用于混合动力系统中的混合制动系统的系统结构的制作方法

专利名称：用于混合动力系统中的混合制动系统的系统结构的制作方法
技术领域：
这部分的叙述只是提供与本发明相关的背景技术，这些叙述可能并不构 成现有技术。已知的混合动力系结构包括多种转矩产生装置，这些装置包括内燃发动 机和例如电机的非燃烧机，它们通过一变速箱装置传递转矩至-一输出元件。一 个示例性混合动力系包括双模式、混合-分离(compound-split)、电-机械变速箱 和输出元件，该变速箱利用一输入元f條收来自于 为内燃发动机的原动机 动力源的牵引转矩。输出元件可以操作地连接至机动车辆的传动系，用于将牵 弓I转矩传递给传动系。作为电动机或者发电机运转的机械能够向变速箱产生输 入转矩，该输入转矩独立于来自内燃发动机的输入转矩。该机械可将通过车辆 传动系传递的车辆动能转换成可存储在一能量存储装置中的能量。 一控制系统 监控来自于车辆和操作者的各种输入，并且对混合动力系提供操作控制，这些 操作控制包括控制变速箱的运行状态和换档、控制转矩产生装置、以及调节能 量存储装置和该机械之间的能量交换，以管理包括动力、转矩和$ 在内的变 速箱输出。

发明内容
—内燃发动机机械联接至变速箱装置，该变速箱装置用于在该发动机和 第二动力产生装置与输出元件之间传递机械能，该输出元件机械联接至传动系以将牵引转矩传递给包括可致动摩擦制动器的车轮。 一制动器控制模块操作连 接至该可致动摩擦制动器。第二控制模块操作连接至内燃发动机和变速箱装置。 该第二控制模块构造成确定再生制动轴转矩容量、确定通过变速箱装置的输出 元件当前施加给传动系的再生制动转矩、将再生制动轴转矩容量和再生制动转 矩传输给制动器控制模块，以及根据再生制动轴转矩请求产生一控制信号以命 令从第二动力产生装置的动力输出。该制动器控制模块构造成根据对制动踏板 的操作者输入确定总制动转矩请求，根据总制动车转巨请求、再生制动轴转矩容 量和再生制动转矩产生该再生制动轴转矩请求，以及根据总制动转矩请求和再 生制动转矩产生一控制信号以控制可致动摩擦制动器。


下面将参考附图， 1举例的方式来描述一个或多个实施例，其中
图1是本发明的一示例性混合动力系的示意图；图2是本发明的控制系统和混合动力系的一示例性结构的示意图；图3和4是本发明的用于控制和管理混合动力系统中的转矩的控制系统 结构的示意流程图。
具体实施例方式现在参看附图，其中附图只是为了示出某些示例性实施例，而不是限制 实施例，图1和2描绘了一示例性混合动力系。图1所描绘的本发明的该示例 性混合动力系包括双模式、混合-分离、电-机械混合变速箱10，该，箱10操 作连接至发动机14和转矩机械，该转矩机械包括第一和第二电机('MG-A')56和 ('MG-B，)72。发动机14和第一和第二电机56和72 ^h都产生能传递给，箱 10的动力。由发动机14和第一邻第二电机56和72所产生的并且传递给变速箱 10的动力用术语输入转矩和电机转矩及速度来描述，在本文中该输入转矩和电 机转矩分别用T,、 Ta和Tb来表示，该速度则分别用H、 Na和Nb棘示。
示例性发动机14包括多缸内燃发动机，其选择性地在多个工况下运转， 以经由输入轴12将转矩传递给变速箱10，该发动机14可以是点燃式或者压燃 式发动l几。发动机14包括操作联接到'变速箱10的输入轴12上的曲轴(未示出)。 车f^I传感器11监控输入轴12的^i!。来自发动机14的包括转速和发动机转矩的动力输出可能与传递给变速箱10的输入速度N^0输入转矩T!不同，这是由
于在发动机〗4和传动箱0之间的输入轴12上放置转矩消耗部件，例如液压泵
(未示出)禾tv或转矩管理装置。该示例性的变速箱10包含三组行星齿轮组24、 26、 28以及四个选择性 接合的转矩传递装置，即离合器C170、 C262、 C3 73和C475。本文所使用的 离合器是指任何类型的摩擦转矩传递装置，例如它们包括单盘式或复合盘式离 合器或组件、带式离合器及制动器。iM由变速箱控制模块(下面用TCM'表 示)n控制的液压控制回路(HYD) 42操作控制离合器的状态。离合器C2 62 和C4 75优选包括采用液压的旋转摩擦离合器。离合器Cl 70和C3 73 ,包括 可选择性地接到，箱壳体68上的液压控制固定装置。离合器C170、 C2 62、 C3 73和C4 75中的每一个都te采用液压，选择性地3Iil液压控制回路42接 收已加压的液压流体。第一和第二电机56和72优选包括三相交流电机以及各自的第一和第二 解算教resolver)80和82，每个三相交流电机都包括定子(未示出)和转子(未 示出)。每个电机的电机定子都接到变速箱壳体68的外部上，并且还包括定子 心,盘绕的电绕组自该定子心开始延伸。第一电机56的转子支撑在穀盘齿轮(hub plate gear)上，该毂盘齿轮经由第二行星齿轮组26操作地附接到轴60上。第二 电机72的转子固定地附接至lj衬套轴毂(sleeve shaft hub)66上。
