专利名称：混合动力电动汽车的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混合动力电动汽车。
背景技术：
Lawrie等人的第5，993，350号美国专利提供一种用于混合动力汽车的动力传动 系统。该混合动力汽车包括热机(例如柴油机)及电机，电机既可作为电动机操作也可作 为交流发电机操作，用于为车辆提供动力。混合动力汽车还包括手动变速器，从驾驶员的角 度来看，手动变速器被配置成作为自动变速器操作。发动机和电机驱动输入轴，输入轴又驱 动变速器的输出轴。除了驱动变速器之外，在变速器升档或降档期间，电机通过降低或增加 输入轴转速来调节输入轴转速以使其同步。通过变速器控制器来控制变速器的运转，变速 器控制器接收输入信号并产生输出信号来控制换档及离合器马达，从而实现变速器的平稳 起动、平顺升档和降档。Hoshiya等人的第6，019，699号美国专利提供一种用于混合动力汽车的传动控制 系统，该系统防止在变速器中使用单向离合器出现的延时。在该传动控制系统中，电动机和 内燃机连接至变速器的输入侧，该变速器具有将通过使用单向离合器设置的至少一个档位 级别。所述传动控制系统包括检测器，用于检测滑行状态(coasting state)，其中，单向 离合器在由档位级别设置的减速状态下分离；输入转速提升装置，当检测到滑行状态时该 装置用于驱动电动机，以使变速器的输入转速可接近同步转速，该同步转速为将通过使用 单向离合器设置的档位级别的传动比与变速器的输出转速之积。
发明内容
一种用于控制混合动力电动汽车动力传动系的方法，该方法包括响应于请求增 加所述多个牵引轮的至少一个牵引轮上的动力传动系制动力，(i)命令至少一个离合器增 加变速器的传动比，(ii)在离合器激活(stroke)时，命令电机用作发电机，以使电机将制 动力施加给所述多个牵引轮的至少一个牵引轮。混合动力电动汽车包括多个牵引轮、发动机及变速器，该变速器与所述发动机机 械连接并包括至少一个离合器以改变所述变速器的传动比。所述混合动力电动汽车还包括 电机和控制器，该电机与所述多个牵引轮的至少一个牵引轮机械连接。该控制器被配置为 响应于请求增加所述多个牵引轮的至少一个牵引轮上的动力传动系制动力，(i)命令所述 至少一个离合器增加所述变速器的传动比，(ii)在离合器激活时，命令所述电机用作发电 机，以使所述电机将制动力施加给所述多个牵引轮的至少一个牵引轮。混合动力电动汽车包括多个牵引轮、发动机及变速器，该变速器与所述发动机机 械连接并包括至少一个离合器以改变所述变速器的传动比。所述混合动力电动汽车还包括 电机、储能单元和控制器，该电机与所述多个牵引轮的至少一个牵引轮机械连接。该控制器 被配置为响应于请求增加所述多个牵引轮的至少一个牵引轮上的制动力，(i)命令所述电 机用作发电机，以使所述电机将制动力施加给所述多个牵引轮的至少一个牵引轮，直至储能单元的荷电状态达到期望的阈值，(ii)在储能单元的荷电状态达到期望的阈值之后，命 令至少一个离合器增加所述变速器的传动比。虽然阐述和公开了根据本发明的示例性实施例，但是这种公开不应被解释为限制 本发明，在不脱离本发明的范围的情况下，可预知可对其进行各种修改和可选设计。
图1是混合动力电动汽车的示例性结构的框图。图2是混合动力电动汽车的另一示例性结构的框图。图3是响应于手动挂低档的请求所产生的变速器输出扭矩的示例图。图4是响应于手动挂低档的请求所产生的电机扭矩的示例图。图5是响应于手动挂低档的请求所产生的电机和变速器输出净扭矩的示例图。图6是响应于手动挂低档的请求所产生的即将接合的变速器离合器(on-coming transmission clutch)压力指令的示例图。图7是响应于手动挂低档的请求所产生的即将分离的变速器离合器(off-going transmission clutch)压力指令的示例图。图8是手动挂低档期间发动机转速的示例图。
具体实施例方式例如当混合动力电动汽车在下陡坡时，为了实现附加减速和最小化制动器磨 损，混合动力电动汽车的驾驶员可执行手动挂低档操作。变速器可通过同步离合器 (synchronous clutch)或滑行离合器(coast clutch)调至低档以使负扭矩(制动扭矩) 传输至传动系。手动挂档期间，在获得期望的负传动系扭矩的过程中可能会在混合动力电动汽车 传动系(和其他传动系结构)中出现延时。该延时可达ls，该延时通过驾驶员指令而测得 或PRNDL(停车档/倒档/空档/前进档/低速档)换挡杆位置运动至半轴扭矩增加而测 得。延时可由需要激活即将接合的变速器离合器而产生。延时也可在变速器处于降档时由 需要确保发动机不超过其转速极限而产生。