专利名称：用于混合车辆动力系控制的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于混合车辆动力系控制的方法。
背景技术：
相关申请的交叉引用本申请要求2005年5月31日提交的美国临时申请60/685814的权益，这里通过全文引用以结合其内容。
混合电车可以择一地或者同时由内燃机和电动机/发电机供电以最大化燃料燃烧效率。为了从停止位置推进车辆，该电动机/发电机可以从电池获取电能以转动发动机曲轴。当车辆速度增加时，燃料和火花被传输以起动发动机工作。在某个车辆速度范围中，该电动机/发电机可以作为由发动机曲轴驱动的发电机工作，从而对电池再充电以及为辅助车辆设备例如风扇、无线电设备等提供电功率。
发明内容
本发明的方法配置成，依赖于工作模式而提供各种车辆性能特征。例如，本发明配置成，在主动(aggressive)驱动模式期间提供最大动力系响应性(responsiveness)，在低减速“停车场模式(parking lot mode)”期间提供常规的缓行转矩(creep torque)，以及在常规驱动模式期间提供动力系响应性和燃料燃烧效率的最优平衡。本发明还适应于以最小干扰重新启动混合电车的发动机。
该用于控制混合车辆动力系的方法包括监控车辆速度和车辆减速速率。第一例程被启动，用于为任何给定的车辆速度和减速速率的组合提供动力系响应性和燃料燃烧效率的最优平衡。根据优选实施例，该第一例程可以包括多个例程，其中每个被配置成，在车辆速度和减速速率的预定范围内提供动力系响应性和燃料燃烧效率的最优平衡。如果所述减速速率在预定范围内，则启动第二例程。该第二例程包括在该混合车辆被停止时控制电动机/发电机以控制动力系统间隙(driveline lash)，并从而最小化在随后的发动机重启期间的干扰。
该第一例程可以包括在第一预定时间向发动机传送燃料，和释放(release)转矩变换器离合器(torque converter clutch)以中断在随后的发动机重启期间从发动机向变速箱的转矩尖峰(torquespike)传输。
该第二例程可以包括，在该混合车辆到达预定速度后，以预定的时间量运行电动机/发电机以控制动力系统间隙，并从而最小化在随后的发动机重启期间的干扰。
该用于控制混合车辆动力系的方法还可以包括，在该第一例程或第二例程完成之后关闭发动机。
根据以下对于执行本发明的最佳模式的详细说明，并且结合附图，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得清楚。
图1是根据本发明一个方面的混合车辆动力系的示意图；图2是示出了多个车辆减速速率的车速与时间图表；图3是显示本发明的方法的框图；图4是显示图3的方法的一个步骤的框图；图5是显示图3的方法的一个步骤的框图；图6是显示图3的方法的一个步骤的框图；和图7是显示图3的方法的一个步骤的框图。
具体实施例方式
参照附图，其中相似的参考数字表示相似的部件，图1示出了混合电车10的示意性表示。混合电车10包括具有多个燃料注入器13的内燃机12、电动机/发电机14、和多速自动变速箱16。发动机12和电动机/发电机14通过动力系统11可选地连接到变速箱16。混合电车10还可以可选地包括具有转矩变换器离合器(TCC)8的转矩变换器6，设置在发动机12和变速箱16之间。该TCC 8优选为可以液压制动以锁定转矩变换器6，从而可以通过其以最小的损失传输能量(即以大约1∶1的比率)。为了本发明的目的，车辆动力系17可以被形成为包括至少发动机12、电动机/发电机14和变速箱16的部件组合。
混合车辆10的电动机/发电机14由电动机/发电机控制器18控制。电动机/发电机14可操作地连接到发动机12，以便使电动机/发电机14可以选择性地作为启动器工作(通过向发动机12供给曲轴转矩)，以及作为发电机工作(通过从发动机12接收旋转能量和将其转化为电能以对电池19再充电)。
车辆驱动系统的变速箱16是公知的设备，包括多个齿轮组和摩擦设备(未示出)，用于可操作地在发动机12和车辆驱动轮(未示出)之间提供多个驱动速度比。动力系控制模块(PCM)20控制发动机12、变速箱16和电动机/发电机控制器18的工作。应当理解，根据一个替代实施例，所示的单个PCM 20可以由替代的或附加的控制模块例如发动机控制模块和/或变速箱控制模块代替。
