控制包括多个扭矩产生装置的动力总成系统的方法和设备的制造方法
【专利摘要】本发明公开了用于控制包括多个扭矩产生装置的动力总成系统的方法和设备。动力总成系统包括具有曲轴的内燃发动机，所述曲轴固定联接到包括第一和第二扭矩机的多模式变速器的输入构件。通过第一和第二离合器的选择性致动，所述变速器在多个固定挡模式和可变模式中的一种下操作。控制方法包括响应于在固定挡模式下操作多模式变速器的指令，仅致动第一离合器并指令发动机到OFF状态。所述第一扭矩机被控制以在发动机处于OFF状态下响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，该第一扭矩输出被发动机反作用扭矩弥补。通过控制第二扭矩机以响应于操作者扭矩请求和第一扭矩机器的第一扭矩机的第一扭矩输出产生第二扭矩输出，在固定挡模式下操作所述变速器。
【专利说明】
控制包括多个扭矩产生装置的动力总成系统的方法和设备
技术领域
[0001]本发明涉及采用多个扭矩产生装置的动力总成系统以及与其相关联的动态系统控制。
【背景技术】
[0002]在这个部分中的陈述仅仅提供与本发明相关的背景信息。因此，这种陈述并不旨在构成对现有技术的承认。
[0003]动力总成系统可以被构造成将源自多个扭矩产生装置的扭矩通过扭矩传递装置传送到可联接到动力传动系(dr i ve I ine)的输出构件。这种动力总成系统包括混合动力总成系统和增程电动车辆系统。用于操作这种动力总成系统的控制系统操作扭矩产生装置，并响应于操作者命令的输出扭矩要求应用变速器中的扭矩传送元件以传送扭矩，同时考虑燃料经济性、排放物、驾驶能力和其他因素。示例性的扭矩产生装置包括内燃发动机和非燃烧扭矩机。非燃烧扭矩机可以包括电机，其作为电动机或发电机操作，以独立于来自内燃发动机的输入扭矩而产生输入到变速器的扭矩。扭矩机可以在称为再生操作的操作中将通过车辆动力传动系传送的车辆动能转变成可存储在电能存储装置中的电能。控制系统监视来自车辆和操作者的各种输入，并提供混合动力总成的操作控制，包括控制变速器操作模式和换挡、控制扭矩产生装置、以及调整电功率在电能存储装置和电机之间的互换以管理变速器的输出(包括扭矩和旋转速度)。
【发明内容】
[0004]描述了一种动力总成系统，其包括内燃发动机，该内燃发动机具有曲轴，该曲轴固定地联接到多模式变速器的输入构件，该多模式变速器包括第一和第二扭矩机，其中，通过第一和第二离合器的选择性致动，所述多模式变速器在多个固定挡模式和可变模式中的一种下操作。所述方法包括:响应于在固定挡模式下操作多模式变速器的命令，仅致动第一离合器并命令内燃发动机到OFF状态。第一扭矩机被控制以响应于拖曳扭矩(drag torque)而产生第一扭矩输出，其中在发动机处于OFF状态下，所述第一扭矩输出被发动机反作用扭矩抵消。通过控制第二扭矩机以响应于操作者扭矩请求和第一扭矩机的第一扭矩输出而产生第二扭矩输出，所述多模式变速器在固定挡模式下操作，。
[0005]根据本发明一方面，提供一种用于控制动力总成系统的方法，所述动力总成系统包括固定地联接到包括第一和第二扭矩机的多模式变速器的输入构件的内燃发动机，其中所述多模式变速器在多个固定挡和可变模式中的一种下操作，以通过第一和第二离合器的选择性致动将扭矩传递到输出构件，所述方法包括:
[0006]响应于在固定挡模式下操作多模式变速器的命令:
[0007]仅致动第一离合器；
[0008]命令内燃机到OFF状态；
[0009]控制第一扭矩机，以响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，其中所述第一扭矩输出被在发动机处于OFF状态下的发动机反作用扭矩抵消，以及
[0010]通过控制第二扭矩机响应于操作者扭矩请求和第一扭矩机的第一扭矩输出产生第二扭矩输出，在固定挡模式下操作多模式变速器。
[0011]优选地，其中，固定地联接到所述多模式变速器的输入构件的所述内燃发动机包括可旋转地联接到所述多模式变速器的输入构件且没有能够将发动机曲轴的旋转从输入构件的相对应旋转脱开的介于中间的装置的内燃发动机。
[0012]优选地，所述方法还包括第一和第二行星齿轮，第一和第二行星齿轮各自包括太阳轮、可旋转地支撑多个小齿轮的托架构件以及齿圈，所述第一托架构件可旋转地联接到所述第二托架构件，且其中，致动仅第一离合器包括将第二行星齿轮的齿圈固连到变速器外壳。