第一和第二解算器80、 82的每一个优选都包括可变磁阻装置，该可变磁 阻装置包括解算器定子(未示出)和解算器转子(未示出)。第一和第二解算器 80和82分别被适当±也定位和安装在对应的第一和第二电机56和72上。该解算 器80和82的定子分别操作连接到第一和第二电机56和72的定子之一上。解 算器的转子操作连接到对应的第一和第二电机56和72的转子上。第一和第二 解算器80和82 ^都信号连接和操作连接到变速箱功率变换器控伟诉莫块(下 面用'TPIM，表示)9上，并且齡解算器检测和监控解算器转子相对于解算器 定子的旋转位置，从而监控对应的第--和第二电机56和72的旋转位置。此外， 将来自于第一和第二解算器80和82的信号输出进^l早释，以分别提供第一禾口 第二电机56和72的转速，即Na和Nb。 ^t箱10包括输出元件64,例如轴，其可操作地连接车辆(未示出) 的传动系90以向该传动系90提供输出动力，i織出动力被传递给雜93，在图1中示出了该车轮93中的一个。在输出元件64处的输出动力用术语输出转 速No和输出转矩To，征。 箱输出31^传感器84监,出元件64的转 速和旋转方向。车轮93的每一个tt^地都配有适于监测车轮速度Vss.whl的传 感器94，该传感器94的输出由针对图2所描述的分布式控制模块系统中的一控 制模块来监控，以确定用于制动控制、牵引控制和车辆加速管理的车辆速度以 及绝对的和相对的，速度。来自发动机14的输入转矩和来自第一和第二电机56和72的电机转矩 (分别为Th Ta和Tb)是由燃料或存储于电能存储装置(下面用'ESD'来表示) 74中的电势能的能量转化而产生的。ESD 74经由直流电传递导线27而高压直 流地连接到TPIM19。传递导线27包括接触器开关38。在正常工况下，当接触 器开关38闭合时，电流能够在ESD 74和TPIM 19之间流动。当接触器开关38 断幵时，ESD 74和TPIM 19之间的电流流动则中断。M传递导线29, TPM 19 将电能传递给第一电机56，及传递来自于第一电机56的电能，并且类^i也，通 过传递导线31， TPIM19将电能传递给第二电机72，及传递来自于第二电机72 的电能，以作为对电机转矩Ta和Tb的响应来满足对第一和第二电机56和72 的转矩命令。电流被传递给ESD 74及从ESD 74中输出是要依据ESD 74是被 充电还是被放电。 THM19包括一对功率变换器(未示出)和对应的电ia控制模块(未示出)， 该电机控制模块配置成接受转矩命令并基于此来控制变换器状态，以便提供电
机驱动或者再生功能，从而满足所命令的电机转矩TA和丁B。功率变换器包括公
知的互补型三相电力电子装置，每个装置都包括多个绝缘栅双极晶体管(未示 出)，其Mil高频下的转换而将来自ESD74的直流电转变为交流电，用于为相 应的第一和第二电机56和72动力。绝缘栅双极晶体管形成为用于接收控制命 令的开关模式功率供给源。典型地，每一个三相电机的每一相都配有一对绝缘 栅双极晶体管。通过控制绝缘栅双极晶体管的状态来提供电机驱动机械能的产 生或者电能再生的功能。三相变换器通过直流电传递导线27接收或者提供直流 电，并且把直流电转化为三相交流电或者将三相交流电转化为直流电，该交流 电分别通过传递导线29和31传导给第一和第二电机56和72或从第一和第二 电机56和72传导出，以便作为电动机或者发电机工作。
图2示出了分布式控制模块系统的示意性框图。下文中将描述的元件包括齡车辆控制结构的一付集，其对图1所描述的示例性混合动力系提供了 协调系统控制。该分布式控制模块系统综合有关的信息和输入，并且执行算法 来控制各个致动器以实现控制目标，这些控制目标包括燃油经济性、排放物、
