本公开总体上涉及用于控制车辆的动力系中的扭矩扰动的系统和方法。
背景技术：
混合动力电动车辆(hev)具有动力系，该动力系包括产生动力和扭矩以推进车辆的内燃发动机(ice)以及电机或电动马达/发电机/起动机(m/g)。这样的hev有时还可包括第二代和下一代的传动装置，所述传动装置包括能够实现先进操作和改进性能的各种构造。这样的发动机、电机和传动装置部件可将与这些部件之间的不同扭矩传递特性相关的扭矩扰动引入到车辆动力传动系统。这些部件还可受环境操作状况影响，所述环境操作状况可包括温度、气压、发动机燃料的不一致性和控制系统的特性。
技术实现要素：
根据本公开的一种车辆和操作方法包括具有动力系的动力传动系统，所述动力系具有利用离合器结合并连接到电池或其它功率储存装置的电机和发动机。车辆动力传动系统包括动力系并被动力系驱动，还包括变速器和带有旁通离合器或起步离合器的变矩器，所述变矩器将动力系结合到驱动轴和车轮以及其它部件。车辆还包括结合到动力传动系统和动力系的一个或更多个控制器，所述控制器被配置为：对被转换成充电扭矩信号以及其它参数和信号的驾驶员需求和电池充电需求作出响应，并分别利用扭矩扰动阈值和摆率校准比率来调节充电扭矩限制和摆率限制。响应于驾驶员需求扭矩，控制器还按照充电扭矩摆率限制将发动机扭矩调节至驾驶员需求扭矩和充电扭矩的组合，充电扭矩受充电扭矩限制约束并且/或者大致小于或等于充电扭矩限制，使得电池充电速率随着扭矩扰动阈值增大而增大。
在其它变型中，车辆包括控制器，所述控制器还被配置为：对驾驶员需求扭矩和充电扭矩信号作出响应，并调节和/或产生：(a)将驾驶员需求扭矩和充电扭矩组合的发动机扭矩信号；(b)利用或由发动机转速、进气和燃料消耗以及其他参数产生的发动机扭矩输出估计信号；(c)等于发动机扭矩输出估计信号减去驾驶员需求扭矩的电机扭矩信号。控制器还分别利用发动机扭矩信号和电机扭矩信号来调节发动机和电机，从而控制变速器扭矩输出扰动以使其受扭矩扰动阈值约束并且/或者大致小于或等于扭矩扰动阈值。
变速器可包括具有多个可选挡位的结构并可与具有旁通离合器的变矩器合并和/或结合。对于这些布置，控制器利用变速器输入转速和变速器扭矩倍增比率来调节扭矩扰动阈值，变速器扭矩倍增比率通过变速器输入转速和所述多个可选挡位中的选择挡位而被进一步调节。在这些变型中的任意一者中，控制器还可被配置为调节以：(例如)随着变速器扭矩倍增比率减小而增大扭矩扰动阈值；(例如)随着扭矩扰动阈值增大而增大充电扭矩限制和摆率限制，使得电池充电速率随着变速器扭矩比增大而增大。
车辆还可进一步包括动力传动系统，该动力传动系统包括与变矩器结合的变速器、电机和发动机，所述变矩器包含旁通离合器和/或起步离合器中的一个或更多个。变速器和/或变矩器具有变速器扭矩倍增比率，变速器扭矩倍增比率能够通过控制器利用和/或由变矩器的转速比或扭矩比、旁通离合器的接合位置以及所述多个可选挡位中的选择挡位及其它性能来调节。扭矩扰动阈值也能够利用或由变速器输入转速和变速器扭矩倍增比率被调节为增大或减小。这里也一样，电池充电速率随着扭矩扰动阈值增大而增大，并随着从所述多个可选挡位中选择高挡位(低扭矩比)而增大。
扭矩扰动阈值是可调节的并可响应于各种操作状况而增大或减小。例如，扭矩扰动阈值可被调节，例如，在(a)旁通离合器接合或部分接合，(b)变矩器以小于或等于预定或预选比率(可以是例如但不限于大约1.2或更高或更低)的扭矩比进行操作以及(c)变速器扭矩倍增比率小于或等于预定或预选比率(可以是大约1.5或更高或更低的扭矩倍增比率)中的一个或更多个时，可增大扭矩扰动阈值。与此相适应，控制器还可随着扭矩扰动阈值变化来调节充电扭矩限制和摆率限制。例如，充电扭矩限制和摆率限制可随着扭矩扰动阈值增大而增大，并随着扭矩扰动阈值减小而减小。
车辆还包括结合到电机和其它部件的电池以及控制器，所述控制器接收电池荷电状态或电量状态。电池配置有最佳荷电状态，控制器被配置为根据电池瞬时荷电状态来检测并保持最佳荷电状态。控制器使用这些参数和信号产生或确定充电需求。控制器将充电需求转换成充电扭矩需求/信号，使得它大致小于或等于充电扭矩限制并且/或者受充电扭矩限制约束，这使发动机和电机能够产生电力以给电池充电，从而电池充电速率随着充电扭矩需求和充电扭矩限制增大而增大。
还通过控制器利用变速器扭矩倍增比率和扭矩扰动阈值来调节摆率校准比率。控制器利用摆率校准比率来调节充电扭矩摆率限制，并利用扭矩扰动阈值和变速器扭矩倍增比率来调节充电扭矩限制。例如，摆率限制和充电扭矩限制可被调节得更高和更低，并且随着扭矩扰动阈值响应于变速器扭矩倍增比率减小而增大，摆率限制和充电扭矩限制可增大。
利用这些调节，控制器还被配置为产生：(a)受充电扭矩限制约束并且/或者大致小于或等于充电扭矩限制并将驾驶员需求扭矩和充电扭矩组合的发动机扭矩信号；(b)由发动机转速、进气和燃料消耗中的一个或更多个产生的发动机输出扭矩估计；(c)等于发动机扭矩信号减去发动机输出扭矩估计的电机信号。这些信号和调节还被控制器使用，以分别利用发动机扭矩信号和电机信号来调节发动机扭矩和电机扭矩。控制器随后还调节变速器输出扭矩，从而控制和限制扭矩扰动，以使扭矩扰动受针对多个变速器扭矩倍增比率的扭矩扰动阈值约束并且/或者大致小于或等于所述扭矩扰动阈值。
本公开的车辆还预期前述构造和变型中的每个的操作方法，其中包括：控制器对充电扭矩信号和驾驶员需求扭矩信号作出响应，并命令按照充电扭矩摆率限制调节发动机扭矩，使得发动机扭矩大致等于受充电扭矩限制约束并且/或者不超过充电扭矩限制的组合的驾驶员需求扭矩和充电扭矩。在这种布置中，控制器可被配置为分配工作载荷并向其他控制器或车辆系统发送命令，并且还可直接向各个车辆部件发送命令。在扭矩扰动阈值随着变速器扭矩倍增比率减小而增大时，控制器还命令摆率限制和充电扭矩限制增大，响应于扭矩扰动阈值在变速器扭矩倍增比率增大时减小，控制器还命令摆率限制和充电扭矩限制减小。
各种车辆部件和其它控制器可被命令为产生各种控制信号和参数。例如，响应于驾驶员需求扭矩和充电扭矩信号，控制器可被配置用于产生和/或命令其它控制器能够产生：(a)将驾驶员需求扭矩和充电扭矩组合的发动机扭矩信号；(b)使用来自发动机转速、进气和燃料消耗的信息产生的发动机扭矩输出估计信号；(c)等于发动机扭矩输出估计信号减去驾驶员需求扭矩的电机扭矩信号。该变型还包括配置如下的控制器：进一步分别利用发动机扭矩信号和电机扭矩信号来命令发动机和电机。在其它示例中，控制器被修改为利用变速器输入转速和变速器扭矩倍增比率来调节扭矩扰动阈值，所述变速器扭矩倍增比率使用变速器输入转速和所述多个可选挡位中的选择挡位而被调节。这些控制器还可被配置为：随着变速器扭矩倍增比率减小而增大扭矩扰动阈值；随着扭矩扰动阈值增大而增大充电扭矩限制和摆率限制。
这些车辆的实施方式和配置以及操作方法的发明内容以较少技术细节变化的方式描述了本公开的实施例的若干示例性布置，并且下面在结合附图说明和附图的具体实施方式中以及在权利要求中进一步更详细地描述。
本发明内容并非旨在确定要求保护的技术的关键特征或必要特征，也并非旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。在此讨论的特征、功能、性能和优点可在各种示例性实施方式中独立地实现，或者可在如本文其它地方进一步描述的其它示例性配置中进行组合，并且相关技术领域的技术人员还可参照以下描述和附图来对其进行理解。
