车辆及限制动力传动系统排放的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合动力车辆，特别涉及动力传动系统控制系统。
【背景技术】
[0002]已知的混合动力车辆利用具有内燃发动机与电机协作的动力传动系统。双动力源允许使用更小、更高效的发动机。但是响应于特定输入，可能仍然会出现导致较低燃料效率和增加的发动机排放的发动机瞬态。这样的一种输入是发动机的动力或扭矩需求的突然改变。
[0003]与发动机连接的一个或多个附加的涡轮增压器对需求的动力传动系统输出的迅速变化展现出不同的响应设置。从需求动力的时间到驾驶员意识到涡轮增压器辅助的时间通常具有延迟。
【发明内容】
[0004]提供一种具有动力传动系统的车辆，该动力传动系统包括电动马达、内燃发动机和涡轮增压器。车辆进一步包括配置用于响应于驾驶员需求对发动机扭矩指令应用滤波器的控制器。滤波器影响增加速率高于预定阈值的指令使得发动机扭矩和涡轮增压器转速两者的对应增加速率被限制至各自小于可用最大值的速率以减小发动机输出排放的激增。此外控制器发布马达扭矩的指令使得总动力传动系统扭矩满足驾驶员需求。
[0005]一种限制动力传动系统排放的方法包括对发动机和电动马达中的每者分配扭矩指令以满足驾驶员扭矩需求。方法进一步包含应用滤波器以修改用于发动机的扭矩指令使得响应于驾驶员扭矩需求的激增而将发动机扭矩和涡轮增压器转速两者的增加速率限制至相对各自可用最大速率。方法还进一步包括增加马达的扭矩指令使所增加的量等于发动机的扭矩指令的修改值以满足驾驶员扭矩需求的激增。
[0006]根据本发明的一个实施例，所述方法进一步包含以与发动机扭矩的增加速率同量的速率减小马达的扭矩指令。
[0007]根据本发明的一个实施例，所述方法进一步包含尽管驾驶员扭矩需求激增但是保持发动机燃烧燃空比在化学计量燃空比的阈值内。
[0008]根据本发明的一个实施例，保持燃空比防止了发动机排放输出的激增。
[0009]提供一种具有控制器的混合动力车辆，该控制器配置用于对发动机的扭矩指令应用低通滤波器使得随着驾驶员扭矩需求增加而限制发动机扭矩对应的增加速率。控制器进一步配置用于对马达的扭矩指令应用乘法器使得马达的输出扭矩的增加量等于发动机扭矩限制的量。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述混合动力车辆进一步包含配置用于向发动机提供空气增压的涡轮增压器，其中，滤波器包括根据涡轮增压器增压压力和涡轮增压器转速中至少一者变化的可变时间常数。
[0011]根据本发明的一个实施例，滤波器的应用限制了涡轮增压器增压压力和涡轮增压器转速中至少一者的变化速率。
[0012]根据本发明的一个实施例，控制器进一步配置用于响应于驾驶员扭矩需求的增加而减小发动机的燃空比的激增。
[0013]根据本发明的一个实施例，控制器进一步配置用于保持发动机的燃空比在约为化学计量燃空比的预定范围内。
[0014]本发明描述的车辆可减小燃烧燃空比(fuel-to-air rat1)的激增以约束该比例使其保持在约为化学计量燃空比的预定范围内。
【附图说明】
[0015]图1是混合动力电动车辆的示意图；
[0016]图2A到2E是显示第一运转模式下动力传动系统性能参数的一系列时间图；
[0017]图3是对应于本发明的方法的流程图；
[0018]图4A到4E显示了根据图3中方法的动力传动系统性能参数的一系列时间图。
【具体实施方式】
