離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第二離合器轉(zhuǎn)矩；以及 將引擎的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的引擎轉(zhuǎn)矩。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制器，其中，所確定的加速度極限值是輸入加速度極限，所確定的加速度分布曲線和速度分布曲線是所需的主行星齒輪架加速度分布曲線和速度分布曲線并且是所需的輸入加速度分布曲線和速度分布曲線。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制器，其中，所述處理器還被編程用于確定最佳輸入轉(zhuǎn)矩，其中，所述處理器還基于所確定的最佳轉(zhuǎn)矩，來確定所述第一電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和所述第二電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)矩。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制器，其中，所述被執(zhí)行的換擋是帶有第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩以及電池功率控制的離合器切換式換擋。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器，其中，所述處理器還被編程以執(zhí)行以下操作: 基于所述加速度分布曲線和所述速度分布曲線，確定第一離合器轉(zhuǎn)矩和第二離合器轉(zhuǎn)矩； 將第一離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第一離合器轉(zhuǎn)矩；以及 將第二離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為所確定的第二離合器轉(zhuǎn)矩。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的控制器，其中，所確定的加速度極限值是主行星齒輪架加速度極限值，所確定的加速度分布曲線和速度分布曲線是所需的主行星齒輪架加速度分布曲線和速度分布曲線。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的控制器，其中，所述被執(zhí)行的換擋是帶有第一馬達(dá)轉(zhuǎn)矩和第二馬達(dá)轉(zhuǎn)矩以及電池功率控制的同步換擋，并且所述處理器還被編程以執(zhí)行以下操作: 將所述第一離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為零；和 將所述第二離合器的轉(zhuǎn)矩設(shè)定為零。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的控制器，其中，所確定的加速度極限值是主行星齒輪架加速度極限值，所確定的加速度分布曲線和速度分布曲線是所需的主行星齒輪架加速度分布曲線和速度分 布曲線。
【文檔編號(hào)】B60W20/00GK103889803SQ201280048263
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】納迪史·帕特爾, 阿施施·克魯帕達(dá)納姆, 戈羅·塔馬伊, 張夢陽 申請(qǐng)人:克萊斯勒集團(tuán)有限責(zé)任公司