基于加速曲线的待脱离离合器操作的控制的制作方法

基于加速曲线的待脱离离合器操作的控制的制作方法
【专利摘要】车辆包括扭矩产生装置、变速器和控制器。变速器具有一个或多个离合器。控制器执行一种方法，所述方法包括测量被识别的待脱离离合器上的转差，并且确定是否待脱离离合器在模拟的离合器扭矩容量达到零之前已经转差。如果待脱离离合器在模拟的离合器扭矩容量达到零之前已经转差，则赋予表明待脱离离合器被释放的状态。在记录该值之后，控制器在被识别的待脱离离合器上引起达校准的低的非零水平的转差，包括通过使用一个或多个加速曲线增强该低的非零转差值。
【专利说明】基于加速曲线的待脱离离合器操作的控制
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用一个或多个加速曲线控制待脱离离合器操作。
【背景技术】
[0002]混合动力车辆动力传动系通常使用多个不同的扭矩产生装置，例如内燃发动机和一个或多个电牵引马达，以产生到变速器的输入扭矩。扭矩在同步换挡期间从待脱离离合器传递。与传统的变速器不同，混合动力变速器中的同步换挡在例如执行某一档位到模式(gear-to-mode)或模式到空挡(mode-to-neutral)的换挡期间，可能不涉及用于扭矩卸载的待接合离合器。在换挡期间从一个或多个待脱离离合器传递扭矩的过程被称为换挡的扭矩阶段，在所述换挡之后，待脱离离合器分离。

【发明内容】

[0003]本文公开了一种用于优化同步换挡中待脱离离合器的释放过程的控制方法。该控制方法在同步换挡期间使用一个或多个离合器加速曲线或其他适当的加速曲线，如本文说明的。速度曲线可被用于闭环控制中，而加速曲线被用于开环控制。该加速曲线，例如变速器输入加速曲线或离合器加速曲线，在被命令换挡的扭矩阶段的末期，即当一个或多个被识别的待脱离离合器的模拟扭矩容量达到零时，引入离合器转差。如果待脱离离合器转差在模拟扭矩容量下降到零之前被观察到，则控制器认为该离合器正在被释放，其中相应的状态被赋予该待脱离离合器。如果在模拟的扭矩容量下降到零之后没有观察到离合器转差，则控制器试图使用校准的加速曲线将待脱离离合器的转差控制到小的非零转差水平。
[0004]基于当前变速器状态，加速曲线(一个或多个)被随后转换成致动器扭矩，即马达和/或发动机扭矩。另外，加速曲线可被转换成速度曲线，其用作用于特定快速致动器(例如为电动马达)的参照，以由此通过实时闭环反馈控制来控制实际的变速器部件速度。
[0005]在转差引入阶段开始处，控制器可暂时使与被用于引起待脱离离合器转差的特定速度曲线相关联的闭环控制不能进行。该控制的特定步骤处的任何误差可能由模拟的离合器压力中的误差或变速器其他部件的模拟误差造成。但是，待脱离离合器压力模拟误差是暂时的，因为残余离合器压力最终衰竭为零，并且因此不用由闭环控制器获知。来自其他变速器部件的模拟误差可能持续，并且因此受限制的闭环作用可能根据需要被用来在经过校准时间量之后使离合器转差。控制器还可通过没有观察到离合器转差来诊断被粘连的离合器情形。
[0006]特别地，本文公开了一种车辆，其包括扭矩产生装置、变速器和控制器。变速器可包括输入构件、行星齿轮组和一个或多个离合器，该离合器中至少一个在被命令的换挡中可被识别为待脱离离合器。输入构件被连接到扭矩产生装置或多个这样的装置，并且从扭矩产生装置或多个这样的装置接收输入扭矩，而且还响应于涉及被识别的待脱离离合器(一个或多个)的被命令换挡，将输入扭矩传递到行星齿轮组。控制器与变速器通讯，并且包括有形非暂时存储装置，其上记录有离合器(一个或多个)的模拟扭矩容量和用于执行被命令换挡的指令。
[0007]控制器被配置为通过处理器执行指令，以使用每一个被识别的待脱离离合器的加速曲线执行被命令的换挡。为此，控制器在被命令换挡的扭矩阶段的模拟扭矩容量为零的点处，在每一个待脱离离合器上引入转差，如上面所说明的。
[0008]本文还公开了一种方法，其包括在控制器的存储器中记录变速器中的多个离合器的模拟离合器扭矩容量，和接收涉及一个或多个待脱离离合器的被命令的换挡请求。所述方法还包括，通过控制器识别被命令换挡期间用于从扭矩产生装置组合卸载扭矩的特定的一个或多个待脱离离合器。确定待脱离离合器(一个或多个)上的转差量。控制器还确定每一个被识别的待脱离离合器在模拟的离合器扭矩容量达到零之前是否已经转差。如果待脱离离合器(一个或多个)在模拟的离合器扭矩容量达到零之前没有转差，则通过使用一个或多个校准加速曲线增强校准的低的非零转差值，待脱离转差被控制。