[0013]优选地，其中，控制第一扭矩机以响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，其中，所述第一扭矩输出被发动机处于OFF状态情况下的发动机反作用扭矩抵消，包括减小第一扭矩输出，该扭矩输出由等于发动机反作用扭矩的量抵消。
[0014]优选地，所述方法还包括在发动机处于OFF状态下基于发动机油温度确定发动机反作用扭矩。
[0015]优选地，其中，在固定挡模式下操作多模式变速器还包括输出构件的旋转速度是第二扭矩机的旋转速度的正比。
[0016]根据本发明另一方面，提供一种用于控制动力总成系统的方法，该动力总成系统包括内燃发动机，该内燃发动机具有固定地联接到包括第一和第二扭矩机的多模式变速器的输入构件的曲轴，其中，所述多模式变速器在多个固定挡和可变模式中的一种下操作，以通过第一和第二离合器的选择性致动将扭矩传递到输出构件，所述方法包括:
[0017]在内燃发动机处于OFF状态下操作动力总成系统；以及
[0018]在发动机关闭固定挡模式下操作多模式变速器，包括:
[0019]致动仅第一离合器，以及
[0020]通过控制第二扭矩机以在内燃发动机处于OFF状态下响应于操作者扭矩请求和发动机反作用扭矩产生第二扭矩输出，来在固定挡模式下操作多模式变速器。
[0021]优选地，其中，在发动机关闭固定挡模式下操作多模式变速器还包括控制第一扭矩机以响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，其中，在发动机处于OFF状态下，第一扭矩输出被发动机反作用扭矩抵消；以及
[0022]其中，通过控制第二扭矩机以响应于操作者扭矩请求和发动机反作用扭矩产生第二扭矩输出来在固定挡模式下操作多模式变速器包括:通过控制第二扭矩机以响应于操作者扭矩请求和第一扭矩输出产生第二扭矩输出来在固定挡模式下操作多模式变速器。
[0023]优选地，其中，控制第一扭矩机以响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，其中，在发动机处于OFF状态下第一扭矩输出被发动机反作用扭矩抵消包括减小第一扭矩输出，该第一扭矩输出由等于发动机反作用扭矩的量抵消。
[0024]优选地，其中，在发动机关闭固定挡模式下操作多模式变速器还包括命令第一扭矩机到自由回转条件；以及
[0025]其中，通过控制第二扭矩机以响应于操作者扭矩请求和发动机反作用扭矩产生第二扭矩输出来在固定挡模式下操作所述多模式变速器包括通过控制第二扭矩机以在第一扭矩机器处于自由回转条件下响应于操作者扭矩请求产生第二扭矩输出，来在固定挡模式下操作所述多模式变速器。
[0026]优选地，其中，具有固定联接到所述多模式变速器的输入构件的曲轴的内燃发动机包括内燃发动机的曲轴可旋转地联接到所述多模式变速器的输入构件，而没有能够将发动机曲轴的旋转从输入构件的相对应旋转脱开的介于中间的装置。
[0027]优选地，所述方法还包括第一和第二行星齿轮，其各自包括太阳轮、可旋转地支撑多个小齿轮的托架构件以及齿圈，所述第一托架构件可旋转地联接到所述第二托架构件，且其中，致动仅第一离合器包括将第二行星齿轮的齿圈固连到变速器外壳。
[0028]优选地，所述方法还包括在发动机处于OFF状态下基于发动机油温度确定发动机反作用扭矩。
[0029]优选地，其中，在固定挡模式下操作多模式变速器还包括输出构件的旋转速度是第二扭矩机的旋转速度的正比。
[0030]根据本发明又一方面，提供一种动力总成，包括:
[0031]内燃发动机，该内燃发动机具有固定地联接到多模式变速器的输入构件的曲轴；
[0032]多模式变速器，该多模式变速器包括第一和第二扭矩机、第一和第二行星齿轮以及第一和第二离合器，其中，所述多模式变速器可通过致动第一和第二离合器而在固定挡模式下操作，并且通过致动第一和第二离合器中的一个而在多个可变模式中的一种下操作；以及
[0033]控制器，该控制器包括可执行例程，以在发动机关闭固定挡模式下操作所述变速器，所述例程包括执行以下项的各步骤:
[0034]致动仅第一离合器；
[0035]控制第一扭矩机以响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，其中，在发动机处于OFF状态下，该第一扭矩输出被发动机反作用扭矩抵消；以及
[0036]控制第二扭矩机，以响应于操作者扭矩请求和第一扭矩输出产生第二扭矩输出。
[0037]优选地，其中，具有固定联接到所述多模式变速器的输入构件的曲轴的内燃发动机包括具有曲轴的内燃发动机，该曲轴可旋转地联接到所述多模式变速器的输入构件，而没有能够将发动机曲轴的旋转从输入构件的相对应旋转脱开的介于中间的装置。
