CN102328575A - 用于具有evt的混合动力电动车辆的扭矩调配*** - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于具有EVT的混合动力电动车辆的扭矩调配***。提供了一种用于HEV的混合动力控制***，该混合动力控制***包含混合动力控制模块。混合动力控制模块包括：控制第一电动机输出扭矩的第一电动机控制模块；基于第二电动机扭矩请求信号控制第二电动机输出扭矩的第二电动机控制模块。在HEV发动机起动前，基于变速器输出扭矩请求信号生成第二电动机扭矩请求信号。在起动中，超控模块生成扭矩超控请求信号。在起动中，第一电动机控制模块控制第一电动机的输出扭矩，以发动该发动机。在起动中，第二电动机控制模块基于扭矩超控请求信号而不是变速器输出扭矩请求信号来调整第二电动机的输出扭矩，以使发动机起动期间的车辆急动最小。

Description

用于具有EVT的混合动力电动车辆的扭矩调配***
技术领域
本发明涉及用于具有电动无级变速器的混合动力电动车辆的扭矩控制***。
背景技术
这里所提供的背景描述是用于总体上呈现本发明背景的目的。发明人的一部分工作在背景技术部分中被描述，这部分内容以及在提交申请时该描述中不另构成现有技术的方面，既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术。
混合动力电动车辆(HEV)可包括具有内燃发动机(ICE)和多个电动机和/或发电机单元(MGU)的动力传动***。ICE和多个MGU用于给电动无级变速器(EVT)提供扭矩。HEV可在电动车辆(EV)模式或者混合动力模式中运行。
EV模式的功用是节省燃料。当处在EV模式中时，发动机停止工作(例如，ICE的曲轴停止旋转，或以大约0转/分钟(rpm)旋转，并且禁用点火)。当在EV模式中时，由一个或多个MGU来提供车辆推进扭矩。当接收到增加的扭矩输出请求(例如，车辆驾驶员“踩下(tip-in)”加速器踏板)和/或能量存储***处于耗尽的荷电状态(SOC)时，控制模块可从EV模式转换成混合动力模式。“踩下”事件可以指加速器踏板何时由车辆驾驶员致动和/或加速器踏板何时被致动而经过预定的踏板位置。例如，当电池SOC水平低于预定的阈值时，控制***可转换成混合动力模式。
例如，当电池组的电力储能水平低于预定的阈值时，采用混合动力模式。当处在混合动力模式时，发动机运转(例如，以大于0转/分钟的转速运行，并且启用点火)，并且由来自发动机的扭矩与来自一个或多个MGU的扭矩的组合来提供车辆推进扭矩。
多个MGU以及EVT的并入，允许对发动机转速进行可变调整。这样就可在某一车速下提供发动机转速调整，从而改善燃料经济性。当运行模式从例如EV模式转换成混合动力模式时，HEV可在车辆加速度中经历较大程度的变化(“车辆急动”)。由发动机起动所造成的车辆急动可以具有振荡的信号曲线，这是由于包括ICE中的压缩力在内的泵送力所致。
发明内容
本发明提供了一种用于混合动力电动车辆(HEV)的混合动力控制***，该混合动力控制***包括混合动力控制模块。混合动力控制模块包括第一电动机控制模块，其控制第一电动机的输出扭矩。第二电动机控制模块基于第二电动机扭矩请求信号来控制第二电动机的输出扭矩。在起动HEV的发动机之前，基于变速器输出扭矩请求信号生成第二电动机扭矩请求信号。在起动期间，超控模块生成扭矩超控请求信号。在起动期间，第一电动机控制模块控制第一电动机的输出扭矩，以便发动所述发动机。在起动期间，第二电动机控制模块基于扭矩超控请求信号而不是变速器输出扭矩请求信号来调整第二电动机的输出扭矩。
在其它特征中，提供了一种用于HEV的混合动力控制***，该混合动力控制***包括混合动力控制模块。混合动力控制模块包括第一电动机控制模块，其控制第一电动机的输出扭矩。第二电动机控制模块基于第二电动机扭矩请求信号来控制第二电动机的输出扭矩。在起动HEV的发动机之前，基于变速器输出扭矩请求信号来生成第二电动机扭矩请求信号。在起动期间，超控模块生成扭矩超控请求信号。扭矩控制模块基于扭矩超控信号来调整变速器输出扭矩请求信号。在起动期间，第一电动机控制模块通过控制第一电动机的输出扭矩以发动所述发动机。在起动期间，第二电动机控制模块基于经调整的变速器输出扭矩请求信号来调整第二电动机的输出扭矩。
在又一些特征中，利用由一个或多个处理器执行的计算机程序来实施上述***和方法。计算机程序可以存在于有形的计算机可读介质中，例如但不限于存储器、非易失性数据存储器、和/或其它合适的有形存储介质。
本发明还包括以下方案：
方案1.一种用于混合动力电动车辆的混合动力控制***，所述混合动力控制***包括：
混合动力控制模块，所述混合动力控制模块包括：
第一电动机控制模块，所述第一电动机控制模块控制第一电动机的输出扭矩；
第二电动机控制模块，所述第二电动机控制模块基于第二电动机扭矩请求信号来控制第二电动机的输出扭矩，其中，在所述混合动力电动车辆的发动机起动之前，基于变速器扭矩请求信号来生成所述第二电动机扭矩请求信号；
超控模块，所述操控模块在所述起动期间生成扭矩超控请求信号；
其中，在所述起动期间，所述第一电动机控制模块控制所述第一电动机的输出扭矩，以便发动所述发动机；以及
其中，在所述起动期间，所述第二电动机控制模块基于所述扭矩超控请求信号而不是所述变速器扭矩请求信号来调整所述第二电动机的输出扭矩。
方案2.如方案1所述的混合动力控制***，其中，在所述起动期间，所述第二电动机控制模块使所述第二电动机运行在所述第二电动机的输出扭矩极限的预定范围内。
方案3.如方案2所述的混合动力控制***，其中，在所述起动之前，所述第二电动机控制模块向所述第二电动机发出信号，以便生成等于所述第二电动机的输出扭矩极限的输出扭矩。
方案4.如方案1所述的混合动力控制***，其中，当从电动车辆模式转变到混合动力车辆模式时，所述第一电动机控制模块向所述第一电动机发出信号，以便生成在所述起动期间用以发动所述发动机的发动扭矩。
