用于车辆传动系扭矩估计的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于车辆传动系扭矩估计的方法和系统。提供了用于改进混合动力车辆扭矩控制的系统和方法。所包含的系统和方法可以经由双质量飞轮的弹簧估计传动系扭矩。所估计的传动系扭矩可以提供反馈用于调整传动系断开离合器和/或发动机扭矩的操作。
【专利说明】用于车辆传动系扭矩估计的方法和系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于估计传动系扭矩并且使用该传动系扭矩估计值来操作车辆 的系统和方法。所述方法可尤其用于包含具有断开离合器的传动系的混合动力车辆。
【背景技术】
[0002] 混合动力车辆传动系可以包含传动系断开离合器。传动系断开离合器可以选择性 地啮合以将发动机耦合到马达和其它传动系组件。传动系断开离合器在低驾驶者需求扭矩 的周期期间可以被打开，使得发动机旋转可以停止，同时马达提供扭矩以控制车辆运动。在 较高驾驶者需求扭矩的时间，传动系断开离合器可以被闭合，使得发动机扭矩可以添加到 马达扭矩以提供期望的驾驶者需求扭矩。然而，提供发动机产生的传动系扭矩的准确估计 值以满足驾驶者需求扭矩可能是具有挑战性的。
[0003] 例如，仅基于发动机转速和负载估计的发动机扭矩可能不如期望的那样准确，这 是因为变化的燃料组成、发动机组件中的制造容差、系统误差（例如，凸轮定位误差）和可 能影响发动机扭矩的其它条件。因此，估计传动系扭矩（例如，发动机扭矩和马达扭矩之 和）的误差可能导致驾驶者需求扭矩大于或小于期望的驾驶者需求扭矩。因此，变速器换 档、传动系断开操作和提供准确驾驶者需求扭矩的能力会退化。
【发明内容】
[0004] 在此，发明人已经认识到上文提及的缺点，并且已经开发出用于操作混合式传动 系的方法，包括：响应于双质量飞轮上传送的扭矩而调整发动机扭矩产生，所述双质量飞轮 上传送的扭矩响应于双质量飞轮内的弹簧挠曲（deflection)量。
[0005] 通过基于弹簧挠曲来估计双质量飞轮上传送的扭矩，可以提供发动机扭矩的经改 进估计值的技术效果。发动机扭矩的经改进估计值可以是进行发动机扭矩调整使得传动系 扭矩更紧密地与驾驶者需求扭矩匹配的基础。另外，根据双质量飞轮确定的发动机扭矩的 经改进估计值可以改进变速器换档、传动系断开离合器操作，以及依赖于发动机扭矩来提 供其期望功能的其它传动系系统或组件的操作。
[0006] 在另一实施例中，一种用于操作混合式传动系的方法包括：响应于双质量飞轮上 递送的扭矩而调整发动机扭矩产生，所述双质量飞轮上递送的扭矩响应于双质量飞轮中的 弹簧挠曲以及第一偏移和第二偏移中的一个或组合，所述第一偏移经由在第一模式期间将 混合式传动系的变速器换档到空档而建立，所述第二偏移经由在第二模式期间在前向齿轮 中操作变速器而建立。
[0007] 在另一实施例中，所述方法进一步包括响应于驾驶者需求扭矩的减小而将变速器 换档到空档。
[0008] 在另一实施例中，所述方法进一步包括在第二模式期间在速度控制模式中操作集 成有传动系的起动机/发电机。
[0009] 在另一实施例中，将第一偏移和第二偏移求平均以估计双质量飞轮上传送的扭 矩。
[0010] 在另一实施例中，在第一偏移被确定之后，第一偏移替代第二偏移以估计双质量 飞轮上传送的扭矩。
[0011] 在另一实施例中，所述方法进一步包括：经由双质量飞轮的输入侧位置和双质量 飞轮的输出侧位置估计第一偏移；以及经由双质量飞轮的输入侧位置和双质量飞轮的输出 侧位置估计第二偏移。
[0012] 在另一实施例中，提供一种混合动力车辆系统。所述系统包括：发动机，其耦合到 双质量飞轮；马达，其经由传动系断开离合器选择性地耦合到发动机；以及控制器，其包含 可执行以响应于双质量飞轮上传送的扭矩而调整发动机扭矩的非暂时性指令，以及用以基 于双质量飞轮的输入侧与双质量飞轮的输出侧之间的位置偏移估计双质量飞轮上传送的 扭矩的额外指令。
[0013] 在另一实施例中，所述位置偏移基于双质量飞轮的输入侧上的位置指示器和双质 量飞轮的输出侧上的位置指示器。
[0014] 在另一实施例中，所述混合动力车辆系统进一步包括自动变速器，和用以响应于 确定位置偏移而将自动变速器换档到空档的额外指令。
[0015] 在另一实施例中，所述混合动力车辆系统进一步包括集成有传动系的起动机/发 电机，和用以响应于确定位置偏移而在速度控制模式中操作集成有传动系的起动机/发电 机的额外指令。
[0016] 在另一实施例中，双质量飞轮上传送的扭矩基于弹簧挠曲量。
[0017] 在另一实施例中，所述混合动力车辆系统进一步包括用以关闭传动系断开离合器 的额外指令，且其中双质量飞轮上传送的扭矩的估计值基于当传动系断开离合器关闭时的 位置偏移。
[0018] 本描述可以提供若干优点。具体来说，所述方法可以改进混合式传动系操作。例 如，可以经由具有经改进发动机扭矩估计值而改进变速器换档。此外，所述方法可以经由当 发动机正启动时提供发动机扭矩估计值而改进发动机启动。此外，所述方法可以允许改进 的发动机扭矩控制。