附图说明
当与以下附图一起考虑时，通过参照具体实施方式和权利要求，可获得对本公开的示例性实施方式的更完整的理解，其中，相同和相似的标号在整个附图中指示相似的、相关的和/或相同的元件。提供附图以及附图上的注解以便于理解本公开，而不限制本公开的广度、范围、规模或可应用性。附图不一定按比例绘制，并且可以是旨在向相关技术领域的技术人员描述本公开的示意图。
图1是混合动力电动车辆及其系统、部件、传感器、致动器和操作方法的图示；
图2示出了在添加、移除、修改和重新排列了特定部件和特征的情况下图1的车辆以及系统和方法的其它方面和性能；
图3描绘了图1和图2的车辆系统和方法的多个模拟的扭矩扰动和相关性能的多个方面；
图4示出了前述附图的车辆和系统的实验性扭矩扰动和相关的性能能力；
图5描绘了利用先前的方法和系统操作的前述附图的车辆的实验数据的另一示例；
图6示出了本公开和先前附图的车辆和系统的充电扭矩摆率以及动力传动系统变速器扭矩倍增比率校准值的另外的图示；
图7反映出在此描述的和前述附图中的车辆和系统的实验的测功机性能数据；
图8描述了来自关于先前描述的和反映在先前附图中的车辆和系统的额外实验的进一步的示例性测功机性能数据。
具体实施方式
根据需要，在此公开本发明的详细实施例；然而，将理解的是，公开的实施例仅为可采用各种和替代的形式实施的本发明的示例。附图不一定按比例绘制；可夸大或极小化一些特征以示出特定部件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。
如本领域普通技术人员应理解的，参考任何一个附图示出并描述的各个特征、部件和处理可与在一个或更多个其它附图中示出的特征、部件和处理相结合，以产生对于本领域技术人员而言应当是明显的并且在本领域技术人员的知识范围内但可能未被明确地示出或描述的实施例。在此示出的特征的组合是用于许多典型应用的代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可被期望用于特定的应用或实施方式，并且应该容易地在相关技术领域工作的人员的知识、技能和能力范围之内。
现参照各个附图以及图示，参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8，具体地，现参照图1，示出了混合动力电动车辆(hev)100的示意图，并示出了hev100的部件之间的代表性关系。车辆100中的部件的物理布局和方位可以改变。车辆100包括具有动力系110的动力传动系统105，该动力系110包括产生动力和扭矩以推进车辆100的内燃发动机(ice)115以及电机或电动马达/发电机/起动机(m/g)120。发动机115是由汽油、柴油、生物燃料、天然气或替代燃料驱动的发动机或者燃料电池，所述发动机115除产生输出扭矩之外，还通过本文其它地方描述的前端发动机附件产生其它形式的电、真空、压力和液压动力。发动机115利用分离离合器125结合到电机或m/g120。发动机115产生这样的动力和关联的发动机输出扭矩，当分离离合器125至少部分地接合时，所述动力和关联的发动机输出扭矩传递到m/g120。
m/g120可以是多种类型的电机中的任何一种，例如可以是永磁同步马达、电力发电机和发动机起动机120。例如，当分离离合器125至少部分地接合时，动力和扭矩可从发动机115传递到m/g120以使m/g120能够作为发电机运转，并且传递到车辆100的其它部件。类似地，在包括或不包括独立的发动机起动机135的车辆中，在分离离合器125部分地或完全地接合的情况下，m/g120可作为用于发动机115的起动机运转，以经由分离离合器驱动轴130将动力和扭矩传递到发动机115来起动发动机115。
此外，在“混合动力电动模式”或“电动辅助模式”下，m/g120可通过传递使驱动轴130和140转动的额外的动力和扭矩来辅助发动机115。此外，m/g120可在纯电动模式下运转，在所述纯电动模式下，发动机115通过分离离合器125被断开连接并停止运转，从而使m/g120能够将正扭矩或负扭矩传递到m/g驱动轴140。当处于发电机模式时，还可命令m/g120产生负扭矩，并由此产生用于给电池充电并为车辆电气系统供电的电力，同时发动机115产生用于车辆100的推进动力。m/g120还可通过将来自使动力系110和/或车轮154减速的旋转能转换为电能储存在一个或更多个电池175和180中(如以下更详细地描述的)来实现再生制动。
分离离合器125可被分离，以使发动机115能够停止或者独立地运行以驱动发动机附件，而m/g120产生驱动动力和扭矩以经由m/g驱动轴140、变矩器驱动轴145和变速器输出驱动轴150来推进车辆100。在其它布置中，发动机115和m/g120二者都可在分离离合器125完全地或部分地接合的情况下运转，以通过驱动轴130、140、150、差速器152和车轮154共同地推进车辆100。差速器152可向每个车轮154传递大致相等的扭矩，并适应少量的转速差以使车辆能够转向和操纵。针对后轮驱动车辆、前轮驱动车辆和全轮驱动车辆，可使用不同类型的差速器或类似装置，以将相同和/或不同的扭矩从动力系110分配到车轮154。在一些车辆中，可控制并改变差速器扭矩分配，以实现期望的操作模式或工况(其中，每个车轮154接收不同的扭矩)。
对于包括多个、直列或以其它方式连接的m/g120构造的动力系110而言，发动机115和m/g120的驱动轴130可以是作为m/g驱动轴140的一部分并与m/g驱动轴140成一体的连续的单个贯穿轴，或者可以是可被构造成独立于m/g驱动轴140而转动的分开的、独立的驱动轴130。图1的示意图还预期具有可相对于驱动轴130和140偏移的多于一个的发动机115和/或m/g120的替代构造，其中，发动机115和m/g120中的一个或更多个以串联和/或并联的方式被定位在动力传动系统105中的其它地方(诸如，在变矩器与变速器之间或作为变矩器和变速器的一部分、相对于驱动轴轴向偏离和/或在其他位置和其它装置内)。在不脱离本公开的范围的情况下，还可预期其它变型。
动力传动系统105和动力系110还包括变矩器(tc)155，tc155将动力系110的发动机115和m/g120与变速器160连接，和/或将动力系110的发动机115和m/g120连接到变速器160。变速器160可以是具有多个可选挡位的多级阶梯传动比和/或多个可变的扭矩倍增比率(torque-multiplier-ratio)的自动和/或手动变速器或齿轮箱160。tc155还可包括还可作为起步离合器操作的旁通离合器和离合器锁止装置157，以能够进一步控制并调节从动力系110传递到车辆100的其它部件的动力和扭矩。在一些变型中，变速器160可包括与变速器160集成在一起的tc155和旁通离合器157。
tc155包含固定到m/g驱动轴140的泵轮和固定到tc驱动轴145的涡轮。tc155在驱动轴140与145之间建立液压耦合或液力耦合，在泵轮旋转得比涡轮快时，这种耦合将动力从泵轮传递到涡轮。涡轮扭矩和泵轮扭矩的大小取决于相对转速和加速度。当泵轮转速与涡轮转速之比足够高时，tc155执行扭矩倍增器的作用，由此涡轮扭矩是泵轮扭矩的多倍。
