混合动力车辆中的动力传动系统扭矩控制的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及混合动力电动车辆中电动牵引马达的扭矩控制策略。
【背景技术】
[0002] 混合动力电动车辆包括每者能独立推进车辆的内燃发动机和牵引马达。一个混合 动力车辆的示例包括共享相同驱动轴的发动机和牵引马达之间的离合器。离合器选择性地 连接发动机至牵引马达使得发动机和牵引马达中的一者或两者能驱动单个变速器输入。
【发明内容】
[0003] 根据一个实施例，车辆包含发动机、配置用于驱动车轮的电机、变速器齿轮传动装 置（transmission gearing)以及配置用于选择性地连接发动机至电机的离合器。至少一 个控制器配置用于滑动离合器以控制传输至变速器齿轮传动装置的发动机扭矩量。当离合 器滑动时，控制器配置用于当存在离合器扭矩传感器故障状况时基于电机的加速度来改变 电机的输出。控制器配置用于当不存在离合器扭矩传感器故障状况时基于通过离合器传输 的扭矩来改变电机的输出。
[0004] 根据另一个实施例，提供一种用于控制车辆的方法。车辆具有经由离合器连接至 发动机的电机。该方法包含滑动离合器以控制传输至车轮的发动机扭矩量。在离合器滑动 期间当存在离合器扭矩传感器故障状况时，基于电机转速的变化速率来修改电机的扭矩输 出。当不存在离合器扭矩传感器故障状况时，基于通过离合器传输的扭矩来修改电机的扭 矩输出。
[0005] 根据本发明的一个实施例，当通过离合器的扭矩落在预定范围值之外时发生离合 器扭矩传感器故障状况。
[0006] 根据本发明的一个实施例，加速度基于实际的和过滤的电机转速之间的差异。
[0007] 根据本发明的一个实施例，加速度指示通过离合器的扭矩。
[0008] 根据本发明的一个实施例，进一步包含当不存在离合器扭矩传感器故障状况时， 基于通过离合器的扭矩来修改扭矩输出。
[0009] 根据本发明的一个实施例，当通过离合器的扭矩落在预定范围值之外时发生离合 器扭矩传感器故障状况。
【附图说明】
[0010] 图1是示例混合动力电动车辆的示意图；
[0011]图2是说明利用发动机分离离合器的估算离合器扭矩来控制电动马达输出的系 统的运转图；
[0012] 图3是说明当估算离合器扭矩的确定不可用时利用电动马达的转速和/或加速度 来控制电动马达输出的系统的运转图；
[0013] 图4是说明用于控制电机输出的算法的运转的流程图。
【具体实施方式】
[0014] 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 多种形式实施实施例的代表性基础。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。
[0015] 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。HEVlO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， 这可以称为模块化混合动力传动装置（MHT)。如下文更详细描述的，传动装置16包括电机 (比如电动马达或马达/发电机（M/G) 18)、关联的牵引电池20、变矩器22以及多阶梯传动 比自动变速器或者变速器24。
[0016] 发动机14和M/G18都是用于HEVlO的驱动源。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/G18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/G18的发动机功率和 对应的发动机扭矩。M/G18可以实施为多种类型电机中的任何一者。例如，M/G18可以为永 磁同步马达。如下文描述的，电力电子件（power electronics) 56将电池20提供的直流电 (DC)调节成M/G18需要的。例如，电力电子件可以向M/G18提供三相交流电（AC)。
[0017] 例如，可以通过施加液压压力来接合和分离分离离合器26。当分离离合器26至少 部分接合时，可以将动力从发动机14传输至M/G18或从M/G18传输至发动机14。例如，分 离离合器26可以接合并且M/G18可以作为发电机运转以将曲轴28、Μ/G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分离以隔离发动机14与动 力传动系统12的其它部分使得M/G18可以作为HEVlO的单独驱动源运转。轴30延伸通过 M/G18。M/G18持续可驱动地连接至轴30,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30。