[0009]在结合附图理解时，本发明的上述特征和优点从下面实现本发明的一些最佳模式的详细描述非常显而易见。
【专利附图】

【附图说明】
[0010]图1是具有控制器的示例性车辆的示意图，所述控制器配置为在同步换挡期间使用加速曲线控制待脱离离合器的操作；
[0011]图2是用于控制图1的车辆内的待脱离离合器的示例性离合器控制迹线的幅值的时间图；
[0012]图3是描述用于控制图1中所示车辆中的待脱离离合器操作的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013]参照附图，示例性车辆10示意性地显示在图1中，其具有内燃发动机12、变速器16和控制器40。控制器40根据方法100控制变速器16中的离合器之间的从一个变速器操作模式或状态到另一个的同步换挡，方法100的一个示例显示在图3中，并且在下文中结合图2中所示的一组离合器控制迹线50对其进行说明。体现方法100所需的步骤的计算机可执行指令被记录在有形的非暂时性存储装置42上，并且由处理器44执行，以使控制器40进行如下面所述的对变速器16的待脱离操作(offgoing operation)的基于速度曲线的控制。
[0014]当作用于待脱离离合器的压力衰竭时，一些混合动力传动系在待脱离离合器上保持阈值载荷，因而迫使待脱离离合器在释放操作期间发生转差。但是，用于引入离合器转差所需要的载荷是当前变速器状态和目标变速器状态的函数。在涉及多个离合器的卸载的待脱离状态中确定正确载荷甚至更复杂，因为离合器载荷可能在其自身之间具有交叉相关性。结果，对于一个变速器状态适用的载荷可能在其他变速器状态中不够大，导致不适当的粘连离合器(stuck clutch)的诊断,或载荷可能过大，因而导致可被车辆乘客感受到的扭矩扰动。另外，由于控制器试图将转差驱动到零，因此闭环转差控制可能对该载荷不利。本方法因此旨在改善这样的基于扭矩的转差引入(siip induction)。
[0015]图1中所示的示例性车辆10可根据需要使用发动机12来经由输出轴13将发动机扭矩输出到变速器16。除了发动机12，其他扭矩产生装置可包括第一和/或第二马达/发电机单兀(MGU) 14和114。输入阻尼离合器组件17可布置在发动机12和第一 MGU14之间，其中离合器命令(箭头117)通过控制器40传送到输入离合器组件17，以根据需要选择地连接/断开输入离合器组件17，例如以在发动机12的自动重启期间抑制动力传动系统振动。
[0016]当发动机12运行并且输入离合器组件17被接合时，图1的结构中的第一 MGU14可由发动机扭矩供能，并且因而可通过马达轴19产生马达扭矩。当输入离合器17被分离时，第一 MGU14可在AC总线48上从电池模块45通过牵引功率逆变器模块(TPM) 46提取电能。TPM46被通过DC总线47连接到电池模块45，并且可操作为例如使用脉宽调制以根据需要根据控制模式将DC转变为AC功率，反之亦然。
[0017]在图1中所示的示例性实施例中，旋转离合器组件21可设置在第一MGU14和行星齿轮组18之间，该行星齿轮组18分别具有第一、第二和第三节点20、22和24。旋转离合器组件21包括从动侧和驱动侧，如本领域公知的，并且因而，在同步换挡期间，在离合器组件21中扭矩可从一个或多个待脱离离合器传递到一个或多个待接合离合器。
[0018]离合器组件21可通过来自控制器40的离合器命令(箭头121)选择地接合/分离。离合器组件21的输出侧被连接到行星齿轮组18的第一节点20。第二 MGU114可直接连接到同一行星齿轮组18的第三节点24，而第二节点22被连接到变速器16的输出构件30。第三节点24被通过互连构件49直接连接到第二 MGU114。输出扭矩(箭头To)因而通过输出构件30传递到车辆10的驱动轴(一个或多个),并且最终传递到一组驱动轮(未示出)。
[0019]制动离合器23可被用作图1中所示的变速器16的一部分。制动离合器23被固接到变速器16的静止构件25，并且连接到第一节点20。制动离合器23的接合(其响应于来自控制器40的离合器命令(箭头123))阻止第一节点20旋转，以使来自第二 MGU114的扭矩可被传递到第二节点22。当旋转离合器21被接合时，来自第一MGU14的扭矩被从第一MGU14传递到第一节点20，从而可至少部分使用来自第一 MGU14的扭矩推进该车辆10。
