用于混合动力汽车的方法和系统与制造工艺

用于混合动力汽车的方法和系统相关申请交叉引用本申请要求于2012年5月4日提交的美国临时专利申请第61/642,849号的优先权，其内容结合于此作为参考技术领域本发明涉及用于改善车辆的驾驶性能和燃料经济性的系统和方法。该方法尤其对选择性地连接至电机和变速器的发动机有效。

背景技术：
混合动力汽车潜在地提供优于非混合动力汽车的燃料经济性和车辆行驶里程。混合动力汽车的一个实例包括根据车辆操作条件选择性地连接至电机和变速器的发动机。发动机可经由电力致动或液压致动的分离式离合器而选择性地连接至电机和变速器。分离式离合器允许电机在低扭矩需求条件下向车轮提供扭矩，而无需操作发动机并且无需提供扭矩来旋转未燃烧空气-燃料混合物的发动机。分离式离合器还可用于经由电机使发动机从未旋转的状态重启。经由分离式离合器将电机选择性地连接至发动机可能会引起在非混合动力汽车中没有出现过的问题。例如，发动机启动会向车辆动力传动系统引入振动和扭矩脉动。如果过于突然地使用分离式离合器，则噪音和振动会被引入到车辆动力传动系统，从而使驾驶员受到干扰。类似地，如果过于突然地释放分离式离合器，则驾驶员同样会受到干扰。因此，期望能够改善分离式离合器操作，以便可以在不使用发动机操作车辆和使用发动机操作车辆的状态之间实现平稳过渡。

技术实现要素：
本发明的发明人已经认识到上述缺点并开发出一种操作混合动力汽车的方法，包括：在选定的发动机熄火状态期间，释放连接在发动机和车辆动力传动系统中的电机之间的分离式离合器，并且在分离式离合器释放之后，在多个发动机转速设定点的每一个设定点处基于发动机实际转速曲线与指定的发动机转速曲线的偏差来估算扭矩误差。在一个实例中，在发动机熄火状态期间，可以选择性地停用发动机并释放连接在发动机和车辆动力传动系统的剩余部分(包括电机、变速器和车轮)之间的分离式离合器。基于熄火时的车速和踏板位置，可期望滚动停止。发动机控制器可确定离合器释放之前所指定的发动机扭矩。所指定发动机扭矩可使得在分离式离合器释放后在分离式离合器两端维持基本为零的扭矩。在不存在发动机扭矩估算误差的情况下，在分离式离合器释放之后，发动机会遵循基于所指定扭矩的期望转速曲线。因此，基于实际发动机转速曲线与期望值的偏差，可获得扭矩过估算误差和低估算误差。具体地，可以在一个或多个选定的发动机转速设定点附近的窗内评估转速曲线。转速设定点可基于发动机扭矩误差历史来选择，并且可以与经历动力传动系统扰动的转速设定点相关。可以发动机转速和致动器设定的函数来获得误差。然后，所获得的误差可用于更新扭矩估算模型，并在后续发动机重启期间应用离合器时控制发动机扭矩。通过这种方式，可获得扭矩估算误差并改善扭矩控制。通过获得扭矩误差并更新扭矩估算模型，可减少混合动力汽车的动力传动系统扭矩扰动。此外，该方法可改善车辆驾驶性能。此外，该方法可减少动力传动系统磨损，从而增加动力传动系统的工作寿命。在另一个实施例中，在分离式离合器释放之后估算扭矩误差包括：在分离式离合器释放之后且在停止向发动机喷射燃料之前，估算扭矩误差。在另一个实施例中，用于混合动力汽车动力传动系统的方法包括：响应于怠速停止条件，选择性地停用发动机并释放连接在发动机与CISG之间的分离式离合器；CISG连接至动力传动系统变速器和车轮；并且在发动机减速的同时，维持发动机扭矩指定值并获得发动机转速窗内的发动机扭矩误差，在离合器释放后，基于发动机转速窗内的发动机实际转速曲线与发动机期望转速曲线的偏差来估算误差。在另一个实施例中，基于具有扭矩扰动历史的发动机转速设定点来选择发动机转速窗。在另一个实施例中，在多个发动机转速设定的每一个设定点处执行在发动机转速窗内获得发动机扭矩误差，基于先前发动机怠速停止条件的分离式离合器释放期间所经历的动力传动系统扰动来选择多个发动机转速设定点。在另一个实施例中，获得发动机扭矩误差包括：如果发动机转速窗内的发动机实际转速曲线高于发动机期望转速曲线，则获得发动机扭矩过估算误差；如果发动机转速窗内的发动机实际转速曲线低于发动机期望转速曲线，则获得发动机扭矩低估算误差。在另一个实施例中，释放分离式离合器包括：在车速高于阈值速度时释放分离式离合器。