專(zhuān)利名稱(chēng)：使用多變量主動(dòng)傳動(dòng)系減振的沖擊管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及混合動(dòng)力系控制系統(tǒng)，并且更具體地涉及通過(guò)控制多個(gè)轉(zhuǎn)矩輸入來(lái)控制傳動(dòng)系沖擊管理。
背景技術(shù)：
已知各種混合動(dòng)力系結(jié)構(gòu)用于管理混合動(dòng)力車(chē)輛中的各種原動(dòng)機(jī)的輸入和輸出轉(zhuǎn)矩，最常見(jiàn)的原動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)。串聯(lián)混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)的特征通常在于，內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)繼而將電力提供給電動(dòng)力傳動(dòng)系并提供給電池組。串聯(lián)混合動(dòng)力中的內(nèi)燃機(jī)不直接機(jī)械地聯(lián)接到動(dòng)力傳動(dòng)系。發(fā)電機(jī)也可在電動(dòng)模式下操作，以為內(nèi)燃機(jī)提供起動(dòng)功能，并且電動(dòng)力傳動(dòng)系可通過(guò)在發(fā)電機(jī)模式下操作回收車(chē)輛制動(dòng)能量，以給電池組充電。并聯(lián)混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)的特征通常在于，內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)都直接機(jī)械地聯(lián)接到動(dòng)力傳動(dòng)系。動(dòng)力傳動(dòng)系傳統(tǒng)地包括換檔變速器，以提供用于寬范圍操作的優(yōu)選的傳動(dòng)比。
一種混合動(dòng)力系結(jié)構(gòu)包括雙模式、混合分動(dòng)、機(jī)電(electro-mechanical)變速器，該變速器使用用于從原動(dòng)機(jī)動(dòng)力源接收動(dòng)力的輸入件和用于從變速器輸出動(dòng)力的輸出件。第一和第二電動(dòng)/發(fā)電機(jī)可操作地連接到用于在能量存儲(chǔ)設(shè)備與第一和第二電動(dòng)/發(fā)電機(jī)之間交換電力的能量存儲(chǔ)設(shè)備。設(shè)置有控制單元用于管理在能量存儲(chǔ)設(shè)備與第一和第二電動(dòng)/發(fā)電機(jī)之間的電力交換。該控制單元還管理第一與第二電動(dòng)/發(fā)電機(jī)之間的電力交換。
工程師要面臨這樣的挑戰(zhàn)，即，管理混合動(dòng)力系統(tǒng)的操作狀態(tài)過(guò)渡，以使由整個(gè)齒輪系中的傳動(dòng)系間隙或游隙造成的對(duì)車(chē)輛駕駛性的影響最小。由于從傳動(dòng)系消除了空程并且傳動(dòng)系部件相互撞擊，傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩從零轉(zhuǎn)矩到正或負(fù)轉(zhuǎn)矩、或從正轉(zhuǎn)矩到負(fù)轉(zhuǎn)矩過(guò)渡的動(dòng)作會(huì)導(dǎo)致齒輪間隙和沖擊。過(guò)多的齒輪間隙、沖擊和其它相關(guān)事件會(huì)導(dǎo)致操作者不滿，并會(huì)負(fù)面地影響動(dòng)力系和變速器的可靠性和耐久性。
齒輪間隙和沖擊可能在這樣的車(chē)輛操作期間出現(xiàn)，包括當(dāng)操作者改變變速器檔位時(shí)，例如從空檔/駐車(chē)檔到驅(qū)動(dòng)檔或倒檔；或當(dāng)操作者踩下油門(mén)時(shí)。例如，間隙動(dòng)作如下發(fā)生動(dòng)力系的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備將正轉(zhuǎn)矩施加到變速器輸入齒輪上，以通過(guò)傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。在隨后的減速期間，到動(dòng)力系和傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)矩輸入減小，并且變速器和傳動(dòng)系中的齒輪分離。在經(jīng)過(guò)零轉(zhuǎn)矩點(diǎn)后，在電機(jī)制動(dòng)、發(fā)電和其它形式中，齒輪重新連接以傳遞轉(zhuǎn)矩。齒輪重新連接以傳遞轉(zhuǎn)矩導(dǎo)致了齒輪撞擊，并導(dǎo)致沖擊。
諸如示例性的雙模式混合分動(dòng)機(jī)電變速器的混合動(dòng)力系統(tǒng)具有多個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備。需要轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備的協(xié)調(diào)控制以減小傳動(dòng)系齒輪間隙和沖擊。另外，示例性的混合動(dòng)力系統(tǒng)包括管理傳動(dòng)系過(guò)渡的挑戰(zhàn)，所述過(guò)渡當(dāng)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)中的一個(gè)從電動(dòng)模式操作過(guò)渡到發(fā)電模式操作時(shí)出現(xiàn)。
因此，需要用于諸如示例性的雙模式混合分動(dòng)機(jī)電變速器的混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制方案，該混合動(dòng)力系統(tǒng)具有多個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備，所述控制方案解決關(guān)于傳動(dòng)系齒輪間隙和沖擊的上述問(wèn)題。這包括對(duì)傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩過(guò)渡認(rèn)知的方案，該傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩過(guò)渡會(huì)在電動(dòng)/發(fā)電機(jī)中的一個(gè)從電動(dòng)模式操作過(guò)渡到發(fā)電模式操作時(shí)出現(xiàn)。還需要開(kāi)發(fā)一種混合動(dòng)力系控制系統(tǒng)，該混合動(dòng)力系控制系統(tǒng)可以以有效使用車(chē)載計(jì)算資源的方式協(xié)調(diào)并管理來(lái)自轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備的動(dòng)力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多變量反饋控制方法，以主動(dòng)減振混合動(dòng)力系統(tǒng)和使用多個(gè)轉(zhuǎn)矩控制設(shè)備的其它動(dòng)力系統(tǒng)中的沖擊的大小。
為了管理沖擊，當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)矩反向時(shí)，限制希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩TA_DES的大小。當(dāng)車(chē)輛操作者或系統(tǒng)執(zhí)行要求系統(tǒng)從正轉(zhuǎn)矩變?yōu)樨?fù)轉(zhuǎn)矩時(shí)，希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩在反向期間被限制到低水平，直到間隙估計(jì)已因此改變，即，從正到負(fù)，或從負(fù)到正。在該過(guò)渡期間，主動(dòng)減振控制傳動(dòng)系組件速度的響應(yīng)，以便使間隙消除(take-up)的影響最小。在發(fā)生間隙消除后，車(chē)軸轉(zhuǎn)矩可繼續(xù)而不限制操作者或系統(tǒng)的命令。
因此，本發(fā)明的一方面包括控制到混合動(dòng)力系統(tǒng)的傳動(dòng)系的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法和裝置。該混合動(dòng)力系統(tǒng)包括多個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備，該轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備可操作地連接到變速器，該變速器可操作以將轉(zhuǎn)矩傳遞到傳動(dòng)系的軸。轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備優(yōu)選地包括電機(jī)或電動(dòng)/發(fā)電機(jī)。所述方法包括確定希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩、變速器的輸出速度和傳動(dòng)系的驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度?；谙Ｍ能?chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率控制轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備中的一個(gè)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度小于預(yù)定值時(shí)，如在車(chē)輛從零或接近零的車(chē)速起步期間，控制轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備中的每個(gè)。
