控制包括多個扭矩產生裝置的動力總成系統的方法和設備的制造方法
【專利摘要】本發明公開了用于控制包括多個扭矩產生裝置的動力總成系統的方法和設備。動力總成系統包括具有曲軸的內燃發動機，所述曲軸固定聯接到包括第一和第二扭矩機的多模式變速器的輸入構件。通過第一和第二離合器的選擇性致動，所述變速器在多個固定擋模式和可變模式中的一種下操作。控制方法包括響應于在固定擋模式下操作多模式變速器的指令，僅致動第一離合器并指令發動機到OFF狀態。所述第一扭矩機被控制以在發動機處于OFF狀態下響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，該第一扭矩輸出被發動機反作用扭矩彌補。通過控制第二扭矩機以響應于操作者扭矩請求和第一扭矩機器的第一扭矩機的第一扭矩輸出產生第二扭矩輸出，在固定擋模式下操作所述變速器。
【專利說明】
控制包括多個扭矩產生裝置的動力總成系統的方法和設備
技術領域
[0001]本發明涉及采用多個扭矩產生裝置的動力總成系統以及與其相關聯的動態系統控制。
【背景技術】
[0002]在這個部分中的陳述僅僅提供與本發明相關的背景信息。因此，這種陳述并不旨在構成對現有技術的承認。
[0003]動力總成系統可以被構造成將源自多個扭矩產生裝置的扭矩通過扭矩傳遞裝置傳送到可聯接到動力傳動系(dr i ve I ine)的輸出構件。這種動力總成系統包括混合動力總成系統和增程電動車輛系統。用于操作這種動力總成系統的控制系統操作扭矩產生裝置，并響應于操作者命令的輸出扭矩要求應用變速器中的扭矩傳送元件以傳送扭矩，同時考慮燃料經濟性、排放物、駕駛能力和其他因素。示例性的扭矩產生裝置包括內燃發動機和非燃燒扭矩機。非燃燒扭矩機可以包括電機，其作為電動機或發電機操作，以獨立于來自內燃發動機的輸入扭矩而產生輸入到變速器的扭矩。扭矩機可以在稱為再生操作的操作中將通過車輛動力傳動系傳送的車輛動能轉變成可存儲在電能存儲裝置中的電能。控制系統監視來自車輛和操作者的各種輸入，并提供混合動力總成的操作控制，包括控制變速器操作模式和換擋、控制扭矩產生裝置、以及調整電功率在電能存儲裝置和電機之間的互換以管理變速器的輸出(包括扭矩和旋轉速度)。
【發明內容】
[0004]描述了一種動力總成系統，其包括內燃發動機，該內燃發動機具有曲軸，該曲軸固定地聯接到多模式變速器的輸入構件，該多模式變速器包括第一和第二扭矩機，其中，通過第一和第二離合器的選擇性致動，所述多模式變速器在多個固定擋模式和可變模式中的一種下操作。所述方法包括:響應于在固定擋模式下操作多模式變速器的命令，僅致動第一離合器并命令內燃發動機到OFF狀態。第一扭矩機被控制以響應于拖曳扭矩(drag torque)而產生第一扭矩輸出，其中在發動機處于OFF狀態下，所述第一扭矩輸出被發動機反作用扭矩抵消。通過控制第二扭矩機以響應于操作者扭矩請求和第一扭矩機的第一扭矩輸出而產生第二扭矩輸出，所述多模式變速器在固定擋模式下操作，。
[0005]根據本發明一方面，提供一種用于控制動力總成系統的方法，所述動力總成系統包括固定地聯接到包括第一和第二扭矩機的多模式變速器的輸入構件的內燃發動機，其中所述多模式變速器在多個固定擋和可變模式中的一種下操作，以通過第一和第二離合器的選擇性致動將扭矩傳遞到輸出構件，所述方法包括:
[0006]響應于在固定擋模式下操作多模式變速器的命令:
[0007]僅致動第一離合器；
[0008]命令內燃機到OFF狀態；
[0009]控制第一扭矩機，以響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，其中所述第一扭矩輸出被在發動機處于OFF狀態下的發動機反作用扭矩抵消，以及
[0010]通過控制第二扭矩機響應于操作者扭矩請求和第一扭矩機的第一扭矩輸出產生第二扭矩輸出，在固定擋模式下操作多模式變速器。
[0011]優選地，其中，固定地聯接到所述多模式變速器的輸入構件的所述內燃發動機包括可旋轉地聯接到所述多模式變速器的輸入構件且沒有能夠將發動機曲軸的旋轉從輸入構件的相對應旋轉脫開的介于中間的裝置的內燃發動機。
[0012]優選地，所述方法還包括第一和第二行星齒輪，第一和第二行星齒輪各自包括太陽輪、可旋轉地支撐多個小齒輪的托架構件以及齒圈，所述第一托架構件可旋轉地聯接到所述第二托架構件，且其中，致動僅第一離合器包括將第二行星齒輪的齒圈固連到變速器外殼。