在另一个实施例中，该方法还包括：以发动机转速和致动器设定的函数来获得发动机扭矩误差，并基于所获得的发动机扭矩误差在后续发动机重启期间控制所指定的发动机扭矩。在另一个实施例中，一种混合动力汽车方法包括：在释放离合器时试图在分离式离合器两端提供零扭矩，该离合器将发动机机械地连接至电机；并且发动机在离合器释放时减速，在多个发动机转速设定点的每一个设定点的窗内基于发动机转速曲线获得提供零扭矩所需的空气和燃料误差。在另一个实施例中，试图在离合器两端提供零扭矩包括：确定提供基本为零扭矩的发动机扭矩指定值，并紧接在离合器释放之前指定该确定的扭矩指定值。在另一个实施例中，获得误差的发动机转速设定点的数目随离合器释放时的发动机转速与发动机静止的发动机转速之间的差的增加而增加，其中，以相应发动机转速设定点的函数来获得空气和燃料误差。通过单独参照具体实施方式或者结合附图参照具体实施方式，本实用新型的上述优势和其他优势以及特征将会变得显而易见。应当理解，提供上面的综述是为了以简化的形式引入将在下面的详细说明书中进一步描述的概念的集合。这并不意味着识别要求保护主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求来唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明通过单独参照具体实施方式或者结合附图参照具体实施方式阅读实施例的实例，会更清楚地理解本文所述的优势，其中：图1是发动机的示意图；图2示出了第一个示例性车辆动力传动系统的结构；图3示出了第二个示例性车辆动力传动系统的结构；图4是在发动机熄火状态期间获得扭矩估算误差并在后续的发动机操作期间基于所获得的误差控制发动机扭矩的流程图；图5是基于发动机转速、发动机加速度和发动机扭矩相对于其各自的指定值的偏差获得扭矩误差的方法的流程图；图6是基于一个或多个选定的发动机转速设定点处发动机转速曲线和发动机加速度曲线相对于其各自的期望曲线的偏差获得扭矩误差的方法的流程图；图7是示出基于图5的方法获得扭矩误差的示例性曲线；图8和图9是示出基于图6的方法获得扭矩误差的示例性曲线。具体实施方式本发明涉及控制混合动力汽车的动力传动系统。混合动力汽车可包括图1至图3所示的发动机和电机。在车辆运行期间，无论是否具有集成有起动机/发电机的曲轴(CISG)，均可以操作发动机。此外，无论是否操作发动机，均可以操作该CISG。在选定的发动机熄火状态期间，当发动机被关闭并且将发动机连接至车辆动力传动系统剩余部分的离合器被释放时，可基于在离合器释放之后发动机转速响应和/或电机速度响应相对于其各自的期望值的偏差来获得发动机扭矩估算误差。发动机控制器可被配置成在离合器释放之后执行控制程序(诸如图4至图6的示例性程序)，以基于一段时间内的发动机转速曲线偏差、发动机减速度曲线偏差等或者基于速度的窗(window)来获得扭矩偏差。图7至图9示出了离合器释放之后基于偏差获得扭矩误差的实例。扭矩误差可以发动机设定和致动器设定的函数来获得，并且可用于更新扭矩估算模型。通过这种方式，在后续的发动机操作期间，可以更好地控制发动机扭矩以减少动力传动系统扰动。参照图1，通过发动机电子控制器12控制包括多个气缸的内燃机10，图1中示出了其中一个气缸。发动机10包括气缸30和气缸壁32，活塞36位于其中并与曲轴40连接。飞轮97和环形齿轮99连接至曲轴40。起动机96包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可选择性地促使小齿轮95与环形齿轮99啮合。所示气缸30经由各自的进气阀52和排气阀54与进气歧管44和排气歧管48连接。每个进气阀和排气阀均可被进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可通过进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可通过排气凸轮传感器57确定。燃料喷射器66被示出将燃料直接喷入燃烧室30，这对于本领域技术人员来说已知为直接喷射。可选地，燃料可以喷射到进气口，这对于本领域技术人员来说已知为进气口喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的FPW信号的脉宽成比例地输送液态燃料。