传动系可等待直至车速降低，以使在变速器被 降档时，发动机转速不会超过其极限。这里公开的特定实施例可减小/消除在手动挂档请求开始之后在获得期望的负 传动系扭矩的过程中所出现的延时。作为示例，如果发动机转速小于期望档位的期望阈值， 则可要求电机提供负传动系扭矩，同时要求机械式传动系执行手动挂档操作(例如，激活 即将接合的离合器，促使发动机达到同步转速并使扭矩转换成新的扭矩比)。如果发动机转 速大于期望的阈值，则可使换档请求延时直至发动机转速小于期望的阈值。一旦获得新的 档位，就可随着机械扭矩增加而降低电扭矩，以提供大体一致的车辆减速。作为另一个示例，可要求电机提供负传动系扭矩(可能在机械式传动系保持关闭 时)，直至相关电池达到期望的荷电状态。(如本领域普通技术人员所知的，当电机提供负 传动系扭矩时，电机用作发电机。电机产生的电能可被储存在电池中。)之后，可要求机械 式传动系执行手动挂档，正如这里所描述的，电扭矩降低同时机械扭矩增加。现在参照图1，机动车辆10可包括传动系12。传动系12可包括轮胎/车轮总成
414n(14a, 14b，14c, 14d)、发动机16、电机18 (例如电后桥驱动)及储能单元19 (例如电池)。 传动系12还可包括结合曲轴的起动发电机(CISG或其他电机)20、变速器22、前差速器24 及前桥半轴26。如本领域普通技术人员所知的，彼此直接相邻的组件机械连接。传动系12 还可包括后差速器28、后桥半轴30及后驱传动轴(rear prop shaft) 32。变速器22可包括输入件34，该输入件34与发动机16机械连接；输出件36，通过 前差速器24与轮胎/车轮总成14a、14b机械连接；一个或多个齿轮38 ；—个或多个离合器 40，以已知形式布置。如本领域所知，CISG 20可被用来起动或关闭发动机16 ；发动机16可产生动力以 通过变速器22、前差速器24及前桥半轴26来驱动轮胎/车轮总成14a、14b。同样如本领 域所知，电机18可用作电动机，以产生动力，用于通过后驱传动轴32、后差速器28及后桥 半轴30来驱动轮胎/车轮总成14c、14d ；电机18还可用作发电机，以产生电能，该电能被 储存在储能单元19中。发动机16和电机18其中之一或两者可用于产生动力来驱动轮胎 /车轮总成14n。一个或多个控制器42可与电机18和/或变速器22进行通信。控制器42可将扭矩 指令/请求提供至电机18，以使例如电机消耗电能来产生用于轮胎/车轮总成14c、14d的 驱动力，或者使电机消耗机械能来产生用于轮胎/车轮总成14c、14d的制动力(负扭矩)。 控制器42可将指令/请求提供至变速器22，从而例如通过将离合器40以已知形式应用于 齿轮38来改变变速器22的传动比(例如输入件34的转速与输出件36的转速之比)。如 下所述，可调整这些指令以响应于手动挂低档请求在很小或没有延时的情况下提供负传动 系扭矩。现在参照图2，相对于图1编号相差100的编号元件具有与图1的编号元件相似的 描述。图2的传动系112包括动力传输单元144、前驱传动轴146及联接器148。如本领域 所知，这些附加组件⑴可允许发动机116驱动任何一个轮胎/车轮总成114n ； (ii)可允 许电机118驱动任何一个轮胎/车轮总成114n。当然，也可使用其他传动系结构。参照图3至图8，发动机、电机、变速器离合器及控制器(例如图1和图2中所示的 发动机16、116，电机18、118，离合器40、140，及控制器42、142)的运转参照响应于手动挂低 档的请求出现的几个运行模式进行描述。尽管在图3至图8的实施例中有五个这样的运行 模式，但是可使用任何适合数量的运行模式。图3描述了手动挂低档期间，传统的变速器输出至传动系的扭矩。即，变速器输出 扭矩相对于最终目标值在延时之后首先出现过冲然后出现下冲。如图4所示，通过将抵消 的电机扭矩添加至传动系，电机和变速器输出至传动系的净扭矩使过冲和下冲减少，同时 减小了延时，如图5所示。模式1 在手动挂低档请求开始时策略进入模式1。控制器可命令电机提供负扭矩 (即电机用作发电机)。该扭矩可继续攀升至最大扭矩的标定值，该标定值可以是车速的函 数。在控制器通过例如换档就绪标志或任何其他已知技术接收变速器准备降档(增 加传动比)的通知之后，策略可退出模式1。当降档时，如果发动机转速没有超过其极限，则 策略可在换档就绪标志被设置之后立即退出模式1。当降档时，如果发动机转速超过其极 限，则在换档就绪标志被设置之前策略可等待直至发动机转速降低至合适值为止，然后策略可退出模式1。在其他实施例中，当储能单元的荷电状态达到阈值时(假设在降档时发动 机转速(如果发动机在运转)没有超过其极限)，可设置换档就绪标志。