[0013]優選地，其中，控制第一扭矩機以響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，其中，所述第一扭矩輸出被發動機處于OFF狀態情況下的發動機反作用扭矩抵消，包括減小第一扭矩輸出，該扭矩輸出由等于發動機反作用扭矩的量抵消。
[0014]優選地，所述方法還包括在發動機處于OFF狀態下基于發動機油溫度確定發動機反作用扭矩。
[0015]優選地，其中，在固定擋模式下操作多模式變速器還包括輸出構件的旋轉速度是第二扭矩機的旋轉速度的正比。
[0016]根據本發明另一方面，提供一種用于控制動力總成系統的方法，該動力總成系統包括內燃發動機，該內燃發動機具有固定地聯接到包括第一和第二扭矩機的多模式變速器的輸入構件的曲軸，其中，所述多模式變速器在多個固定擋和可變模式中的一種下操作，以通過第一和第二離合器的選擇性致動將扭矩傳遞到輸出構件，所述方法包括:
[0017]在內燃發動機處于OFF狀態下操作動力總成系統；以及
[0018]在發動機關閉固定擋模式下操作多模式變速器，包括:
[0019]致動僅第一離合器，以及
[0020]通過控制第二扭矩機以在內燃發動機處于OFF狀態下響應于操作者扭矩請求和發動機反作用扭矩產生第二扭矩輸出，來在固定擋模式下操作多模式變速器。
[0021]優選地，其中，在發動機關閉固定擋模式下操作多模式變速器還包括控制第一扭矩機以響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，其中，在發動機處于OFF狀態下，第一扭矩輸出被發動機反作用扭矩抵消；以及
[0022]其中，通過控制第二扭矩機以響應于操作者扭矩請求和發動機反作用扭矩產生第二扭矩輸出來在固定擋模式下操作多模式變速器包括:通過控制第二扭矩機以響應于操作者扭矩請求和第一扭矩輸出產生第二扭矩輸出來在固定擋模式下操作多模式變速器。
[0023]優選地，其中，控制第一扭矩機以響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，其中，在發動機處于OFF狀態下第一扭矩輸出被發動機反作用扭矩抵消包括減小第一扭矩輸出，該第一扭矩輸出由等于發動機反作用扭矩的量抵消。
[0024]優選地，其中，在發動機關閉固定擋模式下操作多模式變速器還包括命令第一扭矩機到自由回轉條件；以及
[0025]其中，通過控制第二扭矩機以響應于操作者扭矩請求和發動機反作用扭矩產生第二扭矩輸出來在固定擋模式下操作所述多模式變速器包括通過控制第二扭矩機以在第一扭矩機器處于自由回轉條件下響應于操作者扭矩請求產生第二扭矩輸出，來在固定擋模式下操作所述多模式變速器。
[0026]優選地，其中，具有固定聯接到所述多模式變速器的輸入構件的曲軸的內燃發動機包括內燃發動機的曲軸可旋轉地聯接到所述多模式變速器的輸入構件，而沒有能夠將發動機曲軸的旋轉從輸入構件的相對應旋轉脫開的介于中間的裝置。
[0027]優選地，所述方法還包括第一和第二行星齒輪，其各自包括太陽輪、可旋轉地支撐多個小齒輪的托架構件以及齒圈，所述第一托架構件可旋轉地聯接到所述第二托架構件，且其中，致動僅第一離合器包括將第二行星齒輪的齒圈固連到變速器外殼。
[0028]優選地，所述方法還包括在發動機處于OFF狀態下基于發動機油溫度確定發動機反作用扭矩。
[0029]優選地，其中，在固定擋模式下操作多模式變速器還包括輸出構件的旋轉速度是第二扭矩機的旋轉速度的正比。
[0030]根據本發明又一方面，提供一種動力總成，包括:
[0031]內燃發動機，該內燃發動機具有固定地聯接到多模式變速器的輸入構件的曲軸；
[0032]多模式變速器，該多模式變速器包括第一和第二扭矩機、第一和第二行星齒輪以及第一和第二離合器，其中，所述多模式變速器可通過致動第一和第二離合器而在固定擋模式下操作，并且通過致動第一和第二離合器中的一個而在多個可變模式中的一種下操作；以及
[0033]控制器，該控制器包括可執行例程，以在發動機關閉固定擋模式下操作所述變速器，所述例程包括執行以下項的各步驟:
[0034]致動僅第一離合器；
[0035]控制第一扭矩機以響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，其中，在發動機處于OFF狀態下，該第一扭矩輸出被發動機反作用扭矩抵消；以及
[0036]控制第二扭矩機，以響應于操作者扭矩請求和第一扭矩輸出產生第二扭矩輸出。