[0038]优选地，所述动力总成系统还包括第一和第二行星齿轮，该第一和第二行星齿轮各自包括太阳轮、可旋转地支撑多个小齿轮的托架构件以及齿圈，所述第一托架构件可旋转地联接到所述第二托架构件，且其中，致动仅第一离合器包括将第二行星齿轮的齿圈固连到变速器外壳。
[0039]优选地，其中，控制第一扭矩机以响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，其中，在发动机处于OFF状态下，第一扭矩输出被发动机反作用扭矩抵消包括减小第一扭矩输出，该第一扭矩输出由等于发动机反作用扭矩的量抵消。
[0040]本教导的上述特征和优点以及其他特征和优点将从如所附权利要求中限定的用于实施本教导的一些最佳模式和其他实施方式的详细描述中并在结合附图时更容易理解。
【附图说明】
[0041]现在将参照附图，借助于示例描述一个或多个实施方式，图中:
[0042]图1示意性示出根据本发明的包括内燃发动机和多模式变速器的动力总成系统，该多模式变速器联接到动力传动系，其操作通过混合动力控制模块控制；
[0043]图2以图表示出杆图，显示了在以发动机关闭固定挡模式下操作过程中通过参照图1描述的动力总成系统的实施方式的元件的功率流和相对旋转速度；以及
[0044]图3以图表示出根据本发明、与在此描述的动力总成系统的实施方式相关联的扭矩输出，包括电动机A扭矩，其与电动机B扭矩相关，并包括表示命令输出扭矩的线和表示在以发动机关闭固定挡模式下操作期间可实现的命令输出扭矩的一部分的线段。
【具体实施方式】
[0045]现在参照附图，其中，图示仅为了说明一些示例性实施方式的目的，并且不是为了限制本发明的目的，图1示意性示出包括内燃发动机(发动机)12和多模式变速器(变速器)14的动力总成系统10的各元件，该多模式变速器14联接到动力传动系90，其操作由混合控制模块(HCP) 5控制。内燃发动机(发动机)12包括旋转曲轴11，该曲轴11可旋转地联接到变速器14的输入构件16。如图所示，且如在此描述的，旋转曲轴11优选固定地联接到变速器14的输入构件16，使得曲轴11的旋转导致输入构件16的相应旋转。将曲轴11固定地联接到输入构件16上所通过的机构作为非限定性示例包括联接曲轴11和输入构件16的旋转的直接轴、联接曲轴11和输入构件16的旋转的啮合接合的齿轮、联接曲轴11和输入构件16的旋转的链轮和链、或者联接曲轴11和输入构件16的旋转的带轮和带。此外，曲轴11固定地联接到输入构件16，没有能够将发动机曲轴11的旋转从变速器14的输入构件16的相应旋转脱离的中间离合器、变矩器装置或其他装置。如在此描述的，能够将发动机曲轴11的旋转与变速器14的输入构件16脱离的装置包括将任何相关传动比考虑在内，能够允许发动机曲轴11以不同于输入构件16的相对应旋转速度的旋转速度旋转的任何装置。
[0046]变速器14分别包括第一和第二行星齿轮组40、50，它们分别具有可旋转地联接到第一和第二扭矩机器20、22的元件。行星齿轮组40包括太阳轮42、托架构件44和齿圈48。托架构件44可旋转地支撑多个小齿轮46，该小齿轮46与太阳轮42啮合，且齿圈48与小齿轮46啮合。行星齿轮组50包括太阳轮52、可旋转地支撑与太阳轮52啮合的多个小齿轮56的托架构件54以及与小齿轮56啮合的齿圈58。转子轮毂35通过中间套筒轴64与太阳轮52—致地旋转。在一个实施方式中并如在此描述的，变速器14是电动机械变速器装置，其中，第一和第二扭矩机器20、22是电供能的电动机/发电机。要理解的是在本发明中描述的概念的范围内，扭矩机器可替代地采用液力、气动力或其他适当的动力源，以产生扭矩。进一步理解的是，在此描述的概念不限于仅采用第一和第二简单行星齿轮组的变速器，而是也可以有利地应用于采用任意多个简单或复杂行星齿轮组或其他齿轮系构造的变速器，只要旋转曲轴11固定联接到变速器14的输入构件16，而没有能够将发动机曲轴11的旋转与变速器14的输入构件16的相应旋转脱离的中间离合器、变矩器装置或其他装置即可。
