混合动力车辆阶梯传动比变速器控制的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及利用两种动力源的传统的并联式混合动力车辆的自动变速器齿轮比 管理，更具体地讲，涉及基于马达转速管理发动机转速以使其接近目标转速，从而在不损害 车辆操控性的情况下实现节能。
【背景技术】
[0002] 混合动力车辆是在动力传动系统中具有两种或更多种动力源的车辆。最常见的汽 车混合动力是汽油-电动混合动力，其具有内燃发动机和电动马达/发电机。通常，混合动 力车辆使用发动机和马达两者，以根据混合动力系统和车辆模式通过在最佳时机在这两者 之间切换（当发动机和马达中的一个可比另一个更高效时）或者以这两者的组合（当使用 这两者的组合比仅使用其中一者更高效时）来改善燃料消耗、排放和性能。
[0003] 混合动力车辆通常按照动力源之间的能量划分进行分类；两种动力源可并联地运 转以同时提供加速，或者它们可在一种动力源单独提供加速而另一种动力源用于补充第一 种动力源的能量贮备的情况下串联地运转。
[0004] 虽然串联式混合动力车辆（也被称为续航电动车辆或增程电动车辆）被设计为主 要通过马达而运行，但具有汽油或柴油发电机来给电池再充电。在串联式混合动力系统中， 发动机驱动发电机而不是直接驱动车轮。发电机为驱动马达提供电力。简言之，串联式混 合动力车辆仅由马达驱动。
[0005] 并联式混合动力车辆可以是传统式，其中，发动机和马达在一轴线处并联地连接， 使得转速在该轴线处相同或者通过减速或偏心齿轮装置而彼此成正比，从而供应的扭矩在 同一输出轴上被加在一起。当仅使用两种动力源中的一种时，另一种动力源必须以空转的 方式旋转或者必须通过离合器而被分离。这两种动力源可直接应用于同一轴，因此当进入 变速器时，这种构造的转速相等而扭矩被累计。根据马达是正在消耗电流（驱动车辆）还 是正在产生电流（给电池充电），马达向系统添加扭矩或者从系统减去扭矩。
[0006] 并联式混合动力车辆也可以是动力分流式混合动力车辆（有时也被称为混联式 混合动力车辆）。动力分流式混合动力车辆允许任一动力源单独提供所有的动力或者允许 两种动力源同时提供不同量的动力，以提供车轮处所需要的动力。这种系统通常具有两个 发电机，其中一个类似于在串联系统中连接到发动机的发电机，另一个则是存在于并联系 统中的牵引马达/发电机。发动机的输出轴和牵引马达的输出轴可通过一连串齿轮装置相 结合，而无需分离离合器。
[0007] 混合动力车辆还可在传动系统中包含自动变速器，自动变速器位于一个或更多个 动力源与驱动车轮之间。自动变速器（也被称为自动变速箱）可随着车辆开始运动而自动 地换档至不同的齿轮比，而驾驶员无须手动换档。大部分自动变速器都具有一组限定的档 位，这样的自动变速器被称为阶梯传动比自动变速器。从根本上具有不同类型的自动变速 器是无级变速器或CVT，其能够通过改变一副带或链连接的滑轮、轮子或锥体（cone)的直 径而平稳且无级地改变其齿轮比。阶梯传动比自动变速器具有预定义的换档计划，该换档 计划通常通过使用车速和驾驶员扭矩需求或节气门位置进行映射。所述换档计划被设计为 允许发动机以一组最佳的发动机转速运行，同时提供期望的车速和最终的扭矩输出。
[0008] 对于（例如）马达设置在发动机和变速器之间的传统的并联式混合动力车辆，在 混合动力驱动期间，发动机通常通过接合的分离离合器被连接到传动系统。然后，在发动机 接合时，通过当前的车速和当前的变速器档位来确定发动机转速。通过换档计划来选择当 前的档位，该换档计划没有针对并联式动力传动系统构造被优化，尤其是当考虑马达是处 于消耗来自电池的电流的牵引模式还是处于向电池提供电流的充电模式时。从能量管理的 角度来看，发动机转速和马达转速是确定整体系统效率的关键因素。因此，为了使系统更加 高效地运转，会希望拥有改变发动机转速的自由。
【发明内容】
[0009] 本公开的一方面致力于一种并联式混合动力动力传动系统。所述动力传动系统具 有自动变速器、与变速器连接的发动机以及与发动机连接的马达。所述马达具有转子。所 述动力传动系统具有控制器，所述控制器被配置为：用于使变速器换档，以使转子转速接近 目标转子转速，从而提高燃料经济性，所述目标转子转速是根据驾驶员扭矩需求的大小和 马达是正在消耗电流还是正在产生电流而进行选择的。