[0037]優選地，其中，具有固定聯接到所述多模式變速器的輸入構件的曲軸的內燃發動機包括具有曲軸的內燃發動機，該曲軸可旋轉地聯接到所述多模式變速器的輸入構件，而沒有能夠將發動機曲軸的旋轉從輸入構件的相對應旋轉脫開的介于中間的裝置。
[0038]優選地，所述動力總成系統還包括第一和第二行星齒輪，該第一和第二行星齒輪各自包括太陽輪、可旋轉地支撐多個小齒輪的托架構件以及齒圈，所述第一托架構件可旋轉地聯接到所述第二托架構件，且其中，致動僅第一離合器包括將第二行星齒輪的齒圈固連到變速器外殼。
[0039]優選地，其中，控制第一扭矩機以響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，其中，在發動機處于OFF狀態下，第一扭矩輸出被發動機反作用扭矩抵消包括減小第一扭矩輸出，該第一扭矩輸出由等于發動機反作用扭矩的量抵消。
[0040]本教導的上述特征和優點以及其他特征和優點將從如所附權利要求中限定的用于實施本教導的一些最佳模式和其他實施方式的詳細描述中并在結合附圖時更容易理解。
【附圖說明】
[0041]現在將參照附圖，借助于示例描述一個或多個實施方式，圖中:
[0042]圖1示意性示出根據本發明的包括內燃發動機和多模式變速器的動力總成系統，該多模式變速器聯接到動力傳動系，其操作通過混合動力控制模塊控制；
[0043]圖2以圖表示出桿圖，顯示了在以發動機關閉固定擋模式下操作過程中通過參照圖1描述的動力總成系統的實施方式的元件的功率流和相對旋轉速度；以及
[0044]圖3以圖表示出根據本發明、與在此描述的動力總成系統的實施方式相關聯的扭矩輸出，包括電動機A扭矩，其與電動機B扭矩相關，并包括表示命令輸出扭矩的線和表示在以發動機關閉固定擋模式下操作期間可實現的命令輸出扭矩的一部分的線段。
【具體實施方式】
[0045]現在參照附圖，其中，圖示僅為了說明一些示例性實施方式的目的，并且不是為了限制本發明的目的，圖1示意性示出包括內燃發動機(發動機)12和多模式變速器(變速器)14的動力總成系統10的各元件，該多模式變速器14聯接到動力傳動系90，其操作由混合控制模塊(HCP) 5控制。內燃發動機(發動機)12包括旋轉曲軸11，該曲軸11可旋轉地聯接到變速器14的輸入構件16。如圖所示，且如在此描述的，旋轉曲軸11優選固定地聯接到變速器14的輸入構件16，使得曲軸11的旋轉導致輸入構件16的相應旋轉。將曲軸11固定地聯接到輸入構件16上所通過的機構作為非限定性示例包括聯接曲軸11和輸入構件16的旋轉的直接軸、聯接曲軸11和輸入構件16的旋轉的嚙合接合的齒輪、聯接曲軸11和輸入構件16的旋轉的鏈輪和鏈、或者聯接曲軸11和輸入構件16的旋轉的帶輪和帶。此外，曲軸11固定地聯接到輸入構件16，沒有能夠將發動機曲軸11的旋轉從變速器14的輸入構件16的相應旋轉脫離的中間離合器、變矩器裝置或其他裝置。如在此描述的，能夠將發動機曲軸11的旋轉與變速器14的輸入構件16脫離的裝置包括將任何相關傳動比考慮在內，能夠允許發動機曲軸11以不同于輸入構件16的相對應旋轉速度的旋轉速度旋轉的任何裝置。
[0046]變速器14分別包括第一和第二行星齒輪組40、50，它們分別具有可旋轉地聯接到第一和第二扭矩機器20、22的元件。行星齒輪組40包括太陽輪42、托架構件44和齒圈48。托架構件44可旋轉地支撐多個小齒輪46，該小齒輪46與太陽輪42嚙合，且齒圈48與小齒輪46嚙合。行星齒輪組50包括太陽輪52、可旋轉地支撐與太陽輪52嚙合的多個小齒輪56的托架構件54以及與小齒輪56嚙合的齒圈58。轉子輪轂35通過中間套筒軸64與太陽輪52—致地旋轉。在一個實施方式中并如在此描述的，變速器14是電動機械變速器裝置，其中，第一和第二扭矩機器20、22是電供能的電動機/發電機。要理解的是在本發明中描述的概念的范圍內，扭矩機器可替代地采用液力、氣動力或其他適當的動力源，以產生扭矩。進一步理解的是，在此描述的概念不限于僅采用第一和第二簡單行星齒輪組的變速器，而是也可以有利地應用于采用任意多個簡單或復雜行星齒輪組或其他齒輪系構造的變速器，只要旋轉曲軸11固定聯接到變速器14的輸入構件16，而沒有能夠將發動機曲軸11的旋轉與變速器14的輸入構件16的相應旋轉脫離的中間離合器、變矩器裝置或其他裝置即可。
