本公开涉及线锁定(linelock)事件期间的动力捕获。
背景技术：
在直线加速赛(dragracing)或其它赛车事件中，许多因素对该事件的结果有帮助。两个重要因素是能够由驾驶员使用的动力(可包括储存在用于混合动力电动力传动系统的电池中的电力)和轮胎与接触表面之间的牵引力。驾驶员可采用线锁定以接合前制动器并打开节气门以使后轮胎相对于接触表面旋转。旋转轮胎使它们暖胎并增大接触表面牵引力。
技术实现要素：
一种车辆包括动力传动系统，该动力传动系统被配置为向轮胎传递能量并包括发动机和电机两者。车辆还包括控制器，该控制器被配置为利用由电机捕获的超出保持脱离静摩擦所需的扭矩的扭矩对牵引电池进行充电。所述充电是响应于在由发动机提供动力的线锁定轮胎打滑事件期间轮胎与表面之间的脱离静摩擦的指示的。
一种车辆包括动力传动系统，该动力传动系统被配置为向轮胎传递能量并包括内燃发动机。车辆还包括控制器，该控制器被配置为：在储能装置中储存超出保持脱离静摩擦所需的扭矩的能量。所述能量储存是响应于在由发动机提供动力的线锁定轮胎打滑事件期间轮胎与表面之间的脱离静摩擦的指示的。
一种车辆包括前车轮组件，该前车轮组件包括制动器。车辆包括后牵引车轮组件，该后牵引车轮组件具有轮胎并结合到具有发动机和电机的动力传动系统。车辆还包括控制器，该控制器被配置为将电机与动力传动系统接合以对牵引电池进行充电，使得轮胎的速度被减小并且打滑被保持。所述接合是响应于在制动器的线锁定事件期间发动机的加速度引起轮胎的打滑的。
附图说明
图1是包括能量捕获和储存装置的车辆的示意图；
图2a是包括能量捕获和储存的线锁定事件的流程图；
图2b是包括能量捕获和储存的线锁定事件的流程图；
图3是动力传动系统扭矩、捕获装置扭矩和车辆车轮的角速度的曲线图。
具体实施方式
在此描述本公开的实施例。然而，将理解的是，公开的实施例仅为示例，其他实施例可采用各种和替代的形式。附图不一定按比例绘制；可夸大或极小化一些特征以示出特定组件的细节。因此，在此公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅为教导本领域技术人员以各种方式使用本发明的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，可将参照任一附图示出并描述的各种特征与在一个或更多个其他附图中示出的特征相结合以产生未明确示出或描述的实施例。示出的特征的组合为典型应用提供代表性实施例。然而，与本公开的教导一致的特征的各种组合和变型可期望用于特定应用或实施方式。
线锁定接合车辆的至少一个制动器，以防止车辆在烧胎(burnout)或车轮旋转事件期间发生侧移(lateralmovement)。加速踏板或其它加速控制方法用于向至少一个车轮施加动力，使得车轮脱离静摩擦。脱离静摩擦使车轮由于车轮组件的轮胎与接触表面(例如，混凝土、柏油)之间的动摩擦而进行暖胎。暖胎后的轮胎通常具有增大的牵引力。
静摩擦是在没有位置上的改变的情况下轮胎与表面(诸如道路或赛道)之间的摩擦力。即，静摩擦发生在车轮组件开始旋转之前。在车轮组件旋转之后轮胎与接触表面之间的摩擦力称为动摩擦、动态摩擦或滑动摩擦。通常，在接触的材料是车辆的轮胎和道路表面时，静摩擦大于动摩擦。因此，发动机必须克服存在的静摩擦，从而使未锁定的一个或多个车轮旋转。可使用多种方法来对脱离静摩擦进行测量。一种方法是监测车轮速度或车轮的角速度。如果角速度大于零，则车轮正在运动。另一种方法是监测车轮的加速度。车轮速度的变化率可提供脱离静摩擦的指示。此外，扭矩测量可提供所述脱离的指示。如果已知车辆重量和摩擦系数，则控制器可被配置为基于施加的力确定所述脱离。
动力传动系统上的任意扭矩产生装置可提供脱离静摩擦或开始轮胎打滑事件所需的扭矩。例如，发动机可提供所述脱离所需的扭矩并在所述脱离后使加速器或节气门保持在打开位置。在其它实施例中，电机或其它捕获装置还可提供所述脱离所需的扭矩。