方案5.如方案1所述的混合动力控制***，其中，在起动期间，所述混合动力电动车辆的速度大于0英里/小时。
方案6.如方案1所述的混合动力控制***，其中，所述扭矩超控信号的扭矩小于所述变速器扭矩请求信号的扭矩。
方案7.如方案1所述的混合动力控制***，其中，在所述起动期间，所述超控模块将所述超控请求信号的扭矩从所述变速器扭矩请求信号的水平降低至所述发动机的第一最大压缩扭矩。
方案8.如方案1所述的混合动力控制***，还包括至少一个行星齿轮组，所述行星齿轮组包括：
第一行星齿轮，所述第一行星齿轮连接到所述第一电动机；
第二行星齿轮，所述第二行星齿轮连接到所述第二电动机；以及
第三行星齿轮，所述第三行星齿轮连接到所述发动机。
方案9.如方案1所述的混合动力控制***，其中：
所述第一电动机连接到变速器的第一行星齿轮；
所述第二电动机连接到所述变速器的第二行星齿轮；以及
所述发动机连接到所述变速器的第三行星齿轮。
方案10.如方案1所述的混合动力控制***，其中，所述混合动力控制模块还包括：
模式选择模块，所述模式选择模块基于在电动车辆模式与混合动力模式之间的选择来生成模式选择信号；以及
发动机起动模块，所述发动机起动模块基于所述模式选择信号来向所述第一电动机控制模块发出信号，以便生成发动扭矩。
方案11.如方案10所述的混合动力控制***，其中，所述混合动力控制模块还包括扭矩控制模块，当处在所述电动车辆模式时，所述扭矩控制模块向第一电动机控制模块发出信号以补充所述第二扭矩控制模块的输出扭矩，从而提供所述变速器扭矩请求信号的变速器输出扭矩。
方案12.如方案1所述的混合动力控制***，其中，所述混合动力控制模块还包括：
发动机建模模块，所述发动机建模模块对所述发动机的发动机输出扭矩进行估计；
峰值脉动抵消模块，所述峰值脉动抵消模块在所述起动期间基于所述发动机输出扭矩来确定峰值发动机扭矩；以及
扭矩比较模块，所述扭矩比较模块基于所述峰值发动机扭矩而生成超控启动信号，
其中，所述扭矩超控模块基于所述超控启动信号而生成所述扭矩超控请求信号。
方案13.如方案1所述的混合动力控制***，其中，所述混合动力控制模块还包括：
模式选择模块，所述模式选择模块构造成选择电动车辆模式和混合动力模式，其中，所述模式选择模块基于状态信号来选择所述电动车辆模式和所述混合动力模式中的一个模式并且生成模式选择信号；
发动机起动模块，所述发动机起动模块基于所述模式选择信号而生成发动机点火信号；以及
发动机控制模块，所述发动机控制模块基于所述发动机点火信号来控制所述发动机的输出扭矩。
方案14.如方案1所述的混合动力控制***，其中，所述状态信号是存储***状态信号和电动机状态信号中的一种。
方案15.如方案1所述的混合动力控制***，其中：
所述混合动力控制模块在电动车辆模式和混合动力模式中的一个模式中运行；
在所述电动车辆模式期间，所述第二电动机控制模块向所述第二电动机发出信号使其以输出扭矩极限运行，从而提供所述变速器输出扭矩请求信号的扭矩；以及
在所述起动期间，所述第二电动机控制模块基于所述扭矩超控信号将所述第二电动机的输出扭矩减小至小于所述输出扭矩极限。
方案16.如方案1所述的混合动力控制***，其中，所述混合动力控制模块还包括：
发动机建模模块，所述发动机建模模块确定所述发动机的输出扭矩并且生成扭矩估计信号；以及
脉动抵消模块，所述脉动抵消模块基于所述扭矩估计信号和所述混合动力电动车辆的速度而生成脉动抵消信号；
其中，所述第二电动机控制模块信号基于所述脉动抵消信号向所述第二电动机发出信号，以生成与所述发动机的输出扭矩为异相的输出扭矩。
方案17.如方案1所述的混合动力控制***，其中，所述混合动力控制模块还包括曲线模块，所述曲线模块选择所述扭矩超控请求信号的曲线；
其中，所述曲线包括具有负斜率的第一线性部分和具有正斜率的第二线性部分；以及
其中，在所述起动期间，在基于所述第二线性部分之前，基于所述第一线性部分生成所述第二电动机的扭矩输出。
方案18.一种用于混合动力电动车辆的混合动力控制***，所述混合动力控制***包括：
混合动力控制模块，所述混合动力控制模块包括：
第一电动机控制模块，所述第一电动机控制模块控制第一电动机的输出扭矩；
第二电动机控制模块，所述第二电动机控制模块基于第二电动机扭矩请求信号来控制第二电动机的输出扭矩，其中，在所述混合动力电动车辆的发动机起动之前基于变速器扭矩请求信号生成所述第二电动机扭矩请求信号；
超控模块，所述超控模块在所述起动期间生成扭矩超控请求信号；以及
扭矩控制模块，所述扭矩控制模块基于所述扭矩超控信号来调整所述变速器扭矩请求信号；
其中，在所述起动期间，所述第一电动机控制模块控制所述第一电动机的输出扭矩，以便发动所述发动机，并且
其中，在所述起动期间，所述第二电动机控制模块基于经调整的变速器扭矩请求信号来调整所述第二电动机的输出扭矩。
方案19.如方案1所述的混合动力控制***，其中，所述混合动力控制模块还包括：
模式选择模块，所述模式选择模块从电动车辆模式转变至混合动力模式，并且生成模式选择信号；
发动机起动模块，所述发动机起动模块基于所述模式选择信号向所述第一电动机控制模块发出信号以生成发动扭矩；
峰值脉动抵消模块，所述峰值脉动抵消模块在所述起动期间确定峰值发动机扭矩；
扭矩比较模块，所述扭矩比较模块基于所述峰值发动机扭矩而生成超控启动信号；以及
扭矩控制模块，所述扭矩控制模块基于所述模式选择信号向所述第二电动机控制模块发出信号，以生成等于所述扭矩超控请求信号的输出扭矩；
其中，所述扭矩超控模块基于所述超控启动信号生成所述扭矩超控请求信号。
方案20.如方案1所述的混合动力控制***，其中：
在所述起动之前，所述第二电动机控制模块向所述第二电动机发出信号，以生成等于所述第二电动机的输出扭矩极限的输出扭矩；以及
在所述起动期间，所述第二电动机控制模块在所述第二电动机的输出扭矩极限的预定范围内运行所述第二电动机。