[0019] 当单独或结合附图理解时，从以下【具体实施方式】将容易了解本发明的以上优点和 其它优点以及特征。
[0020] 应理解，提供以上
【发明内容】
是为了以简化形式介绍【具体实施方式】中进一步描述的 一批概念。其不意图识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围 由所附权利要求书唯一地界定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或在本发明的任 何部分中叙述的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 当单独阅读或参考附图阅读实施例的示例（本文中称为【具体实施方式】）将更充分 理解本文描述的优点，在附图中：
[0022] 图1是发动机的示意图；
[0023] 图2示出示例车辆传动系配置；
[0024] 图3示出预示性车辆操作序列；
[0025] 图4是示出用于操作传动系的一个示例方法的流程图；以及
[0026] 图5示出两个位置识别装置之间的示例偏移。
【具体实施方式】
[0027] 本发明涉及控制混合动力车辆的传动系操作。混合动力车辆可以包含发动机和集 成有传动系的起动机/发电机（DISG)或电机（例如，马达/发电机），如图1-2所示。发动 机在车辆操作期间经由传动系断开离合器可以在具有或不具有DISG的情况下操作。DISG 被集成到传动系中，在与发动机曲轴相同的轴上，并且每当变速器扭矩转换器泵轮旋转时 旋转。此外，DISG可以不是选择性地与传动系哨合或脱离。而是，DISG为传动系的一体部 分。此外，DISG可以在操作或不操作发动机的情况下操作。传动系可以如图3的序列中所 示的根据图4的方法操作。最后，图5示出两个位置识别装置之间的示例偏移位置。
[0028] 参看图1，包括多个汽缸（其中一个汽缸在图1中示出）的内燃机10由电子发动 机控制器12控制。发动机10包含燃烧室30和汽缸壁32,活塞36定位在其中并连接到曲 轴40。飞轮97和环形齿轮99耦合到曲轴40。起动机96包含小齿轮轴98和小齿轮95。 小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以啮合环形齿轮99。起动机96可以直接安装到 发动机前部或发动机后部。在一些示例中，起动机96可以选择性地经由传送带或链条将扭 矩供应到曲轴40。在一个示例中，起动机96在不啮合到发动机曲轴时处于基础状态（base state)。燃烧室30被示为经由相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48 连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置 可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。进 气凸轮51和排气凸轮53可以相对于曲轴40移动。
[0029] 燃料喷射器66被示为经定位以将燃料直接喷射到汽缸30中，本领域技术人员将 这个称为直接喷射。替换地，燃料可以被喷射到进气道，本领域技术人员将这个称为进气道 喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的信号的脉冲宽度成比例地递送液体燃料。燃料由 包含燃料箱、燃料泵和燃料轨道（未图示）的燃料系统（未图示）递送到燃料喷射器66。 另外，进气歧管44被示为与可选的电子节气门62连通，电子节气门62调整节流板64的位 置以控制从空气进气口 42到进气歧管44的气流。在一个示例中，可以使用低压直接喷射 系统，其中燃料压力可以被升高到近似20-30巴。替换地，可以使用高压双级燃料系统来产 生较高的燃料压力。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被定位在进气门52与进气 歧管44之间，使得节气门62为进气道节气门。
[0030] 无分电器点火系统88响应于控制器12而经由火花塞92向燃烧室30提供点火火 花。通用废气氧（UEGO)传感器126被示为在催化剂转换器70上游耦合到排气歧管48。替 换地，双态废气氧传感器可以替代UEGO传感器126。
[0031] 在一个不例中，催化剂转换器70可以包含多个催化剂筑块。在另一不例中，可以 使用多个排放控制装置（每一个具有多个筑块）。在一个示例中，催化剂转换器70可以为 三向式催化剂。可以经由发动机转速、发动机负载、发动机冷却剂温度和火花正时来测量或 估计催化剂转换器70的温度。