在所述脱离之后或在轮胎打滑事件期间，动力传动系统控制器可接合或重新使用能量捕获和储存装置。例如，电机可被配置为通过电力电子器件向动力传动系统添加负扭矩。还可接合飞轮以向动力传动系统添加负扭矩。动力传动系统控制器可被配置为保持所述脱离。可以通过将车轮的角速度保持在阈值以上而保持脱离静摩擦。加速度也可用于确保所述脱离被保持。此外，每个车轮处的扭矩传感器能够通过从在车轮处接收到的扭矩减去在车轮处施加的扭矩来确保施加到每个车轮的扭矩大于轮胎与表面的动摩擦。可使用一系列数学算法来计算在车轮处接收到的扭矩，该扭矩可包括质量常量或重量常量。在车轮处接收到的扭矩可以是车轮组件的速度的函数。
参照图1，示出了根据本公开的实施例的混合动力电动车辆(hev)10的示意图。图1示出了部件之间的代表性关系。部件在车辆中的物理布局和方位可改变。hev10包括动力传动系统或传动系12。动力传动系统12包括驱动传动装置16的发动机14，所述传动装置16可称为模块化混合动力传动装置(mht)。如将在下文进一步详细描述的，传动装置16包括电机(诸如电动马达/发电机(m/g))18、关联的牵引电池或电容器组或储能装置20、变矩器22以及多阶梯传动比自动变速器或齿轮箱24。在其它实施例中，如图1所示，m/g18和关联的牵引电池20可以是完全的机械动力捕获和储存装置。例如，m/g18可被飞轮取代。与m/g18类似，飞轮可捕获能量并将能量释放到动力传动系统12上。飞轮还可由pcu50控制。飞轮可具有相似的离合器构造以接合和分离。可以使用能量捕获装置(包括m/g18或飞轮两者)的任意组合。可以组合使用多个装置。可以使用储能装置的任意组合。
发动机14和m/g18两者均为hev10的驱动源。发动机14通常代表可以包括内燃发动机(诸如，汽油、柴油或天然气驱动的发动机)或燃料电池的动力源。当发动机14和m/g18之间的分离离合器26至少部分地接合时，发动机14产生被供应到m/g18的发动机功率和对应的发动机扭矩。m/g18可以由多种类型的电机中的任何一种来实现。例如，m/g18可以是永磁同步马达。如下文将描述的，电力电子器件56将电池20提供的直流(dc)电调节至m/g18所要求的。例如，电力电子器件可向m/g18提供三相交流(ac)电。
当分离离合器26至少部分接合时，动力可以从发动机14流到m/g18或从m/g18流到发动机14。例如，分离离合器26可以接合并且m/g18可以作为发电机运转，以将曲轴28和m/g轴30提供的旋转能转换成将储存在电池20中的电能。也可以将分离离合器26分离以将发动机14与动力传动系统12的其它部分隔离，使得m/g18可以作为hev10的唯一驱动源。轴30延伸通过m/g18。m/g18持续可驱动地连接至轴30，但是发动机14仅在分离离合器26至少部分接合时才可驱动地连接到轴30。
m/g18经由轴30连接到变矩器22。因此当分离离合器26至少部分接合时，变矩器22连接到发动机14。变矩器22包括固定到m/g轴30的泵轮以及固定到变速器输入轴32的涡轮。从而变矩器22在轴30和变速器输入轴32之间提供液力耦合。当泵轮旋转得比涡轮快时，变矩器22将动力从泵轮传输至涡轮。涡轮扭矩和泵轮扭矩的大小通常取决于相对转速。当泵轮转速与涡轮转速的比率足够高时，涡轮扭矩是泵轮扭矩的数倍。还可以设置变矩器旁通离合器34，使得当其接合时将变矩器22的泵轮和涡轮摩擦地或机械地结合，允许更高效的动力传输。变矩器旁通离合器34可以作为起步离合器运转以提供平顺的车辆起步。可替代地或者相结合地，对于不包括变矩器22或变矩器旁通离合器34的应用，可以在m/g18与齿轮箱24之间设置类似于分离离合器26的起步离合器。在一些应用中，分离离合器26通常称为上游离合器并且起步离合器34(可以是变矩器旁通离合器)通常称为下游离合器。m/g18或能量捕获装置可位于传动系、动力传动系统或车桥的任意位置，用于捕获多余的能量。例如，m/g18可位于差速器或独立悬架车桥上。