本發(fā)明的一個(gè)方面包括通過(guò)檢測(cè)到加速踏板和到制動(dòng)踏板的操作者的輸入確定希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明的另一個(gè)方面包括當(dāng)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備包括電機(jī)時(shí)，控制轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生模式與發(fā)電模式之間的切換，以避免傳動(dòng)系沖擊。
本發(fā)明的另一個(gè)方面包括在車(chē)輛起步期間和在動(dòng)力系的變速器的固定速比變化期間控制傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩。
當(dāng)閱讀并理解以下對(duì)實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明時(shí)，本發(fā)明的這些和其它方面對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將變得明顯。


本發(fā)明將在某些部件和部件的布置中采用物理形式，將結(jié)合在此形成本發(fā)明一部分的附圖詳細(xì)描述并說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性動(dòng)力系的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性控制結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系的示意圖；圖3、4和5是根據(jù)本發(fā)明的信息流示意圖；以及圖6是根據(jù)本發(fā)明的有代表性的數(shù)據(jù)曲線圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖，其中附圖是僅用于說(shuō)明本發(fā)明的目的，而不是用于限制本發(fā)明的目的，圖1和圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例構(gòu)造的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)14、變速器10、控制系統(tǒng)和傳動(dòng)系。
在公開(kāi)于2005年6月23日的名為“具有四個(gè)固定速比的雙模式混合分動(dòng)混合動(dòng)力機(jī)電變速器”的共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)No.U.S.2005/0137042 A1中詳細(xì)公開(kāi)了示例性變速器10的機(jī)械方面，該專(zhuān)利申請(qǐng)通過(guò)參考包含于此。體現(xiàn)了本發(fā)明的概念的示例性雙模式混合分動(dòng)機(jī)電混合動(dòng)力變速器示于圖1，并且總體由附圖標(biāo)記10表示?；旌蟿?dòng)力變速器10具有軸的性質(zhì)的輸入件12，該輸入件可由發(fā)動(dòng)機(jī)14直接驅(qū)動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)14的輸出軸18與混合動(dòng)力變速器10的輸入件12之間包括有瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩減振器20。該瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩減振器20優(yōu)選地包括轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備77，該轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備具有分別如78和79所示的阻尼機(jī)構(gòu)和彈簧的特征。瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩減振器20使發(fā)動(dòng)機(jī)14可與混合動(dòng)力變速器10選擇性接合，但應(yīng)理解，轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備77并不用于改變或控制混合動(dòng)力變速器10操作的模式。轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備77優(yōu)選地包括液壓操作的摩擦離合器，也稱(chēng)為離合器C5。
發(fā)動(dòng)機(jī)14可以是多種形式的內(nèi)燃機(jī)中的任何一種，如火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，所述多種形式的內(nèi)燃機(jī)可容易地適于在處于或接近600轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)的怠速到超過(guò)6000RPM的操作速度范圍內(nèi)將動(dòng)力輸出提供給變速器10。不管發(fā)動(dòng)機(jī)14通過(guò)何種方式連接到變速器10的輸入件12，輸入件12都連接到變速器10中的行星齒輪組24。
現(xiàn)在特定地參照?qǐng)D1，混合動(dòng)力變速器10使用三個(gè)行星齒輪組24、26和28。第一行星齒輪組24具有外齒輪件30，該外齒輪件可一般地指定為齒圈并且圍繞一般地指定為太陽(yáng)輪的內(nèi)齒輪件32。在行星輪架36上可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝有多個(gè)行星齒輪件34，以便使每個(gè)行星齒輪件34既與外齒輪件30嚙合，又與內(nèi)齒輪件32嚙合。
第二行星齒輪組26也具有一般地指定為齒圈的外齒輪件38，該外齒輪件圈圍繞一般地指定為太陽(yáng)輪的內(nèi)齒輪件40。在行星輪架44上可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝有多個(gè)行星齒輪件42，以便使每個(gè)行星齒輪42既與外齒輪件38嚙合，又與內(nèi)齒輪件40嚙合。
第三行星齒輪組28也具有一般地指定為齒圈的外齒輪件46，該外齒輪件圈圍繞一般地指定為太陽(yáng)輪的內(nèi)齒輪件48。在行星輪架52上可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝有多個(gè)行星齒輪件50，以便使每個(gè)行星齒輪50既與外齒輪件46嚙合，又與內(nèi)齒輪件48嚙合。
在齒圈/太陽(yáng)輪上的齒數(shù)的比典型地基于本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的設(shè)計(jì)考慮，并且在本發(fā)明的范圍之外。通過(guò)示例，在一個(gè)實(shí)施例中，行星齒輪組24的齒圈/太陽(yáng)輪齒數(shù)比是65/33；行星齒輪組26的齒圈/太陽(yáng)輪齒數(shù)比是65/33；并且行星齒輪組28的齒圈/太陽(yáng)輪齒數(shù)比是94/34。
三個(gè)行星齒輪組24、26和28每個(gè)都包括簡(jiǎn)單行星齒輪組。而且，第一和第二行星齒輪組24和26組合成使第一行星齒輪組24的內(nèi)齒輪件32通過(guò)轂襯齒輪54連接到第二行星齒輪組26的外齒輪件38。相互連接的第一行星齒輪組24的內(nèi)齒輪件32和第二行星齒輪組26的外齒輪件38連續(xù)地連接到也稱(chēng)為“電機(jī)A”的第一電動(dòng)/發(fā)電機(jī)56。
行星齒輪組24和26還組合成使第一行星齒輪組24的行星輪架36通過(guò)軸60連接到第二行星齒輪組的行星輪架44。這樣，第一和第二行星齒輪組24和26各自的行星輪架36和44相互連接。軸60還通過(guò)轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備62選擇性地連接到第三行星齒輪組28的行星輪架52，這將在下文較詳細(xì)地說(shuō)明，采用該轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備62以輔助混合動(dòng)力變速器10的操作模式的選擇。第三行星齒輪組28的行星輪架52直接連接到變速器輸出件64。