性能、驾驶性能以及包括ESD74的电池及第一和第二电机56和72在内的硬件 的保护。分布式控制模块系统包括发动机控制模块(下面用'ECM'来表示)23、 TC1VM7、电池组控制模块(接下来用'BPCM'来表示)21以及TPIM19。混合 控制模块(下面用'HCP，来表示)5对ECM23、 TCM 17、 BPCM21和TPIM 19提供监督控制和协调。用户界面CUT) 13信号地连接多个装置，ilii这些 装置，车辆操作者就能控制或者指挥电-机械混合动力系的运行。这些装置包括 加速足杳板113 ('AP')、操作员制动踏板112 ('BP，)、变速箱档位选择器114 ('PRNDL')和车辆速度巡航控制器(未示出)。BP m能够直接地信号连接制 动，制模i央(BrCM) 22。变速箱档位选择器114可以具有离散数目的操作员 可选位置，这些可选位置包括输出元件64的旋转方向，以便能实现前进和倒退 方向之一。前面提到的这些控制模块Sil局域网(下面用'LAN'来表示)总线6与 其它控制模块、传感器和致动器通信。LAN总线6允许在各种控制模块之间进 行运行参数状态和致动器命令信号的结构化通信。所采用的特定通信协议是专 用的(application邻ecific)。 LAN总线6和合适的协议在前面提到的控制模块之间 以及和其他控制模块之间提供了鲁棒通讯和多控制模块接口连接，这些其他控 制模±娥供了包括例如防抱死制动、牵引控制和糊稳定性等功能。可以用多 个通信总线来改进通信速度，并提供某种水平的信号冗余性和完整性。使用直 接链路，例如串行外围接口 ('SPI')总线(未示出)，还可以进行各个控制模块 之间的通信。 ECM 23操作连接至发动机14,其作用是在多条离散线路上从传感器获取 数据并控制发动机14的致动器，为了简便起见，该多条离散线路图示为总的双向接口电缆35。 ECM 23接收来自于HCP 5的发动机输入转矩命令。ECM 23 根据监控到的发动机速度和负载确定出在那一时间点提供给变速箱10的实际发 动机输入转矩力，该实际发动机输入转矩T!被传送至HCP 5。 ECM23监控来 自转速传感器11的输入，以确定到达输入轴12的发动机输AiI度，该发动机 输A3I度转化为变速箱的输入速度Nt。 ECM 23监控来自传感器(未示出)的 输入，以确定包括如歧管压力、发动机i冷却液温度、环境空气、温度以及环境压 力在内的其他发动机运行参数的状态。例如，从歧管压力或者可替代地/AH5控 给加速踏板113的操作者偷入可以确定发动机负载。ECM23产生命令信号，并 目.传输这些命令信号来控制发动机致动器，这些致动器包括例如喷油器、点火 模块和节气门控制模i央，这些在图中都没有示出。 TCM 17操作连接至变速箱10并且监控来自传感器(未示出)的输入， 以确定变速箱运行参数的状态。TCM17产生命令信号，并且传输这些信号以控 制变速箱IO,包括控制液压回路42。由TCM17输入给HCP5的输入包括离 合器(即C170、 C262、 C373和C475)中的每一个的估计离合器车转巨，以及 输出元件64的旋转输出速度No。出于控制目的，其他致动器和传 可用来 自TCM 17向HCP 5提供附加信息。TCM 17监控来自于压力开关(未示出) 的输入，并且选择性地致动液压回路42中的压力控制电磁阀(未示出)和换档 电磁阀(未示出)，以选择性地致动各离合器C1 70、 C2 62、 C3 73和C4 75， 进而实现如下面所描述的各种变速箱运行范围状态。 BPCM 21信号连接至传感器(未示出)以监控ESD74，包括监控电流 和电压参数的状态，以向HCP5提供表示ESD74的电池的参数状态的信息。该 电池的这些参数状态优选包括电池荷电状态、电池电压、电池温度及用范围 Pbat應至U Pbat max 来表示的可用电池电量。控制模块ECM23、 TCM17、 TPM 19、 BPCM21和BrCM22的每一个 优选都是通用数字计算机，该数字计算机包括微处理器或中央处理单元、存储 介质(包括只读存储器('ROM')、随机存储器('RAM')，可电编程只读存储器('EPROM'))、高速时钟、模柳数字('A/D')和数字/模拟('D/A')转换电 路、以及输A/输出电路和装置('I/0')、和适宜的信号调节和缓冲电路。每个控 制模块都包括一组控制算法，该算法包括存储于存储介质之一中的驻留程序指 令和校验(calibration)，执行该算法来提供各计算机的相应功能。控制模块之间的 信息传递雌由LAN总线6和串行外围接口总线来完成。