通过下文中所提供的详细描述，本发明的其它应用范围将变得明显。应该理解的是，本发明的详细描述和具体实例只是以说明为目的，而不是意图限制本发明的范围。
附图说明
通过详细描述和附图将能够更充分地理解本发明，其中：
图1是混合动力电动车辆(HEV)的电动机和/或发电机单元(MGU)的输出扭矩与转速之间的关系的示例图。
图2是根据本发明的结合有扭矩控制模块的混合动力传动***的功能方框图。
图3是根据本发明的具有单个行星齿轮组的动力传动系控制***的功能方框及杠杆图。
图4是根据本发明的具有多个行星齿轮组的另一动力传动系控制***的功能方框及杠杆图。
图5是根据本发明的混合动力控制***的功能方框图。
图6是例示了在没有提供根据本发明的扭矩控制方法情况下的车辆急动的一组图线。
图7是例示了在提供了根据本发明所提出的扭矩控制方法情况下的车辆急动的一组图线。
图8是例示了根据本发明的控制变速器扭矩输出的方法的逻辑流程图。
具体实施方式
以下的描述在性质上只是示例性的，而不是意图以任何方式来限制本发明、其应用和用途。为了清楚起见，附图中将使用相同的附图标记来指示相似的元件。如本文中所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应该被理解成意指利用了非排他性逻辑“或”来表示的逻辑(A或B或C)。应该理解的是，在不改变本发明原理的情况下，方法中的各步骤可按不同的顺序执行。
本文中所使用的术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其它合适元件。
而且，本文中所使用的术语“燃烧循环”是指发动机燃烧过程的重新发生的阶段。例如，在四冲程内燃发动机中，单个燃烧循环可以是指并且包括气缸的进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在发动机工作期间重复这四个冲程。
此外，尽管主要就示例的内燃发动机来描述以下实施例，但本发明的实施例也可适用于其它内燃发动机。例如，本发明可适用于压缩点火式发动机、火花点火式发动机、均质火花点火式发动机、均质充量压缩点火式发动机、分层火花点火式发动机、柴油发动机、和火花辅助压缩点火式发动机。
图1中示出了关于混合动力电动车辆(HEV)的电动机和/或发电机单元(MGU，可称为电动机和/或发电机装置(MGD))的输出扭矩与转速之间的关系的示例图。MGU可称为电动机-发电机单元或者MGU。MGU具有相应的扭矩输出与轴转速之间的关系。当轴转速低于转速阈值(例如，RPM1)时，可提供最大输出扭矩TMAX(例如，250牛顿米(Nm))。随着MGU的轴的转速增加，MGU的最大扭矩输出或扭矩输出极限下降至与最大轴转速RPMMAX(例如，12,000转/分钟(rpm))相关联的扭矩输出极限(TLIMRPMMAX)(例如，50Nm)。
作为一个实例，当车辆以高车速(例如，80英里/小时(mph))行驶时，MGU能够以轴转速RPM2(例如，10,000rpm)运行。在轴转速RPM2下，MGB(第二MGU)的扭矩输出极限是TLIMRPM2(例如，75Nm)。由于这个原因，MGB的输出扭矩基于MGB的运行速度。
电动机扭矩储备模式
HEV可在电动车辆(EV)模式或者混合动力模式下运行。在EV模式期间，HEV的发动机停止，发动机点火被禁用，并且由一个或多个MGU来提供车辆推进扭矩。在混合动力模式期间，发动机运转，启用发动机的点火，并且由来自发动机的扭矩与来自一个或多个MGU的扭矩的组合提供车辆推进扭矩。
HEV可在其处在小于预定速度阈值(例如，20mph)的车速时提供电动机扭矩储备并且在运行在EV模式中，以便最小化急动。HEV可以在速度大于预定速度阈值时运行在混合动力模式中。HEV的MGU可以提供不超过预定扭矩阈值(其小于MGU的扭矩输出极限)的扭矩输出，以便提供电动机扭矩储备。作为一个实例，在当前电动机转速下的输出扭矩极限为150Nm时，MGU可以运行以提供高达100Nm的输出扭矩。在这里，当对发动机进行发动时，可使用50Nm的储备电动机扭矩，因此提供了抗扭矩扰动控制(torque disturbance rejection control)。当对发动机进行发动时，可在预定的扭矩阈值与扭矩输出极限之间调整MGU的扭矩输出，以补偿泵送力(pumping force)。
尽管在从EV模式转变到混合动力模式期间，该增加的电动机扭矩储备可减小由于发动机起动所导致的车辆急动，但是它也将减小EV模式的最大车速和扭矩极限。这样就对HEV的燃料经济性产生负面影响。
最大电动机扭矩模式(最大EV运行模式)
HEV可以在车辆处于较高速度(例如，大于20mph的速度)时运行在EV模式中。例如，MGU可处于最大扭矩输出水平，以允许增加车速的操作。作为一个实例，MGU可以提供处在最大扭矩输出(例如，大约90～100Nm)或者接近最大扭矩输出的扭矩输出，以便允许车速增加至高车速(例如，80mph)。尽管这允许增加的EV模式运行，但MGU的这个峰值输出扭矩运行可能会限制在发动机起动期间对车辆急动的去除。因为MGU在峰值扭矩输出水平下运行，所以不能在发动机起动期间增加MGU的扭矩输出以补偿发动机输出扭矩的下降。
图2中示出了在EV模式和混合动力模式中运行的HEV的混合动力传动***10的功能方框图。混合动力传动***10包括推进***12和传动***14。推进***12包括内燃发动机(ICE)16以及两个或更多个MGU(例如，第一MGU(MGA 18)、和第二MGU(MGB 20))。传动***14包括挠性板或飞轮27、电动无级变速器(EVT)32、传动轴34、差速器36、车轴38、制动器40和从动轮42。传动***14可在飞轮27与EVT 32之间包括减振装置(或阻尼装置)41。动力传动***12包括扭矩控制模块43，当从EV模式向混合动力模式转换时，扭矩控制模块43控制EVT 32的扭矩以使车辆急动最小化。尽管动力传动***10被图示为混合动力和后轮驱动(RWD)的动力传动系，但应理解的是，本发明的各实施例可以应用于其它混合动力传动系配置。