[0047]第一扭矩机20和第二扭矩机22封装在外壳箱体/底板(grOUnd)24内，并且可旋转地联接在输入构件16和变速器输出构件26之间，该变速器输出构件26与动力传动系90相互作用。第一扭矩机20包括固接到变速器外壳24的环形定子30以及支撑在可旋转转子轮毂34上的环形转子32。第二扭矩机22包括固接到变速器外壳24的环形定子31和支撑在可旋转转子轮毂35上的环形转子33。高压电池13将电力供给到功率逆变器17，该功率逆变器17通过传送导体41与第一定子30电连接，以控制其操作。功率逆变器17也通过传送导体43与第二定子31电连接，以控制第二扭矩机22的操作，从而控制操作。第一和第二扭矩机20、22可以作为电动机或发电机操作。第一和第二扭矩机20、22中任一个可以作为电动机操作，其中，由电池13提供的存储的电力被功率逆变器17转变并提供到相应的定子30、31，以产生扭矩。第一和第二扭矩机20、22中的任一个可以作为发电机操作，其中，车辆动量可以被转变成存储在电池13内的电力，或被第二扭矩机22使用。
[0048]变速器14进一步包括第一离合器51和第二离合器53。第一离合器51是固接离合器或制动器，其选择性致动以将齿圈构件58固连(ground)到变速器外壳24。输入构件16与轴60轴向间隔开并且与轴60不同心，轴60将第一行星齿轮组40的托架构件44和第二行星齿轮组50的托架构件54相联接。轴72优选地与输入构件16同轴，它联接到轮毂元件70，以与输入构件16相联接，用于与齿圈48共同旋转。轴62通过轮毂构件37和轴向延伸部分39将转子轮毂34与太阳轮42联接。第二离合器53嵌套在轴向延伸部分39、轮毂37和轴62之间。轮毂构件77与第二离合器53联接。与轴62同心的单独的套筒轴60将托架构件54和轮毂构件68和69联接到托架构件44，并由此固定地将托架构件44的旋转联接到托架构件54的旋转。套筒轴64将转子轮毂35与太阳轮52相联接。轴向延伸构件78、轮毂77和作为环形轴的轴向延伸构件79将第二离合器53与第一离合器51和齿圈58联接。轴向延伸构件78外接行星齿轮组50。当第二离合器53被停止致动时，行星齿轮构件58从太阳轮元件42脱离。
[0049]变速器14选择性地在固定挡模式和可变模式下操作，且可变模式在一个实施方式中是电可变模式。在固定挡模式下的变速器操作包括其中输出构件26的旋转速度与输入构件16的旋转速度成正比的任何操作。通过致动第一和第二离合器51、53 二者，变速器14在一个固定挡模式下以第一传动比操作。在本文描述的条件下，与发动机12处于OFF状态相结合，通过致动第一离合器51，变速器14在发动机关闭固定挡模式下以第二传动比操作。第一传动比和第二传动比可基于第一和第二行星齿轮组40、50的传动比来确定。在其中一个可变模式下的变速器操作包括任何操作条件，其中，输出构件26的旋转速度基于输入构件16的速度与第一和第二扭矩机20、22的旋转速度、行星齿轮组40、50的传动比、第一和第二离合器51、53的致动状态以及其他因素相结合来确定。
[0050]HCP 5与发动机控制模块ECM 23、逆变器控制器15和变速器控制模块TCM 21、以及其他装置通信。HCP 5提供对ECM 23和逆变器控制器15以及操作者接口装置6的监管控制，该操作者接口装置6从车辆操作者接收命令。HCP 5在发动机12和第一及第二扭矩机20、22之间协调扭矩命令，以响应于对操作者接口装置6的操作者输入，在变速器14的空挡操作期间建立净零输出扭矩条件。HCP 5在发动机12和第一及第二扭矩机20、22之间协调扭矩命令，以响应于对操作者接口装置6的操作者扭矩请求输入来控制输出扭矩。
[0051 ]操作者接口装置6包括一个或多个装置，通过该装置，操作者命令车辆和动力总成系统的操作，所述装置包括例如加速器踏板、制动踏板、点火钥匙、变速器挡位选择器、巡航控制和其他相关装置。操作者接口装置6产生用于操作动力总成系统的命令，包括例如动力总成0N/0FF状态、变速器挡位选择(例如泊车、倒挡、空挡和驾驶挡中的一个)、操作者扭矩请求、操作者车辆速度请求和其他相关命令。操作者接口装置6被示为一体装置，以便容易图示。
[0052]功率逆变器模块17优选地包括一对功率逆变器以及相应的电动机控制模块，该电动机控制模块被构造成接收扭矩命令并且由此控制逆变器状态，用于提供电动机驱动或电力再生功能以满足电动机扭矩命令。功率逆变器包括互补的三相功率电子装置，且每个包括多个绝缘栅双极晶体管(IGBT)或者其他适当的功率开关装置，用于通过在高频下开关将来自电池13的DC功率转变成AC功率，用于给第一和第二扭矩机20、22中的相应一个供电。IGBT形成被构造成接收控制命令的开关模式电源。每个三相电动机的每一相包括一对IGBT JGBT的状态被控制以提供电动机驱动机械功率产生或电功率再生功能。三相逆变器通过DC传递导体接收或供给DC电功率，并将它转变成三相AC功率或从三相AC功率转变，AC功率通过传送导体被传导到第一和第二扭矩机20、22或从第一和第二扭矩机20、22传导，用于作为电动机或发电机操作。逆变器控制器15控制功率逆变器模块17，以响应于电动机扭矩命令将电功率传递到第一和第二扭矩机20、22以及从第一和第二扭矩机20、22传递。电流跨过高压电气总线传送到电池13和从电池传送，以给电池13充电以及将电池13放电。