[0032] 控制器12在图1中被示为常规的微计算机，包含：微处理器单元102、输入/输出 端口 104、只读存储器106(例如，非暂时性存储器）、随机存取存储器108、保活存储器110 和常规数据总线。控制器12被示为除了先前讨论的信号外还从耦合到发动机10的传感 器接收各种信号，包含：来自耦合到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度 (ECT);耦合到加速器踏板130的用于感测脚132施加的力的位置传感器134 ;来自耦合到 进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力（MP)的测量值；感测曲轴40位置的发 动机位置传感器118 ;来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器 58的节气门位置的测量值。还可以感测（传感器未图示）大气压力，用于供控制器12处 理。在本发明的优选方面中，发动机位置传感器118产生曲轴的每转数预定数目的脉冲，可 以从其确定发动机位置和转速（RPM)。
[0033] 在一些示例中，发动机可以耦合到如图2所示的混合动力车辆中的电动马达/电 池系统。此外，在一些示例中，可以采用其它发动机配置，例如柴油发动机。
[0034] 在操作期间，发动机10内的每一个汽缸通常经历四冲程循环：所述循环包含进气 冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般来说，排气门54关闭且进气 门52打开。空气经由进气歧管44引入到燃烧室30,且活塞36移动到汽缸底部以便增加燃 烧室30内的体积。活塞36接近汽缸底部且在其冲程结尾时（例如，当燃烧室30达到其最 大体积时）的位置通常被本领域技术人员称为下止点（BDC)。在压缩冲程期间，进气门52 和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸头部移动以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于 其冲程结尾且最接近汽缸头部（例如，当燃烧室30达到其最小体积时）的点通常被本领域 技术人员称为上止点（TDC)。在下文称为喷射的过程中，燃料引入到燃烧室中。在下文称为 点火的过程中，所喷射的燃料由诸如火花塞92等已知的点火装置点火，从而导致燃烧。在 膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转换为旋转轴的旋转 扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧 管48且活塞返回到TDC。注意，以上仅作为示例示出，并且进气门和排气门打开和/或关闭 正时可以变化，从而例如提供正或负门重叠、较迟进气门关闭，或各种其它示例。
[0035] 图2是车辆传动系200和车辆290的框图。传动系200可以由发动机10提供动 力。发动机10可以由图1所示的发动机启动系统或经由集成有传动系的起动机/发电机 (DISG) 240来启动。此外，发动机10可以经由扭矩致动器204 (例如，燃料喷射器、节气门 等）产生或调整扭矩。
[0036] 发动机输出扭矩可以被传输到双质量飞轮232的输入侧。发动机转速以及双质量 飞轮输入侧位置和转速可以经由发动机位置传感器118来确定。双质量飞轮（DMF) 232可 以包含弹簧205和单独的质量207,用于抑制传动系扭矩扰动。双质量飞轮232的输出侧被 示为机械耦合到传动系断开离合器236的输入侧。双质量飞轮的输入侧可以相对于双质量 飞轮的输出侧移动。弹簧205施加力以限制双质量飞轮的输出侧（例如，断开离合器侧） 相对于双质量飞轮的输入侧（例如，发动机侧）的运动。断开离合器236可以被电气或液 压致动。位置传感器234定位在双质量飞轮232的断开离合器侧以感测双质量飞轮232的 输出位置和转速。断开离合器236的下游侧被示为机械耦合到DISG输入轴237。
[0037] DISG 240可操作以将扭矩提供到传动系200,或将传动系扭矩转换为要存储在电 能存储装置275中的电能。DISG 240具有比图1所示的起动机96高的输出扭矩容量。此 夕卜，DISG 240直接驱动传动系200或直接由传动系200驱动。不存在传送带、齿轮或链条 将DISG 240耦合到传动系200。而是，DISG 240以与传动系200相同的速率旋转。电能存 储装置275可以为电池、电容器或电感器。DISG 240的下游侧经由轴241机械耦合到扭矩 转换器206的叶轮285。DISG 240的上游侧机械耦合到断开离合器236。扭矩转换器206 包含涡轮机286以将扭矩输出到输入轴270。输入轴270将扭矩转换器206机械耦合到自 动变速器208。扭矩转换器206还包含扭矩转换器旁路闭锁离合器212 (TCC)。当TCC锁定 时，扭矩直接从叶轮285传送到涡轮286。TCC由控制器12电操作。替换地，TCC可以液压 锁定。在一个示例中，扭矩转换器可以称为变速器的组件。扭矩转换器涡轮速度和位置可 以经由位置传感器239确定。在一些示例中，238和/或239可以为扭矩传感器或可以为组 合式传动系位置和扭矩传感器。