在预设的循环周期中 执行该控制算法使得每个算法在每个循环周期中至少被执行一次。由中央处理 单元之一采用预设的校验来执行存储刊賜失性存储器體中的算法，以监控 来自于传感装置的输入，及执行控制致动器运行的控制和诊断程序。定期执行 循环周期，例如在混合动力系运行期间每3.25、 6.25、 12.5、 25和00毫秒执 行一次。或者，响应事件的发生而执行算法。示例性混合动力系可选择性地在若干状态之一下运行，这些状态可以用 包含发动机开状态('ON')和发动机关状态COFF')的发动机状态的术语以 及包含多个固定档位和无级变速运行模式的变速箱运行范围状态的术语来描 述，下面参考表1对这些状态进行描述。
表l
描述发动机状态^!箱运行范围状态舰的离铺Ml—Eng—OffOFFEVT歡lC170
Ml—Eng—OnONCl 70
GlON固定传-动比1Cl 70C4 75
G2ON间定传动比2Cl 70C2 62
M2—Eng一OffOFFEVTI弒2C2 62
M2—Eng—OnONEVT駄2C2 62
G3ON固定传动比3C2 62C475
G4ON固定传动比4C2 62C3 73表中描述了各个变速箱运行范围状态，并指出在每个运行范围状态中特 定离合器C1 70、 C2 62、 C3 73和C4 75中的哪些被使用。ilil使用离合器Cl 70(只为了将第三行星齿轮组28的外部齿轮元件"接地")，从而选择第一无级变 速模式，即EVT模式1或Ml。发动机状态可以是ON('Ml一Eng一On')或者OFF('Ml一Eng一OflT)之一。舰j顿离合器C2 62 (只将轴60接到第三行星齿轮 组28的架上)，从而选择第二无级变速模式，即EVT模式2或M2。发动机状 态可以是0N('M2—Eng一On')或者OFF('M2一Engj3fiT)之一。为了便于说明，当 发动机状态是OFF时，发动机输A3I度等于0转每併中('RPM，)，即，发动机 曲轴不旋转。固定档位运行提供了变速箱10的输入比输出速度的固定传动比运 行，即WNo。舰使用离合器Cl 70和C4 75，而选择第一固定档位运行('G1')。 ffi3K顿离合器C170和C2 62而选择第二固定档位运行('G2')。 M使用离 合器C2 62和C4 75而选择第三固定档位运行CG3')。 M使用离合器C2 62 和C3 73而选择第四固定档位运行('G4')。由于行星齿轮组24、 26和28中的 减小的传动比，输入比输出速度的固定传动比运行随着固定档位运行的升高而 增加。第一和第二电机56和72的车琉NA和NB分别取决于由离合操作所限定 的该机构的内部旋转，且与在输入轴12处所测得的输AiI度成比例。
作为对由用户界面13所捕获的经由加速踏板113和制动踏板112输入的 操作员输入的响应，HCP 5和一个或多个其他控制模块确定出转矩命令，从而 控制包括发动机14及第一和第二电机56和72在内的转矩产生装置，以满足在 输出元件64处传递给传动系90的操作员转矩请求。基于来自用户界面13以及 包括ESD 74在内的混合动力系的输入信号，HCP 5分别确定操作者转矩请求、 ，箱10至传动系90的被命令的输出转矩、来自发动机14的输入转矩、变速 箱10的转矩传递离合器C170、 C2 62、 C3 73、 C4 75的离合器车魏以及第一和 第二电机56和72的电机转矩，在下文中将描述它们。最终的车辆加速可能受到其他因素的影响，这些其它因素包括，例如路 面载荷、道路等级以及车辆重量。基于混合动力系的各种运行特性可以确定出 发动机状态和变速箱的运行范围状态。这包括如前面所描述的，通过加速踏板 113和制动踏板112传输给用户界面13的操作者转矩请求。在电能产生模式或 转矩产生模式下，根据由运行第一和第二电机56和72的命令所导致的混合动 力系的转矩要求，可以断定变速箱运行范围状态和发动机状态。变速箱运行范 围状态和发动机状态可以通过最佳算法或程序来确定，该最佳算法或程序根据 操作员的动力要求、电池荷电状态以及发动机14和第一和第二电机56和72的 能效确定最优的系统效率。控制系统根据所执行的最佳程序的结果来管理来自 于发动机14及第一和第二电机56和72的转矩输入，并且由此使管理燃油经济性及电池充电的系统效率得到优化。此外，还可以根据部件或系统的故障来决