通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)将燃料输送至燃料喷射器66。响应于控制器12从驱动器68向燃料喷射器66提供工作电流。此外，进气歧管44被示出与可选电子节流阀62连通，该节流阀62调整节流板64的位置来控制从进气口42到进气歧管44的气流。在一个实例中，可使用低压直喷系统，此时燃料压力可以被提升至大约20-30bar。可选地，还可以使用高压双级燃料系统来产生较高的燃料压力。响应于控制器12，无分电器点火系统88经由火花塞92向气缸30提供点火火花。宽域排气氧(UEGO)传感器126被示出连接至催化转换器70上游的排气歧管48。可选地，两状态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。在一个实例中，转换器70可包括多个催化剂砖。在另一个实例中，可以使用多个排放控制装置，每一个均具有多个砖。在一个实例中，转换器70可以是三元型催化剂。控制器12在图1中被示为常规的微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110和常规的数据总线。控制器12被示出接收来自与发动机10连接的传感器的多种信号，除之前所讨论的那些信号之外，还包括来自与冷却套管114连接的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)、连接至加速踏板130用于感测由脚132施加的力的位置传感器134的信号、来自连接至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(附图)的测量值、来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器的信号、来自传感器120的进入发动机的气团的测量值、以及来自传感器58的节流阀位置的测量值。还可以感测(未示出传感器)大气压力来用于控制器12的处理。在本说明的优选方面中，曲轴每转一周，发动机位置传感器118就产生预定数量的等间隔脉冲，由此来确定发动机转速(RPM)。在一些实例中，发动机可连接至图2和图3所示混合动力汽车中的电动机/电池系统。此外，在一些实例中，还可以使用其他发动机结构，诸如柴油发动机。在运行期间，发动机10内的每个气缸都通常经过四冲程循环，该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气阀54关闭而进气阀52开启。空气经由进气歧管44进入燃烧室30，然后活塞36移动至气缸的底部以使燃烧室30内的容积增加。本领域技术人员通常将活塞36靠近气缸的底部和该冲程结束的位置(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气阀52和排气阀54均关闭。活塞36向气缸盖移动以使燃烧室30中的空气压缩。本领域技术人员通常将活塞36处于该冲程结束和靠近气缸盖的点(例如，当气缸30处于其最小容积时)称为上止点(TDC)。在以下称为喷射的过程中，燃料进入燃烧室。在以下称为点火的过程中，喷射的燃料通过诸如火花塞92的已知点火方法点火，从而引起燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回至BDC。曲轴40使活塞的移动转变为旋转轴的旋转扭矩。最终，在排气冲程期间，排气阀54打开以向排气歧管48释放燃烧过的空气-燃料混合物并且活塞返回TDC。注意，上文所示仅仅作为一个实例，可以改变进气阀和排气阀的开启和/或关闭定时，例如提供正阀重叠或负阀重叠、进气阀延时关闭或者各种其他实例。图2是车辆动力传动系统200的框图。动力传动系统200可以由发动机10驱动。发动机10可通过图1所示发动机起动系起动或通过CISG240起动。此外，发动机10可经由扭矩致动器204(诸如燃料喷射器、节流阀等)产生或调整扭矩。发动机输出扭矩可传送至双质量飞轮232的输入侧。发动机转速以及双质量飞轮输入侧位置和速度可经由发动机位置传感器118确定。双质量飞轮232可包括用于抑制动力传动系统扭矩扰动的弹簧和分离质量块(mass)(未示出)。