[0053]ECM 23操作地连接到发动机12，并且运行为在多个分立线路或其他适当的通信链路上从传感器获取数据并将致动器命令发送到发动机12^CM 23监视发动机速度和负载，它们被通信到HCP 5。逆变器控制器15监视和控制第一扭矩机20的第一电动机扭矩以及第二扭矩机22的第二电动机扭矩。可替代的是，可以利用两个电子控制器，每个控制器分别监视第一和第二扭矩机20、22中的相应一个。TCM 21监视旋转速度并控制第一和第二离合器
51、53的致动和停止致动。
[0054]术语控制器、控制模块、模块、控制装置、控制单元、处理器和类似术语指的是专用集成电路ASIC、电子电路、中央处理单元(例如，微处理器)和相关的内存和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘驱动器等)形式的非瞬态存储器部件的任一种和各种组合。非瞬态内存部件能够以一个或多个软件或固件程序或例程、组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调制和缓冲电路以及能够由一个或多个处理器访问以提供所描述功能的其他部件的形式存储机器可读指令。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器以及监视来自传感器的输入的相关装置，且这种输入以预设采样频率或响应于触发事件而被监视。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语意味着任何控制可执行的指令集，包括标准和查询表。每个控制器执行控制例程，以提供期望的功能，包括监视来自感测装置和其他联网的控制器的输入并执行控制和诊断例程，以控制致动器的操作。在正进行的操作期间，例程可以以规则间隔，例如每100毫秒或3.125、6.25、12.5、25和100毫秒执行。可替代的是，例程可以响应于触发事件的发生而执行。控制器之间和控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以利用直接有线联接、联网的通信总线联接、无线联接或任何其他适当的通信联接而实现。通信包括交换任何适当形式的数据信号，包括例如，通过传导介质交换电信号、通过空气交换电磁信号、通过光波导交换光信号、等等。术语“模型”指的是基于处理器的或者处理器可执行的代码以及相关的标准，其模拟装置或物理过程的物理存在。如在此使用的，术语“动态的”和“动态地”描述步骤或过程，该步骤或过程实时执行并特征为在例程执行过程中或在例程的执行的迭代之间，监视或以其他方式确定参数的状态，并规则地或周期地更新参数的状态。
[0055]发动机12被构造成在ON状态、OFF状态和燃料切断FCO状态下操作。当在ON状态下操作时，发动机12被供燃料和点火，由此回转并产生足够的扭矩来在怠速下或以接近怠速维持发动机操作。当在FCO状态下操作时，发动机未被供燃料并且未点火，但是回转并消耗一些量的动力总成扭矩。当处于OFF状态时，发动机12未被供燃料、未点火且不回转，即它的旋转速度是零。当发动机12处于OFF状态时，发动机12具有发动机反作用扭矩，该反作用扭矩被定义为克服各种内部发动机摩擦和压力以在发动机12处于OFF状态下开始回转发动机12所需要的摩擦力矩。发动机反作用扭矩包括用于凸轮轴和曲轴的轴承摩擦、活塞栗送阻力、活塞摩擦、气门弹簧压缩、回转损失和与各种部件、附件和其他带相关联的其他旋转惯性、以及阻止发动机旋转的其他相关的力。发动机反作用扭矩的最大扭矩值在功能上等同于离合器扭矩容量。发动机反作用扭矩可以在任何旋转方向上施加，并且发动机反作用扭矩的最大值可以是方向特定的。发动机反作用扭矩的最大值可以变化，且所述变化由于发动机12的各种运动部件的温度以及发动机12中采用的润滑流体的润滑性造成的。在动力总成系统10的操作期间，发动机油温度和/或发动机冷却剂温度可以被监视并被用作替代物来动态地估算或以其他方式确定发动机反作用扭矩的最大值。