[0010] 所述动力传动系统可具有电池，所述电池具有电流极限。那么，马达在任何给定的 时间具有当前的马达扭矩（马达扭矩的量被加到动力传动系统或者从动力传动系统中被 减去），并具有与电池的电流极限相关联的可用马达扭矩范围。所述控制器还可被配置为： 用于使变速器换档，并使马达扭矩保持在所述马达扭矩范围内。
[0011] 所述控制器还可被配置为：响应于驾驶员扭矩需求的变化使变速器换档，或者响 应于马达消耗电流或产生电流的变化使变速器换档。所述变速器可以是阶梯传动比变速 器，所述控制器还可被配置为：通过从即将离开的齿轮比换至即将到来的齿轮比而使变速 器换档。所述控制器还可被配置为：在使变速器换档之前，验证即将到来的齿轮比能够提供 驾驶员扭矩需求。
[0012] 目标转子转速是当前的转子转速、传递给动力传动系统的发动机扭矩、传递给动 力传动系统的马达扭矩和基于电池正在充电或放电的效率函数的函数。
[0013] 根据本公开的另一方面，公开了一种用于并联式混合动力动力传动系统的能量管 理方法，所述动力传动系统具有马达转速与发动机转速成正比的混合动力模式。所述方法 包括：发送信号来使变速器换档，以使马达转速接近目标马达转速，从而提高燃料经济性， 所述目标马达转速基于驾驶员扭矩需求、马达扭矩可用范围、马达转速和电池的荷电状态。 马达转速可以是马达的叶轮转速。
[0014] 所述方法还可包括：选择变速器齿轮比，所述齿轮比能够提供驾驶员扭矩需求、将 马达扭矩保持在马达扭矩可用范围内、维持电池的荷电状态并提供接近目标马达转速的马 达转速。
[0015] 发送信号可由马达转速超出目标马达转速范围、驾驶员扭矩需求的变化或者电池 的荷电状态的变化触发。所述方法还可包括：使变速器换档。
[0016] 根据本公开的又一方面，公开了一种修改并联式混合动力动力传动系统中的变速 器的换档计划的方法。该方法包括：响应于马达正在产生电流，通过控制器向变速器发送第 一换档计划，使得变速器按照第一换档计划换档。该方法还包括：响应于马达正在消耗电 流，通过控制器向变速器发送第二换档计划，使得变速器按照第二换档计划换档。
[0017] 发送第一换档计划或发送第二换档计划的步骤可由叶轮转速超出目标叶轮转速 范围触发，以提高燃料经济性。发送第一换档计划或发送第二换档计划的步骤可由驾驶员 扭矩需求的变化触发。发送第一换档计划或发送第二换档计划的步骤可由马达的充电/放 电状态的变化触发。
[0018] 所述方法还可包括：发送信号而不遵循第一换档计划或第二换档计划，使得变速 器换档，以使叶轮转速接近目标叶轮转速，从而提高燃料经济性，所述目标叶轮转速是根据 驾驶员扭矩需求的大小、马达扭矩可用范围和马达是正在消耗电流还是正在产生电流而进 行选择的。
[0019] 根据本发明，提供一种用于混合动力动力传动系统的能量管理方法，所述动力传 动系统具有马达转速与发动机转速成正比的混合动力模式，所述方法包括：使变速器换档， 以使马达转速接近目标马达转速，从而提高燃料经济性，所述目标马达转速基于驾驶员扭 矩需求、马达扭矩可用范围、马达转速和电池的荷电状态。
[0020] 根据本发明的一个实施例，马达转速是叶轮转速。
[0021] 根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：选择变速器齿轮比，所述齿轮比能够 提供驾驶员扭矩需求、将马达扭矩保持在马达扭矩可用范围内、维持电池的荷电状态并提 供接近目标马达转速的马达转速。
[0022] 根据本发明的一个实施例，发送信号由马达转速超出目标马达转速范围触发。
[0023] 根据本发明的一个实施例，发送信号由驾驶员扭矩需求的变化触发。
[0024] 根据本发明的一个实施例，发送信号由电池的荷电状态的变化触发。
[0025] 根据本发明的一个实施例，所述方法还包括：使变速器换档。
[0026] 根据本发明，提供一种修改混合动力动力传动系统中的变速器的换档计划的方 法，所述方法包括：响应于马达正在产生电流，通过控制器向变速器发送第一换档计划，使 得变速器按照第一换档计划换档；响应于马达正在消耗电流，通过控制器向变速器发送第 二换档计划，使得变速器按照第二换档计划换档。
[0027] 根据本发明的一个实施例，发送第一换档计划或发送第二换档计划的步骤由叶轮 转速超出目标叶轮转速范围触发，以提高燃料经济性。
[0028] 根据本发明的一个实施例，发送第一换档计划或发送第二换档计划的步骤由驾驶 员扭矩需求的变化触发。
[0029] 根据本发明的一个实施例，发送第一换档计划或发送第二换档计划的步骤由马达 是正在消耗电