推进***12还包括控制***70，控制***70包括发动机控制模块(ECM)50、混合动力控制模块(HCM)52(可称为混合动力控制处理器(HCP))、和变速器控制模块(TCM)54。控制模块50、52和54可整体地构成为单个控制模块，或者可以是各个不同的控制模块，如图所示。控制模块50、52、54通过网络56(例如，CAN(控制器局域网)总线)彼此共享信息。仅仅是举例，ECM 50监测并控制发动机16的运行。HCM 52监测并控制MGA 18和MGB 20的运行。TCM 54监测并控制EVT 32的运行。
控制***70可以调整发动机16、MGA 18和MGA 20的扭矩输出。ECM 50可基于来自各种发动机转速传感器72的信息来确定例如发动机转速(平均和/或均值发动机转速)、发动机位置(曲轴和/或凸轮轴位置)。ECM 50也可以确定发动机位置和发动机转速的导数，从而获得发动机16的加速度(和/或减速度)。发动机转速传感器72可以包括曲轴和/或凸轮轴位置传感器、曲轴和/或凸轮轴转速传感器等。从发动机转速传感器72获得和/或导出的信息可直接提供给控制模块50、52、54。在一个实施例中，将发动机转速信号提供给ECM 50。发动机转速信号可以被认为是原始发动机转速信号，直至信号由ECM 50或其它信号调节电路调节。
ECM 50、HCM 52和/或TCM 54对动力传动系输出扭矩进行控制。HCM 52可包括一个或多个子模块，所述子模块包括但不限于扭矩控制模块43。驾驶员输入76与ECM 50进行通信，并且驾驶员输入76也可与HCM 52进行通信。驾驶员输入76可包括但不限于加速器踏板和/或巡航控制***输入。驾驶员接口78与TCM 54进行通信。驾驶员接口78包括但不限于变速器档位选择器(例如，PRNDL换档杆)。控制模块50、52、54可与存储器80进行通信，存储器80包含发动机模型(model)信息。由各模块50、52、54生成的信息可直接在模块50、52、54之间传递，或者可存储于存储器80中以便由各模块50、52、54访问。
ECM 50还可对例如发动机16的期望输出扭矩中的偏差进行监测，或者对用于最佳扭矩(MBT)的最小火花中的偏差进行监测。对发动机转速、发动机加速度和推进扭矩的确定、监测和接收，可用于控制发动机16的运行，如节气门位置、火花正时和燃料正时、以及燃料量。
HCM 52可基于发动机模型来估计例如发动机输出扭矩，其可包括发动机转速和发动机位置信息。部分或全部的发动机模型信息：可以从ECM50提供给HCM 52，存储于存储器80中并且由HCM 52访问，和/或由HCM 52监测、确定和/或估计。HCM 52包括扭矩控制模块43，扭矩控制模块43基于发动机模型信息来控制MGA 18和MGB 20的输出扭矩。
在使用中，发动机16、MGA 18、和MGB 20向EVT 32的行星齿轮组82的齿轮提供扭矩。EVT 32可以包括任意数量的行星齿轮组。在图3和图4中示出了示例的行星齿轮组。发动机16、MGA 18和MGB 20可单独地在各自时间段、或者在相同时间段中同时向EVT 32提供输出扭矩。发动机16、MGA 18和MGB 20中的每一个可分别包括各自的输出轴84、86、88，这些输出轴连接到行星齿轮组82中相应的齿轮。发动机16的输出轴可以是曲轴，或者可以连接到曲轴。该输出轴连接到减振装置41。
MGA 18和MGB 20从能量存储***(ESS)90接收电能，和/或向ESS 90提供电能。ESS 90可以包括电池和/或电池组。可以在没有来自发动机16的扭矩的情况下利用来自MGA 18和MGB 20中的一个或多个的扭矩来推动HEV(EV模式)。由于这个原因，混合动力传动***10可称为强混合动力传动***。在HEV的初始起动时，混合动力传动***10可在EV模式中运行。仅仅是举例，混合动力传动***10可保持在EV模式中，直至ESS 90的电力储能水平低于预定的电力阈值和/或扭矩请求大于预定的扭矩阈值。当HEV的速度或扭矩或者电池SOC大于预定的速度或扭矩或者电池SOC阈值时，混合动力传动***10可从EV模式转换到混合动力模式。
混合动力传动***10可保持在用于高车速运行(例如，车速大于40mph)的EV模式中。例如，可通过使MGA 18和MGB 20中的一个运行在对应的输出扭矩极限或者运行在该极限的预定范围内，来提供高车速。在一个实施例中，MGB 20用于在EV模式期间以及在从EV模式向混合动力模式转换期间提供扭矩。MGA 18可用于在从EV模式向混合动力模式转换时起动发动机16。
当起动HEV时和/或当HEV从EV模式向混合动力模式转换时，可以起动发动机16。起动发动机16可以提供HEV的推进扭矩，和/或对由MGA 18和/或MGB 20所提供的HEV的推进扭矩进行补充。
混合动力传动***10可提供各种燃料节省特征，例如再生制动和发动机的自动“起动-停止”。再生制动允许利用MGA 18和/或MGB 20来选择性地对ESS 90进行再充电。HEV选择性地关闭和重新起动发动机16的能力相对于常规车辆设计提供了节省燃料的益处。
在运行中，来自发动机16、MGA 18和/或MGB 20的推进扭矩经传动***部件被传递，从而在车轴38处提供车轴扭矩TAXLE以驱动车轮42。更具体地，推进扭矩通过由EVT 32和差速器36所提供的若干传动比增大，从而提供车轴扭矩TAXLE。可以通过行星齿轮组82和连接到EVT 32的最终传动齿轮组98来提供所述传动比。最终传动齿轮组98连接在行星齿轮组82与传动轴34之间。