双质量飞轮232的输出侧被示出机械连接至分离式离合器236的输入侧。分离式离合器236可以被电致动或液压致动。位置传感器234位于双质量飞轮232的分离式离合器侧，以感测双质量飞轮232的输出位置和速度。分离式离合器236的下游侧被示出机械连接至CISG输入轴237。可以操作CISG以向动力传动系统200提供扭矩或将动力传动系统扭矩转换成电能储存在电能储存装置275中。电能储存装置275可以是电池、电容器或电感器。CISG240的下游侧经由轴241机械连接至液力变矩器206的叶轮285。CISG的上游侧机械连接至分离式离合器236。液力变矩器206包括向轴270输出扭矩的涡轮机286。轴270将液力变矩器206机械连接至自动变速器208。液力变矩器206还包括液力变矩器旁路锁止离合器212(TCC)。当TCC锁定时，扭矩从叶轮285被直接传递至涡轮机286。TCC由控制器12电动操作。可选地，TCC可以被液压锁定。在一个实例中，液力变矩器可以被认为是变速器的部件。可经由位置传感器239确定液力变矩器涡轮机的转速和位置。在一些实例中，238和/或239可以为扭矩传感器或者可以为位置传感器与扭矩传感器的结合体。当液力变矩器锁止离合器212被完全分离时，液力变矩器206可经由液力变矩器涡轮机286与液力变矩器叶轮285之间的流体输送将发动机扭矩传送至自动变速器208，从而实现扭矩倍增。相反，当液力变矩器锁止离合器212完全接合时，发动机输出扭矩可经由液力变矩器离合器直接传送至变速器208的输入轴(未示出)。可选地，液力变矩器锁止离合器212可以部分接合，从而实现对直接传递到变速器的扭矩量的调整。控制器12可被配置成响应于各种发动机操作条件或根据基于驾驶员的发动机操作请求，通过调整液力变矩器锁止离合器来调整由液力变矩器206传送的扭矩量。自动变速器208包括齿轮离合器(例如，齿轮1-6)211和前进挡离合器210。齿轮离合器211和前进挡离合器210可以被选择性地啮合以推进车辆。自动变速器208的扭矩输出可转而经由输出轴260传递至车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可以响应于车辆行驶状态在向车轮216传输输出驱动扭矩之前传递输入轴270处的输入驱动扭矩。此外，可以通过接合车轮制动器218而将摩擦力施加到车轮216上。在一个实例中，车轮制动器218可以响应于驾驶员脚压制动踏板(未示出)而被接合。在其他实例中，控制器12或与控制器12关联的控制器可接合车轮制动器。同样地，响应于驾驶员将脚从制动踏板上释放，可通过松开车轮制动器218减小施加在车轮216上的摩擦力。此外，作为发动机自动停车程序的一部分，车辆制动器可经由控制器12向车轮216施加摩擦力。机械油泵214可流体连通于自动变速器208以提供液压来接合多个离合器，诸如前进挡离合器210、齿轮离合器211和/或液力变矩器锁止离合器212。例如，机械油泵214可依据液力变矩器206进行操作，并且可以经由输入轴241通过发动机或CISG的旋转进行驱动。因此，机械油泵214中生成的液压可随着发动机转速和/或CISG速度的增加而增加，并且可以随着发动机转速和/或CISG速度的降低而降低。如图1更详细示出的，控制器12可被配置成从发动机10接收输入，从而控制发动机的扭矩输出和/或液力变矩器、变速器、CISG、离合器和/或制动器的操作。作为一个实例，通过控制节流阀开启正时和/或阀正时、阀门升程和涡轮增压发动机或机械增压发动机的升压，调整火花正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或进气的组合，可控制发动机扭矩输出。在柴油发动机的实例中，通过控制燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和进气的组合，控制器12可控制发动机扭矩输出。在所有情况下，发动机控制可逐气缸地执行发动机控制，以控制发动机扭矩输出。如本领域技术人员所知，控制器12还可以控制扭矩输出，并通过调节到达或来自CSIG的磁场和/或电枢绕组的工作电流来控制由CISG产生的电能。当满足怠速停止条件时，控制器12可通过关闭向发动机供给燃料和点火而使发动机熄火。