本发明的方法配置成，依赖于工作模式而提供各种不同的车辆性能特性。例如，本发明配置成，在快速驱动模式期间提供最大动力系17响应性，在低减速“停车场模式”期间提供常规的缓行转矩，而在常规驱动模式期间提供驱动性能和燃料燃烧效率的最优平衡。为了本发明的目的，“缓行转矩”被定义为足以缓慢驱动车辆10的最小转矩量。“动力系响应性”被定义为车辆10响应加速指令所需的时间。
为了本发明的目的，四个基本车辆工作模式被定义为包括高车速带或范围中的突然减速速率，低车速带或范围中的突然减速速率，低车速带中的正常减速速率，和低车速带中的缓慢减速速率。例如，“正常减速”可以被定义为在1.5和20mph/秒之间的范围内。此外，“突然减速”包括超过20mph/秒的任何减速速率，类似地，“缓慢减速”包括低于1.5mph/秒的任何减速速率。“高车速带”优选地被定义为在20和25mph之间，而低车速带在14和19mph之间。应当理解，也可以定义其他和/或替代的车辆工作模式，并且关于减速速率和速度带的示例性定义可以根据替代实施例而变化。
参照图2，示出了车速(以英里每小时或mph测量)与时间(以秒测量)的曲线图。车速V1是25mph，车速V2是20mph，从而将高车速带定义在其之间。车速V3是19mph，车速V4是14mph，从而将低车速带定义在其之间。车速V2’大约是19.9mph，车速V4’大约是13.9mph。车速VEOTL大约是6.0mph，表示执行发动机关闭传输间隙(engineoff transition-lash)(下文中称为EOTL)例程时的车速，这将在下文中进行说明。
标为“正常减速”的实线表示正常的减速速率。标为“突然hi”的虚线表示在高速带中启动的突然减速。标为“突然低”的虚线表示在低速带中启动的突然减速。标为“缓慢低”的点线表示在低速带中启动的缓慢减速。时间T1表示“突然hi”曲线到达车速V2’的时刻，时间T2表示“突然低”曲线到达车速V4’的时刻，时间T3表示“缓慢低”曲线到达车速V4’的时刻。
图3显示了本发明的方法50。更准确地说，图3示出了表示PCM 20(图1所示)所执行的步骤的框图。应当理解，优选地，仅当车辆10减速、转矩变换器离合器或TCC 8(图1所示)被应用并且发动机12(图1所示)的燃料注入器13(图1所示)被禁用时，才激活方法50。
如图3所示，用于本发明的自动下坡速度控制的方法50(这里也被称为算法50)被配置成，在步骤52判定当前车速Vcurrent是否处于定义在V1和V2(图2所示)之间的高速带内，以及当前减速速率Dcurrent是否是如上所述定义的“突然”。如果在步骤52，当前车速Vcurrent处于定义在V1和V2之间的高速带内，并且当前减速速率Dcurrent是“突然”，则算法50继续到步骤54。如果在步骤52，当前车速Vcurrent不是处于定义在V1和V2之间的高速带内，或者当前减速速率Dcurrent不是“突然”，则算法50继续到步骤58。在步骤54，算法50启动“突然高带例程”，下文中将对其进行详细描述。当在步骤54启动突然高带例程之后，算法50继续到步骤56，这时停止发动机12(图1所示)。
根据本发明的一个优选实施例，在步骤56，使得PCM 20适应于切断燃料到燃料注入器13(图1所示)的传输以停止发动机12。然而，应当理解，也可以采用其他用于停止发动机12的常规装置。此外，当在步骤54停止发动机12时，可以操作电动机/发电机14(图1所示)以控制曲轴11(图1所示)的减速速率和停止位置，如在共同拥有的美国专利6453864号中所描述的，这里通过全文引用而结合在此。
在步骤58，算法50被配置成，判定当前车速Vcurrent是否处于定义在V3和V4(图2所示)之间的低速带内，以及当前减速速率Dcurrent是否是如上所述定义的“突然”。如果在步骤58，当前车速Vcurrent处于定义在V3和V4之间的低速带内，并且当前减速速率Dcurrent是“突然”，则算法50继续到步骤60。如果在步骤58，当前车速Vcurrent不是处于定义在V3和V4之间的低速带内，或者当前减速速率Dcurrent不是“突然”，则算法50继续到步骤62。在步骤60，算法50启动“突然低带例程”，下文中将对其进行详细描述。当在步骤60启动突然低带例程之后，算法50继续到步骤56，这时停止发动机12(图1所示)。