[0047]第一扭矩機20和第二扭矩機22封裝在外殼箱體/底板(grOUnd)24內，并且可旋轉地聯接在輸入構件16和變速器輸出構件26之間，該變速器輸出構件26與動力傳動系90相互作用。第一扭矩機20包括固接到變速器外殼24的環形定子30以及支撐在可旋轉轉子輪轂34上的環形轉子32。第二扭矩機22包括固接到變速器外殼24的環形定子31和支撐在可旋轉轉子輪轂35上的環形轉子33。高壓電池13將電力供給到功率逆變器17，該功率逆變器17通過傳送導體41與第一定子30電連接，以控制其操作。功率逆變器17也通過傳送導體43與第二定子31電連接，以控制第二扭矩機22的操作，從而控制操作。第一和第二扭矩機20、22可以作為電動機或發電機操作。第一和第二扭矩機20、22中任一個可以作為電動機操作，其中，由電池13提供的存儲的電力被功率逆變器17轉變并提供到相應的定子30、31，以產生扭矩。第一和第二扭矩機20、22中的任一個可以作為發電機操作，其中，車輛動量可以被轉變成存儲在電池13內的電力，或被第二扭矩機22使用。
[0048]變速器14進一步包括第一離合器51和第二離合器53。第一離合器51是固接離合器或制動器，其選擇性致動以將齒圈構件58固連(ground)到變速器外殼24。輸入構件16與軸60軸向間隔開并且與軸60不同心，軸60將第一行星齒輪組40的托架構件44和第二行星齒輪組50的托架構件54相聯接。軸72優選地與輸入構件16同軸，它聯接到輪轂元件70，以與輸入構件16相聯接，用于與齒圈48共同旋轉。軸62通過輪轂構件37和軸向延伸部分39將轉子輪轂34與太陽輪42聯接。第二離合器53嵌套在軸向延伸部分39、輪轂37和軸62之間。輪轂構件77與第二離合器53聯接。與軸62同心的單獨的套筒軸60將托架構件54和輪轂構件68和69聯接到托架構件44，并由此固定地將托架構件44的旋轉聯接到托架構件54的旋轉。套筒軸64將轉子輪轂35與太陽輪52相聯接。軸向延伸構件78、輪轂77和作為環形軸的軸向延伸構件79將第二離合器53與第一離合器51和齒圈58聯接。軸向延伸構件78外接行星齒輪組50。當第二離合器53被停止致動時，行星齒輪構件58從太陽輪元件42脫離。
[0049]變速器14選擇性地在固定擋模式和可變模式下操作，且可變模式在一個實施方式中是電可變模式。在固定擋模式下的變速器操作包括其中輸出構件26的旋轉速度與輸入構件16的旋轉速度成正比的任何操作。通過致動第一和第二離合器51、53 二者，變速器14在一個固定擋模式下以第一傳動比操作。在本文描述的條件下，與發動機12處于OFF狀態相結合，通過致動第一離合器51，變速器14在發動機關閉固定擋模式下以第二傳動比操作。第一傳動比和第二傳動比可基于第一和第二行星齒輪組40、50的傳動比來確定。在其中一個可變模式下的變速器操作包括任何操作條件，其中，輸出構件26的旋轉速度基于輸入構件16的速度與第一和第二扭矩機20、22的旋轉速度、行星齒輪組40、50的傳動比、第一和第二離合器51、53的致動狀態以及其他因素相結合來確定。
[0050]HCP 5與發動機控制模塊ECM 23、逆變器控制器15和變速器控制模塊TCM 21、以及其他裝置通信。HCP 5提供對ECM 23和逆變器控制器15以及操作者接口裝置6的監管控制，該操作者接口裝置6從車輛操作者接收命令。HCP 5在發動機12和第一及第二扭矩機20、22之間協調扭矩命令，以響應于對操作者接口裝置6的操作者輸入，在變速器14的空擋操作期間建立凈零輸出扭矩條件。HCP 5在發動機12和第一及第二扭矩機20、22之間協調扭矩命令，以響應于對操作者接口裝置6的操作者扭矩請求輸入來控制輸出扭矩。
[0051 ]操作者接口裝置6包括一個或多個裝置，通過該裝置，操作者命令車輛和動力總成系統的操作，所述裝置包括例如加速器踏板、制動踏板、點火鑰匙、變速器擋位選擇器、巡航控制和其他相關裝置。操作者接口裝置6產生用于操作動力總成系統的命令，包括例如動力總成0N/0FF狀態、變速器擋位選擇(例如泊車、倒擋、空擋和駕駛擋中的一個)、操作者扭矩請求、操作者車輛速度請求和其他相關命令。操作者接口裝置6被示為一體裝置，以便容易圖示。
[0052]功率逆變器模塊17優選地包括一對功率逆變器以及相應的電動機控制模塊，該電動機控制模塊被構造成接收扭矩命令并且由此控制逆變器狀態，用于提供電動機驅動或電力再生功能以滿足電動機扭矩命令。功率逆變器包括互補的三相功率電子裝置，且每個包括多個絕緣柵雙極晶體管(IGBT)或者其他適當的功率開關裝置，用于通過在高頻下開關將來自電池13的DC功率轉變成AC功率，用于給第一和第二扭矩機20、22中的相應一個供電。IGBT形成被構造成接收控制命令的開關模式電源。每個三相電動機的每一相包括一對IGBT JGBT的狀態被控制以提供電動機驅動機械功率產生或電功率再生功能。三相逆變器通過DC傳遞導體接收或供給DC電功率，并將它轉變成三相AC功率或從三相AC功率轉變，AC功率通過傳送導體被傳導到第一和第二扭矩機20、22或從第一和第二扭矩機20、22傳導，用于作為電動機或發電機操作。逆變器控制器15控制功率逆變器模塊17，以響應于電動機扭矩命令將電功率傳遞到第一和第二扭矩機20、22以及從第一和第二扭矩機20、22傳遞。電流跨過高壓電氣總線傳送到電池13和從電池傳送，以給電池13充電以及將電池13放電。