[0038] 当扭矩转换器闭锁离合器212完全脱离时，扭矩转换器206经由扭矩转换器涡轮 286与扭矩转换器叶轮285之间的流体传送将发动机扭矩传输到自动变速器208,由此实现 扭矩增倍。相比之下，当扭矩转换器闭锁离合器212完全啮合时，发动机输出扭矩经由扭矩 转换器离合器直接传送到变速器208的输入轴（未图示）。替换地，扭矩转换器闭锁离合器 212可以部分啮合，由此使得能够调整直接中继到变速器的扭矩量。控制器12可以被配置 为通过响应于各种发动机工况或根据基于驱动器的发动机操作请求而调整扭矩转换器闭 锁离合器，由此调整扭矩转换器212传输的扭矩量。
[0039] 自动变速器208包含齿轮离合器（例如，齿轮1-6) 211和前向离合器210。齿轮离 合器211和前向离合器210可以选择性啮合以推进车辆。来自自动变速器208的扭矩输出 可以继而被中继到车轮216,以经由输出轴260推进车辆。具体来说，自动变速器208可以 在将输出驱动扭矩传输到车轮216之前响应于车辆行进条件而在输入轴270处传送输入驱 动扭矩。
[0040] 此外，可以通过啮合车轮制动器218而将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中， 车轮制动器218可以响应于驾驶者将他的脚按压在制动器踏板（未图示）上而啮合。在其 它示例中，控制器12或链接到控制器12的控制器可以施加啮合车轮制动。以相同方式，可 以通过响应于驾驶者将他的脚从制动器踏板释放而解除啮合车轮制动器218来减小到车 轮216的摩擦力。此外，车轮制动器可以经由控制器12将摩擦力施加到车轮216,作为自动 化发动机停止程序的一部分。
[0041] 机械油泵214可以与自动变速器208流体连通，以提供液压来啮合各个离合器，例 如前向离合器210、齿轮离合器211和/或扭矩转换器闭锁离合器212。机械油泵214可以 根据扭矩转换器206操作，并且可以例如通过发动机或DISG的旋转经由输入轴241驱动。 因此，机械油泵214中产生的液压可以随着发动机转速和/或DISG速度增加而增加，且可 以随着发动机转速和/或DISG速度减小而减小。
[0042] 控制器12可以被配置为从发动机10接收输入，如图1中更详细所示的，且因此控 制发动机的扭矩输出和/或扭矩转换器、变速器、DISG、离合器和/或制动器的操作。作为 一个示例，对于涡轮发动机或机械增压器发动机，可以通过调整火花正时、燃料脉冲宽度、 燃料脉冲正时和/或空气充气的组合，通过控制节气门打开和/或阀正时、阀提升和增压， 由此控制发动机扭矩输出。在柴油发动机的情况下，控制器12可以通过控制燃料脉冲宽 度、燃料脉冲正时和空气充气的组合而控制发动机扭矩输出。在所有情况下，可以以逐个汽 缸的方式执行发动机控制以控制发动机扭矩输出。如本领域技术中已知的，控制器12还可 以通过调整流动到DISG的场和/或电枢绕组以及从DISG的场和/或电枢绕组流动的电流 而控制来自DISG的扭矩输出和电能产生。
[0043] 当满足怠速-停止条件时，控制器42可以通过关闭到发动机的燃料和火花而起始 发动机关闭。然而，在一些示例中，发动机可以继续旋转。此外，为了维持变速器中的扭曲 量，控制器12可以将变速器208的旋转元件接地到变速箱259并且由此接地到车辆的框 架。具体来说，控制器12可以啮合一个或多个变速器离合器，例如前向离合器210,并且将 啮合的变速器离合器锁定到变速箱259和车辆。变速器离合器压力可以被改变（例如，增 加）以调整变速器离合器的啮合状态，并且提供期望的变速器扭曲量。当满足重启条件时， 和/或车辆操作者想要发动车辆时，控制器12可以通过重新开始汽缸燃烧再激活发动机。
[0044] 还可以在发动机关闭期间基于变速器离合器压力而调整车轮制动器压力，以辅助 使变速器停止活动，同时减小经由车轮传送的扭矩。具体来说，通过在锁定一个或多个啮合 的变速器离合器的同时应用车轮制动器218,反方向的力可以被施加在变速器上，并且因此 施加在传动系上，由此维持变速器齿轮有效啮合，以及变速器齿轮系中的扭曲势能，而不移 动车轮。在一个示例中，车轮制动器压力可以被调整以协调发动机关闭期间车轮制动器的 应用与啮合的变速器离合器的锁定。因此，通过调整车轮制动器压力和离合器压力，可以调 整当发动机关闭时保持在变速器中的扭曲量。
[0045] 因此，图1和2的系统提供一种混合动力车辆系统，其包括：发动机，其耦合到双质 量飞轮；马达，其经由传动系断开离合器选择性地耦合到发动机；以及控制器，其包含可执 行以响应于双质量飞轮上传送的扭矩而调整发动机扭矩的非暂时性指令，以及用以基于双 质量飞轮的输入侧与双质量飞轮的输出侧之间的位置偏移来估计双质量飞轮上传送的扭 矩的额外指令。该混合动力车辆系统包含其中所述位置偏移基于双质量飞轮的输入侧上的 位置指示器和双质量飞轮的输出侧上的位置指示器。
