专利名称：混合动力车辆的换档控制方法
技术领域：
本发明涉及一种混合动力车辆的换档方法，所述混合动力车辆将发动机和电动机进行组合，从而产生旋转扭矩并且通过变速器将该旋转扭矩传递至输出轴。
背景技术：
一般而言，自动变速器使用液压以在多重步骤中进行换档，从而根据驱动条件输出来自发动机/电动机的旋转扭矩的合适扭矩。一种类型的混合动力车辆使用通过行星齿轮连接的两个电动机/发电机(MG)和一个发动机，并且对电动机/发电机进行控制以实现连续可变换档。同时，在停车(P)或空档(N)的情况下，离合器和制动器被释放，从而防止扭矩被传递至变速器的输出轴。当从变速器的停车或空档情况转换至行车(D)或倒档(R)时，由于旋转速度差而在离合器和制动器中形成滑动，从而由于摩擦力而形成振动/噪音，并且降低变速器的耐久性。图4是显示常规混合动力车辆的换档方法的表格。参考图4所示，在空档(N)或停车(P)时，发动机被控制在空转速度中。换言之， 发动机的输出扭矩是根据空转目标速度而进行控制的。此外，第一电动机/发电机的速度被控制为准备用于接下来的行车(D)或倒档(R)的EVTl模式或EVT2模式，并且第二电动机/发电机的输出扭矩受到控制，从而根据目标扭矩进行充电和放电。同时，由于发动机被控制为在空档或停车状态具有空转目标速度，并且发动机被控制为在行车或倒档状态输出预定扭矩，所以存在产生换档冲击和燃料消耗增大的问题。公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面提供了一种混合动力车辆的换档方法，其具有的优点是，降低在发动机从速度控制改变为扭矩控制时产生的振动/噪音，并且在变速器从停车或空档改变为行车或倒档时节省燃料。根据本发明的各个方面的一种混合动力车辆的换档方法可以包括释放变速器的离合器和制动器并且确定是否到达空档情况；在空档情况下控制连接至第一行星齿轮组的一个操作元件的发动机的扭矩；以及控制连接至所述第一行星齿轮组的其它操作元件的第一电动机/发电机的速度。第二行星齿轮组布置于所述第一行星齿轮组的一侧，连接至所述第二行星齿轮组的一个操作元件的第二电动机/发电机的速度受到控制。在所述第二行星齿轮组的第二内齿圈固定的EVTl模式中，所述发动机的扭矩受到控制，所述第一电动机/发电机的速度受到控制，并且所述第二电动机/发电机的扭矩受到控制。在所述第二行星齿轮组的第二内齿圈的速度被控制为等于所述发动机的旋转速度的EVT2模式中，所述发动机的扭矩受到控制，所述第一电动机/发电机的速度受到控制， 并且所述第二电动机/发电机的扭矩受到控制。如上文所述，在根据本发明的混合动力车辆的换档方法中，在停车或空档情形，发动机的扭矩受到控制，第一和第二电动机/发电机的速度受到控制，从而使得换档冲击最小化并且降低了燃料消耗。也就是说，在空档或停车情形改变为行车或倒档情形或者行车或倒档情形改变为空档或停车情形的时候，在变速杆的空档或停车情形，第一和第二电动机/发电机的速度受到控制并且发动机的扭矩受到控制，从而使得模式改变变得容易并且发动机的扭矩受到连续控制，从而改进换档质量和行车性能并节省燃料。通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式
，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。
图1是根据本发明的混合动力车辆的示例性换档系统的示意图。图2是显示了在根据本发明的混合动力车辆的示例性换档方法中的EVTl模式和 EVT2模式的速度图。图3是显示了在根据本发明的混合动力车辆的示例性换档方法中的停车/空档状态的速度图。图4是显示了混合动力车辆的常规换档方法的表格。图5是显示了根据本发明的混合动力车辆的示例性换档方法的表格。图6、图7和图8是显示了根据本发明的混合动力车辆的示例性换档方法的流程图。
具体实施例方式现在将对本发明的各个实施方式详细地作出引用，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方式。参考图1所示，混合动力车辆的换档系统包括发动机(E)、第一行星齿轮单元、第二行星齿轮单元、第一电动机/发电机MG1、第二电动机/发电机MG2、第一离合器CL1、第二离合器CL2、第一制动器BKl、第二制动器BK2和变速器输出轴(TM输出)。