[0053]ECM 23操作地連接到發動機12，并且運行為在多個分立線路或其他適當的通信鏈路上從傳感器獲取數據并將致動器命令發送到發動機12^CM 23監視發動機速度和負載，它們被通信到HCP 5。逆變器控制器15監視和控制第一扭矩機20的第一電動機扭矩以及第二扭矩機22的第二電動機扭矩。可替代的是，可以利用兩個電子控制器，每個控制器分別監視第一和第二扭矩機20、22中的相應一個。TCM 21監視旋轉速度并控制第一和第二離合器
51、53的致動和停止致動。
[0054]術語控制器、控制模塊、模塊、控制裝置、控制單元、處理器和類似術語指的是專用集成電路ASIC、電子電路、中央處理單元(例如，微處理器)和相關的內存和存儲裝置(只讀、可編程只讀、隨機存取、硬盤驅動器等)形式的非瞬態存儲器部件的任一種和各種組合。非瞬態內存部件能夠以一個或多個軟件或固件程序或例程、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、信號調制和緩沖電路以及能夠由一個或多個處理器訪問以提供所描述功能的其他部件的形式存儲機器可讀指令。輸入/輸出電路和裝置包括模擬/數字轉換器以及監視來自傳感器的輸入的相關裝置，且這種輸入以預設采樣頻率或響應于觸發事件而被監視。軟件、固件、程序、指令、控制例程、代碼、算法和類似術語意味著任何控制可執行的指令集，包括標準和查詢表。每個控制器執行控制例程，以提供期望的功能，包括監視來自感測裝置和其他聯網的控制器的輸入并執行控制和診斷例程，以控制致動器的操作。在正進行的操作期間，例程可以以規則間隔，例如每100毫秒或3.125、6.25、12.5、25和100毫秒執行。可替代的是，例程可以響應于觸發事件的發生而執行。控制器之間和控制器、致動器和/或傳感器之間的通信可以利用直接有線聯接、聯網的通信總線聯接、無線聯接或任何其他適當的通信聯接而實現。通信包括交換任何適當形式的數據信號，包括例如，通過傳導介質交換電信號、通過空氣交換電磁信號、通過光波導交換光信號、等等。術語“模型”指的是基于處理器的或者處理器可執行的代碼以及相關的標準，其模擬裝置或物理過程的物理存在。如在此使用的，術語“動態的”和“動態地”描述步驟或過程，該步驟或過程實時執行并特征為在例程執行過程中或在例程的執行的迭代之間，監視或以其他方式確定參數的狀態，并規則地或周期地更新參數的狀態。
[0055]發動機12被構造成在ON狀態、OFF狀態和燃料切斷FCO狀態下操作。當在ON狀態下操作時，發動機12被供燃料和點火，由此回轉并產生足夠的扭矩來在怠速下或以接近怠速維持發動機操作。當在FCO狀態下操作時，發動機未被供燃料并且未點火，但是回轉并消耗一些量的動力總成扭矩。當處于OFF狀態時，發動機12未被供燃料、未點火且不回轉，即它的旋轉速度是零。當發動機12處于OFF狀態時，發動機12具有發動機反作用扭矩，該反作用扭矩被定義為克服各種內部發動機摩擦和壓力以在發動機12處于OFF狀態下開始回轉發動機12所需要的摩擦力矩。發動機反作用扭矩包括用于凸輪軸和曲軸的軸承摩擦、活塞栗送阻力、活塞摩擦、氣門彈簧壓縮、回轉損失和與各種部件、附件和其他帶相關聯的其他旋轉慣性、以及阻止發動機旋轉的其他相關的力。發動機反作用扭矩的最大扭矩值在功能上等同于離合器扭矩容量。發動機反作用扭矩可以在任何旋轉方向上施加，并且發動機反作用扭矩的最大值可以是方向特定的。發動機反作用扭矩的最大值可以變化，且所述變化由于發動機12的各種運動部件的溫度以及發動機12中采用的潤滑流體的潤滑性造成的。在動力總成系統10的操作期間，發動機油溫度和/或發動機冷卻劑溫度可以被監視并被用作替代物來動態地估算或以其他方式確定發動機反作用扭矩的最大值。