在所述實(shí)施例中，其中混合動(dòng)力變速器10用在陸地車(chē)輛中，輸出件64可操作地連接到傳動(dòng)系，該傳動(dòng)系包括將轉(zhuǎn)矩輸出提供給一個(gè)或多個(gè)車(chē)橋92或半軸(未示出)的齒輪箱90或其它轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備。車(chē)橋92繼而終止于驅(qū)動(dòng)件96。驅(qū)動(dòng)件96可以是采用車(chē)輪的車(chē)輛的前輪或后輪，或者也可以是履帶車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)齒輪。驅(qū)動(dòng)件96可具有與其相聯(lián)的某種形式的車(chē)輪制動(dòng)器94。驅(qū)動(dòng)件每個(gè)都具有速度參數(shù)NWHL，該速度參數(shù)包括典型地可用輪速傳感器測(cè)量的每個(gè)車(chē)輪96的轉(zhuǎn)速。
第二行星齒輪組26的內(nèi)齒輪件40通過(guò)圍繞軸60的套軸66連接到第三行星齒輪組28的內(nèi)齒輪件48。第三行星齒輪組28的外齒輪件46通過(guò)轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備70選擇性地連接到由變速器外殼68代表的地。也在下文說(shuō)明的轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備70也用于輔助混合動(dòng)力變速器10的操作模式的選擇。套軸66還連續(xù)地連接到也稱(chēng)為“電機(jī)B”的第二電動(dòng)/發(fā)電機(jī)72。
所有行星齒輪組24、26和28以及兩個(gè)電動(dòng)/發(fā)電機(jī)56和72都繞軸向地布置的軸60同軸地定向。電動(dòng)/發(fā)電機(jī)56和72都是環(huán)狀構(gòu)造，該環(huán)狀構(gòu)造使它們可圍繞三個(gè)行星齒輪組24、26和28，以便使行星齒輪組24、26和28布置在電動(dòng)/發(fā)電機(jī)56和72的徑向內(nèi)部。該構(gòu)造保證了變速器10的總體包封，即圓周尺寸，最小。
轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備73選擇性地將太陽(yáng)輪40與地，即與變速器外殼68連接。轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備75作為鎖止離合器操作，通過(guò)選擇性地將太陽(yáng)輪40與行星輪架44連接，鎖定行星齒輪組24、26、電機(jī)56、72和輸入，以作為一個(gè)組轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備62、70、73、75都是摩擦離合器，也分別稱(chēng)為離合器C1 70、離合器C2 62、離合器C3 73和離合器C4 75。每個(gè)離合器都優(yōu)選地是液壓致動(dòng)的，從泵接收加壓的液壓流體。使用已知的液壓流體回路實(shí)現(xiàn)液壓致動(dòng)，在此不詳細(xì)說(shuō)明。
作為來(lái)自燃料或存儲(chǔ)在電能存儲(chǔ)設(shè)備(ESD)74中的電勢(shì)的能量轉(zhuǎn)換的結(jié)果，混合動(dòng)力變速器10從包括發(fā)動(dòng)機(jī)14和電動(dòng)/發(fā)電機(jī)56和72的多個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備接收輸入驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。ESD 74典型地包括一個(gè)或多個(gè)蓄電池?？墒褂镁哂写鎯?chǔ)電能并分配電能的能力的其它電能和電化學(xué)能存儲(chǔ)設(shè)備代替蓄電池，而不改變本發(fā)明的概念。優(yōu)選地基于包括再生要求、關(guān)于典型道路坡度和溫度的應(yīng)用問(wèn)題和諸如排放、動(dòng)力輔助和電動(dòng)里程的驅(qū)動(dòng)要求在內(nèi)的因素設(shè)計(jì)ESD 74的尺寸。ESD 74經(jīng)由DC線路或傳輸導(dǎo)體27高壓DC聯(lián)接到變速器電力逆變器模塊(TPIM)19。該TPIM 19是以下參照?qǐng)D2說(shuō)明的控制系統(tǒng)的元件。TPIM19通過(guò)傳輸導(dǎo)體29與第一電動(dòng)/發(fā)電機(jī)56連通，并且TPIM 19類(lèi)似地通過(guò)傳輸導(dǎo)體31與第二電動(dòng)/發(fā)電機(jī)72連通。電流可根據(jù)ESD 74正在充電或放電而傳遞到ESD 74或從ESD 74傳遞。TPIM 19包括一對(duì)電力逆變器和相應(yīng)的電機(jī)控制器，所述電機(jī)控制器構(gòu)造成接收電機(jī)控制命令并由此控制逆變器狀態(tài)，用于提供電機(jī)驅(qū)動(dòng)或再生功能。
在電動(dòng)控制中，相應(yīng)逆變器從DC線路接收電流，并在傳輸導(dǎo)體29和31上將AC電流提供給相應(yīng)電機(jī)。在再生控制中，相應(yīng)逆變器在傳輸導(dǎo)體29和31上從電機(jī)接收AC電流，并將電流提供給DC線路27。提供給逆變器或從逆變器提供的凈DC電流確定電能存儲(chǔ)設(shè)備74的充電或放電操作模式。優(yōu)選地，電機(jī)A 56和電機(jī)B 72是三相交流電機(jī)，并且逆變器包括互補(bǔ)的三相電力電子設(shè)備。
再次參照?qǐng)D1，可從輸入件12設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒輪80。如圖所示，驅(qū)動(dòng)齒輪80固定地將輸入件12連接到第一行星齒輪組24的外齒輪件30，并且驅(qū)動(dòng)齒輪80因此從發(fā)動(dòng)機(jī)14和/或通過(guò)行星齒輪組24和/或26從電動(dòng)/發(fā)電機(jī)56和/或72接收動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)齒輪80與惰輪82嚙合，該惰輪繼而與固定在軸86的一端上的傳動(dòng)齒輪84嚙合。軸86的另一端可固定到單獨(dú)地或共同地以88表示并包括附件負(fù)載的液壓/變速器流體泵和/或動(dòng)力分出(“PTO”)單元。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2，示出包括分布式控制器結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)的示意方塊圖。在此所述的元件包括整個(gè)車(chē)輛控制結(jié)構(gòu)的子集，并且可操作以提供在此所述的動(dòng)力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)系統(tǒng)控制?？刂葡到y(tǒng)可操作以綜合相關(guān)信息和輸入，并執(zhí)行算法控制各種致動(dòng)器以實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，該控制目標(biāo)包括諸如燃料經(jīng)濟(jì)性、排放、性能、駕駛性和硬件的保護(hù)在內(nèi)的參數(shù)，該硬件包括ESD 74的蓄電池和電機(jī)56、72。分布式控制器結(jié)構(gòu)包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(“ECM”)23、變速器控制模塊(“TCM”)17、電池組控制模塊(“BPCM”)21和變速器電力逆變器模塊(“TPIM”)19?；旌蟿?dòng)力控制模塊(“HCP”)5提供上層(overarching)控制和上述控制器的協(xié)調(diào)。設(shè)有用戶界面(“UI”)13可操作地連接到多個(gè)設(shè)備，車(chē)輛操作者典型地通過(guò)所述多個(gè)設(shè)備控制或指揮包括變速器10的動(dòng)力系的操作。到UI 13的示例性的車(chē)輛操作者輸入包括加速踏板、制動(dòng)踏板、變速器檔位選擇器和車(chē)速巡航控制。上述控制器每個(gè)都經(jīng)由局域網(wǎng)(“LAN”)總線6與其它控制器、傳感器和致動(dòng)器通訊。LAN總線6使各種控制器之間的控制參數(shù)和命令可結(jié)構(gòu)化通訊。使用的特定通訊協(xié)議是專(zhuān)用的。通過(guò)示例，一個(gè)通訊協(xié)議是汽車(chē)工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)J1939。LAN總線和適當(dāng)?shù)膮f(xié)議在上述控制器以及提供諸如放抱死制動(dòng)、牽引力控制和車(chē)輛穩(wěn)定性控制的功能的其它控制器之間提供強(qiáng)大的通信(robust messaging)和多控制器接口連接。