[0019]本说明书描述了本发明的实施例。然而，应理解公开的实施例仅为示例，其可以多种替代形式实施。附图无需按比例绘制；可放大或缩小一些特征以显示特定部件的细节。所以，此处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以多种形式实施本发明的代表性基础。本领域内的技术人员应理解，参考任一【附图说明】和描述的多个特征可与一个或多个其它附图中说明的特征组合以形成未明确说明或描述的实施例。说明的组合特征提供用于典型应用的代表实施例。然而，与本发明的教导一致的特征的多种组合和变型可以根据需要用于特定应用或实施。
[0020]参考图1，说明了根据本发明实施例的混合动力电动车辆(HEV) 10的示意图。图1说明部件之间的代表性关系。该车辆内部件的实体布局(Physical placement)和方位可以改变。车辆10包括动力传动系统12。动力传动系统12包括驱动传动装置16的发动机14。如下文更详细描述的，传动装置16包括电机(比如电动马达/发电机(M/G)18)、关联的牵引电池20、变矩器22以及多阶传动比自动变速器或者变速器24。
[0021 ] 发动机14和M/G 18都能提供用于HEV 10的原动力。发动机14整体上代表可以包括内燃发动机(比如汽油、柴油或天然气驱动的发动机)或燃料电池的动力源。当发动机14和M/G 18之间的分离离合器26至少部分接合时发动机14产生提供至M/G 18的发动机功率和对应的发动机扭矩。M/G 18可以实施为多种类型电机中的任何一者。例如，M/G 18可以为永磁同步马达。如下文描述的，电力电子件(Power electronics) 28将电池20提供的直流电(DC)调节成M/G 18需要的。例如，电力电子件可以向M/G 18提供三相交流电(AC)。
[0022]当分离离合器26至少部分接合时，可以将功率从发动机14传输至M/G18或从M/G 18传输至发动机14。例如，当分离离合器26接合时，M/G 18可以作为发电机运转以通过Μ/G轴32将曲轴30提供的旋转能量转换成存储在电池20中的电能。也可以将分离离合器26分尚以隔尚发动机14与动力传动系统12的其它部分使得M/G 18可以作为车辆10的单独驱动源运转。轴32
[0023]延伸通过M/G 18。M/G 18持续可驱动地连接至轴32，但是仅在分离离合器26至少部分接合时发动机14可驱动地连接至轴32。
[0024]M/G 18还经由轴32连接至变矩器22。所以当分离离合器26至少部分接合时变矩器22还连接至发动机14。变矩器22包括固定至Μ/G轴32的泵轮以及固定至变速器输入轴34的涡轮。变矩器22提供轴32和变速器输入轴34之间的液力耦合。还可以设置变矩器旁通离合器36使得当接合时摩擦地或机械地连接变矩器22的泵轮和涡轮，允许更高效的功率传输。变矩器旁通离合器36可以作为起动离合器运转以提供平顺的车辆起动。可替代地或者组合地，对于不包括变矩器22或变矩器旁通离合器36的应用，可以在M/G 18和变速器24之间提供类似分离离合器26的动离合器。在一些应用中，分离离合器26通常称为上游离合器而起动离合器36 (可以是变矩器旁通离合器)通常称为下游离合器。
[0025]变速器24可以包括通过摩擦元件(比如离合器和制动器(未显示))的选择性接合而选择性地置于不同传动比以建立希望的多个离散或阶梯传动比的齿轮组(未显示)。可以通过连接和分离齿轮组的特定元件以控制变速器输出轴38和变速器输入轴34之间的传动比的换档计划来控制摩擦元件。变速器24最终提供动力传动系统输出扭矩至输出轴38。
[0026]如图1中该代表性实施例进一步显示的，输出轴38连接至差速器40。差速器40经由连接至差速器40的各自的轴44驱动一对车轮42。差速器传输大约相等的扭矩至每个车轮42同时比如在车辆转弯时允许轻微的转速差异。可以使用不同类型的差速器或类似的装置将扭矩从动力传动系统分配到一个或多个车轮。在一些应用中，例如取决于特定的运转模式或状况，扭矩分配可以