第一行星齿轮单元包括在其中心的第一太阳轮Si、与第一太阳轮Sl外部啮合的第一行星齿轮P1、以及第一内齿圈R1，第一行星齿轮Pl与第一内齿圈Rl内部啮合，其中第一行星架Cl与第一行星齿轮Pl连接从而以第一太阳轮Sl为中心旋转。第二行星齿轮单元包括在其中心的第二太阳轮S2、与第二太阳轮S2外部啮合的第二行星齿轮P2、以及第二内齿圈R2，第二行星齿轮P2与第二内齿圈R2内部啮合，其中第二行星架C2与第二行星齿轮P2连接从而以第二太阳轮S2为中心旋转。发动机(E)的输出轴连接至第一行星架Cl，并且发动机(E)使得第一行星架Cl以第一太阳轮Sl为中心旋转。第一电动机/发电机MGl布置为使得第一内齿圈Rl旋转。此外，第一制动器BKl 布置为选择性地使得第一内齿圈Rl制动(停止)。第一太阳轮Sl和第二太阳轮S2通过一个轴连接从而一起旋转，并且第二电动机 /发电机MG2布置为使得第二太阳轮S2旋转。第一离合器CLl选择地使得第一行星架Cl与第一内齿圈Rl连接，从而使得它们一起旋转或停止，并且第二离合器CL2选择地使得第一行星架Cl与第二内齿圈R2连接，从而使得它们一起旋转或停止。第二制动器BK2固定，从而选择性地使得第二内齿圈R2制动。此外，第二行星架 C2连接至变速器的输出轴(TM输出)，以将发动机(E)、第一电动机/发电机MGl和第二电动机/发电机MG2的扭矩传递至车轮。参考图2上面的速度图，混合动力车辆的变速器执行电子可变变速(EVT)模式，在这种情形下为预定情况(D或R)中的EVTl模式。如图所示，参考EVTl的速度图，第一内齿圈R1、第一行星架Cl、第一和第二太阳轮 Sl和S2、第二行星架C2和第二内齿圈R2根据预定的齿轮比布置在水平轴线上。第一电动机/发电机MGl、发动机(E)和第二电动机/发电机MG2布置在一条线上以形成预定的速度线，第二电动机/发电机MG2、输出轴(TM输出)和第二内齿圈R2布置在一条线上以形成预定的速度线。在EVTl模式中，第二制动器BK2操作，其它制动器和离合器释放，并且第二内齿圈 R2停止或通过第二制动器BK2而固定。然而，变速器输出轴(TM输出)由于第一电动机/ 发电机MGl、发动机(E)和第二电动机/发电机MG2而具有低速度。参考图2下面面的速度图，混合动力车辆的变速器执行预定情况(D或R)中的 EVT2模式。如图所示，参考EVT2的速度图，第一内齿圈R1、第一行星架C 1、第一和第二太阳轮Sl和S2、第二行星架C2和第二内齿圈R2根据预定的齿轮比布置在水平轴线上。第一电动机/发电机MGl、发动机(E)和第二电动机/发电机MG2布置在一条线上以形成预定的速度线，并且第二电动机/发电机MG2、输出轴(TM输出)和第二内齿圈R2 布置在一条线上以形成预定的速度线。在EVT2模式中，第二离合器CL2操作并且其它制动器和离合器释放，发动机(E) 的旋转速度被控制为等于第二内齿圈R2的旋转速度。然而，输出轴(TM输出)由于第一电动机/发电机MG1、发动机(E)和第二电动机/发电机MG2而具有预定的高速度。参考图3，如果需要停车或空档，变速器释放所有离合器和制动器，以执行停车(P)或空档(N)。如图所示，参考停车或空档情况的速度图，第一内齿圈R1、第一行星架C 1、第一和第二太阳轮Sl和S2、第二行星架C2和第二内齿圈R2根据预定的齿轮比布置在水平轴线上。第一电动机/发电机MGl、发动机(E)和第二电动机/发电机MG2沿着一条线形成预定速度，并且第二电动机/发电机MG2、输出轴(TM输出)和第二内齿圈R2沿着一条线形成预定速度。在停车/空档模式中，所有离合器和制动器都释放，输出轴(TM输出)根据车辆的速度而旋转，发动机(E)被控制为输出预定的扭矩，第一和第二电动机/发电机MGl和MG2 被控制为输出预定速度。参考图5所示，在空档或停车状态，发动机被反馈或前馈控制以输出目标扭矩，并且第一和第二电动机/发电机被控制为输出预定速度。此外，在行车或倒档的EVTl模式中，发动机(E)被控制为输出目标扭矩，第一电动机/发电机MGl被控制为输出预定速度，第二电动机/发电机MG2根据目标充电扭矩而充电或放电。此外，在行车或倒档的EVT2模式中，发动机(E)被控制为输出目标扭矩，第一电动机/发电机MGl被控制为输出预定速度，第二电动机/发电机MG2根据目标充电扭矩而充电或放电。参考图6所示，说明了一种控制，在S 101中，输入变速杆位置、发动机(E)速度、 第一电动机/发电机MGl的速度、第二电动机/发电机MG2的速度、变速器输出速度、操作发动机的需求、发动机的目标速度以及相关信号。在S102中确定变速杆的位置是空档还是停车状态，并且确定变速器的输出轴的速度是否大于EVTl模式改变为EVT2的预定值。如果变速器的输出轴的速度小于预定值，那么执行S104 ；如果该速度大于该预定值，那么执行S106。第一和第二电动机/发电机(MGl和MG2)的速度受到控制，也就是说，MGl和MG2 受到速度控制以输出预定速度，从而在S104中使得速度图上第二内齿圈R2的速度为0。如上文所述，发动机(E)的扭矩受到控制，也就是说，发动机(E)受到扭矩控制以输出预定扭矩。