HCP 5提供混合動(dòng)力系統(tǒng)的上層控制，用于協(xié)調(diào)ECM 23、TCM 17、TPIM 19和BPCM 21的操作?；趤?lái)自UI 13和動(dòng)力系的各種輸入信號(hào)，HCP 5產(chǎn)生各種命令，包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩命令TE_CMD；用于混合動(dòng)力變速器10的各離合器C1、C2、C3、C4的離合器轉(zhuǎn)矩命令TCL_N_CMD；以及分別用于電機(jī)A和B的電機(jī)轉(zhuǎn)矩命令TA_CMD和TB_CMD。
ECM 23可操作地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)14，并且用以通過(guò)共同示為總線路35的多個(gè)分離線路分別從發(fā)動(dòng)機(jī)14的各種傳感器獲得數(shù)據(jù)并控制發(fā)動(dòng)機(jī)14的各種致動(dòng)器。ECM 23從HCP 5接收發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩命令TE_CMD，并產(chǎn)生希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩TAXLE_DES和通訊到HCP 5的實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩TE_ACT的指示信號(hào)。為了簡(jiǎn)單，將ECM 23示出為一般地具有經(jīng)由總線路35與發(fā)動(dòng)機(jī)14的雙向接口。可由ECM 23檢測(cè)的各種其它參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、到通向變速器的軸的發(fā)動(dòng)機(jī)輸入速度(NE)、歧管壓力、環(huán)境空氣溫度和環(huán)境壓力?？捎蒃CM 23控制的各種致動(dòng)器包括燃料噴射器、點(diǎn)火模塊和節(jié)氣門(mén)控制模塊。
TCM 17可操作地連接到變速器10并且用于從各種傳感器獲得數(shù)據(jù)并將命令信號(hào)提供給變速器。從TCM 17到HCP 5的輸入包括用于離合器C1、C2、C3和C4中的每個(gè)的估計(jì)的離合器轉(zhuǎn)矩TCL_N_EST和輸出軸64的轉(zhuǎn)速NO?？墒褂闷渌聞?dòng)器和傳感器提供從TCM到HCP用于控制目的的額外信息。
BPCM 21信號(hào)地連接一個(gè)或多個(gè)傳感器，所述傳感器可操作以監(jiān)測(cè)ESD 74的電流或電壓參數(shù)，以將關(guān)于蓄電池狀態(tài)的信息提供給HCP5。這種信息包括蓄電池荷電狀態(tài)Bat_SOC和蓄電池的其它狀態(tài)，包括電壓VBAT和可用功率PBAT_MIN和PBAT_MAX。
變速器電力逆變器模塊(TPIM)19包括一對(duì)電力逆變器和電機(jī)控制器，所述電機(jī)控制器構(gòu)造成接收電機(jī)控制命令并由此控制逆變器狀態(tài)，以提供電機(jī)驅(qū)動(dòng)或再生功能。TPIM 19可操作以基于來(lái)自HCP 5的輸入產(chǎn)生用于電機(jī)A和B的轉(zhuǎn)矩命令TA_CMD和TB_CMD，HCP 5由通過(guò)UI13的操作者輸入和系統(tǒng)操作參數(shù)驅(qū)動(dòng)。用電機(jī)阻尼轉(zhuǎn)矩TA_DAMP和TB_DAMP調(diào)整用于電機(jī)A和B的預(yù)定轉(zhuǎn)矩命令TA_CMD和TB_CMD以確定電機(jī)轉(zhuǎn)矩TA和TB，它們由包括TPIM 19的控制系統(tǒng)執(zhí)行，以控制電機(jī)A和B。分別用于電機(jī)A和電機(jī)B的單獨(dú)電機(jī)速度信號(hào)NA和NB由TPIM 19從電機(jī)相位信息或傳統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器導(dǎo)出。TPIM 19確定電機(jī)速度NA和NB，并將其通訊到HCP 5。電能存儲(chǔ)設(shè)備74經(jīng)由直流線路27高壓直流聯(lián)接到TPIM 19。電流可根據(jù)ESD 74是正在充電還是放電而輸送到TPIM19或從TPIM 19輸送。
上述控制器每個(gè)都優(yōu)選為通用數(shù)字計(jì)算機(jī)，該通用數(shù)字計(jì)算機(jī)通常包括微處理器或中央處理單元、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、電可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)、高速時(shí)鐘、模擬到數(shù)字(A/D)和數(shù)字到模擬(D/A)電路、輸入/輸出電路和設(shè)備(I/O)以及適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理和減振電路。每個(gè)控制器都包括一套控制算法，包括存儲(chǔ)在ROM中并執(zhí)行以提供每個(gè)計(jì)算機(jī)的各功能的常駐程序命令和校準(zhǔn)。優(yōu)選地使用上述LAN 6實(shí)現(xiàn)各種計(jì)算機(jī)之間的信息傳遞。
典型地在預(yù)設(shè)循環(huán)期間執(zhí)行用于每個(gè)控制器中的控制和狀態(tài)估計(jì)的算法，以便使每個(gè)算法在每個(gè)循環(huán)中至少執(zhí)行一次。存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器設(shè)備中的算法由中央處理單元中的一個(gè)執(zhí)行，并且可操作以檢測(cè)來(lái)自檢測(cè)設(shè)備的輸入并執(zhí)行控制和診斷例程，以使用預(yù)設(shè)校準(zhǔn)控制各設(shè)備的操作。典型地以定期間隔執(zhí)行循環(huán)，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行并且車(chē)輛操作期間每3、6.25、15、25和100毫秒?；蛘撸身憫?yīng)于事件的發(fā)生執(zhí)行算法。
響應(yīng)于由UI 13捕獲的操作者的動(dòng)作，監(jiān)管的HCP控制器5和其它控制器中的一個(gè)或多個(gè)確定所需的變速器輸出轉(zhuǎn)矩TO。混合動(dòng)力變速器10的被選擇性地操作的組件被適當(dāng)?shù)乜刂坪筒倏v以響應(yīng)于操作者命令。例如，在圖1和圖2所示的示例性實(shí)施例中，當(dāng)操作者選擇向前驅(qū)動(dòng)范圍并操縱加速踏板或制動(dòng)踏板中的任意一個(gè)時(shí)，HCP 5確定用于變速器的輸出轉(zhuǎn)矩，該輸出轉(zhuǎn)矩影響車(chē)輛如何以及何時(shí)加速或減速。最終車(chē)輛加速度受到包括例如道路負(fù)載、道路坡度和車(chē)輛質(zhì)量的其它因素的影響。HCP 5監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備的參數(shù)狀態(tài)，并且確定達(dá)到希望的轉(zhuǎn)矩輸出所需的變速器的輸出。在HCP 5的指導(dǎo)下，變速器10在從低到高的輸出速度范圍上操作，以便滿足操作者命令。
雙模式混合分動(dòng)機(jī)電混合動(dòng)力變速器包括通過(guò)變速器10內(nèi)的兩個(gè)不同的齒輪系接收輸出動(dòng)力的輸出件64，并且在數(shù)種變速器操作模式下操作，現(xiàn)在參照?qǐng)D1和下表1說(shuō)明所述變速器操作模式。
表1

表中所述的各種變速器操作模式說(shuō)明了對(duì)于每個(gè)操作模式哪個(gè)特定離合器C1、C2、C3、C4被接合或致動(dòng)。另外，在各種變速器操作模式中，電機(jī)A 56或電機(jī)B 72可每個(gè)都作為分別指示為MA、MB的電動(dòng)機(jī)操作，或者電機(jī)A 56作為指示為GA的發(fā)電機(jī)操作。當(dāng)轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備70被致動(dòng)以便使第三行星齒輪組28的外齒輪件46“接地”時(shí)，選擇第一模式或齒輪系。當(dāng)轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備70被釋放并且轉(zhuǎn)矩傳遞設(shè)備62同時(shí)被致動(dòng)以將軸60連接到第三行星齒輪組28的行星輪架52時(shí)，選擇第二模式或齒輪系。本發(fā)明的范圍之外的其它因素影響電機(jī)56、72何時(shí)作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)操作，并且在此不討論。
主要在圖2中示出的控制系統(tǒng)可操作以在每個(gè)操作模式中提供軸64從較慢到較快的變速器輸出速度NO的范圍。具有每個(gè)模式中的從慢到快的輸出速度范圍的兩個(gè)模式的組合使變速器10可以從靜止?fàn)顟B(tài)到高速推進(jìn)車(chē)輛，并且滿足上述各種其它要求。另外，控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)變速器10的操作，以便在模式之間可同步切換。