定操作。HCP 5监控转矩产生装置，并且确定变速箱10在输出元件64处的动 力输出，该动力输出敷薛足操作员的转矩请求，同时要满足例如对ESD74充电 的其它传动系操作要求。根据上面所描述的，显然，ESD74与第一和第二电机 56和72操作电连接以便在它们之间形成能量流。此外，发动机14、第一和第 二电机56和72以及电-机械，箱10操作地机械连接以在它们之间传递动九 进而向输出元件64传递能量流。图3示出了用于控制和管理具有多个转矩产生装置的混合动力系的信号 流的控制系统的结构，下面将参照图1和图2中的混合动力系统对其进行描述， 并且其以可执行算法和校验程序的形式存储在前面提及的控制模块中。该控制 系统结构可适用于具有多个转矩产生装置的任一种混合动力系统，包括例如具 有发动机和单个电机的混合动力系统、具有发动机和多个电机的混合动力系统。 或者，该混合动力系统可使用非电的转矩机械和能量存储系统，例如，使用液 压动力转矩机械(未示出)的TO机械混合变速箱。在工作中，监控操作者对加速踏板113和制动踏板112的输入以确定操 作者的转矩请求。操作者对加速踏板113和制动踏板112的输入包括可独立确 定的各个操作者转矩请求输入，这些操作者转矩请求输入包括瞬时加速输出转 矩请求、预计加速输出转矩请求、瞬时制动输出转矩请求、预计制动输出转矩 请求和轴转矩响应 。在本文中，术语'加速'表示当操作者所选择的变速箱档 位选择器114的位置命令车辆向前运动时优选能导致车速皿当前车速的向前 舰的操作者请求。术语'减速'和'制动'表示雌导致车速比当前车速低的操作 者请求。该瞬时加速输出转矩请求、预计加速输出转矩请求、瞬时制动输出转 矩请求、预计制动输出转矩请求和轴转矩响应类型都是对控制系统的各个独立 输入。此外，监控发动机14和变速箱10的运行以确定输入速度('N,')和输出 速度('No，)。瞬时加速输出转矩请求包括根据对加速踏板113的操作者输入而确定的 瞬时转矩请求。该控制系统响应瞬时加速输出转矩请求，控制来自混合动力系 统的输出转矩，以产生正的车辆加速。该瞬时制动输出转矩请求包括根据对制 动踏板112的操作者输入而确定的瞬时制动请求。该控制系统响应瞬时制动输 出转矩请求，控制来自混合动力系统的输出转矩，以使车辆减速或产生负的加速。控制来自混合动力系统的输出转矩所导致的 减速与使车辆减速的车辆 制动系统(未示出)所导致的 减速相结合以完成瞬时制动请求。瞬时加速输出转矩请求根据当前对加速F射及113的操作者输入而确定， 并且其包括在输出元件64处产生优选使车辆加速的瞬时输出转矩的请求。该瞬 时加速输出转矩请求是未确定的(imshape)，但是其可由动力系统控制外的影响 运行的事件来确定(shape)。这样的事件包括用于防抱死制动、牵引控制和 斜顿急定性控制的动力系控制中的车辆级中断(vehicle level interruptions),其可用 于不确定(unshape)或比率限制(rate-limit)该瞬时加速输出转矩请求。
预计加速输出转矩请求根据对加i^沓板113的操作者输入而确定，并且其 包含在输出元件64处的最优的或优选的输出转矩。在正常操作情况下，例如， 没有命令防抱死制动、牵弓腔制或车辆稳定性中的任何一个时，该预计加速输 出转矩请求优选等于瞬时加速输出转矩请求。当命令防抱死制动、牵引控制或 车辆稳定性中的任一个时，作为对涉及防抱死制动、牵引控制或 稳定性控 制的输出转矩命令的响应，该预计加速输出转矩请求保持该优选的输出转矩， 且该瞬时加速输出转矩请求则被减小。该瞬时制动输出转矩请求根据对制动踏板112的操作者输入和控制摩擦 制动器的控制信号而确定，以产 擦伟恸转矩。
〖0036]该预计制动输出转矩请求包括响应对制动踏板112的操作者输入而在输 出元件64处的最优或优选的制动输出转矩，其受限于在输出元件64处所能产 生的而与对制动踏板112的操作者输入无关的最大制动输出$转巨。在一个实施 例中，在输出元件64处产生的最大制动输出转矩被限制到-0.2g。当车速接近零 时，不管对制动踏板112的操作者输入，该预计制动输出转矩请求被逐渐减为 零。如使用者所希望的，存在将预计制动输出转矩请求设定为零的操作情况， 例如，当操作者对变速箱档位选择器114的设定为倒档时，以及将分动箱(transfer case,未示出)设定为四轮驱动的低速区(lowrange)时。将预计制动输出转矩请 求设定为零的操作情况是指那些由于车辆的运行因素而不优选混合制动的情 况。轴转矩响应类型包括通过第一和第二电机56和72确定(shaping)和比 率限制(rate-limiting)该输出转矩响应的输入状态。该轴转矩响应类型的输入状 态可以是有效态和无效态，该有效态^il包括满意性受限状态和最大范围状态