齿轮箱24可以包括齿轮组(未示出)，所述齿轮组通过摩擦元件(诸如离合器和制动器(未示出))的选择性接合而被选择性地以不同的传动比布置，以建立期望的多个离散或阶梯传动比。可以通过连接和分离齿轮组的特定元件以控制变速器输出轴36和变速器输入轴32之间的传动比的换挡计划来控制摩擦元件。齿轮箱24基于多个车辆和环境工况通过关联的控制器(诸如动力传动系统控制单元(pcu)50)从一个传动比自动换挡至另一个传动比。来自发动机14和m/g18两者的功率和扭矩可传递到齿轮箱24并由齿轮箱24接收。齿轮箱24随后将动力传动系统的输出功率和扭矩提供到输出轴36。
应理解的是，与变矩器22一起使用的液压控制的齿轮箱24仅是齿轮箱或传动装置布置的一个示例；在本公开的实施例中使用从发动机和/或马达接收输入扭矩并随后以不同的传动比将扭矩提供至输出轴的任何多级传动比变速器都是可以接受的。例如，可通过包括沿换挡拨叉导轨平移/旋转换挡拨叉以选择期望传动比的一个或更多个伺服马达的自动机械式(或手动)变速器(amt)来实施齿轮箱24。如本领域普通技术人员通常理解的，例如，amt可用于具有较高的扭矩需求的应用中。
如图1中的代表性实施例所示，输出轴36连接到差速器40。差速器40经由连接到差速器40的相应车桥44驱动一对具有轮胎43的车轮42。差速器向每个车轮42传输大约相等的扭矩同时允许轻微的转速差异(例如，当车辆转弯时)。可以使用不同类型的差速器或类似的装置将扭矩从动力传动系统分配到一个或更多个车轮。例如，在一些应用中，扭矩分配可根据特定的运转模式或状况而改变。
动力传动系统12进一步包括关联的动力传动系统控制单元(pcu)50。虽然示出为一个控制器，但pcu50可以是较大控制系统的一部分并且可以通过整个车辆10中的多个其它控制器(诸如车辆系统控制器(vsc))控制。因此，应理解动力传动系统控制单元50和一个或更多个其它控制器可以统称为“控制器”，所述“控制器”响应于来自多个传感器的信号而控制多个致动器以控制多种功能，诸如启动/停止发动机14、运转m/g18以提供车轮扭矩或为电池20充电、选择或计划变速器换挡等。控制器50可包括与多种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理器(cpu)。例如，计算机可读存储装置或介质可包括只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和保活存储器(kam)中的易失性和非易失性存储。kam是可以用于在cpu断电时存储多个操作变量的持久或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用多个已知存储装置实施，诸如prom(可编程只读存储器)、eprom(电可编程只读存储器)、eeprom(电可擦除可编程只读存储器)、闪存或能存储数据的任何其它电、磁、光学或其组合的存储装置，这些数据中的一些代表可由控制器使用以控制发动机或车辆的可执行指令。
控制器经由输入/输出(i/o)接口与多个发动机/车辆传感器和致动器通信，所述输入/输出(i/o)接口可以实施为提供多个原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。或者，在将特定信号提供至cpu之前，一个或更多个专用硬件或固件芯片可以用于调节和处理所述特定信号。如图1中的代表性实施例总体上示出的，pcu50可以将信号发送到发动机14、分离离合器26、m/g18、起步离合器34、变速器齿轮箱24和电力电子器件56和/或接收来自发动机14、分离离合器26、m/g18、起步离合器34、变速器齿轮箱24和电力电子器件56的信号。