tc旁通离合器157(有时还可称为变矩器锁止离合器)通常被构造为使泵轮和涡轮摩擦地或机械地结合以作为一个整体旋转，这消除了可变液压打滑能量损失，并横跨tc155建立更高效的动力传递。tc旁通离合器157还可被起步离合器替代并且/或者可接合以操作为起步离合器，用于平稳的车辆起步。替代地或结合地，对于不包括或不需要tc155或旁通离合器157的应用，tc旁通离合器157可被配置为类似于分离离合器125的起步离合器并可位于m/g120和变速器160之间。在一些应用中，分离离合器125通常被称作上游离合器，tc旁通离合器157通常被称作下游离合器。分离离合器125和tc旁通离合器157可在接合位置与分离位置之间的范围内进行调节，这实现可变的扭矩倍增比率。除由泵轮与涡轮之间的液力耦合产生的可变打滑之外，这还实现tc155中的可变机械打滑。
变速器或齿轮箱160可包括齿轮组(未示出)或多个手动和/或自动可选的挡位，其通过摩擦元件(诸如离合器和制动器)和其它元件的手动或自动致动的液压或机电接合而被选择性地置于不同的传动比，以建立期望的多个离散或阶梯传动比和扭矩倍增比率。摩擦元件可以通过由一个或更多个控制器实现的换挡计划来控制，该换挡计划连接和分离齿轮组的特定元件以控制输出变速器驱动轴150和输入变矩器驱动轴145之间的扭矩倍增比率。如在本文其它地方描述的，通过控制器基于各种车辆工况使变速器160从一个扭矩倍增比率手动地和/或自动地切换至另一个扭矩倍增比率。然后，变速器160将动力系输出扭矩传递到输出驱动轴150。
变速器160仅是变速器或齿轮箱布置的一个示例，并且将输入扭矩以如此不同的扭矩倍增比率从发动机115和m/g120转移并传递到输出驱动轴150的任何可比较的部件都可考虑用于在此描述的实施例。例如，可通过包括沿换挡拨叉导轨平移和旋转换挡拨叉以选择期望传动比的伺服马达的自动机械式(或手动)变速器来实施变速器160，其可被配置用于在多种车辆扭矩需求下进行操作。
在其它变型中，包括变速器油泵165且变速器油泵165连接到m/g120，以在发动机115断开和/或关闭时产生用于任意数量的部件(可包括例如释放离合器或分离离合器125、变矩器155、旁通离合器157和变速器160)的液压油压力。还可包括用于单独使用或与其它部件组合使用的电动辅助变速器油泵170，以在发动机115和m/g120二者都关闭或以其它方式不能产生液压压力时补充和/或产生液压压力。
动力系110和/或动力传动系统105还包括一个或更多个电池175、180。一个或更多个这样的电池可以是在大约48伏到600伏之间(有时在大约140伏到300伏之间，或者更大或更小)的范围内操作的较高电压的直流电池175，所述较高电压的直流电池175用于储存电力并为m/g120和其它车辆部件和附件供应电力。其它电池可以是在大约6伏到24伏之间(或者更大或更小)的范围内操作的低电压直流电池180，所述低电压直流电池180用于储存电力并为起动机135供应电力以起动发动机115，并且为其它车辆部件和附件供应电力。
如图1所描绘的，电池175和180分别通过各种机械接口和电气接口以及车辆控制器(如本文其它地方所描述的)连接到发动机115、m/g120和车辆100。高电压m/g电池175还通过马达控制模块(mcm)、电池控制模块(bcm)和/或电力电子器件185中的一个或更多个连接到m/g120，马达控制模块(mcm)、电池控制模块(bcm)和/或电力电子器件185被配置为对由高电压(hv)电池175提供给m/g120的直流(dc)电进行调节。mcm/bcm185还被配置为将dc电池电力调节、逆变并变换为驱动电机或m/g120通常所需的三相交流(ac)电。mcm/bcm185还被配置为：利用由m/g120和/或fead部件产生的能量对一个或更多个电池175和180进行充电，并且根据需要向其它车辆部件供电。
车辆100还可包括连接到车轮154的一个或更多个制动器190以及制动系统控制模块(bscm)195。制动器190和bscm195可操作为使车轮154机械地和/或电动地减速，并与mcm/bcm185以及可能的其它控制器、m/g120和其它部件协作来实现从车轮154捕获减速能量的再生制动，从而能够对hv电池175和其它电池180以及其它电力储存部件进行充电。
继续参照图1，车辆100还包括能够实现各种车辆功能的一个或更多个控制器和计算模块及系统。例如，车辆100可包括车辆系统控制器(vsc)200及车辆计算系统(vcs)和控制器205，vsc200和vcs205与mcm/bcm185、bscm195、其它控制器以及车辆网络(诸如，控制器局域网(can)210以及包括在本文其它地方描述的其它基于微处理器的控制器的更大的车辆控制系统和其它车辆网络)进行通信。can210除包括在控制器、传感器、致动器和车辆系统及部件之间的通信链路之外，还可包括网络控制器。
虽然mcm/bcm185、bscm195、vsc200和vcs205在此出于示例性目的而被示出为分立的、单独的控制器，但是它们可控制作为更大的车辆和控制系统以及内部和外部网络的一部分的其它控制器以及其它传感器、致动器、信号和部件，被所述其它控制器以及其它传感器、致动器、信号和部件控制，与所述其它控制器以及其它传感器、致动器、信号和部件来回传送信号，并且与所述其它控制器以及其它传感器、致动器、信号和部件进行通信。结合此处预期的任何特定的基于微处理器的控制器所描述的功能和配置还可在一个或更多个其它控制器中实施，并被分布在多于一个的控制器中，使得多个控制器可以单独地、协作地、组合地以及合作地实现任何这样的功能和配置。因此，“控制器”或“所述控制器”的叙述旨在以单数及复数含义并且以单独的、共同的以及各种合适的合作及分布式组合的方式来指代这样的控制器。
此外，通过网络和can210的通信旨在包括在控制器与传感器、致动器、控制件以及车辆系统及部件之间对命令、信号、数据、控制逻辑和信息进行响应、共享、发送和接收。控制器与一个或更多个基于控制器的输入/输出(i/o)接口进行通信，所述i/o接口可被实施为实现原始数据和信号的通信和/或信号调节、处理和/或转换、短路保护、电路隔离和类似功能的单个集成接口。可选地，在特定信号通信期间以及在进行通信之前和之后，可使用一个或更多个专用硬件或固件装置、控制器以及片上系统(soc)来对特定信号进行预调节和预处理。
在进一步的说明中，mcm/bcm185、bscm195、vsc200、vcs205、can210和其它控制器可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的一个或更多个微处理器或中央处理器(cpu)。计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和非易失性或保活存储器(nvram或kam)中的易失性存储和非易失性存储。nvram或kam是可用于在车辆和系统以及控制器和cpu掉电或关闭时存储操作车辆和系统所需的各种命令、可执行控制逻辑和指令以及代码、数据、常量和变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可使用多种已知的存储装置(诸如，prom(可编程只读存储器)、eprom(电可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)、闪存或能存储数据的任何其它电、磁、光学存储装置或组合存储装置)中的任何一种来实现。