[0056]在此描述的動力總成系統10可以在此處描述的選定條件下通過與發動機12處于OFF狀態相結合來致動第一離合器51而在變速器14處于發動機關閉固定擋模式下操作。在發動機關閉固定擋模式下操作變速器14包括發動機12處于OFF狀態，致動第一離合器Cl 51以將第二齒圈58固連到變速器外殼24，并操作第一扭矩機20以產生拖曳扭矩，同時考慮并利用發動機12產生的反作用扭矩，以及控制第二扭矩機22以響應于操作者扭矩請求產生第二輸出扭矩，其中，輸出構件26的旋轉速度是第二扭矩機22的旋轉速度的正比。這種操作包括控制第二扭矩機器22以響應于操作者扭矩請求和拖曳扭矩產生第二扭矩輸出，以及控制第一扭矩機20以響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，其中，所述第一扭矩輸出的大小被處于OFF狀態下的發動機反作用扭矩的大小抵消。如理解到的，拖曳和拖曳扭矩指的是與響應于操作者扭矩請求作用的動力總成系統10的各種元件的命令運動相反地作用的力。這可以包括與來自第一扭矩機20的反扭矩相結合采用發動機反作用扭矩，以通過第一和第二行星齒輪組40、50提供所需的反作用扭矩，從而允許第二扭矩機22在輸出構件26處產生推進扭矩，同時使得第一扭矩機20消耗的電功率最小，來在發動機12保持在OFF狀態，S卩，不旋轉時，實現發動機反扭矩。這個可以包括僅采用在OFF狀態下的發動機12，以供給發動機反作用扭矩，從而通過第一和第二行星齒輪組40、50提供所需的反扭矩，以允許第二扭矩機22在輸出構件26處產生推進扭矩，且第一扭矩機20處于自由回轉條件。在功率逆變器17內的相關逆變器電路未觸發時，第一扭矩機20處于自由回轉條件。只要各種扭矩的組合不克服發動機反作用扭矩，由此導致發動機12回轉，變速器20可以在發動機關閉固定擋模式下操作。可從發動機關閉固定擋模式下操作獲得的益處包括在第一扭矩機20的效率小于第二扭矩機22的效率時減小總的電功率消耗。
[0057]圖2以曲線示出桿圖200，該桿圖顯示了在發動機關閉固定擋模式下操作期間，通過參照圖1描述的動力總成系統10的實施方式的元件的功率流和相對旋轉速度。動力總成系統包括變速器214，該變速器214包括相應的第一和第二扭矩機220、222，相應的第一和第二行星齒輪組240、250、發動機212和輸出構件226。桿圖200包括多個節點，所述在豎直軸上表示行星齒輪組的相對傳動比，且在水平軸上表示與節點相關聯的相對旋轉速度和扭矩矢量。如在此使用的，“電動機A”和相關術語描述與第一扭矩機220相關的操作，例如，電動機A扭矩，其描述從第一扭矩機20輸出的扭矩的大小。如在此使用的，“電動機B”和相關術語描述與第二扭矩機222相關的操作，例如，電動機B扭矩，其描述來自第二扭矩機222的扭矩輸出的大小。扭矩矢量包括輸出扭矩280、電動機B推進扭矩282、電動機B拖曳補償扭矩284、電動機A拖曳/慣性扭矩286和發動機反作用扭矩288。發動機反作用扭矩288被認為是偽離合器扭矩，其在動力總成操作期間被采用，以在發動機關閉固定擋模式下操作期間補充或完全取代的電動機A拖曳/慣性扭矩286。
[0058]第一行星齒輪240包括在第一豎直軸245的情況下示出的節點242、244和248，所述節點對應于參照圖1描述的變速器14的第一行星齒輪組40的太陽輪42、托架構件44和齒圈48。第二行星齒輪250包括在第二豎直軸255的情況下示出的節點252、254和258，所述節點對應于參照圖1描述的變速器14的第二行星齒輪組50的太陽輪52、托架構件54和齒圈58。節點速度由它們距它們相應的第一或第二豎直軸245、255的水平距離來表示。
[0059]變速器214包括可旋轉地聯接到第一扭矩機器220的節點242，通過旋轉構件260可旋轉地聯接到節點254的節點244，聯接到發動機212的節點248，聯接到第二扭矩機222的節點252，可旋轉地聯接到輸出構件226的節點254，以及選擇性聯接到第一離合器Cl 251的節點258。旋轉構件260對應于構件60，且將第一托架構件44的旋轉聯接到第二托架構件54的旋轉。桿圖200描繪了包括可在發動機關閉固定擋模式下操作的動力總成的操作。這包括在OFF狀態下，S卩，不旋轉的發動機212，并且離合器Cl 251致動，由此將其旋轉固連到變速器外殼24 ο如此，節點248和258是零速度，且剩余節點242、244、252和254的速度相互關聯，并且直接取決于各個節點242、244、248、252、254和258之間的傳動比。這包括電動機A速度247和電動機B速度257，它們直接連結并且直接線性相關于節點254處的速度，并由此直接線性相關于輸出構件226的速度。