操作的第一和第二模式是指這樣的情況，即，其中變速器功能由離合器C1 62或C2 70中的任意一個(gè)離合器以及電動(dòng)/發(fā)電機(jī)56和72的受控速度和轉(zhuǎn)矩控制。以下說(shuō)明操作的某些范圍，其中通過(guò)應(yīng)用額外的離合器實(shí)現(xiàn)固定速比。該額外的離合器可以是如上表所示的離合器C3 73或C4 75。
當(dāng)應(yīng)用額外的離合器時(shí)，實(shí)現(xiàn)了變速器的輸入到輸出的速度的固定的速比，即NI/NO。電動(dòng)/發(fā)電機(jī)56、72的轉(zhuǎn)動(dòng)取決于由離合動(dòng)作限定的機(jī)構(gòu)的內(nèi)部轉(zhuǎn)動(dòng)，并且與在軸12處確定或測(cè)量的輸入速度NI成比例。電動(dòng)/發(fā)電機(jī)用作電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)。它們完全獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)以輸出動(dòng)力流，由此使兩個(gè)都能作為電動(dòng)機(jī)、都能作為發(fā)電機(jī)或電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的任意組合。這允許例如在固定速比1的操作期間，在軸64處從變速器輸出的驅(qū)動(dòng)力由來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和通過(guò)接收來(lái)自能量存儲(chǔ)設(shè)備74電力而通過(guò)行星齒輪組28來(lái)自電機(jī)A和B的動(dòng)力所提供。
通過(guò)在模式I或模式II操作期間起動(dòng)或停用一個(gè)額外的離合器在固定速比操作與模式操作之間切換變速器操作模式。在固定速比或模式控制中的操作的確定通過(guò)由控制系統(tǒng)執(zhí)行的算法確定，并且在本發(fā)明的范圍之外。
操作的模式可重疊操作的速比，并且選擇又取決于駕駛員的輸入和車(chē)輛對(duì)該輸入的響應(yīng)。當(dāng)離合器C1 70和C4 75接合時(shí)，范圍1主要落在模式I操作內(nèi)。當(dāng)離合器C2 62和C1 70接合時(shí)，范圍2落在模式I和模式II內(nèi)。當(dāng)離合器C2 62和C4 75接合時(shí)，第三固定速比范圍主要在模式II期間可用，并且當(dāng)離合器C2 62和C3 73接合時(shí)，第四固定速比范圍在模式II期間可用。應(yīng)注意，用于模式I和模式II的操作范圍典型地顯著重疊。
上述示例性動(dòng)力系統(tǒng)的輸出由于機(jī)械的和系統(tǒng)的限制而受到約束。由于在軸18處測(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出速度NE和在軸12處測(cè)量的變速器輸入速度NI的限制以及表示為+/-NA、+/-NB的電機(jī)A和B的速度限制，因此在軸64處測(cè)量的變速器的輸出速度NO受到限制。由于發(fā)動(dòng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩TE和在瞬態(tài)轉(zhuǎn)矩減振器20之后的軸12處測(cè)量的輸入轉(zhuǎn)矩TI的限制以及電機(jī)A 56和B 72的轉(zhuǎn)矩限制(TA_MAX，TA_MIN，TB_MAX，TB_MIN)，因此變速器64的輸出轉(zhuǎn)矩TO同樣受到限制。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，示出控制方案，該控制方案包括優(yōu)選地作為參照?qǐng)D2的上述控制系統(tǒng)的控制器中的算法執(zhí)行的多變量反饋控制系統(tǒng)，以控制參照?qǐng)D1所述的系統(tǒng)的操作。以下說(shuō)明的控制方案包括整個(gè)車(chē)輛控制結(jié)構(gòu)的子集?？刂品桨赴ㄓ糜诙嘧兞恐鲃?dòng)傳動(dòng)系減振的方法和裝置。在共同轉(zhuǎn)讓并且共同待審的名為“用于多變量主動(dòng)傳動(dòng)系減振的方法和裝置”的美國(guó)序列號(hào)10/xxx，xxx中說(shuō)明了一種用于多變量主動(dòng)傳動(dòng)系減振的示例性的方法和裝置，其律師案號(hào)為GP-307477。上述方法和裝置通過(guò)參考包含于此，以便不需要詳細(xì)說(shuō)明多變量主動(dòng)傳動(dòng)系減振。該示例性的多變量反饋控制方法和系統(tǒng)包括用于控制從轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備14、56、72通過(guò)變速器10到傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)矩輸出的基本元件。這包括以下所有元件確定用于動(dòng)力系統(tǒng)和傳動(dòng)系的希望的操作狀態(tài)參數(shù)的控制元件，操作參數(shù)包括到希望的動(dòng)力學(xué)段210的輸入。希望的動(dòng)力學(xué)段210的輸出包括車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的基準(zhǔn)值TAXLE_REF、阻尼轉(zhuǎn)矩的基準(zhǔn)值TDAMP_REF，以及各種速度的基準(zhǔn)值NA_REF、NB_REF、NO_REF、NE_REF和NWHL_REF。從傳動(dòng)系的輸出計(jì)算的基準(zhǔn)值和多個(gè)操作狀態(tài)誤差包括到電機(jī)阻尼轉(zhuǎn)矩控制方案220的輸入。執(zhí)行電機(jī)阻尼轉(zhuǎn)矩控制方案220以確定到轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備——在該實(shí)施例中是到電機(jī)A和B——的阻尼轉(zhuǎn)矩TA_DAMP和TB_DAMP。如230所示的傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)特性控制包括基于操作狀態(tài)誤差和基準(zhǔn)狀態(tài)控制到每個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備和在變速器和傳動(dòng)系中的其它轉(zhuǎn)矩設(shè)備的輸入。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，示出用于估計(jì)用于多變量傳動(dòng)系的狀態(tài)參數(shù)、具有傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)特性估計(jì)器240的方法和裝置。在共同轉(zhuǎn)讓并且共同待審的名為“參數(shù)狀態(tài)估計(jì)”的美國(guó)序列號(hào)10/xxx，xxx中說(shuō)明了一種用于多變量主動(dòng)傳動(dòng)系減振的示例性的方法和裝置，其律師標(biāo)案為GP-307478。在所有操作中，傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)特性估計(jì)器240是數(shù)學(xué)模型，包括作為控制器中的一個(gè)內(nèi)的算法執(zhí)行的多個(gè)線性方程。使用算法執(zhí)行包括校準(zhǔn)值的數(shù)學(xué)模型方程，以對(duì)參照?qǐng)D1和圖2所述的示例性傳動(dòng)系的操作的表示建模，考慮了依應(yīng)用特定的質(zhì)量、慣性、摩擦系數(shù)和影響各種操作狀態(tài)的傳動(dòng)系的其它特征和參數(shù)。估計(jì)用于上述動(dòng)力系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)的方法包括監(jiān)測(cè)在這種情況下為電機(jī)A 56、電機(jī)B 72和發(fā)動(dòng)機(jī)14的每個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備的操作轉(zhuǎn)速。在軸18處測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)輸出速度NE，并且在軸12處測(cè)量變速器輸入速度NI。測(cè)量在軸64處的變速器10的輸出轉(zhuǎn)速NO。確定從控制系統(tǒng)到轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備的轉(zhuǎn)矩命令，并稱(chēng)為T(mén)A、TB和TE。還確定多個(gè)傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩負(fù)載，并將其用作輸入。上述數(shù)學(xué)模型方程在控制器中的一個(gè)中執(zhí)行，以估計(jì)包括TDAMP、TAXLE、NA、NB、NO、NE和NWHL的每個(gè)狀態(tài)參數(shù)，用作輸入每個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備的操作速度、變速器設(shè)備的輸出速度、到轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備的轉(zhuǎn)矩命令和轉(zhuǎn)矩負(fù)載。