本发明涉及在离合器接合的瞬变期间对马达扭矩作出的调节以抵消发动机惯性阻力（inertia drag）、发动机起动扰动和离合器锁止。
背景技术：
混合动力车辆结构可以采用多种形式将电池、电力牵引马达和内燃发动机在车辆传动系中可操作地连接在一起。本申请的受让人在开发中提议的一种结构是模块化混合动力传动装置（MHT）。实现MHT的关键技术是无电力逆变器的传动装置（ECLT）。为了复制传统的自动变速器的变矩器功能，MHT动力传动系统依赖于起动机/交流发电机以及电机前面的分离离合器和电机后面的启动离合器的主动控制。
去除变矩器改善了动力传动系统的效率，然而，MHT的驾驶性能必须满足与自动变速器产品所相当的目标。MHT的主要控制挑战是在发动机起动和离合器接合期间吸收传动系中的金属声、跳动和振动而创建更安静、无压力的驾驶体验。
没有变矩器，产生了（特别是在复杂的离合器接合瞬变期间）协调离合器、发动机和马达的新挑战。必须无缝整合所有的摩擦元件控制、压力控制和马达扭矩控制来传输平顺的车轮扭矩。此外，无逆变器分离离合器的接合对离合器压力非常敏感，而在离合器接合期间实现适当的阻尼（damping）和平顺性是具有挑战性的任务。
必须平顺并快速地起动MHT中的发动机并且每次起动伴随着瞬时离合器接合过程，该过程导致传输至传动系的实质的惯性阻力和扭矩扰动。由于复杂的瞬变动力学导致的估算发动机和离合器扭矩的困难和不确定性使得马达扭矩补偿成为具有挑战性的任务。
对于发动机起动在MHT离合器接合的瞬变，存在由多个扰动引起的机械共振的激发而产生振动的问题。由此产生的振动现象是由于在传动系中没有变矩器而导致了较低阻尼所致。具有取决于马达转速的频率的电动马达扭矩产生扭矩波动。
如下文概述的本发明能解决上述问题和其它问题。
技术实现要素：
本发明提出一种在发动机起动离合器接合期间利用主动的对策直接作出反应并补偿扭矩扰动来改善混合动力马达扭矩补偿的方法。公开的算法基于离合器动力学和车辆响应而主动地调节马达扭矩。
根据本发明的一个方面，公开了一种包含马达、发动机、用于向马达供应电力的电池和控制器的混合动力车辆。控制器配置用于：基于驾驶员扭矩需求和发动机扭矩指令提供基准马达扭矩指令；在控制器提供发动机起动指令之后探测离合器接合的时间段，基于离合器压力值和离合器滑移（slip）速度值计划额外的马达扭矩以补偿发动机惯性阻力。
根据本发明的另一方面，公开了一种包含马达、发动机、向马达供应电力的电池和控制器的混合动力车辆。控制器配置用于：基于驾驶员扭矩需求和发动机扭矩指令提供基准马达扭矩指令；在控制器提供发动机起动指令之后探测离合器接合的时间段；以及使用比例积分（PI）控制器调节马达扭矩以维持车辆加速。
根据本发明的又一方面，公开了一种运转混合动力车辆的方法，该车辆具有通过分离离合器可选地连接至传动系的发动机和辅助动力源。该方法的步骤包含获取基准马达扭矩指令、发动机起动指令后探测一旦离合器完全接合就结束的离合器接合的时间段、基于离合器压力值和离合器滑移速度值计划额外的马达扭矩以补偿发动机惯性阻力、以及使用比例积分控制器调节马达扭矩以维持车辆加速。
根据本发明，提供一种混合动力车辆，该混合动力车辆包含：马达；发动机和向马达供应电力的电池；分离离合器；至少一个控制器，配置用于在发动机起动后离合器接合阶段期间以基于离合器压力和离合器滑移速度调节马达扭矩来补偿发动机惯性阻力。
根据本发明的一个实施例，当马达和发动机之间的分离离合器完全接合时终止离合器接合阶段。
根据本发明的一个实施例，当马达的转速和发动机的转速基本相等从而指示分离离合器完全接合时终止离合器接合阶段。
根据本发明的一个实施例，当马达和发动机之间的分离离合器开始拖动发动机时开始离合器接合阶段，其中，在开始离合器接合前提供校准的时间窗口。