[0060]參照圖1描述的動力總成系統10的實施方式可以通過致動第一和第二離合器51、53 二者而在固定擋模式下操作變速器14，并且可以通過致動第一和第二離合器51、53中的一個而在可變模式下操作變速器。動力總成系統10可以通過在發動機12處于OFF狀態下致動第一離合器51并且控制第一扭矩機20響應于拖曳扭矩產生電動機A扭矩而以電動機B速度257和輸出構件226的速度之間限定的第二傳動比下以發動機關閉固定擋模式操作。在發動機12在OFF狀態下，電動機A扭矩被發動機反作用扭矩抵消。第二扭矩機22被控制以響應于操作者扭矩請求產生電動機B扭矩，并且輸出構件226的旋轉速度基于電動機B速度257來確定。
[0061]圖3以曲線示出與在此描述的動力總成系統10的實施方式相關聯的扭矩控制操作300，包括在豎直軸310上的電動機A扭矩和在水平軸320上的電動機B扭矩。參照圖1描述的其中一個控制器，例如，HCP 5包括可執行的控制例程和相關的標準，以通過與發動機12處于OFF狀態相結合地致動僅一個離合器，例如，第一離合器Cl 51來在發動機關閉固定擋模式下控制動力總成系統10的操作。
[0062]原點305表示O，O扭矩點，8卩，電動機A扭矩等于零且電動機B扭曲等于零。當電動機A扭矩大于原點305時表示正的牽引扭矩，而當電動機A扭矩小于原點305時表示負的反作用扭矩。同樣，當電動機B扭矩大于原點305時表示正的牽引扭矩，而當電動機B扭矩小于原點305時表示負的反作用扭矩。正牽引扭矩的所有情況與操作扭矩機以消耗電功率從而產生正扭矩，例如在車輛中的向前推進相關聯，且負的反作用扭矩的所有情況與操作扭矩機以產生電功率從而提供反作用扭矩效果，例如，車輛中的制動相關聯。
[0063]最小電動機A扭矩312、最大電動機A扭矩314、最小電動機B扭矩322和最大電動機B扭矩324被示出。在此也示出了最小慣性電動機A扭矩313和最大慣性電動機A扭矩315，以及相對應的最小慣性電動機B扭矩323和最大慣性電動機B扭矩325。最小慣性電動機A扭矩313和最大慣性電動機A扭矩315對應于且基于發動機反作用扭矩，且最小慣性電動機A扭矩313與第一旋轉方向上的發動機反作用扭矩相關聯，而最大慣性電動機A扭矩315與在第二相反旋轉方向上的發動機反作用扭矩相關聯。在發動機操作過程中發動機反作用扭矩可以變化，且發動機油溫度和/或發動機冷卻劑溫度可以被監視并被用作替代物，來估算或以其他方式確定發動機反作用扭矩的最大值，并由此確定在以發動機關閉固定擋模式下操作動力總成1的同時能夠實現的最小慣性電動機A扭矩313和最大慣性電動機A扭矩315。
[0064]線330表示命令的輸出扭矩，并進一步指示能夠被命令以實現命令的輸出扭矩的電動機A扭矩和電動機B扭矩的大小的組合。線330是恒定輸出扭矩的大小的一個示例。可理解的是可以示出多條線，它們平行于線330并表示命令的輸出扭矩的增大的大小或減小的大小。為了實現命令的輸出扭矩，電動機A扭矩和電動機B扭矩的大小之間的關系可以以如下方程形式表述:
[0065]To=Kl*Ta+K2*Tb [I]
[0066]其中:
[0067]To表示輸出扭矩；
[0068]Ta表示電動機A扭矩；
[0069]Tb表示電動機B扭矩；
[0070]Kl表示與第一行星齒輪組40相關聯的第一傳動比；以及[0071 ] K2表示與第二行星齒輪組50相關聯的第二傳動比。
[0072]線段332表示由線330所顯示的命令的輸出扭矩的一部分，該部分可以在不超過最小慣性電動機A扭矩313和最大慣性電動機A扭矩315的情況下，S卩，在用于命令的輸出扭矩的在發動機關閉固定擋模式下的操作期間實現。實現命令的輸出扭矩的電動機A扭矩和電動機B扭矩的大小的組合在線段332上繪制。從而，在線段332上捕捉的電動機A扭矩和電動機B扭矩的大小的組合中的任一種可以被實施，以在包括發動機10處于OFF狀態的操作條件下以發動機關閉固定擋模式操作動力總成系統10，且在固定擋模式下操作時電動機A和電動機B—起工作以實現命令的輸出扭矩。電功率消耗跨線段332可以不是恒定的。因此，以在此描述的方式(包括弱離合器模擬，所述弱離合器模擬包括處理發動機反作用扭矩為在功能上等同于離合器扭矩容量)形成線段332允許其中一個控制器沿著最小化功率消耗的線段332選擇電動機A扭矩和電動機B扭矩的組合。與在此描述的動力總成系統1的實施方式的操作相關聯的電功率損失可以通過將處于OFF狀態下的發動機模擬為弱離合器來得以減少，這允許控制系統識別何時需要電動機介入以保持發動機速度為零以用于發動機速度控制，以及何時它可以被忽略以出于燃料經濟性。由于慣性影響以及回轉損失，電動機扭矩命令可以甚至在小扭矩下得以確定，由此減少電能消耗。