模式2 如果在模式1电机扭矩仍未达到标定值，则起始于模式1的电机扭矩指令 可继续(例如攀升至标定值之后保持不变)。控制器可命令即将接合的变速器离合器压力 升至较高值以提供给离合器，然后削减至如本领域所知的起动换档所需的标定值。控制器 可命令即将分离的变速器离合器压力降至同样如本领域所知的减小的标定值。在定时器、扭矩相位检测和/或以已知形式进行的换档起动检测终止时，策略可 退出模式2。模式3 控制器命令即将接合的变速器离合器压力以本领域所知的协同方式增 加，并命令即将分离的变速器离合器压力以本领域所知的协同方式减小。控制器将电机扭 矩保持在当前的指令值直至检测到发动机转速降低(对应于变速器输出扭矩峰值)为止。 (如本领域所知，如果所述即将接合的和即将分离的离合器的协同活动偏向分离状态，则这 种协同活动将导致发动机转速骤降。如果这种协同活动偏向接合状态，当然，发动机转速将 升高并且变速器输出扭矩将变得更负。)然后，控制器可命令电机提供正扭矩(即电机用作 发动机)。(可选地，这个指令可在策略退出模式3之后开始。)该扭矩可继续攀升至最大 扭矩的标定值，该标定值可以是车速的函数。当变速器的传动比达到期望值(例如最终值的5% )时，策略可退出模式3。模式4 控制器可通过例如开环或闭环形式来控制即将接合的离合器，并命令即 将分离的离合器使其压力在其激活压力以下。控制器可命令电机返回例如零扭矩(或其他 目标值)，作为换档完成百分比的函数。命令电机扭矩抵消输入至变速器的惯性力矩可提 供更加平顺的换档操作。将电机扭矩保持在零扭矩(或负扭矩)可提供当要求手动挂档时 期望的升高的负扭矩感觉。因此，该感觉可基于具体的车辆应用被标定，也可针对每一个换 档类型进行标定。例如，如果在请求之后立即发生换档，则驾驶员可期望额外的惯性力矩感 觉。如果换档发生在几秒钟之后以获得更好的制动再生(brakeregeneration)，则驾驶员不 会期望任何扭矩感觉，这是因为其被换档请求延时。当变速器的传动比达到期望值(例如最终值的90% )时，策略可退出模式4。模式5 该模式为最后一个模式并且提供换档操作的完成。如本领域所知，控制器 可命令即将接合的变速器离合器压力升至最大值并可命令即将分离的变速器离合器压力 降至最小值，等等。尽管已经描述了本发明的实施例，但是并不意味着这些实施例描述了本发明所有 可能的形式。说明书中使用的术语仅仅是描述性的，并不是限制性的，应该理解，在不脱离 本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种修改。
权利要求
一种混合动力电动汽车，包括多个牵引轮；发动机；变速器，与所述发动机机械连接并包括至少一个离合器以改变所述变速器的传动比；电机，与所述多个牵引轮的至少一个牵引轮机械连接；控制器，被配置为响应于请求增加所述多个牵引轮的至少一个牵引轮上的动力传动系制动力，命令所述至少一个离合器增加所述变速器的传动比，在离合器激活时，命令所述电机用作发电机，以使所述电机将制动力施加给所述多个牵引轮的至少一个牵引轮。
2.如权利要求1所述的混合动力电动汽车，其中，所述控制器还被配置为在命令至少 一个离合器增加所述变速器的传动比之前命令电机用作发电机。
3.如权利要求1所述的混合动力电动汽车，其中，所述控制器还被配置为在离合器激 活之后，命令所述电机用作电动机，以使所述电机将驱动力施加给所述多个牵引轮的至少 一个牵引轮。
4.如权利要求3所述的混合动力电动汽车，其中，所述控制器还被配置为当所述变速 器的传动比达到第一目标值时命令所述电机用作电动机。
5.如权利要求4所述的混合动力电动汽车，其中，当所述变速器的传动比达到第二目 标值时，所述电机用作电动机的指令解除。
6.如权利要求1所述的混合动力电动汽车，其中，所述多个牵引轮的至少一个牵引轮 为前牵引轮。
7.如权利要求1所述的混合动力电动汽车，其中，所述多个牵引轮的至少一个牵引轮 为后牵引轮。
全文摘要
本发明公开了一种混合动力电动汽车，包括多个牵引轮；发动机；变速器，与所述发动机机械连接并包括至少一个离合器以改变所述变速器的传动比；电机，与所述多个牵引轮的至少一个牵引轮机械连接；控制器，被配置为响应于请求增加所述多个牵引轮的至少一个牵引轮上的动力传动系制动力，命令所述至少一个离合器增加所述变速器的传动比，在离合器激活时，命令所述电机用作发电机，以使所述电机将制动力施加给所述多个牵引轮的至少一个牵引轮。
文档编号B60W10/04GK101885300SQ20101017670
公开日2010年11月17日 申请日期2010年5月12日 优先权日2009年5月15日
发明者丹尼尔·斯科特·科尔文, 沃尔特·约瑟夫·欧特曼, 马文·保罗·克拉斯卡 申请人:福特全球技术公司