參照?qǐng)D2所述的分布式控制器結(jié)構(gòu)和此處所述的算法結(jié)構(gòu)以這種方式執(zhí)行以便使上述狀態(tài)參數(shù)的估計(jì)實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)，即，在控制器的單個(gè)時(shí)鐘周期期間進(jìn)行每個(gè)估計(jì)的狀態(tài)的計(jì)算，因此在確定各種狀態(tài)中僅有有限的延遲時(shí)間或沒(méi)有延遲時(shí)間，從而消除系統(tǒng)失控的可能或使其最小化。到傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)特性估計(jì)器240的輸入?yún)?shù)包括電機(jī)轉(zhuǎn)矩值TA和TB、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩TE、離合器C1、C2、C3、C4的離合器轉(zhuǎn)矩TCL_N、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩TBRAKE、附件負(fù)載TACC、路面負(fù)載TRL和變速器操作模式。數(shù)學(xué)模型公式應(yīng)用到上述輸入以基于輸入?yún)?shù)動(dòng)態(tài)地計(jì)算傳動(dòng)系的估計(jì)的輸出狀態(tài)，包括TDAMP_EST、TAXLE_EST、NA_EST、NB_EST、NO_EST、NE_EST和NWHL。從包括從傳動(dòng)系動(dòng)態(tài)控制230輸出的測(cè)量速度NA、NB、NO、NE和NWHL的第二速度矩陣減去包括估計(jì)的速度NA_EST、NB_EST、NO_EST、NE_EST和NWHL_EST的第一速度矩陣。結(jié)果矩陣輸入到估計(jì)器232，其中該結(jié)果矩陣乘以多個(gè)增益矩陣中的一個(gè)，以確定估計(jì)的狀態(tài)校正的矩陣。增益矩陣中的每個(gè)都包括標(biāo)量增益系數(shù)的矩陣，優(yōu)選地確定用于每個(gè)變速器操作模式，即，如上文參照表1所述的特定操作模式和齒輪配置。在該實(shí)施例中，增益矩陣被離線確定，并且作為校準(zhǔn)值存儲(chǔ)在車(chē)載控制器中的一個(gè)中。優(yōu)選地有至少兩組增益矩陣，所述增益矩陣作為估計(jì)器反饋增益232動(dòng)作的一部分獲得并執(zhí)行，其中一組在傳動(dòng)系處于空檔間隙狀態(tài)下時(shí)使用，并且一組在傳動(dòng)系處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下時(shí)使用。
估計(jì)的狀態(tài)校正的矩陣被傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)特性估計(jì)器240在基于輸入?yún)?shù)確定傳動(dòng)系的動(dòng)態(tài)計(jì)算的估計(jì)輸出狀態(tài)中用作反饋，所述估計(jì)輸出狀態(tài)包括TDAMP_EST、TAXLE_EST、NA_EST、NB_EST、NO_EST、NE_EST和NWHL_EST。當(dāng)包括估計(jì)的速度的第一速度矩陣等于包括測(cè)量的速度的第二速度矩陣時(shí)，確定包括TDAMP_EST、TAXLE_EST、NA_EST、NB_EST、NO_EST、NE_EST和NWHL_EST的估計(jì)器的輸出是傳動(dòng)系的實(shí)際操作狀態(tài)的準(zhǔn)確測(cè)量值。
現(xiàn)在參照?qǐng)D5和圖6，詳細(xì)說(shuō)明用于在可導(dǎo)致傳動(dòng)系沖擊的過(guò)渡期間控制從參照?qǐng)D1和圖2所述的動(dòng)力系統(tǒng)傳遞的轉(zhuǎn)矩的方法。受控轉(zhuǎn)矩TAXLE傳遞到傳動(dòng)系的車(chē)軸92。此處所述方法和系統(tǒng)作為圖2所示的分布式控制器結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)算法被執(zhí)行，并且使用參照?qǐng)D3所述的多變量反饋控制方案，包括參照?qǐng)D4所述的參數(shù)狀態(tài)估計(jì)，每個(gè)都通過(guò)參考包含于此，如上文所述那樣。
用于控制在動(dòng)力系統(tǒng)中產(chǎn)生的傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩的方法包括確定希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩TAXLE_DES和確定動(dòng)力系輸出速度NO和傳動(dòng)系的驅(qū)動(dòng)輪速度NWHL，所述動(dòng)力系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備14、56、72，所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備可操作以將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳遞到變速器。基于希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率TAXLE_DES-dot，使用上述和引用的多變量控制系統(tǒng)控制每個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備14、56、72。當(dāng)?shù)湫偷貜牧闼俣绕鸩降尿?qū)動(dòng)輪的輸出速度NWHL小于預(yù)定值時(shí)，基于希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率TAXLE_DES-dot驅(qū)動(dòng)并限制轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備的操作?；谙Ｍ能?chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率可進(jìn)一步控制時(shí)間變化率，所述希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率包括電動(dòng)/發(fā)電機(jī)中的一個(gè)在轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生模式與發(fā)電模式之間的過(guò)渡。這包括在車(chē)輛起步期間控制傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩TAXLE_DES和在變速器的傳動(dòng)比變化期間控制傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩TAXLE_DES。
確定以下參數(shù)傳遞到傳動(dòng)系的動(dòng)力系轉(zhuǎn)矩TAXLE、到傳動(dòng)系的變速器輸出速度NO和驅(qū)動(dòng)輪速度NWHL。確定間隙狀態(tài)，并基于間隙狀態(tài)控制動(dòng)力系的每個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備。在該實(shí)施例中，使用估計(jì)器250確定間隙狀態(tài)，該估計(jì)器優(yōu)選地包括在所述控制器中的一個(gè)中的算法。到間隙狀態(tài)估計(jì)器250的輸入包括每個(gè)都從傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)特性估計(jì)器240輸出的估計(jì)的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩TAXLE_EST、估計(jì)的變速器的輸出速度NO_EST和估計(jì)的驅(qū)動(dòng)輪速度NWHL_EST。間隙狀態(tài)估計(jì)器250可操作以比較估計(jì)的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩TAXLE_EST和估計(jì)的輸出速度NO_EST，以確定間隙狀態(tài)是正狀態(tài)、負(fù)狀態(tài)或中立狀態(tài)中的一個(gè)。當(dāng)估計(jì)的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩TAXLE_EST、估計(jì)的輸出速度NO_EST和估計(jì)的驅(qū)動(dòng)輪速度NWHL_EST表現(xiàn)出轉(zhuǎn)矩從變速器通過(guò)傳動(dòng)系沿向前方向傳遞時(shí)，即，當(dāng)在向前運(yùn)動(dòng)中驅(qū)動(dòng)車(chē)輛時(shí)，指示正狀態(tài)。當(dāng)估計(jì)的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩TAXLE_EST、估計(jì)的輸出速度NO_EST和估計(jì)的驅(qū)動(dòng)輪速度NWHL_EST表現(xiàn)出轉(zhuǎn)矩從變速器通過(guò)傳動(dòng)系沿負(fù)方向傳遞時(shí)，即當(dāng)在反向運(yùn)動(dòng)中驅(qū)動(dòng)車(chē)輛時(shí)，或者當(dāng)有動(dòng)力系制動(dòng)和再生模式時(shí)，指示負(fù)狀態(tài)。當(dāng)沒(méi)有轉(zhuǎn)矩從變速器通過(guò)傳動(dòng)系傳遞到驅(qū)動(dòng)輪時(shí)，指示中間狀態(tài)。