然而，在一些实例中，发动机还可以继续旋转。此外，为在变速器中维持一定量的扭矩，控制器12可以使变速器208的旋转件接地到变速器的箱体259，从而接地到车辆框架。具体地，控制器12可接合一个或多个变速器离合器(诸如前进挡离合器210)，并且如题为“METHODFORCONTROLLINGANENGINETHATMAYBEAUTOMATICALLYSTOPPED”(其全部内容结合于此作为参考)的美国专利申请12/833,788所述将啮合的变速器离合器锁止到变速器箱体259和车辆框架。变速器离合器压力可以改变(例如，增加)以调整变速器离合器的接合状态，并提供期望量的变速器扭矩。在发动机熄火期间，也可以基于变速器离合器压力调整车轮制动器压力，以在减少通过车轮传递的扭矩的同时辅助锁止(tyingup)变速器。具体地，通过在锁定一个或多个接合的变速器离合器的同时应用车轮制动器218，可以向变速器施加相反的力，并继而施加在动力传送系统上，从而在无需移动车轮的情况下保持变速器齿轮处于主动接合状态并维持变速器齿轮系中的扭转势能。在一个实例中，在发动机熄火期间，通过锁定接合的变速器离合器，可以调整车轮制动器压力以协调车轮制动器的应用。由此，通过调整车轮制动器压力和离合器压力，可调整发动机熄火时保持在变速器中的扭矩量。当满足重启条件时和/或车辆驾驶员想要发动车辆时，控制器12可通过恢复气缸燃烧而重启发动机。如参照图4至图9进一步详细说明的，发动机可以采用多种方式启动。现在参照图3，示出了第二个示例性车辆动力传动系统的结构。动力传动系统300中的很多元件与动力传动系统200中的元件类似并采用相同的标号。因此，为简明起见，省略对图2与图3之间共有元件的说明。图3的说明限于与图2的元件不同的元件。动力传动系统300包括双离合器-双中间轴变速器308。变速器308实质上是自动操作的手动变速器。控制器12操作第一离合器310、第二离合器314和换挡机构315以在齿轮(例如，第一至第五齿轮)317之间进行选择。第一离合器310和第二离合器314可以被选择性地打开或关闭以在齿轮317之间切换。输出轴260将扭矩从变速器308传送至车轮216。申请人已经认识到对于在发动机和电机(或CISG)之间的发动机输出处具有分离式离合器(在图2中示出为236)的混合动力系统而言，能够既快速又平稳地连接和断开发动机是尤为重要的。具体地，响应性对于在发动机根据驾驶员输入的要求加速车辆时连接发动机是尤为重要的。类似地，需要平稳过渡以促进顺畅的(transparent)模式转换。为实现上述目的，在发动机的整个转速范围内，传动系需要能够有力地致动接近零的发动机扭矩。例如，当接合或释放分离式离合器时，从离合器到动力系统和动力传动系统的扭矩(在此称作Tclutch)的变化与用以维持发动机转速和电机速度的离合器扭矩容量(torquecapacity，最大扭矩)成比例(因为当离合器锁定时，其两侧的速度相等)。在不考虑高频阻尼器和飞轮动力学的情况下，以下参数及其各自的单位定义为：Teng：发动机输出扭矩，指示的摩擦力和推力(pumping)之和(不包括Iα效应)，NmIeng：随发动机旋转的所有部件的惯量，Nm(rpm/sec)Neng：发动机转速，rpmNem：电机速度，rpmαeng：发动机加速度＝dNeng/dt,rpm/secαem：电机加速度＝dNem/dt,rpm/secTcap：分离式离合器容量，NmTclutch：分离式离合器扭矩(实际施加值)，Nm离合器的输出，电机和液力变矩器的输入当离合器使发动机停止时，该扭矩为负Tnet：离合器输入侧的“净”发动机扭矩(其通过扭矩传感器测量)＝Teng－Ieng·αeng如果离合器打滑，则适用如下公式：Tclutch＝Tcap·sign(Neng-Nem)Tnet＝Tclutch如果离合器被锁定，则适用如下公式：αeng＝αem，Neng＝NemTclutch＝Tnet＝Teng－Ieng·αeng，限制为︱Tclutch︱≤Tcap一旦释放了分离式离合器，离合器容量就会从足够高以使其保持为锁定的某一值减小至零。如果规定系统目标为由于释放离合器而使Tclutch所产生的变化最小(当Tcap为零时，Tclutch将减小为零)，则需要在释放离合器之前和释放离合器期间...