在步骤62，算法50被配置成，判定当前车速Vcurrent是否处于定义在V3和V4(图2所示)之间的低速带内，以及当前减速速率Dcurrent是否是如上所述定义的“缓慢”。如果在步骤62，当前车速Vcurrent处于定义在V3和V4之间的低速带内，并且当前减速速率Dcurrent是“缓慢”，则算法50继续到步骤64。如果在步骤62，当前车速Vcurrent不是处于定义在V3和V4之间的低速带内，或者当前减速速率Dcurrent不是“缓慢”，则算法50继续到步骤66。在步骤64，算法50启动“缓慢低带例程”，下文中将对其进行详细描述。当在步骤64启动缓慢低带例程之后，算法50继续到步骤56，这时停止发动机12(图1所示)。在步骤66，算法启动“正常减速例程”，下文中将对其进行详细描述。
参照图4，详细示出了步骤54，其中算法50(图3所示)启动“突然高带例程”。在步骤68，算法50在时间T1(图2所示)启动发动机12(图1所示)的燃料注入器13(图1所示)。在步骤70，释放TCC8(图1所示)。优选地，TCC 8被释放，以通过使得发动机12与变速箱16(图1所示)去耦而组织它们之间的发动机转矩尖峰传输，从而提供更平稳的发动机重启。换句话说，通过释放TCC 8，在发动机重启期间产生的任何转矩尖峰都不会被传输到变速箱16，因而通常也不会被任何车辆乘员所观察到或厌烦。应当理解，步骤68和70可以同时进行。替代地，可以在步骤68被启动的预定时间量之前或之后执行步骤70。
在步骤72，算法50判定当前车速Vcurrent是否为零(即车辆10完全停止)，以及第一计时器(Timer 1)是否期满。优选地使用Timer1以确保在车辆10(图1所示)达到停止之后启动预定时间量(例如0.9秒)的发动机转动以最小化动力系统间隙(下文中将详细描述)，并且用于在操作员选择加速时提供响应的驱动性能。“动力系统间隙”是指动力系统11(图1所示)的转动位置中的游隙(play)或障隙(clearance)。这种障隙通常是必要的，用于容许动力系组件的振动和热膨胀，然而，已知随着该组件的磨损，动力系统间隙的量会增加。如果Vcurrent为零并且Timer 1期满，则算法50的步骤54完成。如果Vcurrent不为零或者Timer 1未期满，则算法50返回到步骤68。
参照图5，更详细地显示了步骤60，其中算法50(图3所示)启动“突然低带例程”。在步骤74，算法50在时间T2(图2所示)启动发动机12(图1所示)的燃料注入器13(图1所示)。根据一个优选实施例，可以在该燃料注入器被激活以满足预定质量空气压力(下文中称为MAP)需求(例如维持MAP在45kPa以下)之前，在步骤74操作电动机/发电机14。在步骤76，释放TCC 8(图1所示)。优选地，释放TCC 8以通过使发动机12与变速箱16(图1所示)去耦而阻止它们之间的发动机转矩尖峰传输，从而提供更平稳的发动机重启。换句话说，通过释放TCC 8，在发动机重启期间产生的任何转矩尖峰都不会被传输到变速箱16，因而通常也不会被任何车辆乘员观察到或厌烦。应当理解，步骤74和76可以同时进行。替代地，可以在步骤74被启动的预定时间量之前或之后执行步骤76。
在步骤78，算法50判定当前车速Vcurrent是否为零(即车辆10完全停止)，以及第二计时器(Timer 2)是否期满。优选地使用Timer2以确保在车辆10(图1所示)达到停止之后启动预定时间量(例如0.6秒)的发动机转动以最小化动力系统间隙，并且用于在操作员选择加速时提供响应的驱动性能。如果Vcurrent为零并且Timer 2期满，则算法50的步骤60完成。如果Vcurrent不为零或者Timer 2未期满，则算法50返回到步骤74。
参照图6，更详细地显示了步骤64，其中算法50(图3所示)启动“缓慢低带例程”。在步骤80，算法50在时间T3(图2所示)启动发动机12(图1所示)的燃料注入器13(图1所示)。通过开启燃料注入器13，发动机12被保持运转，并且因此能够产生缓行转矩以使得车辆10(图1所示)在低速保持足够的驱动性能。在步骤82，释放TCC8(图1所示)。优选地，释放TCC 8以通过使发动机12与变速箱16(图1所示)去耦而阻止它们之间的发动机转矩尖峰传输，从而提供更平稳的发动机重启。换句话说，通过释放TCC 8，在发动机重启期间产生的任何转矩尖峰都不会被传输到变速箱16，因而通常也不会被任何车辆乘员观察到或厌烦。应当理解，步骤80和82可以同时进行。然而，根据一个优选实施例，在步骤80被启动之后并且车辆10到达大约10mph时执行步骤82。