[0073]詳細描述和附圖或圖示支持和描述本教導，但是本教導的范圍僅由權利要求書限定。雖然已經詳細描述了用于實施本教導的一些最佳模式和其他實施方式，但是存在各種替代設計和實施方式，用于實踐在所附權利要求書中限定的本教導。
【主權項】
1.一種用于控制動力總成系統的方法，所述動力總成系統包括固定地聯接到包括第一和第二扭矩機的多模式變速器的輸入構件的內燃發動機，其中所述多模式變速器在多個固定擋和可變模式中的一種下操作，以通過第一和第二離合器的選擇性致動將扭矩傳遞到輸出構件，所述方法包括: 響應于在固定擋模式下操作多模式變速器的指令: 僅致動第一離合器； 指令內燃機到OFF狀態； 控制第一扭矩機，以響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，其中所述第一扭矩輸出被在發動機處于OFF狀態下的發動機反作用扭矩彌補，以及 通過控制第二扭矩機響應于操作者扭矩請求和第一扭矩機的第一扭矩輸出產生第二扭矩輸出，在固定擋模式下操作多模式變速器。2.如權利要求1所述的方法，其中，固定地聯接到所述多模式變速器的輸入構件的所述內燃發動機包括可旋轉地聯接到所述多模式變速器的輸入構件且沒有能夠將發動機曲軸的旋轉從輸入構件的相對應旋轉脫開的介于中間的裝置的內燃發動機。3.如權利要求1所述的方法，還包括第一和第二行星齒輪，第一和第二行星齒輪各自包括太陽輪、可旋轉地支撐多個小齒輪的托架構件以及齒圈，所述第一托架構件可旋轉地聯接到所述第二托架構件，且其中，致動僅第一離合器包括將第二行星齒輪的齒圈固連到變速器外殼。4.如權利要求1所述的方法，其中，控制第一扭矩機，以響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，其中所述第一扭矩輸出被在發動機處于OFF狀態下的發動機反作用扭矩彌補，包括減小第一扭矩輸出，該扭矩輸出由等于發動機反作用扭矩的量彌補。5.如權利要求1所述的方法，還包括在發動機處于OFF狀態下基于發動機油溫度確定發動機反作用扭矩。6.如權利要求1所述的方法，其中，在固定擋模式下操作多模式變速器還包括輸出構件的旋轉速度是第二扭矩機的旋轉速度的正比。7.—種動力總成，包括: 內燃發動機，該內燃發動機具有固定地聯接到多模式變速器的輸入構件的曲軸； 多模式變速器，該多模式變速器包括第一和第二扭矩機、第一和第二行星齒輪以及第一和第二離合器，其中，所述多模式變速器可通過致動第一和第二離合器而在固定擋模式下操作，并且通過致動第一和第二離合器中的一個而在多個可變模式中的一種下操作；以及 控制器，該控制器包括可執行例程，以在發動機關閉固定擋模式下操作所述變速器，所述例程包括執行以下項的各步驟: 致動僅第一離合器； 控制第一扭矩機以響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，其中，在發動機處于OFF狀態下，該第一扭矩輸出被發動機反作用扭矩彌補；以及 控制第二扭矩機，以響應于操作者扭矩請求和第一扭矩輸出產生第二扭矩輸出。8.如權利要求7所述的動力總成系統，其中，具有固定聯接到所述多模式變速器的輸入構件的曲軸的內燃發動機包括具有曲軸的內燃發動機，該曲軸可旋轉地聯接到所述多模式變速器的輸入構件，而沒有能夠將發動機曲軸的旋轉從輸入構件的相對應旋轉脫開的介于中間的裝置。9.如權利要求7所述的動力總成系統，還包括第一和第二行星齒輪，該第一和第二行星齒輪各自包括太陽輪、可旋轉地支撐多個小齒輪的托架構件以及齒圈，所述第一托架構件可旋轉地聯接到所述第二托架構件，且其中，致動僅第一離合器包括將第二行星齒輪的齒圈固連到變速器外殼。10.如權利要求7所述的動力總成系統，其中，控制第一扭矩機以響應于拖曳扭矩產生第一扭矩輸出，其中，在發動機處于OFF狀態下，第一扭矩輸出被發動機反作用扭矩彌補包括減小第一扭矩輸出，該第一扭矩輸出由等于發動機反作用扭矩的量彌補。
【文檔編號】B60W10/10GK105984456SQ201610158242
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】S.C.鮑曼, P.F.陳, J.D.懷斯, B.M.康倫, N.K.巴克諾
【申請人】通用汽車環球科技運作有限責任公司