[0056]在此描述的动力总成系统10可以在此处描述的选定条件下通过与发动机12处于OFF状态相结合来致动第一离合器51而在变速器14处于发动机关闭固定挡模式下操作。在发动机关闭固定挡模式下操作变速器14包括发动机12处于OFF状态，致动第一离合器Cl 51以将第二齿圈58固连到变速器外壳24，并操作第一扭矩机20以产生拖曳扭矩，同时考虑并利用发动机12产生的反作用扭矩，以及控制第二扭矩机22以响应于操作者扭矩请求产生第二输出扭矩，其中，输出构件26的旋转速度是第二扭矩机22的旋转速度的正比。这种操作包括控制第二扭矩机器22以响应于操作者扭矩请求和拖曳扭矩产生第二扭矩输出，以及控制第一扭矩机20以响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，其中，所述第一扭矩输出的大小被处于OFF状态下的发动机反作用扭矩的大小抵消。如理解到的，拖曳和拖曳扭矩指的是与响应于操作者扭矩请求作用的动力总成系统10的各种元件的命令运动相反地作用的力。这可以包括与来自第一扭矩机20的反扭矩相结合采用发动机反作用扭矩，以通过第一和第二行星齿轮组40、50提供所需的反作用扭矩，从而允许第二扭矩机22在输出构件26处产生推进扭矩，同时使得第一扭矩机20消耗的电功率最小，来在发动机12保持在OFF状态，S卩，不旋转时，实现发动机反扭矩。这个可以包括仅采用在OFF状态下的发动机12，以供给发动机反作用扭矩，从而通过第一和第二行星齿轮组40、50提供所需的反扭矩，以允许第二扭矩机22在输出构件26处产生推进扭矩，且第一扭矩机20处于自由回转条件。在功率逆变器17内的相关逆变器电路未触发时，第一扭矩机20处于自由回转条件。只要各种扭矩的组合不克服发动机反作用扭矩，由此导致发动机12回转，变速器20可以在发动机关闭固定挡模式下操作。可从发动机关闭固定挡模式下操作获得的益处包括在第一扭矩机20的效率小于第二扭矩机22的效率时减小总的电功率消耗。
[0057]图2以曲线示出杆图200，该杆图显示了在发动机关闭固定挡模式下操作期间，通过参照图1描述的动力总成系统10的实施方式的元件的功率流和相对旋转速度。动力总成系统包括变速器214，该变速器214包括相应的第一和第二扭矩机220、222，相应的第一和第二行星齿轮组240、250、发动机212和输出构件226。杆图200包括多个节点，所述在竖直轴上表示行星齿轮组的相对传动比，且在水平轴上表示与节点相关联的相对旋转速度和扭矩矢量。如在此使用的，“电动机A”和相关术语描述与第一扭矩机220相关的操作，例如，电动机A扭矩，其描述从第一扭矩机20输出的扭矩的大小。如在此使用的，“电动机B”和相关术语描述与第二扭矩机222相关的操作，例如，电动机B扭矩，其描述来自第二扭矩机222的扭矩输出的大小。扭矩矢量包括输出扭矩280、电动机B推进扭矩282、电动机B拖曳补偿扭矩284、电动机A拖曳/惯性扭矩286和发动机反作用扭矩288。发动机反作用扭矩288被认为是伪离合器扭矩，其在动力总成操作期间被采用，以在发动机关闭固定挡模式下操作期间补充或完全取代的电动机A拖曳/惯性扭矩286。
[0058]第一行星齿轮240包括在第一竖直轴245的情况下示出的节点242、244和248，所述节点对应于参照图1描述的变速器14的第一行星齿轮组40的太阳轮42、托架构件44和齿圈48。第二行星齿轮250包括在第二竖直轴255的情况下示出的节点252、254和258，所述节点对应于参照图1描述的变速器14的第二行星齿轮组50的太阳轮52、托架构件54和齿圈58。节点速度由它们距它们相应的第一或第二竖直轴245、255的水平距离来表示。
[0059]变速器214包括可旋转地联接到第一扭矩机器220的节点242，通过旋转构件260可旋转地联接到节点254的节点244，联接到发动机212的节点248，联接到第二扭矩机222的节点252，可旋转地联接到输出构件226的节点254，以及选择性联接到第一离合器Cl 251的节点258。旋转构件260对应于构件60，且将第一托架构件44的旋转联接到第二托架构件54的旋转。杆图200描绘了包括可在发动机关闭固定挡模式下操作的动力总成的操作。这包括在OFF状态下，S卩，不旋转的发动机212，并且离合器Cl 251致动，由此将其旋转固连到变速器外壳24 ο如此，节点248和258是零速度，且剩余节点242、244、252和254的速度相互关联，并且直接取决于各个节点242、244、248、252、254和258之间的传动比。这包括电动机A速度247和电动机B速度257，它们直接连结并且直接线性相关于节点254处的速度，并由此直接线性相关于输出构件226的速度。