[0046] 在一些示例中，该混合动力车辆系统进一步包括自动变速器，和用以在确定位置 偏移时将自动变速器换档到空档的额外指令。该混合动力车辆系统进一步包括集成有传动 系的起动机/发电机，和用以在确定位置偏移时在速度控制模式中操作集成有传动系的起 动机/发电机的额外指令。该混合动力车辆系统包含其中双质量飞轮上传送的扭矩是基于 弹簧挠曲量。该混合动力车辆系统进一步包括用以关闭传动系断开离合器的额外指令，且 其中双质量飞轮上传送的扭矩的估计值是基于当传动系断开离合器关闭时的位置偏移。
[0047] 现参看图3,示出了示例传动系操作序列。可以经由图1和2的系统根据图4的 方法执行存储在非暂时性存储器中的指令而提供图3的序列。图3的序列示出垂直标记 T0-T7,其指示操作序列期间所关注的特定时间。图3中的所有曲线以相同时间标度为参考 且同时发生。
[0048] 从图3顶部开始的第一曲线是发动机转速与时间关系的曲线。具体来说，X轴表 示时间，且时间在图3的左侧开始并向图3的右侧增加。Y轴表示发动机转速，且发动机转 速沿Y轴箭头的方向增加。
[0049] 从图3顶部开始的第二曲线是传动系断开离合器状态与时间关系的曲线。X轴表 示时间，且时间在图3的左侧开始并向图3的右侧增加。Y轴表示传动系断开离合器状态。 当传动系断开状态迹线处于较低水平时，传动系断开离合器打开。当传动系断开离合器状 态迹线处于较高水平时，传动系断开离合器关闭。
[0050] 从图3顶部开始的第三曲线是驾驶者需求扭矩与时间关系的曲线。X轴表示时间， 且时间在图3的左侧开始并向图3的右侧增加。Y轴表示驾驶者需求扭矩，且驾驶者需求扭 矩沿Y轴箭头的方向增加。可以依据加速器踏板的位置和将加速器踏板位置与驾驶者需求 扭矩相关的转移函数确定驾驶者需求扭矩。
[0051] 从图3顶部开始的第四曲线是变速器齿轮与时间关系的曲线。X轴表示时间，且时 间在图3的左侧开始并向图3的右侧增加。Y轴表示变速器齿轮，且当迹线处于变速器齿轮 编号的水平时，变速器为第四曲线左侧的齿轮编号。
[0052] 从图3顶部开始的第五曲线是DISG操作模式与时间关系的曲线。X轴表示时间， 且时间在图3的左侧开始并向图3的右侧增加。Y轴表示DISG操作模式。DISG可以处于 速度控制模式、扭矩控制模式或关闭。在速度控制模式中，DISG扭矩经调整以实现期望的 DISG速度。在扭矩控制模式中，DISG电流经控制以提供期望的扭矩。当DISG关闭时，到 DISG的电流停止。
[0053] 在时间TO处，发动机转速为零，指示发动机已停止旋转且关闭。传动系断开离合 器处于打开状态。驾驶者需求扭矩处于较低水平且DISG处于扭矩控制模式，其中DISG将 期望的驾驶者需求扭矩提供到传动扭矩转换器叶轮（未图示）。根据加速器踏板的位置确 定驾驶者需求扭矩。变速器在第二齿轮中。此类操作条件指示车辆在经由DISG供应的动 力下以低速度行进，同时通过将发动机保持在停止状态而节省燃料。
[0054] 在时间Tl处，驾驶者需求扭矩增加到发动机响应于驾驶者需求扭矩而自动启动 的水平。发动机经由将燃料、空气和火花供应到发动机而启动，同时传动系断开离合器部分 关闭以经由DISG提供的扭矩将发动机加速到起动转动速度。发动机转速响应于关闭传动 系断开离合器而增加，并且变速器保持在第二齿轮。DISG保持在扭矩控制模式，且DISG扭 矩响应于传动系断开离合器将来自DISG的扭矩传送到发动机而增加（未图示）。增加 DISG 扭矩允许传动系维持其当前转速。
[0055] 在时间Tl与时间T2之间，发动机转速加速到DISG的速度且传动系断开离合器随 着发动机速度增加而打开。变速器保持在第二齿轮，且DISG保持在扭矩控制模式。
[0056] 在时间T2处，传动系断开离合器响应于发动机转速达到DISG速度而关闭。驾驶 者需求扭矩继续增加，且发动机扭矩与DISG扭矩组合以提供驾驶者需求扭矩。DISG保持在 扭矩控制模式，且发动机转速随着发动机供应的扭矩增加而增加。
[0057] 在时间T2与时间T3之间，发动机转速增加且变速器换档到较高齿轮。DISG继续 向传动系供应扭矩，且驾驶者需求扭矩增加并接着开始变低。传动系断开离合器保持关闭。
[0058] 在此示例中，根据曲轴位置传感器确定双质量飞轮的输入侧位置。经由DISG的位 置传感器确定双质量飞轮的输出侧位置。因此，双质量飞轮的输出侧位置在双质量飞轮和 传动系断开离合器的下游。因此，每当传动系断开离合器啮合时，（例如，DISG处的）双质 量飞轮的输入侧上的位置标记与双质量飞轮的输出侧上的位置标记之间的传动系旋转度 数将变化。因此，输入侧双质量飞轮位置标记与输出侧双质量飞轮位置标记之间的角度、分 钟和/或秒的数目（例如，偏移）被确定，使得可以确定双质量飞轮的弹簧挠曲。
[0059] 从时间T3到时间T4,确定两个传动系位置指示装置之间的偏移。具体来说，如 426处所描述地确定两个传动系位置指示装置之间的偏移。DISG在速度控制模式中操作， 且DISG电流被转换为DISG扭矩的估计值。DISG扭矩结合根据扭矩转换器叶轮速度、扭矩 转换器涡轮速度和扭矩转换器转移函数确定的扭矩转换器扭矩的估计值被用于确定两个 传动系位置指示装置之间的角偏移，使得可以准确地确定双质量飞轮中弹簧的挠曲。如果 两个传动系位置指示装置中的一个被定位在传动系断开离合器下游，则每当传动系断开离 合器关闭时确定两个传动系位置指示装置之间的角偏移，因为该偏移依据传动系断开离合 器在何处到达完全关闭位置而移动。在时间T4之后，可以根据双质量飞轮上传送的扭矩估 计发动机扭矩。