15中的一个。当所命令的轴转矩响应类型是有效态时，输出转矩命令则是瞬时输
出转矩。ifc^i也，用于这种响应鄉的转矩响应要尽可能决。
混合制动转矩包括在辅93处产生的摩擦制动$转巨和在输出元件64处产 生的输出转矩的组合，其反作用于传动系90以使，繊衷，作为对制动踏板112 的操作者输入的响应。Bi€M22命令车轮93上的摩擦制动器施加制动力并对变 速箱10发出命令以产生一个反作用于传动系90的负的输出转矩，作为对瞬时 制动请求的响应。4继地，所施加的制动力和负的输出转矩只要能克服雜93 处的车辆动育^就可以使车辆减速和停止。该负的输出转矩反作用于传动系90， 由此将转矩传递给电-机械变速箱10和发动机14。通过电-机械变速箱10反作 用的该负的输出转矩能被传递给第一和第二电禾几56和72,从而产生电能储存在 ESD74中。策略性最佳控制方案('策略控制')310基于输出速度和操作者转矩请求 和其它混合动力系的操作参数确定优选的输A3I度('NlDes')和优选的发动机 状态以及变速箱运行范围状态('混合范围状态Des')，这些其它混合动力系的 操作参数包括电池功率极限、发动机14的响应极限、变速箱10的响应极限、 以及第-一和第二电机56和72的响应极限。预计加速^[出转矩请求和预计制动 输出车魏请求被输入至策略最佳控制方案310。该策略最佳控制方案310优选由 HCP 5在每个100毫秒循环周期和每个25毫秒循环周期内执行。变速箱10的 期望运行范围状态和从发动机14到变速箱10的期望输AiI度被输入至换档执 行和发动机启动/停止控制方案320。该换档执行和发动机启动/停止控制方案320根据动力系统的输入和运行 来命令变速箱运行的改变('变速箱命令')，这些改变包括改变运行范围状态。 这包括，如果tti&的运行范围状态不同于当前的运行范围状态时，通过命令改 变离合器C1 70、 C2 62、 C3 73和C4 75中的一个或多个的使用以及其它变速箱 命令，来命令执行变速箱的运行范围状态的改变。当前的运行范围状态('实际 混合范围状态')和输入速度曲线('Ni—Prof)可以被确定。该输入速度曲线是 即将到来的输入速度的估计值，其伏选包括用于即将到来的循环周期的目标输 入速度的标量参数值。在变速箱的运行范围状态发生转换期间，发动机操作命 令和操作者转矩请求都是根据i辩俞入速度曲线来确定的。
战术控制方案('战术控制和操作')330在控制循环周期之--内重复被执行以确定运行发动机14的发动机命令，其包括自发动机14到变速箱10的优选 输入转矩，该优选输入转矩是基于输出速度、输AiI度和操作者转矩请求确定 的，该操作者转矩请求包括瞬时加速输出转矩请求、预计加速输出转矩请求、 瞬时制动输出转矩请求、预计制动输出转矩请求、轴转矩响应类型和变速箱的 当前运行范围状态。该发动机命令也包括发动机状态，该发动机状态包括^t
缸(all-cylinder)运行状态和气缸失活运行状态之一，其中气缸失活运行状态是指 发动机气缸的一部分失活及没有燃料供给，且发动机状态包括燃料供给状态和 燃料供给中止状态之一。包括发动机14的优选输入转矩和反作用于发动机14 和输入元件12之间的当M^入转矩(Ti')的发动机命令优选在ECM23中确定。 4，在TCM 17中估计离合器Cl 70、 C2 62、 C3 73和C4 75中的每一个的离合 器转矩('Td')，包括当前^顿的离合器和没有4顿的离合器。
输出和电机车转巨确定方案('输出和电机转矩确定')340被执行以确定来 自动力系的优选输出转矩('To—cmd')。在这个实施例中，这包括确定电机转矩 命令('TV, 'TV),以ffiil控制第一和第二电机56和72传递满足操作者车转巨 请求的被命令的 出转矩至变速箱10的输出元件64。瞬时加速输出转矩请 求、瞬时制动输出转矩请求、来自发动机14的当ltm入转矩以及所使用的离合 器的估计转矩、变速箱10的当前运行范围状态、输A3I度、输A3I度曲线和轴 转矩响应类型都是输入值。在循环周期之一的每个迭代过程中，执4亍该输出和 电机转矩确定方案340以确定电机转矩命令。