在步骤84，算法50判定当前车速Vcurrent是否为零(即车辆10完全停止)，以及第三计时器(Timer 3)是否期满。优选地使用Timer3以确保在车辆10(图1所示)达到停止之后启动预定时间量(例如0.4秒)的发动机转动以最小化动力系统间隙，并且用于在操作员选择加速时提供响应的驱动性能。如果Vcurrent为零并且Timer 3期满，则算法50的步骤64完成。如果Vcurrent不为零或者Timer 3未期满，则算法50返回到步骤80。
参照图7，更详细地显示了步骤66，其中算法50(图3所示)启动“正常减速例程”。在步骤86，启动EOTL例程。步骤86的EOTL例程优选地包括下文中将详细描述的步骤88-94。优选地在时间T4(图2所示)启动步骤86，这时车速在“正常减速”期间达到大约6mph。如上述所定义的，“正常减速”是在1.5和20mph/秒的范围内的减速。在步骤88，使用电动机/发电机14(图1所示)在低速旋转发动机12(图1所示)，以使得动力系统11(图1所示)的停止位置是以燃料燃烧效率方式(即不是用燃料运行发动机12)电子可控的。换句话说，动力系统11可以被停止在预定位置，其中它被以前进方向预加载以最小化用于随后重启的动力系统间隙。
在步骤90，算法50(图3所示)判定当前车速Vcurrent是否小于VEOTL(图2所示)，根据优选实施例，VEOTL是大约6mph。如果Vcurrent不小于VEOTL，则算法50继续到步骤92。如果Vcurrent小于VEOTL，则算法50继续到步骤94。在步骤92，PCM 20(图1所示)阻止变速箱16(图1所示)调低速档，并且维持TCC 8(图1所示)的啮合。在步骤94，PCM 20允许变速箱16调低速档并且释放TCC 8。在步骤96，算法50判定当前车速Vcurrent是否小于或等于预定车速(例如在车辆10完全停止的情况下为零)，以及第四计时器(Timer 3)是否期满。优选地使用Timer 4以确保在车辆10(图1所示)达到停止之后启动预定时间量(例如0.2秒)的发动机转动以最小化动力系统间隙，并且用于在操作员选择加速时提供响应的驱动性能。如果Vcurrent为零并且Timer 4期满，则算法50的步骤66完成。如果Vcurrent不为零或者Timer 3未期满，则算法50重复步骤96。
再次参照图3，可以看出，当发动机在步骤56停止之后，算法50继续到步骤98。在步骤98，算法50判定是否已经命令发动机重启。如果还没有命令发动机重启，则重复步骤98。如果已经命令发动机重启，则算法50继续到步骤100。在步骤100，算法50判定当前车速Vcurrent是否大于V1(图2所示)，根据优选实施例，V1是大约25mph。如果Vcurrent大于V1，则算法50返回到步骤52。如果Vcurrent不大于V1，则算法50继续到步骤102。在步骤102，算法50判定当前车速Vcurrent是否大于V3(图2所示)，根据优选实施例，V3是大约19mph。如果Vcurrent大于V3，则算法50返回到步骤58。如果Vcurrent不大于V3，则算法50返回到步骤100。
虽然已经详细描述了用于执行本发明的最佳模式，但是本领域普通技术人员将会认识到，在所附权利要求范围内的用于实施本发明的各种替代设计和实施例。
权利要求
1.一种用于控制混合车辆的动力系的方法，所述动力系包括发动机、变速箱和电动机/发电机，所述方法包括监控车速；监控车辆减速速率；启动第一例程，该第一例程配置成，为任何给定车辆速度和减速速率的组合提供动力系响应性和燃料燃烧效率的最优平衡；和如果所述减速速率在预定范围内，则启动第二例程，所述第二例程包括在该混合车辆被停止时运行该电动机/发电机，以控制动力系统间隙，并从而最小化在随后的发动机重启期间的干扰。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括提供设置在该发动机和变速箱之间的转矩变换器，所述转矩变换器包括转矩变换器离合器，该转矩变换器离合器可以被激活以锁定该转矩变换器，从而可以通过其以最小的损失传输能量。
3.如权利要求2所述的方法，其中所述启动第一例程包括，在第一预定时间向发动机传输燃料，并且释放该转矩变换器离合器以中断在随后的发动机重启期间从发动机向变速箱的转矩尖峰传输。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述启动第二例程包括，在该混合车辆达到预定速度后使该电动机/发电机进行预定时间量的运转以控制动力系统间隙，并且从而最小化在随后的发动机重启期间的干扰。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括在该第一例程和第二例程中之一完成后关闭发动机。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述关闭发动机包括关闭到发动机的燃料传输。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述启动第一例程包括启动多个例程，其中每个例程被配置成，在车速和减速速率的预定范围内提供动力系响应性和燃料燃烧效率的最优平衡。