[0060] 在时间T5处，响应于驾驶者释放所施加加速器踏板（未图示）而减小驾驶者需求 扭矩。发动机转速处于升高的水平且传动系断开离合器处于关闭状态。变速器在第六齿轮 中且DISG在扭矩模式中。
[0061] 在时间T6处，变速器响应于驾驶者需求扭矩的减小以及车辆速度（未图示）大于 阈值速度而换档到空档。DISG变换到无电流流动的关闭状态，或者替换地，DISG可以保持 操作同时被命令为零扭矩或小于阈值扭矩的扭矩（例如，〇. 5N-m或更小）。传动系断开离 合器保持在关闭或锁定状态，且发动机转速减小到期望的水平。发动机可以在速度控制模 式中操作，其中节气门调整更改发动机扭矩以提供期望的速度。另外，扭矩转换器离合器响 应于驾驶者需求扭矩的减小而锁定（未图示）。
[0062] 将变速器换档到空档且命令DISG为零扭矩允许双质量飞轮上递送的扭矩接近零 (例如，在零的±0. 5N-m内）。当双质量飞轮上的扭矩大约为零时，双质量飞轮弹簧不压缩， 使得可以确定在DMF的相对两侧上的两个传动系位置指示装置之间的角距离。可以按图4 的方法的414处所描述地确定两个传动系位置指示装置之间的角距离。
[0063] 在时间T7处，驾驶者需求扭矩响应于驾驶者施加加速器踏板（未图示）而增加。 变速器换档到第三齿轮且DISG变换回到扭矩模式。发动机和DISG将驾驶者需求扭矩的一 部分提供到传动系，且传动系断开离合器保持关闭。时间T6与时间T7之间确定的偏移可 以在时间T7之后用时间T3与时间T4之间确定的偏移替代或与之求平均，以根据双质量飞 轮弹簧挠曲确定发动机扭矩。
[0064] 因此，可以根据当正在将传动系扭矩提供到车辆车轮时（例如，时间T3-T4)或低 驾驶者需求扭矩的条件期间（此时除非期望确定两个传动系位置指示装置之间的传动系 偏移，否则可以提供燃料切断）确定的传动系偏移确定发动机扭矩。
[0065] 现参看图4,示出了用于操作混合动力车辆的发动机和传动系的方法。图4的方法 可以作为可执行指令存储在诸如图1的控制器12的控制器的非暂时性存储器中。因此，图 4的方法可以并入到如图1和2所示的系统中。图4的方法也可以提供图3所示的序列。
[0066] 在402处，方法400判断是否存在双质量飞轮（DMF)编码器。DMF编码器可以为光 学编码器、齿轮齿装置或其它类型的传动系旋转位置传感器。DMF编码器是位于混合式传动 系中在DMF与传动系断开离合器之间的传动系旋转位置指示装置（例如，图2的234)。在 一个示例中，方法400响应于控制器存储器中指示传动系硬件配置的变量的状态而判断是 否存在DMF编码器。如果方法400判断存在DMF，则回答为"是"且方法400进行到450。否 贝丨J，回答为"否"且方法400进行到404。
[0067] 在404处，方法400判断两个传动系位置指示装置之间的偏移是否已知。在一个 示例中，第一传动系位置指示装置可以为发动机曲轴位置传感器。第二传动系位置指示装 置可以位于传动系断开离合器下游。举例来说，第二传动系位置指示装置可以为DISG位置 传感器（例如，图2的238)。如果两个传动系位置指示装置之间的偏移已知，则回答为"是" 且方法400进行到428。否则，回答为"否"且方法400进行到406。
[0068] 图5中示出两个传动系位置指示装置之间的偏移的示例。位置指示盘502是曲轴 位置传感器118的一部分。在一个示例中，位置指示盘502耦合到发动机曲轴40。位置指 示盘502包含位于指示盘502的周边周围的多个位置指示器506。位置指示盘502还包含 指针指示器504,其当与位置指示器506组合时实现曲轴位置的确定。替换地，一个或多个 位置指示器506可以省略以限定具体指针位置。
[0069] 在一些示例中，指针指示器504可以与汽缸编号1上止点压缩冲程/上止点排气 冲程或某一其它选定的发动机位置对准，使得可以确定相对于发动机循环（例如，四冲程 发动机的四个冲程）的发动机曲轴位置。由于曲轴是传动系的一部分，所以位置指示盘502 指示传动系的位置。一次检测位置指示器506的仅一个的位置；然而，可以与位置指示器同 时检测指针指示器504。垂直标记525示出检测器503感测位置指示器506和指针指示器 所沿的轴。因此，在位置指示盘502的当前位置处，检测一个位置指示器506和指针指示器 504。
[0070] 位置指示盘510也是第二传动系位置感测装置的一部分。在一个示例中，位置指 示盘510可以为DMF位置传感器234的位于传动系断开离合器236上游的部分。位置指示 盘510可以机械耦合到DMF 232。在其它示例中，位置指示盘510可以为扭矩转换器叶轮位 置传感器238的一部分或另一传动系位置传感器。
