专利名称：混合动力系的扭矩控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆的混合动力系，更具体地涉及混合动力系中的扭矩控制。
背景技术：
本部分中的陈述仅仅提供了涉及本发明的背景信息，并可能未构成现有技术。
混合动力系一般包括第一扭矩发生器如内燃机(ICE)以及第二扭矩发生器 如电机(EM)，它们者阿向传动系统提供扭矩以驱动车辆。混合动力系有两种类 型，包括完全混合动力系和轻型混合动力系。在完全混合动力系中，EM可直接 驱动传动系统，不需要MilICE的部件来传递扭矩。在轻型混合动力系中，EM 例如3I31辅助传动与ICE相连，从而将EM产生的扭矩M3！ ICE传递到传动系 统。 一种示例性的轻型混合动力系包括所谓的皮带传动起动/发电机(BAS)系统。 在这种BAS系统中，EMM5i传统的带和带轮结构连接到ICE上，其中该带和 带轮结构驱动其它的附^牛，包括但不限于泵和压縮机。
动力系的扭矩控制3131包括两个扭矩控制范畴轴扭矩和概扭矩。在轻 型混合动力系中，.tliS扭矩是ICE的曲轴处的输出扭矩，其包括EM的扭矩贡 献。
动力系统还包括多个扭矩特征，其中的每一4iT征者卩在动力系统的各个点 处影响驱动扭矩的量。高级的或整体的扭矩特征是车辆驱动器，它根据驾驶员 的输入而命令来自扭矩源的理想输出扭矩或理想轴扭矩。示例性的驾驶员输入 包括但不限于加速踏板和巡航控制系统。除itb^外，现z代的动力系统还包括额外的扭矩特征或扭矩要求，例如车辆稳定性控制系统、牵引控制系统、发动机
3!i!保护系统、换档质量系统、发动机和/或^I箱部件保护系统，禾n/或传动系
部件保护系统。取决于动力系统的特殊构造，扭矩特征的数量可多达数十至上 百个。
特定动力系统的扭矢巨特征是独立的，并且可经常同时控制驱动扭矩。由于 动力系统在任一时间仅能产生单个传动扭矩值，因此需要仲裁系统来确定需要
产生的正确的驱动扭矩。通常用一控制模i央来仲裁多个扭矩请求。在混合动力 系统中，控制模块可响应对于多个扭矩发生器(如ICE和EM)的扭矩请求。
发明内容
因此，本发明提供了一种调节混合动力系统中的内燃机(ICE)和电机(EM)
的扭矩输出的方法。该方法包括确定混合动力系统的理想轴扭矩，在混合动力 系统的发动机控制模i央(ECM)中裁决理想的轴扭矩和第一多个扭矩请求，以提 供裁决后的轴扭矩请求。该方法还包括在混合控制模t央(HCM)中基于裁决后 的轴扭矩请求 决扭矩请求，并且裁决第二多个扭矩请求，以提供最终扭矩 求；并且基于最终的扭矩请求来产生ICE控制信号和EM控制信号。
在一4^寺征中，该方法还包括监控混合动力系统的工作参数，其中理想的 轴扭矩基于这些工作参数5fe确定。
在另一特征中，该方法还包括在ECM中将裁决后的轴扭矩请求转化为推 进扭矩请求，其中ECM裁離进扭矩请求和第一多个概扭矩请求，以提供扭 矩请求。
在另一特征中，该方法还包括在变速箱控制模块(TCM)中确定推进扭矩请 求，其中第二多个扭矩请求中的一賴括推进扭矩请求。推进扭矩请求基于混 合动力系统的变速箱齿^M专动比来确定。
在另一特征中，最终扭矩请求是,扭矩请求，并且该方法还包括将推进 扭矩请求划分为ICE扭矩请求和EM扭矩i青求。在这一点上，ICE扭矩请求和 EM扭矩请求可被认为是扭矩命令。ICE控制言号基于ICE扭矩请求而产生，而 EM控制信号基于EM扭矢巨请求而产生。
在另一特征中，HCM产生EM控制信号，而ECM产生ICE控制信号。