i亥输出和电机转矩确定方案340 包括算法代码，其在6.25毫秒和12.5毫秒的循环周期内被定期执行以确定优选 的电机转矩命令。当操作者选择的变速箱档位选择器114的位置命令车辆向前运行时，作为 对加速踏板113的操作者输入的响应，控制该混合动力系向输出元件64传递输 出转矩，i亥输出转矩反作用于传动系90以在^& 93处产生向前驱动车辆的牵 引转矩。类似地，当操作者选择的变速箱档位选择器14的位置命令车辆向相 反方向运行时，作为对加速踏板113的操作者输入的响应，控制该混合动力系 向输出元件64传递输出转矩，该输出转矩反作用于传动系90以在车轮93处产 生向相反方向驱动车辆的牵引转矩。优选地，只要输出转矩足以克服车辆上的 外部负荷，推进车辆就会导致车辆加速，这些外部负荷包括例如由于道路等级 导致的负荷、空气流动负荷和其它负荷。
附图4示出了用于管理分布式控制系统中的信号流以ffiil车轮93中的一
个或多个产生制动的控制系统结构，，参照上面描述的混合动力系对其进行描
述。输入纟飾ij动踏板112的操作者制动请求由BiCM 22监控，该操作者制动请 求优选包括瞬时制动输出转矩请求，通过该瞬时制动输出转矩请求，BrCM22 可以确定总制动转矩请求。BrCM22根据总制动转矩请求和再生制动轴转矩容 量和任何当前施加的再生制动车转巨('估计再生制动获取转矩')产生再生制动轴 转矩请求。该再生制动轴转矩请求优选地包括上面参见图3所描述的预计制动 输出转矩请求。根据驾驶员制动请求和再生制动转矩(该再生制动转矩由第一 和第二电机56和72的运^iM;魏箱14进行反作用并由HCP5估算)的差异， BiCM22产生控制信号('摩擦制动器控制')以控制旨车轮93中的可致动摩 擦制动器。BrCM22作为主控器用来控制摩擦制动器和顿箱10以满足操作员 的制动请求。上述参照实施例描述的控制系统包括发动机4和机械连接电-机械， 箱10的第一、第二电机56、 72。可替换的，该控制系统可以与具有转矩产生机 和能量存储系统的其它变速箱系统一起使用，这些其它变速箱系统能可控制地 通过传动系反作用转矩，以产生牵引制动，优选是那些系统，其利用通过传动 系的反作用转矩来产生可供以后使用的可存储能量，例如，以电能、液压能或 可存储的机械能的形式的能量。
可以理解，在本发明范围之内的变型是允许的。参考伏选实施例及其 对本发明进行了描述。在阅读和理解了本说明书后，他人可以做出更多的变型 和改变。本发明意图是要包括落A^发明范围内的所有这样的，和改变。
权利要求
1、一种设备，包括内燃发动机，其机械联接至变速箱装置，该变速箱装置用于在发动机和第二动力产生装置与输出元件之间传递机械动力，该输出元件机械联接至传动系，以向具有可致动摩擦制动器的车轮传递牵引转矩；制动器控制模块，其操作连接至该可致动摩擦制动器；第二控制模块，其操作连接至内燃发动机和变速箱装置；和制动踏板；该第二控制模块构造为确定再生制动轴转矩容量，确定当前通过变速箱装置的输出元件施加给传动系的再生制动转矩，将该再生制动轴转矩容量和该再生制动转矩传输给制动器控制模块，和根据一再生制动轴转矩请求产生一控制信号，以命令从该第二动力产生装置的动力输出；该制动器控制模块构造为根据对制动踏板的操作者输入确定总制动转矩请求，根据该总制动转矩请求、该再生制动轴转矩容量和该再生制动转矩产生该再生制动轴转矩请求，和根据该总制动转矩请求和该再生制动转矩产生一控制信号，来控制该可致动摩擦制动器。
2、 如权利要求]所述的设备，进一步包括i魏二控制模块构造为根据 通过变速箱反作用的再生制动轴转矩产生--控制信号，以命令从第二动力产生 装置的动力输出。
3、 如权利要求2所述的设备，其中该再生制动轴转矩进一步包括所述从第二动力产生装置ffiM变速箱反作用至传动系的所述当前施加的转矩。
4、 如权利要求3所述的设备，进一步包括该变速箱包括一选择性使用的 离合器，该再生制动轴转矩容量根据在第二动力产生装置通过该选择性使用的离合器至输出元件之间传递的反作用转矩而确定。
5、 如权利要求l所述的设备，其中该再生制动轴转矩请求包括一瞬时制 动输出转矩请求。
6、 如权利要求l所述的设备，其中该再生制动轴转矩请求包括一预计制 动输出转矩请求。
7、 如权利要求1所述的设备，进一步包括该制动，制模±央构造为监控 车轮速度，并且构造为当车轮速度接近为零转矩时，逐步停止该再生制动轴转 矩请求。