[0071] 位置指示盘510包含位于指示盘510的周边周围的多个位置指示器512。位置指 示盘还包含指针指示器514,其当与位置指示器512组合时实现传动系位置的确定。一次检 测位置指示器512的仅一个的位置；然而，可以与位置指示器同时检测指针指示器514。垂 直标记525示出检测器513感测位置指示器506和指针指示器所沿的轴。因此，在位置指 示盘502的当前位置处，检测一个位置指示器506,且不检测指针指示器514。
[0072] 指针指示器514可以参考位置指示盘502的指针指示器504 (指针指示器504位 于传动系中在指针指示器514上游），以确定传动系相对于指针指示器504的位置。例如， 如果位置指示盘510耦合到DMF 232,则可以通过建立指针指示器504与514之间的旋转角 距离来确定偏移。如果两个指针指示器对准，则偏移为零。然而，制造容差可能将偏移增加 到大于几度。如果位置指示盘510在传动系断开离合器下游耦合到DISG，则偏移依据传动 系断开离合器在何处完全啮合而变化。在此示例中，指针指示器514比指针指示器504前 进45°。因此，在此示例中，偏移为45°。因此，如果指针指示器514与指针指示器504之 间示出47°角距离，则由于DMF弹簧挠曲而造成的角距离为2°，因为偏移为45°。当传动 系旋转且传动系断开离合器关闭时，位置指示盘502和510中的每一个在相同旋转速率下 沿所示的方向旋转。
[0073] 现返回到图4,在406处，方法400判断是否存在将变速器从前向齿轮自动换档到 空档的条件。在一个示例中，当驾驶者需求扭矩小于阈值驾驶者需求扭矩时以及当车辆速 度大于阈值车辆速度时，可以将变速器换档到空档。此外，在一个示例中，将变速器换档到 空档，而不是进入减速燃料切断模式。如果方法400判断存在将变速器换档到空档的条件， 则回答为"是"且方法400进行到408。否则，回答为"否"且方法400进行到420。
[0074] 在408处，方法400关闭传动系断开离合器。传动系断开离合器关闭，因为一个传 动系编码器位于传动系断开离合器下游，并且仅当传动系断开离合器关闭时才可以可靠地 确定偏移。在传动系断开离合器关闭之后，方法400进行到410。
[0075] 在410处，方法400将变速器从前向齿轮换档到空档。经由减小将变速器流体供 应到变速器齿轮的回路中的压力而将变速器换档到空档。此外，变速器扭矩转换器离合器 可以以受控方式锁定或关闭以减少变速器换档到空档之后发动机曲轴、DMF、传动系断开离 合器和/或DISG系统中的任何振荡。通过使用扭矩转换器离合器和/或DISG来衰减到扭 矩转换器系统的曲轴中的任何振荡，可以减少从编码器获取恒定读数的任何延迟。将变速 器换档到空档，使得允许传动系凭惯性前进，而不限于传动系的一侧上。这减小了在DMF上 形成扭矩的概率。在变速器换档到空档之后，方法400进行到412。
[0076] 在412处，方法400命令DISG为零扭矩。在一个示例中，到DISG的电流可以被停 止。在其它示例中，可以命令DISG为零扭矩，且DISG电流经调整使得DISG提供零扭矩。 通过在DISG处命令零扭矩，在DMF和传动系断开离合器上在发动机与DISG之间形成基本 零扭矩（例如，小于±2N-m)。因此，DMF中的任何弹簧挠曲较小。在命令DISG扭矩为零之 后,方法400进行到414。
[0077] 在414处，确定传动系偏移。在一个示例中，控制器12等待确定发动机的已知位 置。例如，控制器12 -直等到检测到指针指示器504为止，且接着对位置指示盘的位置指 示器计数直到检测到第二位置指示盘的指针指示器514为止。指示器的所计数数目提供传 动系偏移。例如，如果曲轴每旋转一度就间隔一个位置指示器，且在指针指示器504与指针 指示器514之间计数45个位置指示器，则偏移为45度。在其它示例中，可以检测指针指示 器514且接着对位置指示器的数目计数直到检测到指针指示器504为止。在不存在DMF位 置传感器且第二位置传感器位于传动系中在传动系断开离合器下游的情况下，每当传动系 断开离合器关闭时确定偏移。方法400进行到428。
[0078] 在420处，方法400判断是否存在用于在稳定速度下操作DISG的条件。在一个示 例中，可以当驾驶者需求扭矩的变化小于阈值量时在稳定速度下操作DISG。当命令DISG 为稳定速度时，在速度控制模式中操作DISG。通过在稳定速度下在速度控制模式中操作 DISG，可以经由DISG电流确定DISG扭矩，使得可以确定传动系偏移。如果方法400判断存 在用于在稳定速度下操作DISG的条件，则回答为"是"且方法400进行到422。否则，回答 为"否"且方法400进行到440。另外，在一些示例中，驾驶者需求扭矩必须大于阈值扭矩， 方法400才进行到422。
[0079] 在440处，方法400基于发动机转速和负载估计发动机扭矩。替换地，如果已确定 传动系偏移，则基于偏移和DMF弹簧挠曲确定发动机扭矩。