再次参照图1，车辆100还可包括是由福特汽车公司制造的sync车载车辆计算系统(参见例如第9080668号美国专利)的vcs205。车辆100还可包括动力系控制单元/模块(pcu/pcm)215，pcu/pcm215连接到vsc200或另一控制器，并连接到can210、发动机115、m/g120和tc155，以控制每个动力系部件。变速器控制单元(tcu)220也经由can210连接到vsc200和其它控制器，并连接到变速器160，还可选地连接到tc155，以实现操作控制。还可包括发动机控制模块(ecm)或发动机控制单元(ecu)或能量管理系统(ems)225，ecm、ecu或ems225与can210进行通信，并且连接到发动机115以及与pcu215、tcu220和其它控制器协作的vsc200。
在这种布置中，vsc200和vcs205合作地管理和控制车辆部件以及其它控制器、传感器和致动器。例如，控制器可向发动机115、分离离合器125、m/g120、tc155、变速器160、电池175和180、mcm185以及其它部件和系统传送控制命令、逻辑、指令和代码、数据、信息以及信号，和/或传送来自发动机115、分离离合器125、m/g120、tc155、变速器160、电池175和180、mcm185以及其它部件和系统的控制命令、逻辑、指令和代码、数据、信息以及信号。即使未在附图中示出，控制器也可控制本领域技术人员已知的其它车辆部件并与所述其它车辆部件进行通信。图1中的车辆100的实施例还描绘了与车辆网络和can210进行通信的示例性的传感器和致动器，所述传感器和致动器可向vsc200、vcs205和其它控制器发送信号并且从vsc200、vcs205和其它控制器接收信号。
例如，车辆100可包括加速踏板位置和运动传感器(app)230、制动踏板位置和运动传感器(bpp)235以及其它驾驶员控制件及车辆配置文件和性能参数(vpp)240，vpp240可包括方向盘位置和运动传感器、驾驶员转向信号位置传感器、驾驶员可选的车辆性能偏好配置文件和参数以及驾驶员可选的车辆运行模式传感器及相关的配置文件参数和设置。这样的配置文件参数和设置可包括可以是驾驶员可选择的并可建立各种优选的和/或预定的车辆性能特性和驾驶员配置文件偏好的配置文件参数，如本文其它地方描述的。此外，如在本文其它地方关于福特汽车公司sync系统和其它类似的系统所描述的，车辆100可具有vcs205，vcs205被配置有一种或更多种通信、导航以及其它传感器。vcs205可与vsc200及其它控制器协作，以响应于由这些车辆系统和部件所识别、建立和接收的传感器信号和通信信号来管理和控制车辆100。
对于进一步的示例，各种其它车辆功能、致动器和部件可受车辆系统和部件内的控制器控制，并可接收来自其它控制器、传感器和致动器的信号，可包括(出于说明的目的而不是限制的目的)燃料喷射正时、速率和持续时间、节气门位置、火花塞点火正时(针对火花点火式发动机)、进气门/排气门正时和持续时间、诸如空调压缩机的前端附件驱动(fead)部件、变速器油泵、交流发电机或发电机、m/g120、高电压电池175和低电压电池180以及用于再生制动、电池充电或放电、温度、电压、电流、荷电状态(soc)、最大电量和放电功率限制的各种传感器(包括用于确定最大电量、荷电状态和放电功率限制的传感器)、用于分离离合器125、旁通/起步离合器157、tc155、变速器160和其它部件的离合器压力。对于进一步的示例，与控制器和can210通信的传感器可建立或指示涡轮增压器增压压力、曲轴位置或表面点火感测(pip)信号、发动机转速或每分钟转数(rpm)、车轮转速(ws1、ws2等)、车速感测(vss)、发动机冷却剂温度(ect)、进气歧管气压(map)、加速踏板位置感测(pps)或app230、制动踏板位置感测(bps)或bpp235、点火开关位置(ign)、节气门位置(tp)、空气温度(tmp)、气压、排气氧(ego)或其它排气成分浓度或存在度、进气空气质量流量(maf)、变速器挡位、传动比或模式、变速器油温(tot)、变速器涡轮转速(ts)、变矩器旁通离合器157状态(tcc)、减速或换挡模式(mde)及其它。
如在各个附图(包括图1和图2以及其它附图)中所描绘的，这种控制逻辑、可执行指令和信号以及数据还可包括从车辆控制器、部件及系统接收以及发送到车辆控制器、部件及系统的车辆扭矩需求信号(tds)250、其它信号(os)255以及控制信号或命令信号(cs)260。这样的信号和命令可来自车辆控制器、传感器、致动器、部件和系统信号中的任意一个。这些信号中的任何一个或全部可以是原始的模拟信号或数字信号，或者是响应于其它信号而产生并且在其中嵌入信息的预调节的、预处理的、组合的和/或衍生的信号。如在本文其它地方更详细地描述的，tds250、os255可包括各种特定的信号(出于说明的目的而非限制的目的，包括电池荷电状态、变速器输入转速、充电扭矩、各种限制信号以及嵌入在这样的信号中的数字数据和信息)。
通过各种预期的控制器、传感器、致动器和其它车辆部件进行的所描述的信号250、255、命令260、控制指令及逻辑、数据和信息的传送和操作可如图1所示被示意性地表示，并且可通过如图2以及本文其它地方举例的流程图或类似图表来表示。这样的流程图和图表示出了示例性的命令、控制过程、控制逻辑和指令以及操作策略，所述示例性的命令、控制过程、控制逻辑和指令以及操作策略可利用一个或更多个计算、传送和处理技术(可包括实时、事件驱动、中断驱动、多任务、多线程及其组合)来实现。示出的步骤和功能可以以所描绘的顺序、以并行的方式、以反复的方式、以修改的顺序来执行、传达和实施，并且在一些情况下可与其它处理组合和被省略。所述命令、控制逻辑和指令可在一个或更多个所描述的基于微处理器的控制器中被执行，并且可主要被实施为硬件、软件、虚拟化硬件、固件、虚拟化固件及其组合。
在车辆100的运行期间，继续参照图1并且现在还参照图2，车辆100包含诸如vsc200、vcs205、pcu215和其它控制器中的一个或更多个的控制器，所述控制器被配置为发起信号250和255、控制逻辑、cs260和指令300(图2)，以在步骤305处检测或接收电池荷电状态或电量状态305和最佳电池电量305。还接收或检测变速器输入转速310和当前动力传动系统105扭矩扰动阈值(dt)315。同时或并行地进行监测，控制器还检测或接收动力传动系统和/或变速器/变矩器扭矩倍增比率320以及车速(vss、ws1、ws2等)和驾驶员加速需求325。
可包括最佳电池电量305作为vpp240的参数，最佳电池电量305是预定用于车辆100的并具有与电池荷电状态305一起使用的电池最大优选荷电状态或最佳荷电状态305，以确定将一个或更多个电池175、180再充电达到最大的最佳荷电状态305可能需要多少电力。变速器输入转速310传达变速器160的输入侧处的当前转速，其用于本文其它地方描述的多个确定和控制逻辑步骤中。