[0018] M/G18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30的泵轮以及固定至变速器输入轴 32的涡轮。从而变矩器22提供轴30和变速器输入轴32之间的液力偶合。当泵轮旋转得 比涡轮快时变矩器22将动力从泵轮传输至涡轮。涡轮扭矩和泵轮扭矩的量通常取决于相 对转速。当泵轮转速与涡轮转速的比率足够高时，涡轮扭矩是泵轮扭矩的倍数。还可以提供 变矩器旁通离合器34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 高效的动力传输。变矩器旁通离合器34可以作为启动离合器运转以提供平顺的车辆启动。 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34的应用，可以在M/G18 和变速器24之间提供类似分离离合器26的启动离合器。在一些应用中，分离离合器26通 常称为上游离合器而启动离合器34(可以是变矩器旁通离合器）通常称为下游离合器。
[0019] 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或齿轮组（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36和变速器输入轴 32之间的传动比的换挡计划来控制摩擦元件。变速器24基于多个车辆和环境工况通过关 联的控制器（比如动力传动系统控制单元（PCU)50)从一个传动比自动换挡至另一个。变 速器24随后提供动力传动系统输出扭矩至输出轴36。
[0020] 应理解与变矩器22使用的液压控制的变速器24仅是变速器或传动装置设置的一 个示例；在本发明的实施例中使用任何从发动机和/或马达接收输入扭矩并随后以不同的 传动比提供扭矩至输出轴的多传动比变速器是可以接受的。例如，变速器24可以实施为包 括沿换挡导轨移动/旋转换挡叉以选择希望传动比的一个或多个伺服马达的自动机械式 (或手动）变速器（AMT)。通常本技术领域内的技术人员应理解，例如在较高扭矩要求的应 用中可以使用AMT。
[0021] 如图1中的代表实施例显示的，输出轴36连接至差速器40。差速器40经由连接 至差速器40的各自轴44驱动一对车轮42。差速器向每个车轮42传输大约相等的扭矩同 时（比如当车辆转弯时）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至一个或多个车轮。在一些应用中，例如取决于特定的动力模 式或状况，扭矩分配可以变化。
[0022] 动力传动系统12进一步包括关联的动力传动系统控制单元（PCU) 50。虽然说明 为一个控制器；PCU50可以是较大控制系统的一部分并且可以通过车辆10中的多个其它控 制器（比如车辆系统控制器（VSC))控制。所以应理解动力传动系统控制单元50和一个或 多个其它控制器可以统称为响应于来自多个传感器的信号而控制多个致动器以控制功能 (比如起动/停止发动机14、运转M/G18以提供车轮扭矩或充电电池20、选择或计划变速器 换挡等）的控制器。控制器50可以包括与多种类型的计算机可读存储装置或媒介通信的 微处理器或中央处理单元（CPU)。例如，计算机可读的存储器装置或媒介可以包括只读存储 器（ROM)、随机存储器（RAM)和保活存储器（KAM)中的易失性和易失性非存储。KAM是可以 用于在CPU断电时存储多个运转变量的持续或非易失性存储器。计算机可读的存储装置或 媒介可以实施为使用任何个已知存储装置，比如PROM(可编程只读存储器）、EPR0M(可擦可 编程序只读存储器）、EEPROM(电子可擦可编程序只读存储器）、闪存或能存储数据的任何 其它电子、磁性、光学或其组合的存储装置，这些数据中的一些代表可由控制器使用以控制 发动机或车辆的可执行指令。
[0023] 控制器经由输入/输出（I/O)接口与多个发动机/车辆传感器和致动器通信，该 接口可以实施为提供多个原始数据或信号调整、处理和/或转换、短路保护等的单个集成 接口。可替代地，将信号提供至CPU之前一个或多个专用硬件或固件芯片可以用于调整和 处理特定信号。如图1中的代表实施例总体上说明的，P⑶50可以将信号通信至发动机14、 分离离合器26、M/G18、启动离合器34、传动装置变速器24和电力电子件和/或从它们通 信信号。尽管未明确说明，本技术领域的技术人员应理解可以通过PCU50控制的多个功能 或部件在上文指出的每个子系统内。可以使用通过控制器执行的控制逻辑直接或间接致动 的参数、系统和/或部件的代表性示例包括燃料喷射正时、速率和持续时间、节气门位置、 (用于火花式点火发动机的）火花塞点火正时、进气/排气门正时和持续时间、前端附件驱 动（FEAD)部件（比如交流发电机、空调压缩器、电池充电、再