总之，本发明提供了一种协调式扭矩控制策略，其可在ECM中实现轴扭矩控制，并且在ECM和HCM之间划分推进扭矩控律鹏责。该协调式扭矩控制 策略有利于在ECM中实现部件保护、发动机a3I保护和系统补救措施，同时混 合liit扭矩控制在ECM终止时咴复，，行变速箱扭矩控制、再生制动和发动 机iiil保护。通过这种方式，部件保护、发动机保护和失效补救措施的职责可 被指派给ECM。在HCM中执行变速箱扭矩控制减少了串行m^被各的等待， 同时可在换档过程中控制推进扭矩，劍于离合器至离合器式变速箱来说是很 重要的。
M本文提供的说明，适用性的其它方面将是显而易见的。应当理解，说 明书和特定实例仅仅是为了描述的目的，而不是对本发明的范围加以限定。
此处描述的附图只是用于说明的目的，而并不以任何方式限制了本发明的 范围。
图1歸例性混合动力系统的功能方框图2是根据本发明的协调式扭矩控制结构的功能方框图3是由该协调式扭矩控制结构所执行的示例性步骤的流程图。
具体实施例方式
下面关于iM实施例的描述仅仅^例性的，并且决不限制了本发明及其 应用或使用。为清楚起见，在这些附图中采用對以的附图标记来表示类似的元 件。本文所用的术语"模块"指特定用途的集成电路(ASIC)、电子电路、执行 一个或多个软件或固件程序的处理器(公用的、专用的或成组的)和储存器、 组^g辑电路，或其它可提供功能的适当部件。
在开始时应当注意，将在下面进一步详细讨论的来自驾驶员和减巡航控制 系统的输入应当被认为是真实的扭矩请求，这是因为它们反映了所需的扭矩量。 包括但不限于牵引控制、稳定性控制、发动机皿保护、变速箱扭矩限制等的 其它所有扭矩调节器被认为是典型的扭矩干涉。这些扭矩干涉或者处于活动状 态，或者处于非活动状态。如果所有扭矩干涉都处于非活动状态纖加一个最 终不会限制扭矩请求的限制，则扭矩请求将绕过而不会发生改变。为清驗见， 术语"扭矩请求"在此处既用于真实的扭矩请求，也用于扭矩干涉。现在将参见图1来详细描述一个示例性的混合动力系10。尽管该示例性的
动力系10被描绘为后轮驱动(RWD)动力系，但应当意识到，本发明的协调式扭 矩控制也可用于任意其它的动力系结构。该示例性的动力系10包括推进系统12 和传动系统14。 Hi4系统12包括内燃机(ICE)16和电机(EM)18。銜迕系统还包 括附件，其包括但不限于A/C压縮机20和转向泵22。 EM 18和附件M (OT 带和带轮系统24而与发动机驱动式连接。带和带轮系统24包括被固定为可与 EM 18 —起旋转的多个带轮、ICE 16的附件和曲轴26以及皮带，用来使扭矩从 曲轴26传蹈lj EM 18和/或附件，或者使扭矩从EM 18和/或附fM专避,轴26。 这种结构被称为皮带传动起动/发电机(BAS)系统。
ICE 16的曲轴26驱动传动系统14。传动系统14包括钢片(flexplate)或飞轮
(未示出)、，器或其它连接装置30、变速箱32、传动轴34、差速器36，车 轴38、制动器40和从动轮42。 ICE16的曲轴26输出的,扭矩(TpRop)ffl33t传 动系统的部件传递，以便在车轴38上提供轴TO(TAXffi)以驱动轮42。更具体地 说，Tkop乘以由连接装置30、 箱32和差速器36所提供的数个齿^M专动比， 以在车轴38处提供T皿。实际上，TWop乘以一个有效的齿轮传动比，该有效 齿轮传动比是由连接装置30引用的传动比、^t箱输A/输出轴的皿所确定的 ^t齿轮传动比、差速比以及可能在传动系统14中引入传动比的任意其它部件
(如四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)动力系中的变速箱)所弓l入传动比的函 数。为了进行扭矩控制，Taxle范畴包括了ICE16和EM18。