尽管未明确说明，但是本领域的普通技术人员将识别出上述每个子系统内的由pcu50控制的各个功能或组件。可使用通过控制器执行的控制逻辑直接或间接致动的参数、系统和/或部件的代表性示例包括燃料喷射正时、速率和持续时间、节气门位置、火花塞点火正时(针对火花点火式发动机)、进气/排气门正时和持续时间、诸如交流发电机的前端附件驱动(fead)部件、空调压缩器、电池充电、再生制动、m/g运转、用于分离离合器26和起步离合器34的离合器压力以及变速器齿轮箱24等。通过i/o接口传输输入的传感器可以用于指示例如涡轮增压器增压压力、曲轴位置(pip)、发动机转速(rpm)、车轮转速(ws1、ws2)、车速(vss)、冷却剂温度(ect)、进气歧管压力(map)、加速踏板位置(pps)、点火开关位置(ign)、节气门位置(tp)、空气温度(tmp)、排气含氧量(ego)或其它排气成分浓度或存在度、进气流量(maf)、变速器挡位、传动比或模式、变速器油温(tot)、变速器涡轮转速(ts)、变矩器旁通离合器34状态(tcc)、减速或换挡模式(mde)。
可以通过一个或更多个附图中的流程图或类似图表来表示通过pcu50执行的控制逻辑或功能。这些附图提供可以使用一个或更多个处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实现的代表性控制策略和/或逻辑。因此，示出的多个步骤或功能可以以示出的序列执行、并行执行或在某些情况下有所省略。尽管没有总是明确地说明，但是本领域内的普通技术人员将理解根据使用的特定处理策略可以重复执行一个或更多个说明的步骤或功能。类似地，处理顺序对于需要实现在此描述的特征和优点并非是必需的，而只是提供以用于说明和描述的方便。控制逻辑可以主要在通过基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系统控制器(诸如pcu50)执行的软件中实现。当然，根据特定应用，可以以在一个或更多个控制器中的软件、硬件或者软件和硬件的结合来实现控制逻辑。当在软件中实现时，可以在具有代表通过计算机执行以控制车辆或其子系统的代码或指令的存储数据的一个或更多个计算机可读存储装置或介质中提供控制逻辑。计算机可读存储装置或介质可以包括利用电、磁和/或光学存储器以保持可执行指令和关联的校准信息、操作变量等的一个或更多个已知物理装置。
车辆驾驶员使用加速踏板52来提供需求的扭矩、功率或驱动命令以推进车辆。通常，踩下和松开踏板52产生加速踏板位置信号，该加速器踏板位置信号可以被控制器50分别解读为增加功率或减小功率的需求。此外，可以通过由线锁定请求或选择的菜单选项得到的算法来提供扭矩需求。至少基于来自踏板52的输入，控制器50命令来自发动机14和/或m/g18的扭矩。控制器50还控制齿轮箱24内的换挡正时以及分离离合器26和变矩器旁通离合器34的接合或分离。与分离离合器26类似，可在接合位置和分离位置之间的范围内调节变矩器旁通离合器34。除了泵轮和涡轮之间的液力耦合产生的可变打滑之外，这也在变矩器22中产生可变打滑。或者，根据特定应用，变矩器旁通离合器34可以操作为锁止或打开而不使用调节的操作模式。
为了通过发动机14驱动车辆，至少部分地接合分离离合器26以将至少一部分发动机扭矩通过分离离合器26传递至m/g18然后从m/g18传递通过变矩器22和齿轮箱24。m/g18可以通过提供使轴30转动的额外功率来辅助发动机14。该运转模式可称为“混合动力模式”或“电动辅助模式”。