根据本发明的一个实施例，离合器压力信号提供至基于存储有值的表格获取前馈扭矩指令的增益计划处理器。
根据本发明的一个实施例，离合器滑移速度值提供至基于马达转速和发动机转速的比例控制器，并且其中，比例控制器提供请求改变马达扭矩的信号。
参考附图和下文说明性实施例的具体描述将会更好地理解本发明的其它方面。
附图说明
图1A是用于不包括变矩器的混合动力车辆的模块化混合动力传动系统的示意图；
图1B是用于包括变矩器的混合动力车辆的模块化混合动力传动系统的替代实施例的示意图；
图2是说明在发动机起动期间补偿发动机阻力并用于维持车辆加速的扭矩补偿算法的控制图；
图3是用于瞬时离合器接合探测系统的控制图；
图4是更详细地说明在发动机起动期间补偿发动机阻力并用于维持车辆加速的扭矩补偿算法的展开控制图；以及
图5是发动机起动期间补偿发动机阻力并用于维持车辆加速的扭矩补偿系统的图示代表。
具体实施方式
下文提供了本发明说明性实施例的具体描述。公开的实施例是本发明的示例，其可以以多种替代形式实施。附图不一定按比例绘制。可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。本申请所公开的具体结构和功能细节不应解释为限定，而仅为教导本领域技术人员怎样实施本发明的代表性基础。
参考图1A和图1B，以示意图的形式显示了模块化混合动力传动装置10。发动机12可操作地连接至当需要额外的扭矩时用于起动发动机12的起动机14。马达（或电机）16可操作地连接至传动系18。在传动系18上发动机12和电机16之间提供有分离离合器20。传动系18上还提供有变速器（或变速箱）22。传输自发动机12和马达16的扭矩提供至传动系18，以提供至向车轮24提供扭矩的变速器22。在变速器22和发动机12和/或马达16之间提供有启动离合器26以通过变速器22提供扭矩至车轮24。如图1A所显示的，在变速器22和发动机12和/或马达16之间提供有启动离合器26A以通过变速器22提供扭矩至车轮24。如图1B所显示的，在变速器22和发动机12和/或马达16之间提供有变矩器26B以通过变速器22提供扭矩至车轮24。虽然去除变矩器是图1A中的实施例的优点，但是本发明还有利于减小具有类似于图1B的实施例中显示的变矩器26B的系统中的振动。
车辆包括用于控制多个车辆系统和子系统的车辆系统控制（VSC）并且在图1A和图1B中总体上通过框27表示。VSC27包括分布在车内多个控制器中的多个相互关联的算法。例如，用于控制MHT动力传动系统的算法分布在发动机控制单元（ECU）28和变速器控制单元（TCU）29之中。ECU28电连接至发动机12，用于控制发动机12的运转。TCU29电连接至电机16和变速器22并控制它们。根据一个或多个实施例，ECU28和TCU29使用共用总线协议（例如，控制器局域网（CAN））通过硬线车辆连接相互通信并且与其它控制器（未显示）通信。尽管说明的实施例描述了VSC27用于控制MHT动力传动系统的功能包含在两个控制器（ECU28和TCU29）内，但是混合动力电动车辆（HEV）的其它实施例包括单个VSC控制器或两个以上的控制器用于控制MHT动力传动系统。
参考图2，显示了控制算法30的概述。VSC27包括扭矩控制算法或策略30、允许模块混合动力传动装置10没有变矩器的运转而获取额外运转效率的分离离合器20和启动离合器26。根据一个或多个实施例，控制算法可包含在TCU29中，或者可以集成在下文详细描述的硬件或软件控制逻辑中。在控制（图1A和图1B中显示的）发动机12和马达16的运转并提供初始马达扭矩指令输出信号36的扭矩控制系统中开发有基准扭矩确定策略32。当分离离合器20处于正与传动系接合的进程中时，离合器接合探测算法38在控制系统中设置标记信号40。当可通过比较发动机12和马达16的转速指示的离合器完全接合时去除该标记。当发动机12和马达16的转速在指定的偏差内彼此相等时，确定离合器为完全接合。