动力系10还包括控制系统50，其基于本发明的协调式扭矩控制来调节动 力系10的操作。控制系统50包括变速箱控制模與TCM)52、发动机控制模土央 (ECM)54和混合控制模i央CHCM)56。 HCM56可包括一个或多付模i央，其包括 但不限于BAS控制处理，CP)58。 TCM52、 ECM 54和HCM 56 ffi31控带J^ 区域网(CAN)总线60彼ilt3i通。驾驶员输入62与ECM连通。驾马史员输入62 包括但不限于加i^杳板和/或巡航控制系统。驾驶员界面64与TCM52舰。驾, 驶员界面64包括但不限于魏箱档4im择器(如PRNDL杆)。
本发明的协调式扭矩控制包括轴扭矩范畴和 扭矩范畴。TPROP是曲轴输 出扭矩，其可包括EM扭矩贡献。根据本发明的协调式扭矩控制在ECM中执行
轴扭矩(TAXLE)裁决，以提供裁决后的轴扭矩(TAXLEARB)，并将推进扭矩控制职责
分到ECM和HCM中。这种划分后的皿协调式扭矩控制有利于ECM上的扭矩请求中的部件保护、发动机自保护和系统补救措施。混合推进扭矩控制在
ECM停止时在HCM中恢复，并且执行扭矩请求中的，箱扭矩控制、再生制 动和发动机M3I保护。
这种扭矩控制结构的优点包括针对部州呆护、发动机保护和ECM失效时 的补救措施的责任分配。在HCM上执行^I箱扭矩控制降低了串行数据!淑各 的等待时间，同时能在换档过程中控制Tkop，这对离合器至离合器式变速箱是 很重要的。TCM发出可能限制来自ECM的部分裁决后的TPROP的扭矩干涉。
本发明的协调式扭矩控制监控加3I5沓板位置(OfeD)和车辆速度(VvEH)。驾驶 员需要的或理想的轴扭矩(TAx^DEs)基于 apED禾口 VvEH来石角定°例如，apED禾卩VvEH
可用作一预校准过且预j诸存的查找表的输入，其l^供相应的Tax^)es。 ECM裁
决TAXI^DES和其它的扭矩请求，以提供TaxLEARB。其它扭矩请求包括在轴扭矩请
求集合中提供的一个或多个扭矩请求。扭矩请求是由扭矩特征产生的，包括但
不限于绝对扭矩值、最小扭矩极限值、最大扭矩极限值或三角(ddta)扭矩值请求。 与轴扭矩请求集合相关的扭矩特征包括但不限于牵弓腔制系统(TCS)、 稳定
性增强系统(VSES)和^313I保护系统(V0S)。一旦确定TAXLEARB，则该TAXLEARB
便在ECM中通过使用有效齿轮传动比而转化为liia扭矩(TpRopECM)。在已经确 定了 Tp，ecm之后，ECM裁决Tp旨ecm和多个其它的ECM负责的tii4ffl^请 求，以向HCM提供最终TWopECMo
HCM可发出扭矩请求，以M停用发动机汽缸(例如切断供给至汽缸的燃
料)来将发动机扭矩设定为零。这可在当加速踏板位置为零时车辆向下滑行的
情况下产生。例如，燃料供给被切断且糊的再生制动开始，从而ffiil EM将 车辆的动能转变为电能。为了实现该过程，将车轮扭矩连接到曲轴的变矩器离 合m皮接合。这样就驱动了EM。因此，由HCM提供了进入ECM職扭矩裁 决的扭矩请求，使得两个扭矩请求者输入到ECMffiia扭矩裁决中，即驾驶员/ 巡航(轴扭矩裁决)推进扭矩请求和HCM零燃料扭矩请求。
TCM提供了裁决后的,扭矩傲TkoFTCM:)。更具体地说，TCM裁决了来 自扭矩特征的多个扭矩请求。 一种示例性的TCM扭矩特征是变速箱保护算法， 其产生最大扭矩限值，以限制变速箱输入轴上的扭矩。最大扭矩限值表示可允 许穿过变速箱输入轴的最大扭矩，以保护传动部件。
来自ECM的TWotecm和来自TCM的IWopKM都发送至HCM，该HCM实现TpROp裁决。更具体地说，HCM裁决TPROpECM， TpRopKM和其它扭矩请求， 以提供Tp旨HNAL。其它扭矩请求包括在推进扭矩请求集合中提供的一个或多个 扭矩请求。这些扭矩请求都是由扭矩特征产生的，包括但不限于绝对扭矩值、
最小扭矩极限值、最大扭矩极限值或三角扭矩值请求。与推进扭矩i青求集合相 关的扭矩特征包括但不限于再生制动、发动milit保护和EM起动。