[0080] 如果没有确定传动系偏移，则基于发动机转速和负载估计发动机扭矩。负载可以 表达为所引入的发动机空气质量除以理论上所引入的发动机空气质量。发动机转速和负载 被索引到存储了凭经验确定的发动机扭矩的表格或函数中。表格或函数输出针对当前发动 机转速和负载的发动机扭矩。
[0081] 如果已确定传动系偏移，贝1J从第一传动系编码器（例如，发动机曲轴传感器）的位 置与第二传动系编码器（例如，DMF位置传感器或DISG位置传感器）的位置之间的差减去 传动系偏移，且余数表示弹簧挠曲（以度数、分钟、秒计）。弹簧挠曲用于对根据弹簧挠曲表 达DMF上的扭矩的函数进行索引。弹簧挠曲是DMF的输入侧与DMF的输出侧之间以度数、 分钟、秒计的角移动。该函数以N-m或Ft-Ib为单位输出扭矩。替换地，弹簧挠曲可以被输 入到描述DMF扭矩的公式。方法400进行到480。
[0082] 在480处，方法400基于期望的发动机扭矩与经由DMF弹簧挠曲或发动机转速和 负载确定的发动机扭矩之间的差调整发动机扭矩。具体来说，从期望的发动机扭矩减去基 于传动系偏移的DMF扭矩（例如，DMF扭矩是发动机扭矩的估计值）或从发动机转速和负 载确定的发动机扭矩。如果存在余数，则当期望的发动机扭矩大于经由DMF或发动机转速 和负载确定的发动机扭矩时，发动机扭矩致动器增加发动机输出扭矩。当经由DMF或发动 机转速和负载确定的发动机扭矩大于期望的发动机扭矩时，发动机扭矩致动器减小发动机 扭矩。发动机扭矩致动器可以为节气门、凸轮相量、燃料喷射器、火花正时，或影响发动机扭 矩的其它致动器。在调整发动机扭矩之后，方法400退出。
[0083] 在422处，方法400关闭传动系断开离合器。传动系断开离合器被关闭，因为一个 传动系编码器位于传动系断开离合器下游，并且仅当传动系断开离合器关闭时才可以可靠 地确定偏移。在传动系断开离合器关闭之后，方法400进行到424。
[0084] 在424处，方法400打开扭矩转换器旁路离合器。通过打开扭矩转换器旁路离合 器，经由扭矩转换器传送的所有扭矩经由液压路径而不经由摩擦路径（例如，扭矩转换器 离合器）传送。因此，可以基于扭矩转换器叶轮速度和扭矩转换器涡轮速度来估计经由扭 矩转换器传送的扭矩。在打开扭矩转换器离合器之后，方法400进行到426。
[0085] 在426处，方法400基于扭矩转换器扭矩和DISG扭矩确定传动系偏移。具体来说， 该偏移基于以下公式：
[0086]
【权利要求】
1. 一种用于操作混合式传动系的方法，其包括： 响应于跨越双质量飞轮传送的扭矩而调整发动机扭矩产生，跨越双质量飞轮传送的所 述扭矩响应于所述双质量飞轮内的弹簧挠曲量。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述双质量飞轮内的所述弹簧挠曲量基于所述双 质量飞轮的输入侧的位置和所述双质量飞轮的输出侧的位置。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述双质量飞轮的所述输入侧的位置基于发动机 曲轴位置传感器，且其中所述双质量飞轮的所述输出侧的位置基于位于所述双质量飞轮与 所述传动系断开离合器之间的双质量飞轮位置传感器。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中调整发动机扭矩致动器以调整发动机扭矩产生。
5. 根据权利要求1所述的方法，其进一步包括确定所述双质量飞轮的输入侧上的第一 位置与所述双质量飞轮的输出侧上的第二位置之间的偏移。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中当所述传动系断开离合器处于打开状态时确定所 述偏移。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中针对所述偏移调整跨越所述传动系断开离合器传 送的扭矩的估计值。
8. -种用于操作混合式传动系的方法，其包括： 响应于跨越双质量飞轮递送的扭矩而调整发动机扭矩产生，跨越双质量飞轮递送的所 述扭矩响应于所述双质量飞轮中的弹簧挠曲以及第一偏移和第二偏移中的一个或其组合， 所述第一偏移经由在第一模式期间将所述混合式传动系的变速器换档到空档而建立，所述 第二偏移经由在第二模式期间在前向齿轮中操作所述变速器而建立。
9. 根据权利要求8所述的方法，其进一步包括响应于驾驶者需求扭矩的减小而将所述 变速器换档到空档。
10. 根据权利要求9所述的方法，其进一步包括当所述变速器处于空档时命令集成有 传动系的起动机/发电机为小于阈值扭矩的扭矩。
【文档编号】B60W10/02GK104417521SQ201410406020
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月18日 优先权日:2013年8月19日
【发明者】A·O`C·吉布森, J·A·多林, S-H·李, 藤井雄二, J·W·L·麦克卡莱姆, W·R·古德温 申请人:福特环球技术公司