[0020]当输入离合器17被接合时，来自发动机12的扭矩被传递到第一 MGU14，从而第一MGU14在旋转离合器21被分离时可被用作发电机，或当旋转离合器21被接合时通过齿轮组18辅助驱动车辆10。变速器16的其他实施例可被使用而不偏离预期的发明范围，只要变速器16在离合器到离合器的换挡期间利用选择地接合的离合器，该离合器到离合器换挡这一术语在本领域中被理解。
[0021]示意性地显示在图1中的控制器40配置为识别被请求的从当前操作模式或状态到目标操作模式的转换，例如通过从车辆10的驱动器接收期望的输入速度，并且将变速器16的一个或多个离合器识别为在那一特定换挡期间指定的一个或多个待脱离离合器。控制器40可进一步配置为在向新的变速操作模式/状态转换期间控制待脱离离合器的分离，以及确定待脱离离合器是否适当地分离。
[0022]控制器40可配置为数字计算机，其具有处理器42和有形非暂时性存储装置44，例如只读存储器(ROM)、闪存或其他磁性或光学存储介质以及任何需要量的暂存存储器，例如随机访问存储器(RAM)和电可擦除可编程只读存储器(EEPR0M)。控制器40还可包括高速时钟、模数(A/D)和数模(D/A)电路、以及输入/输出电路和装置(I/O)、以及适当的信号调制和缓冲电路。[0023]参照图2，上面所述的一组示例性控制迹线50包括离合器扭矩命令(迹线52)、模拟或估计的离合器扭矩承载容量(迹线54)、离合器反扭矩(迹线56)、离合器速度参照曲线(迹线58)、实际离合器速度(迹线158)和实际离合器扭矩承载容量(迹线60)。实际离合器扭矩承载容量(迹线60)信息对于控制器40不可用，并且在该特定示例中仅用于示例目的。估计的离合器扭矩承载容量(迹线54)可能超前、匹配或滞后于实际离合器扭矩承载容量(迹线60)。
[0024]在图2的示例中，实际离合器扭矩承载容量(迹线60)滞后于估计的离合器扭矩承载容量(迹线54)，并且在估计的离合器扭矩承载容量(迹线54)达到零之后的某一时间缓慢减小到零。相对幅值(A1, A2, A3)被标示在图2的垂直轴线上，而时间(t)被绘制在水平轴线上。控制迹线50仅代表一组可能的换挡条件，并且因此目的不是限制性的。
[0025]在大约h处命令换挡，其中离合器扭矩命令(迹线52)在最大幅值(A3)处。图2示出一特定情况，其中实际离合器扭矩承载容量(迹线60)以相对大的量滞后于估计的离合器扭矩承载容量(迹线54)。
[0026]在tl处，被请求的换挡的扭矩阶段开始，并且离合器扭矩命令(迹线52)下降到较低幅值(A2),该幅值(A2)仍为高于离合器反扭矩(迹线56)的校准量。估计的离合器扭矩承载容量(迹线54)响应于降低的离合器扭矩命令(迹线52)而下降，该估计的离合器扭矩承载容量是通过控制器40计算或以其他方式使控制器40可得的模拟值，并且被记录在存储装置44中。当离合器反扭矩(迹线56)达到零时，即在约t3处，对于图3的本方法100的目的，扭矩的卸载可被认为完成。在其他实施例中，可指定小的非零离合器反扭矩值，例如土 5Nm。 [0027]图1的控制器40试图引入开始在〖3处的转差，此时估计的离合器扭矩承载容量(迹线54)到达离合器反扭矩迹线56以下，为了简明，在下面的所有示例性实施例中这将被认为是零。离合器速度参照曲线(迹线58)如图所示在〖3和t5之间为斜坡，这与换挡的扭矩阶段的末期重合。在该范围内，控制器40可暂时使对在执行方法100时用作速度曲线的变量的闭环控制不能进行。这样做有助于防止渐进地降低的离合器压力模型误差的任何闭环学习。估计的离合器扭矩承载容量(迹线54)被传送到例如控制器40或单独的控制器的发动机扭矩和马达扭矩确定算法，以确保发动机和马达扭矩一起产生离合器反扭矩(迹线56)，其小于估计的离合器扭矩承载容量(迹线54)。因而，图2的迹线56有效地受迹线54约束，即O≤|迹线56 | ( |迹线54 |。
[0028]在校准时段之后，即在约t4处或在t5之后的一时刻，闭环控制可由控制器40选择地再激活。在t4_t5期间，受约束的闭环控制可被再启动，以在仍没有观察到足够的离合器转差时辅助转差的引入过程。即，闭环控制扭矩可通过小的校准限制来约束。该后来的时间t5以足够的观察到的离合器转差结束，在该点处，开始完全惯性速度阶段。不出意料地，这与实际离合器扭矩容量(迹线60)重合，达到几乎零，即离合器实际上被卸载。