当前或瞬时动力传动系统dt315描述了最大扭矩扰动，该最大扭矩扰动针对具体品牌和型号的车辆100的给定操作状况和驾驶员偏好而言是优选的。这样的dt315或dt315的范围和/或驾驶员偏好还可以是被包括在预定的和/或可调节的驾驶员偏好vpp240中的参数。在这些布置中，控制器还可被配置为：从电池175、180中的一个或更多个接收荷电状态305；按照并使用荷电状态305和最佳荷电状态305(例如，vpp240中的一个或更多个)来调节电池充电需求330。然后，控制器将充电需求330转换成充电扭矩或充电扭矩信号330，使得充电扭矩或充电扭矩信号330受充电扭矩限制340约束并且/或者大致小于或等于充电扭矩限制340。
扭矩比是描述动力系110部件两侧的输出扭矩和输入扭矩之间的关系的无量纲值，所述动力系110部件被配置为使传递通过部件和由部件传递的扭矩倍增或减小。tc155和变速器160是扭矩倍增器/减扭器部件。例如，在低速下，旁通离合器157断开或未锁止的tc155是扭矩倍增器，随着tc155增大其转速，其相应扭矩比减小，当tc155达到最大转速且旁通离合器157接合或锁止时，其扭矩比恒定在针对具体车辆或hev100建立的一些预定的工程设计比率，该比率(例如)可以为大约1.0或更小。
变速器160循环通过从低挡位和高扭矩倍增比率(大约高达10或更大)到高挡位和低扭矩倍增比率(其中，低扭矩比可低至大约0.65或更低)的一系列挡位。在操作tc155和变速器160两者经过它们的操作范围期间，车辆乘员可感受到作为车辆加速度和速度的标称扰动(nominalperturbation)的变化的扭矩比和变化的挡位。这样的扰动可能是相当大的并且可能是不期望的，尤其是在以较高的扭矩倍增比率进行操作期间所述扰动被放大的情况下。对于所有的这些部件，动力系110部件两侧的高扭矩比可导致放大超过标称扰动并变成被车辆乘员察觉到的扭矩扰动。相反地，与变速器160的较高挡位和tc155的较高转速相关的较低扭矩比导致这种扰动和扭矩扰动的明显的察觉性降低。
扭矩扰动通常描述当动力系110部件增大和减小其转速时由车辆中的驾驶员和乘客感觉到的不期望的扰动。例如，当随着车辆100从静止位置起步或增大其当前速度并开始加速车辆动力系110增大其转速时，车辆乘员可感觉到向前的加速度并被压靠在他们的座椅上。当车辆动力系110减速时和在制动期间，乘员可感觉到向前的减速度并压抵他们的座椅约束装置或座椅安全带。在加速和减速两者期间，当动力系110加速和减速时以及在其它动力系110或动力传动系统105部件(诸如tc155或变速器160)循环通过它们各自的操作范围时，乘员可感觉到加速和减速中的显著的“振荡”扰动、脉冲和/或振动。这些扭矩扰动可有损驾驶员和乘员的优选的感受和车辆的性能。
作为对“运动型”或“动力型”车辆性能特点的优选感知的触觉反馈，运动型车辆的乘员可能更喜欢感受每个这样的变化和扰动。相比之下，在车辆操作期间，乘用轿车的乘员可能更喜欢感觉不到任何这样的扰动，并且可能更喜欢平稳柔和的加速和减速。在运动型车辆构造和轿车车辆构造中，dt315可被配置为适应任何范围的优选扰动和扭矩扰动。
例如，运动型跑车或运动型多功能车辆100可具有可优选地被配置为实现更显著的加速、减速及其波动(较高的较为显著的扭矩扰动)的dt315。这种优选的dt315可配置用于车辆100的特定的增强性能操作状况，且用于预定的和可能是可选择的“高性能响应”驾驶员偏好配置文件(vpp240)。这种运动型或多功能dt315可能比优选用于乘用轿车的比较低的dt315相对更高。车辆100的这种乘用轿车变型可配置用于“平稳性能响应”驾驶员偏好配置文件(vpp240)，其将车辆配置为舒适且柔和或平稳的驾驶，其中，较为柔和的加速和减速及其波动是优选的(较低的不那么显著的扭矩扰动)，该“平稳性能响应”驾驶员偏好配置文件还可能被驾驶员作为可调节的vpp240来选择。在所有这些配置中，还可在操作期间对dt315进行实时地调节，以随着车辆部件(诸如tc155、变速器160和其它部件)循环通过其各自的操作范围并可能引入其他不必要的或不期望的扭矩扰动而使dt315增大和减小。
在进一步的示例中，除适应驾驶员可选择的偏好(vpp240)以及预定的车辆性能响应(也可被存储为vpp240)之外，dt315还可通过控制器而被自动地调节以限制任何扭矩扰动的量，从而限制车辆部件在车辆操作的使用寿命期间的磨损。除这些考虑因素之外，在hev100中也可经历这样的扭矩扰动，其中，hev100包括变速器和混合动力动力系110(包含与m/g120结合操作的ice115)。例如，hev100产生对来自ice115的动力和扭矩的两个主要需求及其他需求，包括电池充电需求330和驾驶员加速需求325。由于ice115、m/g120、各个控制器和can210以及其它部件的不同的性能能力以及变化的相位和幅度的异常和响应时间，因此这些需求330和325可引入超过优选性能特点的进一步的扭矩扰动。
在驾驶员加速需求325可同时和独立地要求ice115和m/g120两者以增大的扭矩作出响应以推进hev100的同时，电池充电需求330可要求ice115增大转速以使m/g120能够给电池175、180充电。来自电池充电需求330和驾驶员加速需求325两者的组合的扭矩需求的大小及所需的增大速率可大得足以引入进一步的非优选的扭矩扰动。
例如，考虑需要m/g120针对电池充电功率以快速变化速率或摆率(slewrate)产生具有大幅值的负扭矩的电池充电需求330。快速变化速率或摆率描述了由m/g120产生的转速、扭矩输出和功率响应于电池充电需求330多快地变化。还考虑到这可能同时出现在需要发动机115以高的变化速率或摆率产生大的正扭矩以驱动m/g120且满足驾驶员加速需求325时。此外，由于气压、海拔、湿度和温度的环境变化可能引起车辆性能异常以及车辆部件性能问题，其单独地和一起可在车辆控制系统中引入增加的控制逻辑不一致性或噪声。继而，这些可由于所产生的ice115和m/g120以及相关的车辆部件和系统的性能的变化而导致增加的或后续的扭矩扰动。这些情况可导致ice115和m/g120的正负扭矩幅值以及摆率的偏离。除那些已经描述的扭矩扰动之外，这些情况还可在动力传动系统105和动力系110中引入这种新的和不期望的扭矩扰动，其中，新的扭矩扰动可在高扭矩倍增比率的时间期间被放大为由车辆乘员察觉到的可能不令人期望的扰动。
因此，在本公开中描述的hev100的实施例被配置为：考虑到动力传动系统105和动力系110的这种新的扭矩扰动而调节并控制dt315和其它参数，以实现优选的和可预期的驾驶员和车辆响应特性。继续参照图1和图2，控制器被配置为使用接收的或检测的电池荷电状态和最佳电池电量305以及变速器输入转速310来确立或产生电池充电需求和充电扭矩信号330。变速器输入转速310可确定传递到驱动轴130、140、145和150(图1)的扭矩的大小，其中，转速310可用于确定如何改变m/g120的扭矩以满足电池充电需求330。
组合的变速器输入、驾驶员需求扭矩信号335通过变速器输入转速310、扭矩倍增比率320及驾驶员加速需求和车辆速度325(vss、ws1、ws2等)的转换来产生。响应于充电扭矩信号330，车辆或hev100控制器(诸如vsc200、pcu/pcm215和其它中的一个或更多个)分别利用dt315和摆率校准比率(也是345，图2)来调节充电扭矩限制340和摆率限制345。考虑到当前动力传动系统扭矩倍增比率320和dt315以及其他参数，利用dt315对充电扭矩限制340进行调节，以减轻可能由传递最大可能的电池充电扭矩330和驾驶员需求扭矩335另外引起的任何可能的扭矩扰动。