提供前馈调节算法42用于补偿当一旦驱动起动机14而起动发动机12时出现的发动机阻力。当起动机14接合发动机12时出现发动机负扭矩。为了补偿发动机负扭矩，在离合器接合阶段之前斜坡增加（ramp up）马达16的扭矩输出。前馈调节算法42提供指示发动机阻力的发动机阻力扭矩调节信号44，以在离合器接合阶段之前和期间请求斜坡增加马达的扭矩输出。
提供反馈调节算法48用于在离合器接合阶段期间维持车辆加速。当车辆在离合器接合阶段之前加速时，可调节马达扭矩以维持相同的加速并且从而改善车辆驾驶性能。由控制器记录离合器接合阶段之前的车辆加速。滤波的车辆加速信号以闭环反馈至控制器并且提供加速反馈信号50。
对用于发动机阻力信号44和加速反馈信号50的扭矩调节求和并在框54处滤波以提供马达扭矩调节信号56。当离合器接合标记设置为“真”时，提供马达扭矩调节信号作为58处的信号，用于在框60处与初始马达扭矩指令输出信号36求和，并且在62处将马达扭矩指令提供至马达16。
参考图3，更详细地显示了离合器接合探测线路38。通过在66处启动计时器而开始离合器接合探测算法。系统基于包括液压油温信号70和液压管线压力信号72的输入而在68处确定增压时间值。其它信号也可用于更严密地估算开始离合器接合之前增压离合器流体压力所需要的时间。温度信号70和管线压力信号72用于确定系统中的增压时间因子，其中，如果完全分离则允许离合器压力下降到行程压力（stroke pressure）值以下至零，从而进一步改善系统效率。
在行程压力总是通过向分离离合器20（如图1A和图1B中显示的）提供一定压力的液压油的液压泵维持的系统中，可以省略确定增压时间因子的步骤。然而，在需要增压时间来补偿涉及填充和增压分离离合器20的延迟的系统中，将在66处施加行程压力时对应于计时器的开始的时间T在74处与增压时间值比较。如果时间T小于增压时间因子，则在76处将针对离合器接合的标记设置为假。或者，如果在74处时间T不小于增压时间因子，则算法前进至78，在78处通过采用发动机转速（ωe）和马达转速（ωm）之间差异的绝对值而确定离合器是否接合。如果绝对值小于指定的偏差值则在80处将针对离合器接合的标记设置为真。当在80处设置标记时，（图4中显示的）框84能使用马达扭矩调节信号，下文将参考图4进行解释。
接合探测算法38首先探测离合器的力开始拖动发动机直至克服发动机惯性的接触点的开始。离合器传输扭矩前的离合器行程和增压时间（Timeboosting）大概是可预测的并且可基于存储有值的表格得到。仅假设液压油温度的影响可忽略时可从管线压力指令推断Timeboosting的持续时间。Timeboosting和管线压力的关系可以在基于离合器接合实验测试而凭经验构建的校准表格中捕获。可从已知的Timeboosting值和离合器压力指令的已知正时推断接触点的正时。可通过测量发动机转速和马达转速之间的差异来探测当离合器完全接合时接合的终点。当发动机转速信号和马达转速信号相等或者发动机转速和马达转速之间的差异在预定的差异内时，离合器接合完成。
在总是通过离合器的液压系统维持最小行程压力的系统中，离合器接合探测可从行程压力的施加开始而不需要计算Timeboosting正时因子。在这样的系统中，如上文所述，一旦向离合器施加行程压力则立刻设置离合器接合标记，而当发动机转速和马达转速足够接近或相等时终止。
参考图4，离合器接合探测算法38显示为包括在图3中78处用于确定离合器是否接合的在86处用于发动机转速的和在88处用于马达转速的输入。
在反馈调节算法48中，在框92处滤波加速预接合信号90，并且保持为用于比例积分（PI）控制器94的设定值（set point）。在框98处滤波车辆加速信号96，并且作为反馈提供至用于闭环控制的比例积分控制器94。