HCM基于Tp胎pF]NAL确定TKE和TEMo更具体地说，HCM包括优化算法，
其基于ICE和EM中的每一个的可用扭矩输出来划分TPROfflNAL。 Tk:e被送至 ECM，其^^ICE来产生控制言号以实现TK;e。 HCM基于Tem产生控制信号， 以使用EM来实现TW。
现在参见图2来详细描述执行本发明的协调式扭矩控制的示例性模块。具 有短虚线边界的模块是与TCM相关的模块。具有长虚线边界的模块是与ECM 相关的模块。具有实线边界的模块是与HCM相关的模块。示例性模i央包括传 动比选择模块200、 TpROPKM确定模块202、 TAxi^DEs确定才莫块204、 Taxle裁决 模块206、 丁皿扭矩请求模块208、 TAXLEARB转换模块210、 TpRop裁决模块212、 Tkop扭矩请求模块214、 TpRo鹏al分害帳块216、 EM控制模块218和ICE控 制模块220。
传动比选^^莫块200接收来自驾驶员界面的信号。驾驶员界面包括但不限 于档〗i^择器(如PRNDL杆)。传动比选#^莫块200基于驾驶员界面输入和其 它 操作参数^确定，箱的齿轮传动比。T限oprcM确定模l央202基于传动比 选掛莫块200提供的理想齿轮传动比来确定TPROFrcM。 Taxledes确定模块204基 于apED和VvEH来确定Tax^des。 T皿裁决模i央206裁决Taxledes，以及由 扭矩请求模决20S提供的多个其它轴扭矩请求。这些其它轴扭矩请求包括在上 述第一扭矩请求集合中提供的一个或多个扭矩请求。Taxl^裁决模块206向
TAXLEARB转换模决210输出Taxi^ARB。 TAX^ARB转换模决210基于传动系的有效 齿轮传动比将Taxl^arb转换为TPR0Plpvl 。需要再次提醒的是，在已经确定Tpropecm
之后，ECM裁决TkopECM和ECM所负责的多个其它,扭矩请求，以向HCM
提供最终TpRopECM。
最终TWopECM、 Tp^ftcm和其它HCM所负责的,扭矩请求输入给TPROP 裁决模块。其它推进扭矩模块由TpRop扭矩请求模块214提供，并且包括在前述 第二扭矩请求集合中提供的一个或多个扭矩请求。Tp旨裁决模块212裁决各种腿扭矩请求，并且输出Tpropf]NALo IkopnNAL被提供至Tp胎mNAL划分模块，
期每TpRo丽al分割为Tem (即由EM提供的職扭矩)和TICE (即由ICE衛共 的腿扭矩)。TEM被提供至EM控制模块218，并且T!ce被提供至ICE控帝膀 块220。 EM控制模块218产生EM控制信号，以通过使用EM来产生T服。类 似地，ICE控制模块220产生ICE控铜腊号，以舰j顿ICE来产生TKE。
现在参照图3来详细地描述由本发明的协调式扭矩控制执行的示例性步 骤。在步骤300中，控制监控dpED和Vveh。在步骤302中，控制基于apED和 Vveh来确定Taxledes 。在步骤304中，控制裁决Taxledes和ECM中的其它扭矩 请求，以提供Taxlearb。其它扭矩请求包括在前述第一扭矩请求集合中提供的 一个或多个扭矩请求。在步骤306中，控制iM f顿有效齿轮传动比将Taxl^arb
转化为ECM中的TpRopKM。需要再次注意的是，在已经确定了TpROPBCM之后，
在步骤307中，ECM裁决TpRopECM和ECM所负责的多个其它推进J敢巨请求， 以向HCM提供最终TPROPBCMo
在步骤308中，控制将来自ECM的最终TWopECM和来自TCM的T 都发送到HCM。在步骤310中，控制在HCM中裁决TPROTECM、 TWoftcm和其
它扭矩请求，以提供TkoHTNAL。其它扭矩请求包括在前述第二扭矩请求集合中