第一和第二电动机/发电机(MGl和MG2)的速度受到控制，也就是说，MGl和MG2 受到速度控制以输出预定速度，从而在S106中使得速度图中第二内齿圈R2的速度变为等于发动机的速度。如上文所述，发动机(E)的扭矩受到控制以输出预定扭矩。在S105和S107中，第二电动机/发电机MG2受到反馈或前馈控制以输出扭矩，从而实现预定速度。参考图7所示，在S108中如果需要发动机(E)操作，那么执行S109 ；在S108中如果不需要发动机操作，那么执行S112。在S109中计算第一电动机/发电机MGl的目标速度，并且在SllO中第一电动机 /发电机MGl受到反馈或前馈控制以输出目标扭矩从而实现预定速度。在Slll中通过预定公式计算发动机(E)的目标扭矩。
在Sl 12中第一电动机/发电机MGl的目标扭矩是0，在Sl 13中发动机(E)的目标扭矩受到控制以输出零扭矩。换言之，发动机的输出扭矩是0。参考图8所示，如果确定变速杆的位置不是空档或停车而是行车或倒档，那么执行 S114。在S114中确定是否需要发动机(E)的操作。如果不需要发动机(E)的操作，那么在Sl 19中第一电动机/发电机MGl的目标扭矩是0，并且在S120中发动机(E)的目标扭矩是0。换言之，输出扭矩是0。在S121中，通过将目标扭矩、最终齿轮比及第二电动机/发电机MG2的效率相乘来计算第二电动机/发电机MG2的目标速度。在Sl 15中通过预定公式计算第一电动机/发电机MGl的目标速度，并且在Sl 16 中第二电动机/发电机MG2的目标扭矩受到反馈或前馈控制以实现其速度。在S117中通过预定公式计算发动机(E)的目标扭矩，并且在S118中通过将第二电动机/发电机MG2的目标扭矩、最终齿轮比及效率相乘并减去发动机的目标扭矩来计算第二电动机/发电机MG2的目标速度。在输出轴的速度小于预定值的情况下执行EVTl模式，其中在本发明的各个实施方式中第二制动器BK2操作为使得第二内齿圈R2停止。在输出轴的速度大于预定值的情况下执行EVT2模式，其中第二离合器CL2操作从而使得第二内齿圈R2的速度变为等于发动机(E)的速度。在本发明的各个实施方式中，省略EVTl和EVT2模式的具体描述。在本发明的各个实施方式中，在变速器模式从空档或停车改变为行车或倒档或者从行车或倒档改变为空档或停车的时候，在用于换档的变速杆处于空档或停车的情形下发动机受到扭矩控制，通过使用第一和第二电动机/发电机的速度控制而使得模式改变变得更加容易，发动机受到连续的扭矩控制从而改进了换档质量和行车性能并节省了燃料。前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。
权利要求
1.一种混合动力车辆的换档方法，包括释放变速器的离合器和制动器并且确定是否到达空档情况；在空档情况下控制连接至第一行星齿轮组的一个操作元件的发动机的扭矩；以及控制连接至所述第一行星齿轮组的其它操作元件的第一电动机/发电机的速度。
2.根据权利要求1所述的混合动力车辆的换档方法，其中第二行星齿轮组布置于所述第一行星齿轮组的一侧，连接至所述第二行星齿轮组的一个操作元件的第二电动机/发电机的速度受到控制。
3.根据权利要求2所述的混合动力车辆的换档方法，其中在所述第二行星齿轮组的第二内齿圈固定的第一电子可变变速模式(EVT1模式)中，所述发动机的扭矩受到控制，所述第一电动机/发电机的速度受到控制，并且所述第二电动机/发电机的扭矩受到控制。
4.根据权利要求2所述的混合动力车辆的换档方法，其中在所述第二行星齿轮组的第二内齿圈的速度被控制为等于所述发动机的旋转速度的第二电子可变变速模式(EVT2模式)中，所述发动机的扭矩受到控制，所述第一电动机/发电机的速度受到控制，并且所述第二电动机/发电机的扭矩受到控制。
全文摘要
本发明公开了一种混合动力车辆的换档控制方法，可以包括释放变速器的离合器和制动器并且确定空档情况状态；在空档情况下控制连接至第一行星齿轮组的一个操作元件的发动机的扭矩；以及控制连接至所述第一行星齿轮组的其它个操作元件的第一电动机/发电机的速度。因此，在空档或停车情形改变为行车或倒档情形或者行车或倒档情形改变为空档或停车情形的时候，在变速杆的空档或停车情形，第一和第二电动机/发电机的速度受到控制并且发动机的扭矩受到控制，从而使得模式改变变得容易并且发动机的扭矩受到连续控制，从而改进换档质量和行车性能并节省燃料。
文档编号F16H59/02GK102486229SQ20111022049
公开日2012年6月6日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年12月6日
发明者尹锡颍 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社