实质上，由发动机16、MGA 18和MGB 20所提供的推进扭矩通过有效传动比增大，有效传动比是由EVT 32和差速器36以及可在传动***14中引入比率的任何其它部件(例如，四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)动力传动系中的分动箱)所引入的比率的函数。
现在还是参照图3，图中示出了具有单个行星齿轮组102的动力传动系控制***100的功能方框及杆杠图。动力传动系控制***100包括：发动机16、MGA 18、MGB 20、ECM 50’和HCM 52’。动力传动系控制***100也可包括扭矩控制模块TCMA 104和TCMB 106，这两个控制模块用于控制MGA 18和MGB 20的扭矩输出。扭矩控制模块TCMA 104和TCMB 106可以是HCM 52’的一部分，或者是单独的模块，如图所示。
行星齿轮组102包括第一齿轮108(例如环形齿轮)、第二齿轮110(例如行星载架齿轮)、和第三齿轮112(例如恒星齿轮)。MGB 20、发动机16、和MGA 18可分别连接到第一、第二和第三齿轮108～112中的任一个齿轮。在一个实施例中，MGB 20经由MGB输出构件114而连接到第一齿轮108。发动机16经由发动机输出构件116而连接到第二齿轮110。MGA 18经由MGA输出构件118而连接到第三齿轮112。输出构件114～118可以是发动机16、MGA 18和MGB 20的轴，或者可以连接到发动机16、MGA 18和MGB 20的轴。在此实施例中，行星齿轮组102的输出扭矩是从第一齿轮108获得，正如通过连接到第一齿轮108的输出构件120所示出的那样。在EV模式期间，输出构件120的扭矩与施加给第一齿轮108的扭矩或者MGB 20的扭矩输出直接相关。
行星齿轮组102的使用允许关于特定车速进行对发动机16的变速调整。例如，在特定车速下，通过调整MGA 18和MGB 20中的一个或两个的转速，可增加或降低发动机16的转速。作为一个实例，可以通过调整MGB 20的转速同时保持MGA 18的转速来增加或降低发动机16的转速。例如，在EV模式中，发动机16的转速可保持在大约0rpm。相对于MGB 20的转速来调整MGA 18的转速，从而保持0rpm。以相反关系来调整第一电动机/发电机单元18的转速和第二电动机/发电机单元20的转速。图3中所示的示例性杠杆状态说明了这种相反关系。
图3中显示了处于第一杠杆状态和第二杠杆状态的行星齿轮组82。在图示的实例中，将行星齿轮组82从第一杠杆状态调整为第二杠杆状态。通过增加MGB的转速并降低MGA的转速，从而将发动机16的转速保持在恒定转速。这样就能够在不增加发动机转速的情况下增加扭矩输出。
应注意，不同于发动机16的曲轴，MGA 18和MGB 20的轴能够在正方向和反方向上旋转。因此，MGA 18或MGB 20的转速中的增加或减小可以或可以不增加MGA 18和MGB 20中的另一个的转速量值。例如，当MGA 18的转速从第一杠杆状态减小至第二杠杆状态时，MGA 18的转速量值可增加或减小。当处于第一杠杆状态时，转速量值的增加或减小取决于MGA 18的转速。如果MGA 18的转速为0rpm，那么MGA 18的转速量值负性地增加。如果MGA 18的转速大于0转/分钟，那么MGA 18的转速值可减小，因为MGA 18的转速减小至0rpm。应注意，也可通过增加MGA 18和MGB 20两者的转速，或者通过减小MGA 18和MGB 20两者的转速，来调整发动机16的转速。
现在还参照图4，图中示出了具有多个行星齿轮组152、154的另一动力传动系控制***150的功能方框及杠杆图。动力传动系控制***150包括发动机16、MGA 18、MGB 20、ECM 50”、和HCM 52”。动力传动系控制***150还包括用于MGA 18和MGB 20的扭矩控制模块TCMA’104’、TCMB’106’，以及包括第一行星齿轮组152和第二行星齿轮组154。
第一行星齿轮组152包括第一齿轮160(例如，环形齿轮)、第二齿轮162(例如，行星载架齿轮)、和第三齿轮164(例如，恒星齿轮)。第二行星齿轮组154包括第四齿轮166(例如，环形齿轮)、第五齿轮168(例如，行星载架齿轮)、和第六齿轮170(例如，恒星齿轮)。第一齿轮160连接到第一离合器172，并且经由发动机输出构件174而连接到发动机16。将第一离合器172固接。第二齿轮162连接到齿轮组输出构件174，齿轮组输出构件174将行星齿轮组152、154的输出扭矩提供给例如最终传动齿轮组(例如，最终传动齿轮组98)。
第三齿轮164连接到第二离合器176，并经由MGA输出构件178而连接到MGA 18。第四齿轮166连接到第二离合器176和第三离合器180。将第三离合器180固接。第五齿轮168连接到齿轮组输出构件174。第六齿轮170经由MGB输出构件182而连接到MGB 20。
现在还参照图5，图中示出了控制***200(例如图2～图4的控制***中的一个)的功能方框图。控制***200包括例如ECM 50、HCM 52和TCM 54。ECM 50、HCM 52和TCM 54可以是各个不同的模块，并且这些模块可以包括各自的收发器，用于彼此间直接地和/或通过网络56进行通信。ECM 50、HCM 52和TCM 54可连接到网络56，并经由有线连接进行通信。作为替代，ECM 50、HCM 52和TCM 54可彼此通过无线方式进行通信。
ECM 50包括发动机转速模块204、发动机加速度模块206、火花控制模块208、节气门控制模块210、燃料控制模块212、推进扭矩模块214，并且可以包括其它模块216(例如，巡航控制模块、气缸停用模块、诊断模块等)。模块208～214可称为参数控制模块。发动机转速模块204可基于发动机转速信号和/或本文中所述的其它参数来确定发动机16的平均发动机转速。
控制模块208～214基于各种参数来分别控制发动机16的火花正时、节气门位置、燃料正时和燃料量、以及推进扭矩或输出扭矩。示例参数是发动机转速、冷却剂温度和油温、大气压力，等等。