當(dāng)間隙狀態(tài)估計(jì)器的輸出指示正間隙狀態(tài)或負(fù)間隙狀態(tài)時(shí)，在控制系統(tǒng)中沒(méi)有出現(xiàn)基于間隙的作用。
當(dāng)間隙狀態(tài)估計(jì)器的輸出指示中立狀態(tài)時(shí)，包括第一估計(jì)的速度矩陣(包括NA_EST、NB_EST、NO_EST、NE_EST、NWHL_EST)與第二測(cè)量的速度矩陣(包括NA、NB、NO、NE、NWHL)的上述差的結(jié)果矩陣乘以多個(gè)間隙增益矩陣中的一個(gè)，以確定用于間隙操作的估計(jì)的狀態(tài)校正的矩陣。當(dāng)在傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)特性估計(jì)器240中使用用于間隙操作的估計(jì)的狀態(tài)校正的矩陣時(shí)，估計(jì)器240的結(jié)果輸出作為反饋提供給多變量電機(jī)阻尼控制220，所述結(jié)果輸出包括TDAMP_EST、TAXLE_EST、NA_EST、NB_EST、NO_EST、NE_EST和NWHL_EST。在監(jiān)測(cè)到中立間隙狀態(tài)的時(shí)間周期中，多變量電機(jī)阻尼控制220使用估計(jì)器輸出以減振實(shí)際車(chē)軸轉(zhuǎn)矩輸出TAXLE。因而，當(dāng)間隙狀態(tài)為中立時(shí)，傳遞到傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)矩TAXLE小于操作者命令的轉(zhuǎn)矩TAXLE_DES。當(dāng)間隙狀態(tài)隨后變?yōu)檎蜇?fù)時(shí)，間隙增益矩陣的使用被中斷，并且如以上參照?qǐng)D4所述地選擇增益矩陣。
現(xiàn)在參照?qǐng)D6，示出在可能發(fā)生傳動(dòng)系沖擊的時(shí)間段期間管理車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的示例性結(jié)果。傳動(dòng)系沖擊定義為由于諸如操作者到UI 13的輸入導(dǎo)致的希望車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的階躍變化引起的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的變化速率。這種變化典型地出現(xiàn)在車(chē)輛起步期間和加速的其它點(diǎn)。傳動(dòng)系沖擊也可能由于電動(dòng)/發(fā)電機(jī)56、72中的一個(gè)的操作模式例如在轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生模式與發(fā)電模式之間的過(guò)渡而出現(xiàn)。由操作者期望所驅(qū)使的沖擊的大小的典型約束包括小于1.6G/sec的峰值沖擊，或加速度。在這種情況下，希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩TAXLE_DES基于操作者的輸入而確定，并且用在希望的動(dòng)力學(xué)方案210中執(zhí)行的濾波常數(shù)進(jìn)行調(diào)整。轉(zhuǎn)矩限制優(yōu)選地通過(guò)控制參考上文引用并說(shuō)明的多變量電機(jī)阻尼轉(zhuǎn)矩控制220計(jì)算的電機(jī)A和B的阻尼轉(zhuǎn)矩值TA_DAMP和TB_DAMP而實(shí)現(xiàn)。多變量電機(jī)阻尼控制220使用估計(jì)器輸出，以減振實(shí)際車(chē)軸轉(zhuǎn)矩輸出TAXLE。因而，當(dāng)對(duì)希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩進(jìn)行沖擊限制時(shí)，傳遞到傳動(dòng)系的轉(zhuǎn)矩TAXLE小于操作者命令的轉(zhuǎn)矩TAXLE_DES。這樣，多變量反饋控制方案可用于管理并抑制傳動(dòng)系撞擊(clunks)或沖擊的大小和發(fā)生。
到傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)特性估計(jì)器240的輸入?yún)?shù)包括電機(jī)轉(zhuǎn)矩值TA和TB、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩TE、到離合器C1、C2、C3、C4的離合器轉(zhuǎn)矩TCL_N、制動(dòng)轉(zhuǎn)矩TBRAKE、附件負(fù)載TACC、路面負(fù)載TRL和變速器操作模式。數(shù)學(xué)模型方程應(yīng)用到上述輸入，以基于輸入?yún)?shù)動(dòng)態(tài)地計(jì)算傳動(dòng)系的估計(jì)的輸出狀態(tài)，包括TDAMP_EST、TAXLE_EST、NA_EST、NB_EST、NO_EST、NE_EST。如上所述，從包括測(cè)量的速度的第二矩速度陣減去包括估計(jì)的速度的第一速度矩陣。結(jié)果矩陣乘以多個(gè)增益矩陣中的一個(gè)，以確定估計(jì)的狀態(tài)校正的矩陣。多個(gè)增益矩陣中的每個(gè)都包括標(biāo)量增益系數(shù)的矩陣，優(yōu)選地確定用于每個(gè)變速器操作模式，即，如上文參照表1所述的特定操作模式和齒輪配置。在該實(shí)施例中，增益系數(shù)被離線確定，并且作為校準(zhǔn)值存儲(chǔ)在車(chē)載控制器中的一個(gè)中。優(yōu)選地有至少兩組增益矩陣，所述增益矩陣作為估計(jì)器反饋增益232動(dòng)作的一部分獲得并執(zhí)行，其中一組在傳動(dòng)系處于中立間隙狀態(tài)下時(shí)使用，并且一組在傳動(dòng)系處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下時(shí)使用。
估計(jì)的狀態(tài)校正的矩陣被傳動(dòng)系動(dòng)力學(xué)特性估計(jì)器240在基于輸入?yún)?shù)確定傳動(dòng)系的動(dòng)態(tài)計(jì)算的估計(jì)輸出狀態(tài)中用作反饋，所述估計(jì)的輸出狀態(tài)包括TDAMP_EST、TAXLE_EST、NA_EST、NB_EST、NO_EST、NE_EST和NWHL_EST。當(dāng)包括估計(jì)的速度的第一速度矩陣等于包括測(cè)量的速度的矩陣時(shí)，確定包括TDAMP_EST、TAXLE_EST、NA_EST、NB_EST、NO_EST、NE_EST和NWHL_EST的估計(jì)器的輸出是傳動(dòng)系的實(shí)際操作狀態(tài)的準(zhǔn)確測(cè)量值。
雖然作為控制電機(jī)的輸出說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明的替換實(shí)施例可包括可操作以控制內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的控制方案。還應(yīng)理解，轉(zhuǎn)矩和速度的估計(jì)值中的某些或所有可用傳感器和檢測(cè)方案直接監(jiān)測(cè)而代替。
已專(zhuān)門(mén)參照優(yōu)選實(shí)施例及其變型說(shuō)明了本發(fā)明。其它人在閱讀并理解說(shuō)明書(shū)時(shí)會(huì)做出其它變型和修改。意在將所有這種變型和修改都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于控制到系統(tǒng)的傳動(dòng)系的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的方法，所述系統(tǒng)包括多個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備，所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備可操作地連接到變速器，該變速器可操作以將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳遞到所述傳動(dòng)系的車(chē)軸，所述方法包括確定希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩；確定所述變速器的輸出速度和所述傳動(dòng)系的驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度；以及基于所述希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率控制所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備中的一個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度小于預(yù)定值時(shí)，基于希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率控制所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備中的每個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的確定包括監(jiān)測(cè)到加速踏板的操作者輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的確定還包括監(jiān)測(cè)到制動(dòng)踏板的操作者輸入。