提供的一个或多个扭矩请求。在步骤312中，控制基于HCM中的TW(pnNAL确 定Tk:e和Tem。在步骤314中，控制将TICE发送至ECM。在步骤316中，控制 基于TEM产生来自HCM的EM控伟ijf言号。在步骤318中，控制基于7^产生 来自HCM的ICE控制信号，控制终止。
本领域的技术人员现在可通过前面的描述意识到，能够以各种形式实现本 发明的通用教导。因此，虽然本发明题过参照其特定实例加以描述的，但本 发明的真实范围不应当因此而被加以限定，这是因为通过学习附图、说明书和 下面的木又利要求，其它修改对于技术人员来说将会是显而易见的。
权利要求
1. 一种调节混合动力系统中的内燃机(ICE)和电机(EM)的扭矩输出的方法，包括确定所述混合动力系统的理想轴扭矩；在所述混合动力系统的发动机控制模块(ECM)中裁决所述理想轴扭矩和第一多个扭矩请求，以提供裁决后的轴扭矩请求；在混合控制模块(HCM)中基于所述裁决后的轴扭矩请求来裁决扭矩请求，并且裁决第二多个扭矩请求，以提供最终扭矩请求；和基于所述最终扭矩请求来产生ICE控制信号和EM控制信号。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括监控所述混 合动力系统的工作参数，其中所述理想轴扭矩基于所Kl作参数5^确定。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述ECM 中将所述裁决后的轴扭矩请求转化为推进扭矩请求，所述ECM裁决所述ffiit扭 矩请求和第一多个概扭矩请求，以提供所述扭矩请求。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在^3I箱控 制模i央(TCM)中确定推进扭矩请求，其中所述第二多个扭矩请求中的一个包括 所述縦扭矩请求。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述概扭矩请求基于所述 混合动力系统的^I箱的齿轮传动比来确定。
6. 根据才又利要求1所述的方法，其特征在于，所述最终扭矩请求是 扭 矩请求，并且所述方法还包括将所述微扭矩请求划分为ICE扭矩请求禾口 EM 扭矩请求。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述ICE控制信号是于所 述ICE扭矩请求而产生，而所述EM控制信号^于所述EM扭矩请求而产生。
8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述HCM产生所述EM控 制信号，而所述ECM产^i^述K:E控制信号。
9. 一种调节混合动力系统中的内燃机(ICE)和电机(EM)的扭矩输出的扭矩 控制系统，包括确定所述混合动力系统的理想轴ffl^的第一模块；发动机控制模i超ECM)，其裁决所述理想轴扭矩和第一多个扭矩请求以提 供裁决后的轴扭矩请求；混合控制模i^(HCM)，其基于所述裁决后的轴扭矩请求来裁决扭矩请求， 并且裁决第二多个扭矩请求，以提供最终扭矩请求；其中，基于所述最终扭矩请求，所述ECM产生ICE控串W言号，而所述HCM 产生EM控制信号。
10. 根据丰又利要求9所述的系统，其特征在于，所述第一禾莫± 控所述混 合动力系统的工作参数，其中所述理想轴扭矩基于所iiX作参数来确定。
11. 根据权禾腰求9所述的系统，其特征在于，所述ECM将所述裁决后 的轴扭矩请求转化为推迸扭矩请求，并且所述ECM裁决所述推进扭矩请求和第 一多个推进扭矩请求，以提供所述扭矩请求。
12. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括用于确定 推进扭矩请求的变速箱控制模i央CTCM)，其中所述第二多个扭矩请求中的一个 包括所述概扭矩请求c
13. 根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述概扭矩请雜于所 述混合动力系统的^I箱的齿轮传动比来确定。
14. 根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述最终扭矩请求是繊 扭矩请求，并且所述方法还包括将所述 扭矩请求划分为ICE扭矩请求和EM 扭矩请求。
15. 根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述ICE控制信号基于 所述ICE扭矩请求产生，而所述EM控制言号基于所述EM扭矩请求产生。
16. —种调节混合动力系统中的内燃机(ICE)和电机(EM)的扭矩输出的方 法，包括基于所述混合动力系统的工作参数来确定混合动力系统的理想轴扭矩； 在所述混合动力系统的发动机控制模士^(ECM)中裁决所述理想轴扭矩禾瞎一多个扭矩请求，以提供裁决后的轴扭矩请求；基于所述裁决后的轴扭矩请求 fe产生第一推进扭矩； 在混合控制模i雄CM)中基于所述裁决后的轴扭矩请求来裁决第一推进扭矩、第二概扭矩请求和第二多个扭矩请求，以提供最终扭矩请求；禾口 基于所述最终扭矩请求来产生ICE控制信号和EM控制信号。
17. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括监控所述 混合动力系统的所述工作参数，其中所述工作参数包括加速踏板位置和车辆速 度。
18. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于所述 混合动力系统的有效齿轮传动比来将所述裁决后的轴扭矩请求转化为第一推进 扭矩请求，其中所述ECM裁决所述第一 扭矩请求和第一多个 扭矩请 求，以提供裁决后的第一M扭矩请求。
19. 根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在B箱 控制模i^(TCM)中确定所述第二^t扭矩请求。
20. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述第一扭矩请求是推进 扭矩请求，并且所述方法还包括将所述 扭矩请求划分为ICE扭矩请求和EM 扭矩请求。
21. 根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述ICE控制信号基于 所述ICE扭矩请求产生，而所述EM控制信号基于所述EM扭矩请求产生。
22. 根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述HCM产生所述EM 控制信号，而所述ECM产生所述ICE控制信号。
全文摘要
本发明涉及一种混合动力系的扭矩控制，提供了一种调节混合动力系统中的内燃机(ICE)和电机(EM)的扭矩输出的方法。该方法包括确定混合动力系统的理想轴扭矩，在混合动力系统的发动机控制模块(ECM)中裁决理想的轴扭矩和第一多个扭矩请求，以提供裁决后的轴扭矩请求。该方法还包括在混合控制模块(HCM)中基于裁决后的轴扭矩请求来裁决扭矩请求，并且裁决第二多个扭矩请求以提供最终扭矩请求，并基于最终的扭矩请求来产生ICE控制信号和EM控制信号。
文档编号B60W30/00GK101293519SQ20081009515
公开日2008年10月29日 申请日期2008年3月6日 优先权日2007年3月6日
发明者D·J·巴布科克, L·G·沃兹尼亚克 申请人:通用汽车环球科技运作公司