为了将m/g18作为唯一动力源来驱动车辆，除了分离离合器26将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离之外，动力流保持不变。这段时间期间可以禁用发动机14中的燃烧或者以其它方式关闭发动机14以节省燃料。牵引电池20通过线路54将储存的电能传递至可包括例如逆变器的电力电子器件56。电力电子器件56将来自电池20的dc电压转换成m/g18使用的ac电压。pcu50命令电力电子器件56将来自电池20的电压转换为提供给m/g18的ac电压以将正的或负的扭矩提供到轴30。该运转模式可以称为“纯电动”运转模式。
在任意运转模式中，m/g18可用作马达并为动力传动系统12提供驱动力。可选地，m/g18可用作发电机并将来自动力传动系统12的动能转换成电能储存在电池20中。例如，当发动机14提供用于车辆10的驱动动力时，m/g18可用作发电机。m/g18还可在再生制动期间用作发电机，其中来自旋转车轮42的旋转能量经齿轮箱24回传并被转换为电能储存在电池20中。
车辆10可包括两组车桥44和58。车桥44和58中的一组或全部可包括制动器60。制动器60的致动是可由pcu50选择的并且可由电磁线圈或其它致动机构驱动。可额外地通过驾驶员踏板或其它方法(未示出)来致动制动器60。
可在仪表板上或通过人机交互(“hmi”)屏幕64向驾驶员提供线锁定开关62。线锁定开关62允许驾驶员或乘客选择要线锁定的特定车轮。如现有技术已知的，线锁定是可选择地接合制动器或制动器组以防止车辆10在烧胎或车轮旋转期间发生侧移。
应理解，图1中示出的示意图仅仅是示例性的并不意味着限制。可以考虑利用发动机和马达两者的选择性接合以通过变速器进行传递的其它配置。例如，m/g18可以从曲轴28偏移，可设置额外的马达以启动发动机14，和/或m/g18可设置在变矩器22和齿轮箱24之间。此外，本公开还考虑动力分流或其它混合动力构造。任意混合动力或非混合动力构造可包含本公开的教导。公开的部件并不是必不可少的，且电机或发动机不是必需的。在不脱离本公开的范围的情况下，可以考虑其它配置。
参照图2，示出了线锁定轮胎打滑事件的流程图200。操作202开始算法。在操作204中驾驶员可以从hmi64选择名称为“赛道应用(trackapplications)”的菜单项。操作206允许用户选择期望的线锁定类型。例如，用户可锁定三轮车的前车轮、后轮驱动车辆的前车轮42、前轮驱动车辆的后车轮42或者它们的任意组合或部分组合。可设置用于线锁定选择的物理开关而不是hmi64。
在线锁定事件之后立即施加加速度的情况下，操作208检查方向盘是否回正(straight)。操作210检查制动踏板是否被踩下或者制动器60是否以其他方式被接合或被命令接合。在操作212中，控制器50可被配置为等待直到用户不命令接合制动器60为止，使得控制器50能够自动地接合制动器60。操作214使启用的牵引或打滑控件分离，并在hmi64上为驾驶员显示状态。操作216将车辆置于多余扭矩捕获模式中。操作218将传动装置转换到前进模式中。
作为示例，判定点220确定对牵引电池20充电是否预期使电池温度增大到阈值以上。所述阈值不一定与储能装置的温度相关并且可以是任意最大值(例如，压力、速度、扭矩、电流、电压、力)。所述阈值可以是所使用的储能装置(例如，电机、飞轮)所特有的。例如，飞轮可具有需要在能量捕获之前预测的物理阈值(例如，预期被捕获的力、预期的飞轮转速)，以确保不超过安全裕量。牵引电池20也可具有需要预测的阈值。牵引电池20可具有最大温度阈值，以确保能量捕获事件不超过要求。在操作222中，控制器50可减小电池soc阈值，以确保不超过温度限制。控制器50还可估计达到soc阈值的时间并相应地调节计时器。如果在操作220中未预期超过电池20温度阈值，则控制器50可在操作224中增大电池20soc阈值，使得电池保存更多的能量。可在直线加速赛或其它赛车事件中消耗额外的能量，以增大驾驶员能够使用的动力。不管温度是否被不恰当地确定，电池20的soc都可增大。例如，无论何时执行线锁定事件，都可增大电池20或飞轮的储能容量来增大所述事件之后的动力传动系统输出。