[0060]参照图1描述的动力总成系统10的实施方式可以通过致动第一和第二离合器51、53 二者而在固定挡模式下操作变速器14，并且可以通过致动第一和第二离合器51、53中的一个而在可变模式下操作变速器。动力总成系统10可以通过在发动机12处于OFF状态下致动第一离合器51并且控制第一扭矩机20响应于拖曳扭矩产生电动机A扭矩而以电动机B速度257和输出构件226的速度之间限定的第二传动比下以发动机关闭固定挡模式操作。在发动机12在OFF状态下，电动机A扭矩被发动机反作用扭矩抵消。第二扭矩机22被控制以响应于操作者扭矩请求产生电动机B扭矩，并且输出构件226的旋转速度基于电动机B速度257来确定。
[0061]图3以曲线示出与在此描述的动力总成系统10的实施方式相关联的扭矩控制操作300，包括在竖直轴310上的电动机A扭矩和在水平轴320上的电动机B扭矩。参照图1描述的其中一个控制器，例如，HCP 5包括可执行的控制例程和相关的标准，以通过与发动机12处于OFF状态相结合地致动仅一个离合器，例如，第一离合器Cl 51来在发动机关闭固定挡模式下控制动力总成系统10的操作。
[0062]原点305表示O，O扭矩点，8卩，电动机A扭矩等于零且电动机B扭曲等于零。当电动机A扭矩大于原点305时表示正的牵引扭矩，而当电动机A扭矩小于原点305时表示负的反作用扭矩。同样，当电动机B扭矩大于原点305时表示正的牵引扭矩，而当电动机B扭矩小于原点305时表示负的反作用扭矩。正牵引扭矩的所有情况与操作扭矩机以消耗电功率从而产生正扭矩，例如在车辆中的向前推进相关联，且负的反作用扭矩的所有情况与操作扭矩机以产生电功率从而提供反作用扭矩效果，例如，车辆中的制动相关联。
[0063]最小电动机A扭矩312、最大电动机A扭矩314、最小电动机B扭矩322和最大电动机B扭矩324被示出。在此也示出了最小惯性电动机A扭矩313和最大惯性电动机A扭矩315，以及相对应的最小惯性电动机B扭矩323和最大惯性电动机B扭矩325。最小惯性电动机A扭矩313和最大惯性电动机A扭矩315对应于且基于发动机反作用扭矩，且最小惯性电动机A扭矩313与第一旋转方向上的发动机反作用扭矩相关联，而最大惯性电动机A扭矩315与在第二相反旋转方向上的发动机反作用扭矩相关联。在发动机操作过程中发动机反作用扭矩可以变化，且发动机油温度和/或发动机冷却剂温度可以被监视并被用作替代物，来估算或以其他方式确定发动机反作用扭矩的最大值，并由此确定在以发动机关闭固定挡模式下操作动力总成1的同时能够实现的最小惯性电动机A扭矩313和最大惯性电动机A扭矩315。
[0064]线330表示命令的输出扭矩，并进一步指示能够被命令以实现命令的输出扭矩的电动机A扭矩和电动机B扭矩的大小的组合。线330是恒定输出扭矩的大小的一个示例。可理解的是可以示出多条线，它们平行于线330并表示命令的输出扭矩的增大的大小或减小的大小。为了实现命令的输出扭矩，电动机A扭矩和电动机B扭矩的大小之间的关系可以以如下方程形式表述:
[0065]To=Kl*Ta+K2*Tb [I]
[0066]其中:
[0067]To表示输出扭矩；
[0068]Ta表示电动机A扭矩；
[0069]Tb表示电动机B扭矩；
[0070]Kl表示与第一行星齿轮组40相关联的第一传动比；以及[0071 ] K2表示与第二行星齿轮组50相关联的第二传动比。
[0072]线段332表示由线330所显示的命令的输出扭矩的一部分，该部分可以在不超过最小惯性电动机A扭矩313和最大惯性电动机A扭矩315的情况下，S卩，在用于命令的输出扭矩的在发动机关闭固定挡模式下的操作期间实现。实现命令的输出扭矩的电动机A扭矩和电动机B扭矩的大小的组合在线段332上绘制。从而，在线段332上捕捉的电动机A扭矩和电动机B扭矩的大小的组合中的任一种可以被实施，以在包括发动机10处于OFF状态的操作条件下以发动机关闭固定挡模式操作动力总成系统10，且在固定挡模式下操作时电动机A和电动机B—起工作以实现命令的输出扭矩。电功率消耗跨线段332可以不是恒定的。因此，以在此描述的方式(包括弱离合器模拟，所述弱离合器模拟包括处理发动机反作用扭矩为在功能上等同于离合器扭矩容量)形成线段332允许其中一个控制器沿着最小化功率消耗的线段332选择电动机A扭矩和电动机B扭矩的组合。与在此描述的动力总成系统1的实施方式的操作相关联的电功率损失可以通过将处于OFF状态下的发动机模拟为弱离合器来得以减少，这允许控制系统识别何时需要电动机介入以保持发动机速度为零以用于发动机速度控制，以及何时它可以被忽略以出于燃料经济性。由于惯性影响以及回转损失，电动机扭矩命令可以甚至在小扭矩下得以确定，由此减少电能消耗。