8.一种用于控制混合车辆的动力系的方法，所述动力系包括发动机、变速箱和电动机/发电机，所述方法包括提供设置在该发动机和变速箱之间的转矩变换器，所述转矩变换器包括转矩变换器离合器，该转矩变换器离合器可以被激活以锁定该转矩变换器，从而可以通过其以最小的损失传输能量；监控车速；监控车辆减速速率；启动第一例程，该第一例程配置成，为任何给定车辆速度和减速速率的组合提供动力系响应性和燃料燃烧效率的最优平衡；如果所述减速速率在预定范围内，则启动第二例程，所述第二例程包括在该混合车辆被停止时运行该电动机/发电机，以控制动力系统间隙，并从而最小化在随后的发动机重启期间的干扰；和在该第一例程和第二例程中之一完成后关闭发动机。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述启动第一例程包括，在第一预定时间向发动机传输燃料，并且释放该转矩变换器离合器以中断在随后的发动机重启期间从发动机向变速箱的转矩尖峰传输。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述启动第二例程包括，在该混合车辆达到预定速度后使该电动机/发电机进行预定时间量的运转以控制动力系统间隙，并且从而最小化在随后的发动机重启期间的干扰。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述关闭发动机包括关闭到发动机的燃料传输。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述启动第一例程包括启动多个例程，其中每个例程被配置成，在车速和减速速率的预定范围内提供动力系响应性和燃料燃烧效率的最优平衡。
13.一种用于控制混合车辆的动力系的方法，所述动力系包括发动机、变速箱和电动机/发电机，所述方法包括监控车速；监控车辆减速速率；和如果所述减速速率在预定范围内，则启动一个例程，所述例程包括判定该车速是否在预定阈值速度以下；和如果该车速在预定阈值速度以下，则以一种适于控制该动力系统间隙的方式运行该电动机/发电机，从而最小化在随后的发动机重启期间的干扰。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括提供设置在该发动机和变速箱之间的转矩变换器，所述转矩变换器包括转矩变换器离合器，该转矩变换器离合器可以被激活以锁定该转矩变换器，从而可以通过其以最小的损失传输能量。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述启动一个例程包括，如果该车速在预定阈值速度以下，则释放该转矩变换器离合器。
16.如权利要求13所述的方法，其中所述运行该电动机/发电机以控制该动力系统间隙包括，运行该电动机/发电机直到曲轴的旋转速度达到大约为零。
17.如权利要求13所述的方法，其中所述运行该电动机/发电机以控制该动力系统间隙包括，在该混合车辆的速度达到预定速度后使该电动机/发电机进行预定时间量的运转。
18.如权利要求13所述的方法，进一步包括在该例程完成之后关闭该发动机。
全文摘要
本发明的方法提供了依赖于工作模式的多种车辆性能特性。第一例程被启动，用于为任何给定的车辆速度和减速速率的组合提供动力系响应性和燃料燃烧效率的最优平衡。根据优选实施例，该第一例程可以包括多个例程，其中每个被配置成，在车辆速度和减速速率的预定范围内提供动力系响应性和燃料燃烧效率的最优平衡。如果所述减速速率在预定范围内，则启动第二例程。该第二例程包括在该混合车辆被停止时控制电动机/发电机以控制动力系统间隙，并从而最小化在随后的发动机重启期间的干扰。
文档编号B60W10/08GK1880141SQ20061008860
公开日2006年12月20日 申请日期2006年5月31日 优先权日2005年5月31日
发明者G·塔麦, W·L·阿尔德里奇三世, B·P·巴塔赖, D·D·克里特斯, T·T·洪 申请人:通用汽车环球科技动作公司