在这些实施例的另外的变型中，还可根据tc155的转速、旁通离合器157的接合位置和变速器160的多个挡位中的选择挡位来进一步调节变速器扭矩倍增比率320。还可能优选的是将控制器选择性地配置为(例如)在满足下述中的一个或更多个时增大dt315：(a)旁通离合器157接合；(b)tc155以(例如)大致小于或等于1.2的扭矩比进行操作；(c)变速器扭矩倍增比率320大致小于或等于1.5。在这种配置中，控制器还可随着dt315的增大而同时增大充电扭矩限制340和摆率限制345。在另外的配置中，控制器利用变速器扭矩倍增比率320和dt315来调节摆率校准比率345。
在扭矩倍增比率320高得足以使不期望被车辆乘员察觉到的扭矩扰动放大时，根据dt315和摆率校准比率345来调节充电扭矩摆率限制345，以减轻由于充电扭矩330和驾驶员需求扭矩335太快地传递而导致的潜在的不期望的扭矩扰动。此外，控制器可利用dt315和变速器扭矩倍增比率320来调节充电扭矩限制340。响应于改变dt315和扭矩倍增比率320而实时地对充电扭矩限制340和摆率限制345两者进行持续调节以最终满足完全组合的充电和驾驶员需求扭矩(组合而产生发动机扭矩信号365)。同时地，组合的发动机扭矩信号365还受充电扭矩限制340约束并且/或者被限制为大致小于或等于充电扭矩限制340，从而避免引入超过dt315以及相关的充电扭矩限制340和摆率限制345的不期望的扭矩扰动。
此外，响应于驾驶员需求扭矩和扭矩信号335且如果充电扭矩和扭矩信号330超过充电扭矩限制340(在步骤350处，图2)，则在步骤355处对电池充电扭矩330进行限制以使其受充电扭矩限制340约束并且/或者小于或等于和/或大致为充电扭矩限制340，并且在步骤360处对电池充电扭矩330的充电速率进行限制以使其受充电扭矩摆率限制345约束并且/或者小于或等于和/或大致为充电扭矩摆率限制345。在应用充电扭矩限制340和充电扭矩摆率限制345的情况下，控制器随后根据组合的电池充电扭矩330和驾驶员需求扭矩335产生发动机扭矩信号365。在图2的步骤370处，利用cs260命令发动机115输出扭矩，并使用发动机扭矩信号365对发动机115输出扭矩进行调节。这控制任何可能的变速器扭矩输出扰动，从而该变速器扭矩输出扰动即使在被动力传动系统105的当前扭矩倍增比率放大时也小于或等于dt315。
一旦发动机115通过发动机扭矩信号365被命令和调节，控制器便使用如之前所描述的多个参数(例如，可包括发动机rpm转速、进气map、maf和燃料消耗tp以及其它车辆性能参数中的一个或更多个)产生发动机扭矩输出估计信号375。可替代地，发动机扭矩输出传感器可产生扭矩输出估计信号375，并可作为一个或更多个驱动轴130、140的加速计被包含在m/g120内，或者分离离合器125和/或m/g120可被修改为感测并估计来自ice115的输入扭矩。控制器通过使用发动机扭矩输出估计信号375减掉、扣除或减去驾驶员需求扭矩335而产生并且/或者调节m/g扭矩信号380。从而建立并产生m/g扭矩信号380，以使其也受限于充电扭矩限制340，按照充电扭矩摆率限制345进行改变，并因此确保任何m/g相关的扭矩扰动保持在dt315以下，这使由车辆乘员察觉到的不期望的扭矩扰动最小化。
这还控制并且/或者调节任何可能的变速器160扭矩输出扰动，从而使其也大致小于或等于dt315。随后在步骤385处利用m/g扭矩信号380调节m/g120，在步骤390处将组合的发动机和m/g输出扭矩传递到变速器160，在步骤395处完成发起的控制逻辑、命令信号(cs)260和指令300的一个重复循环，在步骤395之后控制器在步骤300处重新重复地开始。
在另一示例性配置中，控制器可利用变速器输入转速310以及变速器扭矩倍增比率320来调节dt315，所述变速器扭矩倍增比率320通过变速器输入转速310和变速器160的多个挡位中的选择挡位被进一步调节。进一步的变型可包括被配置为如下的控制器：在变速器扭矩倍增比率320随着选择多个变速器挡位中的较高挡位而减小时，持续地和/或间歇地调节并增大dt315。当dt315通过控制器响应于这种较低的扭矩比而增大时，随后控制器可进一步增大充电扭矩限制340和充电扭矩摆率限制345，这是因为在具有较低的动力传动系统和变速器扭矩倍增比率320的车辆操作期间，任何可能的扭矩扰动对车辆乘员来说都将是不太明显的。
相反地，控制器可进一步被配置为：当变速器扭矩倍增比率320随着选择多个变速器挡位中的较低挡位而增大时，持续地和/或间歇地调节并减小dt315。当dt315由于这种较高的扭矩比而通过控制器被减小时，控制器还可减小充电扭矩限制340和充电扭矩摆率限制345，这在具有较高的动力传动系统和变速器扭矩倍增比率320的车辆操作期间降低了可能的和不期望的扭矩扰动对车辆乘员来说将是明显的可能性。
本公开的各个实施例和许多替代方案中的每个还包括操作方法，所述操作方法包括：所提及的控制器中的一个或更多个对来自其它控制器的命令作出响应；接收命令cs260并将命令cs260传输到其它控制器、车辆系统和部件。例如，继续参照各个附图(包括图1和图2)，一种用于控制车辆的方法可包括：一个或更多个控制器对充电扭矩信号330和驾驶员需求扭矩信号335作出响应和/或接收充电扭矩信号330和驾驶员需求扭矩信号335，并以充电扭矩摆率限制345将发动机扭矩370调节至大致为组合的驾驶员需求扭矩和充电扭矩365(发动机扭矩信号)，组合的驾驶员需求扭矩和充电扭矩365受充电扭矩限制340约束并且/或者不超过充电扭矩限制340。
此外，当dt315响应于控制器命令减小变速器扭矩比320而增大时，操作方法的控制器命令充电扭矩限制340和充电扭矩摆率限制345增大。与其它布置一样，操作方法还可包括：当dt315还响应于变速器扭矩倍增比率320的增大而减小时，控制器命令并传达cs260，以调节并减小充电扭矩限制340和充电扭矩摆率限制345。控制器还被配置用于命令增大和/或传达命令260，其中，当dt315随着变速器扭矩倍增比率320减小而增大时，命令260增大充电扭矩限制340和充电扭矩摆率限制345。控制器还被修改为用于：响应于在变速器扭矩倍增比率320增大时dt315减小，命令充电扭矩限制340和充电扭矩摆率限制345减小。
在这些操作方法的变型中，控制器还可被进一步配置用于对驾驶员需求扭矩335和充电扭矩信号330作出响应，并且产生或命令其它控制器产生：(a)将驾驶员需求扭矩335和充电扭矩330组合的发动机扭矩信号365；(b)根据发动机转速vss、进气maf和燃料消耗tp的发动机扭矩输出估计信号375；(c)等于发动机扭矩输出估计信号375扣除或减去或减掉驾驶员需求扭矩335的电机扭矩信号380。这些控制器随后还适于分别利用发动机扭矩信号365和m/g或电机扭矩信号380来命令发动机115和电机或m/g120。操作方法的其它布置还包括能够用于以下操作的控制器：利用变速器输入转速310调节dt315；利用变速器输入转速310和变速器160的多个挡位中的选择挡位进一步调节变速器扭矩倍增比率320。