HCM 52包括扭矩控制模块43，扭矩控制模块43用于控制MGA 18和MGB 20的输出扭矩。HCM 52还包括模式选择模块220、MGB扭矩极限模块222、变速器输出扭矩模块224、峰值脉动抵消模块226、MGB扭矩比较模块228、和扭矩超控模块229。
扭矩控制模块43基于来自扭矩请求模块230的扭矩请求信号TREQ来调整MGA 18、MGB 20的扭矩输出。扭矩请求模块230基于例如踏板信号“PEDAL”(驾驶员扭矩请求信号)和其它扭矩请求信号TOther而生成扭矩请求信号TREQ。踏板信号PEDAL可以来自加速器踏板传感器。其它扭矩请求信号TOther可以包括空调扭矩请求、巡航控制扭矩请求等。
模式选择模块220决定控制***200的运行模式(例如是在EV模式还是在混合动力模式中运行)，并且生成模式选择信号MODE。HCM 52的任何模块都可基于模式选择信号MODE来运行。模式选择模块220基于扭矩请求信号TREQ和来自ESS状态模块222的ESS状态信号来选择EV模式和混合动力模式中的一个模式。模式选择模块220也可基于MGA18和MGB 20的当前运行状态来选择运行模式。扭矩控制模块43可生成并且向模式选择模块220提供MGA和MGB的状态信号。模式选择模块220也可选择发动机起动模式，发动机起动模式可以是混合动力模式的初始部分。MGB扭矩极限模块222基于当前的MGB转速和/或HEV的速度Vspd来确定MGB 20的扭矩输出极限TMGBLim。
当在发动机起动期间出现峰值发动机扭矩TENGPEAK时，变速器输出扭矩模块224确定最大变速器输出扭矩TMAX(来自变速器行星齿轮组的最大扭矩输出)。将发动机起动期间的峰值发动机扭矩的实例示于图6和图7中。在起动期间，利用来自MGA 18的扭矩输出来发动所述发动机16。起动期间的峰值发动机扭矩TENGPEAK可以是在发动期间的第一压缩冲程。可以关于当前MGB运行速度来确定最大变速器输出扭矩。
峰值脉动抵消模块226确定MGB扭矩输出，以便抵消发动机起动期间所产生的峰值发动机扭矩TENGPEAK。可基于来自发动机建模模块230的信息(如峰值发动机扭矩TENGPEAK和/或HEV的速度Vspd)来确定MGB扭矩输出。发动机建模模块230可包括例如发动机扭矩估计模块232。发动机扭矩估计模块232基于发动机建模信息(例如发动机位置和转速，如上所述)来估计发动机16的输出扭矩。
峰值脉动抵消模块226生成MGB扭矩抵消信号TMGBCANC。MGB扭矩抵消信号TMGBCANC表示了这样的MGB输出扭矩的量值，即：在相对于峰值发动机扭矩TENGPEAK以180°异相产生时，抵消所述峰值发动机扭矩TENGPEAK。这有助于使起动期间的车辆急动最小化。
MGB 20可能不能够生成抵消峰值发动机扭矩(发动机抵消扭矩)TENGPEAK所需的MGB扭矩输出。例如，当MGB 20以MGB扭矩输出极限TMGBLim或者在此极限的预定范围内运行时，不可以进一步增加MGB20的扭矩输出来提供足够的发动机抵消扭矩。MGB扭矩比较模块228确定MGB 20是否能够提供足够的发动机抵消扭矩。
MGB扭矩比较模块228将MGB扭矩输出极限TMGBLim与MGB扭矩抵消信号TMGBCANC进行比较。当MGB扭矩抵消信号TMGBCANC大于MGB扭矩输出极限TMGBLim时，MGB扭矩比较模块228生成超控启动信号OVRACT。当MGB扭矩抵消信号TMGBCANC大于MGB扭矩输出极限TMGBLim时，超控启动信号OVRACT可以是“高(HIGH)”。超控启动信号OVRACT表示扭矩控制模块43在超控模式中运行。超控模式包括扭矩控制模块43相对于后续的扭矩请求信号TREQ而偏离。下面将对此进行更详细的描述。
扭矩控制模块43基于扭矩超控模块229的输出以及来自发动机脉动抵消模块243的脉动抵消信号PCanc，来向MGA控制模块240和MGB控制模块242发出信号。扭矩控制模块43可基于以下信号来生成MGA扭矩请求信号TMGAREQ和MGB扭矩请求信号TMGBREQ，所述信号包括：扭矩请求信号TREQ、模式选择信号MODE、来自发动机起动模块244的发动机起动信号ENGSTART、和/或来自扭矩超控模块229的扭矩超控请求信号TOVR。
发动机起动模块244可基于模式选择信号MODE以及来自扭矩超控模块229的正时信号TIME而生成发动机起动信号ENGSTART。正时信号TIME可用于使能发动机16的起动。发动机起动模块244可生成表示了何时开始发动机16点火的发动机点火信号ENGIGN。当发动机16被发动并持续了预定时间段、持续了预定的曲轴转数等时，可以生成发动机点火信号ENGIGN。ECM 50可基于发动机点火信号ENGIGN来使能点火(例如火花)。
MGA控制模块240可基于模式选择信号MODE、MGA扭矩请求信号TMGAREQ、和发动机起动信号ENGSTART来控制MGA 18的运行。MGB控制模块242基于模式选择信号MODE、MGB扭矩请求信号TMGBREQ、和脉动抵消信号PCanc来控制MGB 20的运行。
扭矩控制模块43和/或MGB控制模块242可包括发动机脉动抵消模块246，或者发动机脉动抵消模块246可与模块43、242分开，如图所示。在发动机起动期间，发动机脉动抵消模块246对HEV的发动机输出扭矩和/或速度进行监测，并且向MGB控制模块242发出信号，以抵消发动机输出扭矩。在发动机起动期间，发动机脉动抵消模块246确定发动机输出扭矩(该发动机输出扭矩被MGB 20的扭矩输出抵消)并且生成脉动抵消信号PCanc。可基于来自发动机建模模块230和/或发动机扭矩估计模块232的信息(例如，发动机输出扭矩和车速)而生成脉动抵消信号PCanc。