反馈调节算法48还接收通过框102处的意图改变探测算法来评估的驾驶员动力指令100。如果驾驶员通过从加速器踏板减少压力或通过应用车辆的制动器而“松开加速器踏板”，则可指示意图改变的确定。一种探测“松开加速器踏板”意图改变事件的方法是确定驾驶员动力指令是否从dPdrv/dt>0改变到dPdrv/dt<=0，其中，dPdrv/dt为驾驶员动力需求的改变。如果在框102处探测到意图改变，则设置标记并且设置或非（NOR）门104并立刻提供信号106取消扭矩反馈调节。如果确定没有意图改变，则反馈调节算法48提供马达扭矩调节信号56。
在前馈调节算法42中，预期发动机起动期间的发动机负扭矩。基于离合器压力信号110斜坡增加马达扭矩，在框112处在校准表格中调节离合器压力信号110以确定用于提供至比例控制器114的增益计划（gain scheduling）的值Kp。比例控制器114还接收提供至减法器116的发动机转速输入信号86和马达转速输入信号88。比例控制器114提供前馈值，前馈值在118处滤波并作为阻力扭矩调节信号44被提供至框120以便于与加速反馈信号50求和。框120的输出在框54处滤波而马达扭矩调节56通过框84进行逻辑运算。框84的输出在框60处与初始马达扭矩指令36结合以提供马达扭矩指令62至马达16。
参考图5，显示了马达扭矩的前馈和反馈调节。说明分离离合器压力124的线从发动机没有运转而车辆由电机驱动的点开始。在允许行程压力下降至零的系统中假设分离离合器压力124处于零。起动机信号126指示在初期起动机是停止的，但是一旦发起发动机运转，通过线126升高的部分指示启动起动机马达14。在初始起动时，提供最大压力的液压流体以填充离合器20。一旦填充，只在离合器的力开始阻碍发动机12之前时允许离合器20内的压力下降至系统行程压力水平。线128显示的发动机转速初期为零，但是发起起动指令后不久开始增加。此时，起动机14已经起动了发动机12并且燃料提供至发动机12并且由于燃烧进程的开始使得发动机转速128增加。发动机转速128继续增加直到它达到线130指示的马达转速为止。一旦发动机转速128达到马达转速130，作出离合器完全接合的确定。
参考代表马达扭矩的线136，在预起动和离合器接合的整个过程中马达扭矩保持相对恒定。当如线140显示的起动机/马达开始提供起动机扭矩时，如通过线138所显示的发动机扭矩初期为负。发动机起动后发动机扭矩迅速增加，此时发动机旋转由线136显示的马达扭矩和线138显示的发动机扭矩两者辅助。通过线142显示通过离合器传输的发动机扭矩指示了初期传输至离合器的发动机扭矩142为负，但是随着发动机扭矩138的增加，传输至离合器的发动机扭矩也与线142所示类似地增加。在虚线132处离合器达到完全接合。
继续参考图5，通过线144表示前馈马达扭矩调节。在准备时间（Timeprep）窗口的开始处刚好在开始离合器接合进程前马达扭矩迅速地增加。额外的发动机扭矩补偿由惯性阻力导致的发动机负扭矩。当在132处实现离合器的完全接合时，发动机扭矩的增加逐渐减为零。
图5中通过线148说明用于维持车辆加速的反馈调节。估计在离合器的力开始拖动发动机时开始提供逐渐增加的基于反馈而调节马达扭矩的增量。随着发动机开始产生正扭矩，增加马达扭矩的请求达到顶峰并且随后逐渐停止。然而，应理解，扭矩响应曲线的实际形状可不同于显示的曲线。当离合器完全接合并且接合标记（Flagengagement）设置为假时，终止反馈加速调节。
尽管上文描述了示例性实施例，但并不意味着这些实施例描述了本发明的所有可能形式。当然，说明书中使用的词语为描述性词语而非限定，且应理解，可作出各种改变而不脱离本发明的实质和范围。可结合多个实施的实施例的特征以形成本发明进一步的实施例。