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在車(chē)輛起步期間控制傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備包括電機(jī)時(shí)，基于希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率控制每個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備包括控制在轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生模式與發(fā)電模式之間的過(guò)渡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在動(dòng)力系的變速器的固定速比變化期間控制傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩。
8.一種制品，包括存儲(chǔ)介質(zhì)，該存儲(chǔ)介質(zhì)具有在其中編碼的計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序用于實(shí)現(xiàn)一種控制動(dòng)力系統(tǒng)中的傳動(dòng)系轉(zhuǎn)矩的方法，該動(dòng)力系統(tǒng)具有可操作以將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳遞到所述傳動(dòng)系的多個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備，所述程序包括用于確定動(dòng)力系和所述傳動(dòng)系的驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度的代碼；用于確定希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的代碼；以及用于基于所述希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率控制所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備中的每個(gè)的代碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括用于當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度小于預(yù)定值時(shí)基于希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率控制所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備中的每個(gè)的代碼。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，用于基于希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率控制所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備中的每個(gè)的代碼還包括用于當(dāng)所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備作為電機(jī)操作時(shí)控制來(lái)自每個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備的轉(zhuǎn)矩輸出的代碼。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備包括第一電機(jī)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備包括第二電機(jī)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，用于基于希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率控制每個(gè)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備的代碼包括用于控制所述第一和第二電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出的代碼。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生設(shè)備還包括內(nèi)燃機(jī)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，用于確定希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的代碼包括用于基于操作者輸入估計(jì)希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的代碼。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，用于確定所述動(dòng)力系和所述傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度的代碼包括用檢測(cè)設(shè)備測(cè)量所述動(dòng)力系和所述傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度的代碼。
17.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，用于確定所述動(dòng)力系和所述傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度的代碼包括用于基于來(lái)自檢測(cè)設(shè)備的輸入估計(jì)所述動(dòng)力系和所述傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度的代碼。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其特征在于，所述用于基于來(lái)自檢測(cè)設(shè)備的輸入估計(jì)所述動(dòng)力系和所述傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度的代碼還包括用于執(zhí)行估計(jì)輸出速度的多變量方法的代碼。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多變量反饋控制方法，用于使用多個(gè)轉(zhuǎn)矩控制設(shè)備主動(dòng)減振動(dòng)力系統(tǒng)中的沖擊的大小。為了管理沖擊，當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)矩反向時(shí)，限制希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩的大小。當(dāng)車(chē)輛操作者或系統(tǒng)執(zhí)行要求轉(zhuǎn)矩的方向改變的命令時(shí)，希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩被限制到低水平，直到間隙估計(jì)已相應(yīng)地改變。在該過(guò)渡期間，主動(dòng)減振控制傳動(dòng)系組件速度，以便使間隙消除的影響最小。在發(fā)生間隙消除后，不再限制期間的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明包括確定希望的車(chē)軸轉(zhuǎn)矩、變速器的輸出速度和傳動(dòng)系的驅(qū)動(dòng)輪的輸出速度?；谙Ｍ能?chē)軸轉(zhuǎn)矩的時(shí)間變化率控制所述設(shè)備中的一個(gè)。
文檔編號(hào)F16H61/00GK101042184SQ20071008875
公開(kāi)日2007年9月26日 申請(qǐng)日期2007年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月22日
發(fā)明者R·L·莫里斯 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司