[0073]详细描述和附图或图示支持和描述本教导，但是本教导的范围仅由权利要求书限定。虽然已经详细描述了用于实施本教导的一些最佳模式和其他实施方式，但是存在各种替代设计和实施方式，用于实践在所附权利要求书中限定的本教导。
【主权项】
1.一种用于控制动力总成系统的方法，所述动力总成系统包括固定地联接到包括第一和第二扭矩机的多模式变速器的输入构件的内燃发动机，其中所述多模式变速器在多个固定挡和可变模式中的一种下操作，以通过第一和第二离合器的选择性致动将扭矩传递到输出构件，所述方法包括: 响应于在固定挡模式下操作多模式变速器的指令: 仅致动第一离合器； 指令内燃机到OFF状态； 控制第一扭矩机，以响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，其中所述第一扭矩输出被在发动机处于OFF状态下的发动机反作用扭矩弥补，以及 通过控制第二扭矩机响应于操作者扭矩请求和第一扭矩机的第一扭矩输出产生第二扭矩输出，在固定挡模式下操作多模式变速器。2.如权利要求1所述的方法，其中，固定地联接到所述多模式变速器的输入构件的所述内燃发动机包括可旋转地联接到所述多模式变速器的输入构件且没有能够将发动机曲轴的旋转从输入构件的相对应旋转脱开的介于中间的装置的内燃发动机。3.如权利要求1所述的方法，还包括第一和第二行星齿轮，第一和第二行星齿轮各自包括太阳轮、可旋转地支撑多个小齿轮的托架构件以及齿圈，所述第一托架构件可旋转地联接到所述第二托架构件，且其中，致动仅第一离合器包括将第二行星齿轮的齿圈固连到变速器外壳。4.如权利要求1所述的方法，其中，控制第一扭矩机，以响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，其中所述第一扭矩输出被在发动机处于OFF状态下的发动机反作用扭矩弥补，包括减小第一扭矩输出，该扭矩输出由等于发动机反作用扭矩的量弥补。5.如权利要求1所述的方法，还包括在发动机处于OFF状态下基于发动机油温度确定发动机反作用扭矩。6.如权利要求1所述的方法，其中，在固定挡模式下操作多模式变速器还包括输出构件的旋转速度是第二扭矩机的旋转速度的正比。7.—种动力总成，包括: 内燃发动机，该内燃发动机具有固定地联接到多模式变速器的输入构件的曲轴； 多模式变速器，该多模式变速器包括第一和第二扭矩机、第一和第二行星齿轮以及第一和第二离合器，其中，所述多模式变速器可通过致动第一和第二离合器而在固定挡模式下操作，并且通过致动第一和第二离合器中的一个而在多个可变模式中的一种下操作；以及 控制器，该控制器包括可执行例程，以在发动机关闭固定挡模式下操作所述变速器，所述例程包括执行以下项的各步骤: 致动仅第一离合器； 控制第一扭矩机以响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，其中，在发动机处于OFF状态下，该第一扭矩输出被发动机反作用扭矩弥补；以及 控制第二扭矩机，以响应于操作者扭矩请求和第一扭矩输出产生第二扭矩输出。8.如权利要求7所述的动力总成系统，其中，具有固定联接到所述多模式变速器的输入构件的曲轴的内燃发动机包括具有曲轴的内燃发动机，该曲轴可旋转地联接到所述多模式变速器的输入构件，而没有能够将发动机曲轴的旋转从输入构件的相对应旋转脱开的介于中间的装置。9.如权利要求7所述的动力总成系统，还包括第一和第二行星齿轮，该第一和第二行星齿轮各自包括太阳轮、可旋转地支撑多个小齿轮的托架构件以及齿圈，所述第一托架构件可旋转地联接到所述第二托架构件，且其中，致动仅第一离合器包括将第二行星齿轮的齿圈固连到变速器外壳。10.如权利要求7所述的动力总成系统，其中，控制第一扭矩机以响应于拖曳扭矩产生第一扭矩输出，其中，在发动机处于OFF状态下，第一扭矩输出被发动机反作用扭矩弥补包括减小第一扭矩输出，该第一扭矩输出由等于发动机反作用扭矩的量弥补。
【文档编号】B60W10/10GK105984456SQ201610158242
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】S.C.鲍曼, P.F.陈, J.D.怀斯, B.M.康伦, N.K.巴克诺
【申请人】通用汽车环球科技运作有限责任公司