[0029]被命令的离合器速度参照曲线(迹线58)可如图所示在〖5之后快速增大。实际的离合器速度(迹线158)然后通过本领域已知类型的闭环技术控制，以紧密跟踪升高的离合器速度参照曲线(迹线58)。离合器速度参照曲线(迹线58)和加速连续性在整个脱离过程被保持。如本领域普通技术人员将意识到的，本方法有效地更早地(即在接近扭矩阶段结尾的点处)开始惯性速度阶段，以在转变到完全惯性速度阶段之前，观察/确认待脱离离合器(一个或多个)上的转差。
[0030]应注意的是，图2的迹线56代表控制器40估计的正施加在受控的待脱离离合器上的离合器反扭矩，其可能与实际的反扭矩不同。从丨5向前，控制器40表现为好像其正在待脱离离合器上施加零载荷，即控制器40操作为好像待脱离离合器被脱开(unlock)。实际上，由于离合器实际上没有被脱开，因此控制器40实际上将实际载荷施加在待脱离离合器上，所述实际载荷与被命令的离合器转差加速(离合器转差加速即迹线58的时间导数)成比例。
[0031]参照图3，与图1的结构和图2的控制迹线50结合，在方法100开始(*)时，控制器40执行步骤102。步骤102在接收到执行变速器16的同步换挡的请求时开始。控制器40响应于所述请求的接收而识别用于被请求换挡的一个或多个待脱离离合器，然后测量被识别的待脱离离合器(一个或多个)上的转差。然后方法100行进到步骤104。
[0032]在步骤104处，控制器40接下来确定在步骤102处识别的待脱离离合器是否在模拟的容量(即估计的离合器扭矩容量(迹线54))达到零之前已经转差，离合器扭矩容量(迹线54)达到零是在t3之后较短时间发生的事件。如果待脱离离合器在该点处正在转差，则方法100被完成(**)。换挡的其余部分以普通方式被控制，经过接着发生的惯性阶段。只有在估计的离合器扭矩容量(迹线54)达到零时待脱离离合器还没有转差，方法100才行进到步骤106。
[0033]在步骤106处，控制器40将分离/打开状态赋予到待脱离离合器的记录，例如通过在存储装置44中记录指示仍没有转差的在步骤102处被识别的待脱离离合器被脱离/分开的值。然后方法100进行到步骤108。应注意的是，由于控制器40没有实际离合器压力反馈信息，因此待脱离离合器可能实际上没有打开。无论如何，控制器40像待脱离离合器实际上是打开的一样从方法100的该点行进，例如通过将待脱离离合器的打开状态传送到混合动力控制处理器(HCP)或用于使扭矩输入与图1的变速器16 —致的其他较高水平控制器，例如发动机12、MGU14和/或MGUl 14。
[0034]在步骤108处，控制器40接下来关闭待脱离离合器的闭环控制，并且行进到步骤110。由于HCP或其他较高水平控制器被在步骤106处告知待脱离离合器打开，因此对待脱离离合器的闭环控制在转差发生时不对抗该转差。
[0035]在步骤110处，校准的离合器加速度值可通过控制器40被施加。该值在本文中被称力值，即离合器速度(Ne)的时间导数值。因而，Ne和Xrc是相互依存的，如本领域中普通技术人员所意识到的。例如，该知值可以是lOOORPM/s的转差。其等同于在观察窗50ms内观察到50RPM的转差。给出该'Ac值，则如果第一和/或第二 MGU14U14单独存在，或如
果发动机12被增加到动力传动系，则控制器40可根据需要调整待脱离离合器上的加速度。
[0036]作为步骤110的一部分，在一个实施例中，控制器40试图将离合器待脱离转差控制为校准的小的非零转差速度，例如50RPM或更小。这可在图2中迹线58看到，在时间t3和t4之间，该时段对应于转差引入阶段。然后方法100进行到步骤112。
[0037]给出了上面大体描述的“阈值载荷”方法以控制转差，其中载荷(T)等于T=Ci I，α代表实际加速度，并且I代表离合器上的传动系的惯性，该离合器不知道具有任何精度水平的实际加速度⑷。将发动机12增加到传动系增加了显著的惯性(I)。在固定载荷(T)的情况下，控制器40操作为好像待脱离离合器被接合，并且闭环控制装置工作来将实际转差驱动到零。使用如图2中所示的基于曲线的转差控制方法，该结果被避免。
[0038]在步骤112处，控制器40在图2的t4和t5之间重新启用与静止的待脱离离合器相关联的速度曲线的闭环控制。该时期中闭环控制辅助转差引入过程。方法100行进到步骤 114。
[0039]在步骤114处，t5终止在观察到足够的离合器转差时，在该点处，开始换挡的完全惯性速度阶段。离合器速度在t5之后被快速增大，如图2的迹线58所示。