继续参照前述附图，现在还参照图3、图4、图5、图6、图7和图8，本公开的各个实施方式示出了hev100及其控制器、系统和部件的性能以及相关的操作方法的进一步的示例。在操作期间hev100的预定或优选性能可被选择用于ice115和m/g120之间的正负扭矩偏离的前述操作状况。例如，出于举例和说明的目的而不是限制的目的，可能优选的是，产生的可由车辆乘员察觉到的扭矩扰动在输出驱动轴150和/或车轮154处被限制为大致20牛米(nm)。
现在还具体参照图3，在不实施充电扭矩限制340和充电扭矩摆率限制345的情况下，以模拟的方式示出了hev100性能。除了其它方面，图3还示出了用于车辆100操作的模拟的测试数据组，该数据组反映了在小于大约几百毫秒的时间跨度内，在变速器输出轴150和/或车轮154上或关于变速器输出轴150和/或车轮154检测的以牛米(nm)为单位的产生的扭矩扰动。在ice115、m/g120和变速器160的操作期间当变速器160循环通过多个挡位中的一系列挡位时检测扭矩扰动。优选的或预定的dt315被选择为大约20nm，这反映了可能优选的和示例性的或基准的dt315。低于该20nmdt315的可能的扭矩扰动被认为是不太可能被车辆乘员察觉到的或不太可能导致车辆乘员恼怒或不舒适。图3的最初的、模拟的扭矩扰动400、405、410、415、420、425、430和435在进入模拟测试的大约4.02s处被检测到，并持续大约300毫秒直到大约4.30s处为止。为了参考的目的，大约20nm的预选的恒定dt315在时间跨度内被描绘为常量。
在模拟操作期间且在进入测试的大约4.02秒处，hev100在低于最佳电池电量305的低电池荷电状态305期间同时经受模拟的驾驶员加速需求325。模拟的低电池荷电状态305被触发以产生多达大约为负的165nm(-165nm)的电池充电需求和充电扭矩信号330。此外，驾驶员加速需求325被调节为产生大约为恒定的35nm的驾驶员需求扭矩信号335。
低电池荷电状态305和驾驶员加速需求325在没有限制340、345的情况下进行组合，并使得hev100及其系统和部件产生大约为200nm(35nm和165nm的组合)的组合发动机扭矩信号365以及发动机扭矩输出估计信号375和m/g扭矩信号380。这导致控制器使发动机115快速旋转至较高rpm，大约190nm至大约200nm(还参见图7和图8，如下面更详细地讨论的)，以满足加速需求325和电池充电需求305，这是ice115到变速器输入轴145产生大约35nm的驾驶员需求所需的扭矩输出。响应于m/g扭矩信号380，m/g120也快速地旋转或调节至大约-165nm的负扭矩输出，以在ice115正在加速到较高rpm的同时对一个或更多个电池175、180进行充电。既不应用充电扭矩限制340也不应用充电扭矩摆率限制345，使得在ice115与m/g120之间产生大约355nm(190nm减去-165nm)的相当大的正负扭矩偏离。
当根据上文描述命令发动机115和m/g120时，车辆100在这种模拟下加速。tc155、旁通离合器157和变速器160通过它们各自的操作范围进行调节。图3反映了针对tc155及变速器160挡位和配置中的每个在输出轴150和/或车轮154处模拟的所产生的扭矩扰动。在hev100开始加速期间，归因于ice115和m/g120的偏离的正负扭矩和不同的摆率的第一扭矩扰动(td)400通过动力传动系统105而被放大并达到大约238nm，如在输出驱动轴150和车轮154处检测到的。在变速器160处于多个选择挡位中的第一挡位且tc155基本上用作起步离合器且旁通离合器157未锁止以产生大约10至1的扭矩倍增比率320时，td400上升。
关于前述描述，本领域技术人员将理解，与在选择变速器160的较高挡位时相比，在处于第一挡位且tc155的旁通离合器157断开未锁止的操作阶段时，变速器扭矩倍增比率320相对较高。结果是，如图3以及相关附图针对较低挡位示出的扭矩扰动400至435产生全部超过大约20nm的优选dt315的检测的扭矩扰动。继续模拟的加速，tc155在变速器160的第一挡位的较高的操作范围下锁止旁通离合器157，并且出现大约121nm的另一td405，其低于td400但仍超过20nm的dt315。当加速继续并且hev100增大其速度时，旁通离合器157保持锁止且变速器160选择多个挡位中的较高挡位，并且扭矩倍增比率320减小。
在变速器160的第二挡位，大约79nm的模拟的td410传输经过动力传动系统105。在第三挡位，td415被模拟为大约55nm。第四挡位预测大约48nm的td420，第五挡位经历大约40nm的td425，第六挡位示出大约36nm的td430，而第七挡位具有大约28nm的td435。在tc155和变速器160的扭矩倍增比率320的范围内，hev100经历比优选的td更高的td，该td是在车轮154和变速器输出驱动轴150处检测到的。即使td400至435出现在大约300毫秒(4.02s到4.30s)的时间跨度内，车辆乘员也会察觉到动力传动系统105内的多次颠簸或振动，这可能是不被期望的。
继续关注前述附图并且现在还具体地转到图4，在与之前描述的那些操作状况类似的操作状况下进一步研究了hev100的实验性能，但是充电扭矩摆率限制345的实施在加速期间被应用。为了说明的目的和为了接下来的实验，利用充电扭矩摆率限制345并使用摆率校准比率(图6，在下面更详细地讨论)来调节发动机115和m/g120的响应时间。在这个实验中，预定的、优选的dt315被调节和再次设置为大约20nm。此处，ice115和m/g120被控制为限制每个部件达到其相应的命令的正和/或负扭矩的速率，以满足需求的和调节的发动机扭矩370和m/g扭矩385。为了说明的目的，将充电扭矩摆率限制345调节为大于大约100牛米/秒(nm/s)且小于大约2000nm/s。已发现，大约100nm/s以下的摆率限制将动力系110的响应性降低至可接受的驾驶员察觉的性能偏好以下，高于大约2000nm/s使td增大超过大约20nm的优选dt315。
在旁通离合器未锁止的情况下通过第一挡位加速期间，td400a(图4)意外地降低至大约27nm，这是在车轮154和输出驱动轴150处检测到的td的大约88％左右的明显降低。然而，td400a仍超过20nm的dt315。即便如此，观察到对于其余挡位的可接受的改进，其中，检测的td405a、td410a、td415a、td420a、td425a、td430a和td435a全部低于大约20nm的优选的和/或预定的dt315。如在本领域工作的技术人员应理解的，考虑到在本文其它地方所包括的描述，dt315可进一步实时地进行调节并且/或者在hev100的操作期间进行调节，以随着扭矩倍增比率320在不同的操作状况下改变而实现较高和较低的dt315。类似地，摆率限制345也可被调节得更高和更低，以响应于改变dt315和扭矩倍增比率320而可优选地增大和减小。例如，当动力传动系统105扭矩倍增比率320在变速器160的较高挡位下操作期间是较低的时，可能的td将被放大很少且对车辆乘员来说是不太明显的，使得较高的dt315和摆率限制345可被允许，这实现了ice115和m/g120的较快响应，从而使扭矩动力更快速地适于给电池充电并且对驾驶员扭矩需求更快速地作出响应。