操作226打开可以是机械、机电或电装置的节气门或加速踏板52。判定点228确定车轮42是否已脱离静摩擦，并识别轮胎或车轮42是否正在旋转。如果车轮42未脱离静摩擦，则在操作230中算法增大节气门位置或设置点。可以以某一斜率逐渐增大节气门、根据整体斜率阶梯地增大节气门或者从开始以最大值操作节气门。
如上所述，可以以多种方式对脱离静摩擦进行检测。一种简单的方案包括监测车轮的速度。车轮一运动就出现所述脱离。另一方案包括车轮的加速度或者加速度和速度的组合。在已知车辆重量和静摩擦系数时，施加的车轮扭矩可用于确定脱离或预期的脱离。
操作232启动计时器以限制轮胎打滑的持续时间。过度的轮胎打滑可引起轮胎爆裂或过热。计时器可由用户基于使用的轮胎配置或由制造商设置。如果没有接合能量捕获装置18，则在操作234中在车轮42脱离静摩擦之后接合能量捕获装置18。操作232中的计时器还可以是计数器或用于防止线锁定事件(管理轮胎需要变暖的量)的过度使用的其它增量单元(incrementalunit)。
操作236利用发电机18或能量捕获装置使用来自动力传动系统12的多余扭矩来对牵引电池20进行充电。多余能量可储存在电池20或另一储能装置中。为了确保保持脱离静摩擦，判定点238检查从动力传动系统12汲取的扭矩是否过高或者车轮旋转的速度是否过低。可以动态地调节扭矩阈值，以确保保持所述脱离并且车轮总在旋转。可以进一步增大步骤226的节气门，以确保达到最大的电池20soc或者捕获所需的能量并保持所述脱离。如果储能装置在轮胎完全暖胎之前或者在计时器完成之前处于最大容量，则可退出能量捕获处理。在这种情况下，发动机可继续旋转并进行暖胎，而不进行能量捕获。执行能量捕获，直到在操作242中计时器超时为止。可以动态地调节计时器，以确保捕获充裕的能量。在计时器到期时，操作244退出能量捕获模式。
参照图3，示出了动力传动系统扭矩、捕获装置扭矩和车辆车轮的角速度的曲线图300。示出了摩擦力曲线302。摩擦力曲线302具有构建为施加到车轮的力的静摩擦最大值或限制304。一旦摩擦力曲线302在线308处脱离静摩擦，摩擦力曲线302就下降到动摩擦量或动态摩擦量306。一旦脱离发生，车轮42旋转，并且需要保持所述脱离的力可大于或等于动态摩擦量306。角速度曲线310指示车轮开始旋转的时间。随着车轮旋转并增大角速度，可连接m/g18，如在线312处所示，角速度曲线310的变化率开始减小并且捕获装置扭矩曲线314开始增大。可基于车轮停止或开始停止之前能够捕获的最大扭矩而将扭矩曲线314限制为非任意值(non-arbitraryvalue)318。角速度曲线310可具有最小转速或速度预定阈值316，在时间320处达到扭矩曲线314最大阈值318的同时达到该阈值316。在线锁定事件之前或之后，发动机可直接对牵引电池20或储能装置进行充电而不使车轮旋转，以确保电池20被完全充电。
说明书中使用的词语为描述性词语而非限制，并且应理解的是，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。如之前所描述的，可组合各个实施例的特征以形成本发明的可能未被明确描述或示出的进一步的实施例。虽然各个实施例可能已被描述为提供优点或在一个或更多个期望的特征方面优于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员应该认识到，根据具体应用和实施方式，一个或更多个特征或特性可被折衷，以实现期望的整体系统属性。这些属性可包括但不限于：成本、强度、耐用性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易装配性等。因此，被描述为在一个或更多个特性方面不如其他实施例或现有技术实施方式合意的实施例并不在本公开的范围之外，并且可以期望用于特定应用。