[0040]本控制方法也可被用于检测粘连离合器。即，如果待脱离离合器被液压地粘连，则待脱离离合器将在其被期望转差时没有转差。在图2中，例如，转差被期望发生在约t5处，在扭矩卸载已经完成之后。在转差引入阶段中，已经过去校准的时间量之后，没有观察到任何离合器转差，则形成离合器粘连的诊断。因此，作为步骤112的一部分，控制器40可命令其中期望待脱离离合器接合的操作模式。这提供故障安全模式。
[0041]虽然已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是熟悉本发明涉及的领域的人员将意识到实现本发明的在所附权利要求范围内的多种可替代设计和实施例。
【权利要求】
1.一种车辆,包括: 扭矩产生装置； 变速器，具有输入构件、行星齿轮组和离合器组，其中输入构件连接到扭矩产生装置，并且从该扭矩产生装置接收输入扭矩，而且还响应于被命令的换挡而通过行星齿轮组传递输入扭矩；和 控制器，与变速器通讯，其中，所述控制器包括有形非暂时性存储装置，其上记录有离合器组中使用的每一个离合器的模拟容量、以及用于执行与离合器组的待脱离离合器相关的被命令的向随后变速器状态的换挡的指令； 其中，控制器被配置为，响应于被命令的换挡，使用至少一个校准的加速曲线执行所述指令，包括: 识别用于被命令换挡的待脱离离合器；和 在被命令换挡的扭矩阶段的待脱离离合器模拟容量为零的点处，在被识别的待脱离离合器上引起转差。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中控制器被配置为: 确定在模拟的容量达到零之前待脱离离合器是否已经转差；和 当在模拟的容量达到零之前待脱离离合器还没有转差时，将脱离/打开状态赋予待脱宦宦A興两两口名> O
3.根据权利要求1所述 的车辆，其中，所述控制器进一步配置为，在模拟的容量为零并且待脱离离合器还没有转差时，使用校准的离合器加速曲线作为所述至少一个加速曲线，将至少一个待脱离离合器的转差控制为校准的低的非零转差速度。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中，在扭矩阶段的模拟的容量为零的点处，控制器使至少一个待脱离离合器的速度曲线的闭环控制暂时不能进行。
5.一种方法，包括: 在控制器的存储装置中记录变速器中多个离合器的模拟的离合器容量； 接收涉及多个离合器中的一个的被命令换挡请求； 通过控制器识别多个离合器中的在被命令换挡期间必须被释放以卸载扭矩的任何待脱离离合器； 测量被识别的待脱离离合器上的转差量； 确定被识别的待脱离离合器的任何一个是否在模拟的容量达到零之前已经转差；如果在模拟的离合器容量达到零时对应的待脱离离合器还没有转差，则将释放/打开状态通过控制器赋予被识别的待脱离离合器，表明该待脱离离合器被释放；和 在赋予释放/打开状态之后，控制每一个被识别的待脱离离合器上的转差，包括使用至少一个加速曲线加强校准的低的非零转差值。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括: 使待脱离离合器的转差的闭环控制不能进行。
7.根据权利要求5所述的方法，还包括: 使用校准的转差加速度/时间值，以对应于扭矩产生装置的组合的方式调节待脱离离合器上的转差。
8.根据权利要求5所述的方法，还包括:当待脱离离合器在模拟的离合器容量为零时没有转差时，执行控制动作。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，执行控制动作包括记录表明至少一个被识别的待脱离离合器中的至少一个被粘连的诊断编码。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，执行控制动作包括命令变速器操作模式，在该模式中期望被识别的待脱离离合器被接合。
【文档编号】F16D48/06GK103671631SQ201310416836
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月13日 优先权日:2012年9月14日
【发明者】L.A.卡明斯基, P.古普塔, S.W.麦格罗根, A.H.希普 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司