hev100及其系统、控制器和部件被进一步修改用于另外的实验以在操作期间同时实施充电扭矩限制340和充电扭矩摆率限制345两者，并且进一步的td检测数据自变速器输出驱动轴150和车轮154累积。接下来的实验还使用与先前实验和模拟相同的驾驶员扭矩需求和充电扭矩需求。应用两个限制340、345使得在车轮154和输出驱动轴150处察觉和检测到的td得到进一步改进，如图5所示。td400b、td405b、td410b、td415b、td420b、td425b、td430b和td435b中的每个均低于大约20nm的预定dt315。接下来的示例示出了针对所有挡位和操作状况检测的td都不超过大约20nm，因此全部低于20nm的预定dt315。在图5中以附加细节进一步描述了这些更有利的实验结果。
图6描绘了用于前述和后续示例和实验的示例性摆率限制校准数据组，以在hev100及其控制器、部件和系统的操作期间，产生并调节针对动力传动系统105的各个扭矩倍增比率320的充电扭矩摆率限制345。为了产生并确立用于图6的数据组的以牛米-秒(nm-s)为单位的充电扭矩摆率345的范围(图6描绘了扭矩倍增比率320的类似的范围)，hev100循环经过一系列的操作状况。所产生的动力传动系统-变速器扭矩倍增比率320被测量和/或被插值且被模拟，以确定用于一系列的如此测量的动力传动系统-变速器扭矩倍增比率320和用于hev100的优选操作性能特点(例如作为额外的vpp240而产生、调节和存储)的预测的、预定的和/或优选的充电扭矩摆率限制345。
继续参照前述附图和描述，现在还参照图7，在不实施扭矩限制340和摆率限制345的情况下，来自图3的前述实验和模拟的数据用于在测功机上操作hev100的另一实验。hev100被配置用于在旁通离合器157锁止的情况下且在动力系110经受恒定的驾驶员加速需求的情况下在变速器160的第三挡位下进行操作，所述恒定的驾驶员加速需求再次导致大约35nm的正的变速器输入驾驶员需求扭矩335。此外，使用也再次导致大约-165nm左右的负的充电扭矩信号的电池充电需求。与先前的实验和模拟一样，这预期将导致在第三挡位下针对ice115和m/g120两者的大的正负扭矩幅值的偏离和摆率扭矩输出需求。随后在测功机上操作hev100，记录用于发动机115和m/g120的扭矩输出以及关于车轮154和输出驱动轴150检测的td。
记录的数据反映了从图3的模拟和先前的td415(第三挡位，具有大约55nm的预测td415，图3)产生的预测的期望。在本实验中，hev100在第三挡位下的操作接近于预测，并引起大约58nm的最大td415c，可以以多个脉冲式或振铃式峰检测到在大约1.4s内衰减至零的最大td415c，其在图7中被标记为td415c，以及被标记为衰减的后续脉冲td415c1、td415c2、td415c3、td415c4、td415c5和td415c6。还观察到额外的性能特点，额外的性能特点包括发动机115和m/g120的相应的测量的扭矩输出中的显著的相位和幅度的异常，其中，在大约27.5s处观察到发动机115的延迟的扭矩输出波动，在大约50毫秒后的大约27.55s处观察到m/g120的延迟的扭矩输出波动。这些观察到的相位和幅度的异常被认为通常归因于td以及各个部件、控制器的不同的性能响应时间、can210中的通信延迟以及其它系统噪声，所述其它系统噪声归因于变化的温度、气压和其它系统变量(如之前说明的)。
现在还参照图8，图7中反映的前述测功机实验用相同的配置重复进行，但这一次实施充电扭矩限制340和充电扭矩摆率限制345两者。在相同的先前状况下再次在第三挡位下操作hev100。使用大约20nm的预定或优选的dt315、大约35nm的驾驶员需求扭矩信号和大约-165nm的充电扭矩需求信号。如可从图8理解的，最大检测的td415d为大约16nm，现在刚好在大约20nm的dt315的优选操作范围内。此外，本领域技术人员可理解的是，发动机115和m/g120的相应摆率比图7和先前实验中举例说明的那些摆率更平缓。此处，与跨越大约150毫秒(图7)的更快速的摆率相比，用于ice115和m/g120的更平缓的摆率跨越大约1000毫秒(图8)。此外，还发现，该实验的td在被检测时全部小于和/或刚好在大约20nm的优选范围内。还观察到，先前配置和实验的相位和幅度异常在该布置中是检测不到的，如图8所反映的。因此，应该明显的是，实施充电扭矩限制信号340和充电扭矩摆率限制信号345可在减轻hev100和类似车辆中的扭矩扰动方面实现显著改进。
此处的描述涉及处于“通信”和/或“连接”在一起的系统、方法、部件、元件、节点或特征。如在此所使用的，除非另有明确说明，否则这些术语和词语的使用意在并且必须被理解为意指，一个系统/方法/传感器/致动器/部件/元件/模块/特征以电子方式、机械方式或两者以及能够协作操作并进行数据和信息的交换和互换的某种类似方式与另一系统/方法/传感器/致动器/部件/元件/模块/特征直接地或间接地连接、结合和/或进行通信。
此外，即使各个描述的实施方式、附图、图示和绘图描绘了部件、元件、装置和特征的代表性示例和布置，许多不同的另外的变型、布置、修改以及介入的部件、元件、装置和特征也可存在于本公开所预期的进一步的示例性实施方式中。
除非另外明确说明，否则本文中使用的术语、词语和短语及其变型必须被解释为开放式的而非限制性的。例如，术语“包括”应被理解为意指“包括但不限于”或类似含义；术语“示例”被用于宽泛地描述所描述的项目的说明性实例，而不是详尽的、排他性的或限制性的列表；诸如“常规的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“已知的”的形容词和具有类似含义的术语不能被解释为将描述限制为给定示例，或限制为自特定日期和时间段起在市场上可商购的示例性项目。
相反，这些描述旨在被理解为包括根据本公开中所描述的创新以某种改进和修改的形式在现在和将来的任何时间都可用的常规的、传统的、正常的或标准的技术。类似地，所描述的并与连词“和”或转折连词“或”结合的一组词语必须被理解为仅仅是示例性的和代表性的而不是排他性词语组，也不是要求所描述的项目中只有或者每一个都必须或者不可以出现在所设想的词语组中。更确切地，除非另有明确说明，否则这样的连词和转折连词的使用必须被理解为“和/或”的意思。
类似地，除非另有明确说明，否则与连词“或”相关联的一组词语不应被理解为要求在所述组中的相互排他性，而是还必须被理解为“和/或”的意思。此外，虽然以单数形式描述或要求保护本公开的词语、项目、元件或部件，但复数形式也被意图并预期在这样的描述的范围内，除非明确地说明要求单数形式的限制。在一些情况下，诸如“一个或更多个”、“至少”、“但不限于”或其它类似短语的扩展词语和短语的存在与否旨在被解释为预期更广泛的含义，但是不能被理解成意味着更狭义的含义被隐含、意图或需要。
虽然以上描述了示例性实施例，但是并不意在这些实施例描述了本发明的所有可能形式。更确切地，说明书中使用的词语为描述性词语而非限制性词语，并且应理解的是，可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种改变。此外，各个实现的实施例的特征可被组合，以形成本发明的进一步的实施例。