8、 如权利要求7所述的设备，进一步包括该制动，制模块构造为当档 位选择器开关设定为倒档时，将该再生制动轴转矩请求设定为零转矩。
9、 一种设备，包括 内燃发动机； 电机；变速箱装置，其包括输出元件和选择性i顿的离合器； 该内燃发动机和该电机机械联接至变速箱装置； 该输出元件机械联接至传动系； 该传动系包括具有可致动摩擦制动器的车轮；该变速箱构造为将从该传动系至输出元件的转矩通过该选择性使用的离合 器反作用至电机；制动器控制模块，其操作连接至该可致动摩擦制动器； 第二控制模块，其操作连接至该内燃发动机和该变速箱；禾口 制动踏板；该第二控制模块构造为确定再生制动轴转矩容量，确定从传动系作用至变速箱装置的输出元件的转矩的大小； 将该再生制动轴转矩容量和从传动系反作用的该转矩的大小传输给 该制动器控制模块，和根据一再生制动轴转矩请求产生一控制信号，以命令从该电机的动 力输出； 该制动器控制模块构造为根据对制动踏板的操作者输入确定总制动转矩请求， 根据该总制动转矩请求、该再生制动轴转矩容量和该反作用转矩大小来产生该再生制动轴转矩请求，禾口根据该总制动转矩请求和该反作用转矩大小产生一控制信号，以控制该可致动摩擦制动器。
10、 如权利要求9所述的设备，进一步包括该第二控制模块构造为根 据通过变速箱反作用的再生制动轴转矩产生一控制信号，以命令从该电机的动 力输出。
11、 如，又利要求10所述的设备，其中该再生制动轴转矩进一步包括从该甜/Ulil变速箱反作用至传动系的所述当前施力啲转矩。
12、 如权利要求ll所述的设备，进一步包括该再生制动轴转矩容量根据从该电mi!31该选择性使用的离合器传,i，出元件的反作用转矩来确定。
13、 如权利要求9所述的设备，其中该再生制动轴转矩请求包括一瞬时 制动输出转矩请求。
14、 如权利要求9所述的设备，其中该再生制动轴转矩请求包括一预计 制动输出转矩请求。
15、 如权利要求9所述的设备，进一步包括该制动器控制模块构造为监 控车轮速度，并且构造为当车轮速度接近为零转矩时，逐步停止该再生制动轴 转矩请求。
16、 如权利要求15所述的设备，进一步包括该制动器控制模块构造为当 档位选择开关设为倒档时，将该再生制动轴转矩请求设定为零转矩。
17、 如权利要求9所述的设备，进一步包括 该电机运转以将从传动系反作用的该转矩转换为电力；禾口 连接到该电机的能量存储装置，其用于将该电力存储为电势能。
18、 一种操作动力系统的方法，该动力系统包括机械联接至变速箱的发 动机，电连接至能量存储装置的动力产生装置，该变速箱用于在发动机和动力 产生装置与输出元件之间传递机械动力，该输出元件联接到传动系以将牵引转 矩传递给车轮，该车轮包括可致动摩擦制动器，该动力产生装置反作用从车轮 通过传动系传递至变速箱的牵引转矩，该方法包括用第一控制模块监控对制动踏板的操作者输入；用第二控伟诉莫块确定再生制动轴转矩容量；用该第二控制模块确定在传动系与变速箱装置的输出元件之间传递的再生 制动转矩；将该再生制动轴转矩容量和该再生制动转矩传输给该第一控制模块；和 用该第二控制模块根据一再生制动轴转矩请求产生一控制信号，以命令从 该第二动力产生装置的动力输出；用该第一控制模块根据对制动踏板的该操作者输入来确定-一总制动转矩请求；用该第- 控制模块根据该总制动转矩请求、该再生制动轴转矩容量和该再 生制动转矩产生该再生制动轴转矩请求；用该第一控制模块根据该总制动转矩请求和该再生制动转矩产生一控制信 号，以控制该可致动摩擦制动器。
19、根据权利要求18的方法，进一步包括将能量存储装置连接至该电机；将在传动系与变速箱装置的输出元件之间传递的该再生制动转矩转化为电 九和将该电力存储为电势能。
全文摘要
本发明公开了一种用于混合动力系统中的混合制动系统的系统结构。发动机和第二动力产生装置通过变速箱传递动力至传动系，再至车轮。一控制模块确定一再生制动轴转矩容量和一再生制动转矩。根据一再生制动轴转矩请求控制来自第二动力产生装置的动力输出。一制动器控制模块确定总制动转矩请求，并根据总制动转矩请求、再生制动轴转矩容量和再生制动转矩产生再生制动轴转矩请求。该制动器控制模块控制摩擦制动器。
文档编号B60W30/18GK101428612SQ200810188739
公开日2009年5月13日 申请日期2008年11月4日 优先权日2007年11月4日
发明者A·H·希普, S·T·麦格拉斯, T·M·卡恩亚特, W·K·马诺什, W·R·考索恩 申请人:通用汽车环球科技运作公司