扭矩超控模块229基于扭矩请求信号TREQ和超控启动信号OVRACT来生成扭矩超控请求信号TOVR。在发动机起动期间，当超控启动信号OVRACT是“高(HIGH)”时，扭矩控制模块43可遵循扭矩超控请求信号TOVR而不是扭矩请求信号TREQ。作为另一个实例，扭矩控制模块43可基于扭矩超控请求信号TOVR来修改扭矩请求信号TREQ。
曲线选择模块250可以选择扭矩超控请求信号TOVR的曲线(profile)。曲线选择模块250可基于例如踏板位置和运行模式来选择不同的扭矩曲线。
在以下的图6和图7中示出了关于从EV模式向混合动力模式转换的HEV的一组示例图线。当以峰值输出扭矩水平(MGU输出扭矩极限)或者在所述峰值输出扭矩水平的预定范围内运行MGU(例如，图2～图4中的MGB 20)时，执行所述转换。当从EV模式转变到混合动力模式时(称作快速起动)，HEV的速度大于0mph。
图6中示出了一组图线，所述图线例示了在没有采用如本文中所公开的扭矩控制时所导致的车辆急动。这组图线包括：速度组280、扭矩组282、加速度图线284和车辆急动图线286。速度组280包括：发动机转速图线288、变速器输入速度图线290和输入速度曲线292。扭矩组282包括：变速器扭矩请求信号294(例如，来自变速器行星齿轮组的变速器扭矩)、获得的变速器扭矩信号296(例如，来自所述行星齿轮组的实际变速器扭矩)、发动机扭矩298、MGA输出扭矩300、MGB输出扭矩302、MGA输出扭矩极限304、MGB输出扭矩极限306。
在图6中，在大约0.6秒(s)的时间点处开始从EV模式向混合动力模式的转换。因为MGB 20的初始变速器输出扭矩是以MGB输出扭矩极限运行的，所以MGB 20的输出扭矩不能增加。换句话说，MGB的输出扭矩已经达到饱和。MGA的输出扭矩用于提供发动机的发动扭矩，而不用于补充变速器输出扭矩。因此，在发动机起动到关于第一次发动机循环发生第一次峰值发动机扭矩的时间点tx期间，实际变速器输出扭矩降低。将在时间点tx处的实际变速器输出扭矩看作点X”。在时间点tx之后实际变速器输出扭矩增加。
在发动机起动期间，发动机的转速和加速率发生变化。加速度图线284和车辆急动图线286显示了此变化。对于图示的实例，发动机起动期间的峰值车辆急动大约为0.9g/s，其中g是指因重力引起的加速度。通过超控变速器输出扭矩请求以遵循上述扭矩超控请求信号TOVR：可以不增加峰-峰加速度；可以使起动期间的加速度平滑化(加速度的增加及减小的大小和数量被最小化)；并且可以减小车辆急动，如图7中所示。对于图示的实例，在0.9～1.0秒之间启动点火(火花)。
图7中示出了一组图线，所述图线例示了当采用本文中公开的扭矩控制时所获得的车辆急动。这组图线包括：速度组310、扭矩组312、加速度图线314和车辆急动图线316。速度组310包括：发动机转速图线318、变速器输入速度图线320和输入速度曲线322。扭矩组312包括：变速器输出扭矩请求信号324(例如，来自变速器行星齿轮组的变速器扭矩)、获得的变速器扭矩信号326(例如，来自所述行星齿轮组的实际变速器扭矩)、发动机扭矩328、MGA输出扭矩330、MGB输出扭矩332、MGA输出扭矩极限334、MGB输出扭矩极限336。
在图7的示例性实施例中，变速器输出扭矩请求信号324被修改，以便遵循扭矩超控请求信号TOVR(例如，图6和图7的曲线)。因此，变速器输出扭矩请求信号324从初始输出扭矩请求TINIT线性地下降至最大变速器输出扭矩TMAX。在峰值发动机输出扭矩的时间点tx，提供最大变速器输出扭矩TMAX。在峰值发动机输出扭矩的时间点tx之后，变速器输出扭矩请求信号324线性地增加。变速器输出扭矩请求信号324可增加至初始扭矩请求TINIT或者增加至经更新的扭矩请求。初始扭矩请求是指在开始EV模式与混合动力模式间的转换之前被请求的变速器扭矩。
加速度340中的峰-峰变化(如图7中所示)不大于加速度342中的峰-峰变化(如图6中所示)。利用本文中所公开的扭矩控制，在不增加加速度中的峰-峰变化的情况下减小了车辆急动。与不采用扭矩控制时的加速度相比，采用所述扭矩控制而提供的加速度也被平滑化。参见图线284和314。对于图示的实例，在0.9～1.0秒之间启动点火(火花)。
图8中示出了对控制变速器扭矩输出的方法进行说明的逻辑流程图。尽管主要是关于图2～图4的实施例和图7的实例来对在202～220中执行的以下任务进行了描述，但在352～370中执行的任务也可应用于本发明的其它实施例。
所述方法可以开始于350。在352，HEV可在EV模式中运行。在EV模式期间，没有保持用于MGU(如图2～图4的MGB 20)的电动机扭矩储备。换句话说，允许MGB输出扭矩超过电动机扭矩储备极限，并且以MGB扭矩极限运行或者在MGB扭矩极限的预定范围内运行。在354，模式选择模块可选择混合动力模式，并且开始从EV模式向混合动力模式的转换，从而重新起动发动机16(快速起动)。发动机起动模块244可生成表示发动机16起动的发动机起动信号ENGSTART。当选择混合动力模式时执行任务356，否则控制返回至任务352。
在356，峰值脉动抵消模块226对MGB输出扭矩TMGBCANC进行估计，以便抵消发动机起动期间所生成的第一峰值和/或总的峰值发动机输出扭矩。第一峰值发动机输出扭矩是指在第一次发动机循环(没有火花)期间在发动机输出扭矩的量值中的第一个峰值。发动机输出扭矩发生振荡，因而产生多个峰值(2个/振荡)。总的峰值发动机输出扭矩是指发动机起动期间全部多次发动机循环(没有火花)中的最大的扭矩输出量值。
在358，MGB扭矩比较模块228确定在356中所确定的MGB输出扭矩TMGBCANC是否大于MGB输出扭矩极限TMGBLIM。如果MGB输出扭矩大于MGB输出扭矩极限TMGBLIM则执行任务360，否则执行任务369。
在360，变速器输出扭矩模块224确定与起动期间出现峰值发动机输出扭矩时相对应的最大变速器输出扭矩TMAX。在任务362和任务364期间，执行发动机的发动。可在任务360之后执行任务362和任务368。在362，扭矩超控模块229生成扭矩超控请求信号TOVR，用以修改或超控变速器扭矩请求信号TREQ。在图7的实例中，在大约0.5秒时生成扭矩超控请求信号TOVR。在大约0.6秒时通过利用来自MGA 18的扭矩进行的发动机的发动来开始所述发动机的起动。因为变速器扭矩输出主要是由MGB 20提供，所以MGB扭矩请求信号也被修改或超控，以便遵循扭矩超控请求信号TOVR。因此，MGB输出扭矩和变速器输出扭矩大致从初始扭矩请求(例如，在发动机起动前的变速器输出扭矩请求)下降至最大变速器输出扭矩请求TMAX。
在364，扭矩超控模块229继续生成扭矩超控请求信号TOVR，用以修改或超控变速器扭矩请求信号TREQ。MGB输出扭矩和变速器输出扭矩大致从最大变速器输出扭矩TMAX增加至初始扭矩请求TINIT或者增加至经更新的扭矩请求。在图7的实例中，大约在0.9～1.0秒的时间点启动发动机16的点火。可在预定次数的发动机曲柄摇动后启动点火。当启动点火时，完成发动机起动模式。当发动机输出扭矩随着点火启动而增加时，变速器输出扭矩开始遵循变速器输出扭矩请求信号TREQ而不是遵循扭矩超控请求信号TOVR。
在366，扭矩控制模块43可以确定发动机起动是否完成。如果发动机起动未完成，则执行任务362。在368，执行如上所述的发动机脉动抵消。调整MGB输出扭矩，并且使其与发动机输出扭矩为180°的异相。在起动期间，变速器输出扭矩TOUT保持在恒定水平或者是非振荡的。对发动机输出扭矩TENG和MGB输出扭矩TMGB进行调整，以便将变速器输出扭矩TOUT保持在恒定水平和/或防止变速器输出扭矩发生振荡。例如，可利用方程式1来确定变速器的输出扭矩TOUT。
TOUT＝TENG+TMGB            (1)
这种情况的实例示于图7中。在执行任务360～364中的一个或多个任务时，可以执行任务366。在任务366之后，所述方法可结束于任务370。
在369，当起动发动机16并且在混合动力模式中运行时，扭矩控制模块43遵循变速器输出扭矩请求。变速器输出扭矩请求没有像在任务360～364中那样***控或修改。在任务369之后，所述方法可结束于370。
上述任务352～370应该是说明性的实例；根据应用，可在重叠的时间段内或者按不同顺序相继地、同步地、同时地、连续地执行任务352～370。
本发明的广泛教示能够以多种形式来实施。因此，虽然本发明包括特定实例，但本发明的真实范围不应受如此限制，因为本领域技术人员在研究了附图、说明书和所附权利要求之后将会明白其它修改。

Claims (10)

1.一种用于混合动力电动车辆的混合动力控制***，所述混合动力控制***包括：
混合动力控制模块，所述混合动力控制模块包括：
第一电动机控制模块，所述第一电动机控制模块控制第一电动机的输出扭矩；
第二电动机控制模块，所述第二电动机控制模块基于第二电动机扭矩请求信号来控制第二电动机的输出扭矩，其中，在所述混合动力电动车辆的发动机起动之前，基于变速器扭矩请求信号来生成所述第二电动机扭矩请求信号；
超控模块，所述操控模块在所述起动期间生成扭矩超控请求信号；
其中，在所述起动期间，所述第一电动机控制模块控制所述第一电动机的输出扭矩，以便发动所述发动机；以及
其中，在所述起动期间，所述第二电动机控制模块基于所述扭矩超控请求信号而不是所述变速器扭矩请求信号来调整所述第二电动机的输出扭矩。
2.如权利要求1所述的混合动力控制***，其中，在所述起动期间，所述第二电动机控制模块使所述第二电动机运行在所述第二电动机的输出扭矩极限的预定范围内。
3.如权利要求2所述的混合动力控制***，其中，在所述起动之前，所述第二电动机控制模块向所述第二电动机发出信号，以便生成等于所述第二电动机的输出扭矩极限的输出扭矩。
4.如权利要求1所述的混合动力控制***，其中，当从电动车辆模式转变到混合动力车辆模式时，所述第一电动机控制模块向所述第一电动机发出信号，以便生成在所述起动期间用以发动所述发动机的发动扭矩。
5.如权利要求1所述的混合动力控制***，其中，在起动期间，所述混合动力电动车辆的速度大于0英里/小时。
6.如权利要求1所述的混合动力控制***，其中，所述扭矩超控信号的扭矩小于所述变速器扭矩请求信号的扭矩。
7.如权利要求1所述的混合动力控制***，其中，在所述起动期间，所述超控模块将所述超控请求信号的扭矩从所述变速器扭矩请求信号的水平降低至所述发动机的第一最大压缩扭矩。
8.如权利要求1所述的混合动力控制***，还包括至少一个行星齿轮组，所述行星齿轮组包括：
第一行星齿轮，所述第一行星齿轮连接到所述第一电动机；
第二行星齿轮，所述第二行星齿轮连接到所述第二电动机；以及
第三行星齿轮，所述第三行星齿轮连接到所述发动机。
9.如权利要求1所述的混合动力控制***，其中：
所述第一电动机连接到变速器的第一行星齿轮；
所述第二电动机连接到所述变速器的第二行星齿轮；以及
所述发动机连接到所述变速器的第三行星齿轮。
10.一种用于混合动力电动车辆的混合动力控制***，所述混合动力控制***包括：
混合动力控制模块，所述混合动力控制模块包括：
第一电动机控制模块，所述第一电动机控制模块控制第一电动机的输出扭矩；
第二电动机控制模块，所述第二电动机控制模块基于第二电动机扭矩请求信号来控制第二电动机的输出扭矩，其中，在所述混合动力电动车辆的发动机起动之前基于变速器扭矩请求信号生成所述第二电动机扭矩请求信号；
超控模块，所述超控模块在所述起动期间生成扭矩超控请求信号；以及
扭矩控制模块，所述扭矩控制模块基于所述扭矩超控信号来调整所述变速器扭矩请求信号；
其中，在所述起动期间，所述第一电动机控制模块控制所述第一电动机的输出扭矩，以便发动所述发动机，并且
其中，在所述起动期间，所述第二电动机控制模块基于经调整的变速器扭矩请求信号来调整所述第二电动机的输出扭矩。
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