專利名稱：混合動力車輛的引擎重新啟動過程中的變速器接合控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于混合動力車輛(HEV)的動力傳動系統(tǒng)，尤其涉及在引 擎重新啟動前對從前進擋轉(zhuǎn)換到倒檔(drive-to-reverse)或從倒檔轉(zhuǎn)換到前進擋 (reverse-to-drive)的變速器的控制。
背景技術(shù)：
混合動力車輛(HEV)是一種具有混合推進系統(tǒng)的車輛，其利用至少兩種不同來源 的扭矩來推動車輛。例如一個非限制性的示例，混合推進系統(tǒng)可以結(jié)合傳統(tǒng)的推進系統(tǒng)和 電力推進系統(tǒng)，傳統(tǒng)的推進系統(tǒng)包括內(nèi)燃機和分級速比自動變速器，電力推進系統(tǒng)包括一 或多個電動機和可再充電的能量儲存裝置，例如電池，其可以驅(qū)動電動機或儲存能量，以改 良傳統(tǒng)車輛的燃料經(jīng)濟性?；旌蟿恿囕v典型地提供不同的動力傳動系統(tǒng)運行模式，其中 引擎根據(jù)車輛運行條件、電池條件和駕駛者的推進請求運行或關(guān)閉。因此，HEV提供的一個 主要功能是在一定的狀況下啟動或停止引擎的能力。當(dāng)引擎運行時，推進系統(tǒng)的電動部分 可以用于輔助引擎提供所需要的車輛推進。在引擎關(guān)閉的狀況下，駕駛者的推進請求可以 完全由電動機提供。機動車輛可以設(shè)計為采用某方面的混合動力技術(shù)來降低燃料消耗，而不使用混合 動力傳動系統(tǒng)。在稱為“微型HEV”這樣的車輛中，在包括內(nèi)燃機和分級速比自動變速器的 傳統(tǒng)動力傳動系統(tǒng)中，在引擎處于怠速運行條件時，關(guān)閉引擎將會降低燃料消耗和降低排 放，但沒有電機來驅(qū)動車輪。在停止引擎前由微型HEV動力傳動控制系統(tǒng)檢測的主要條件 是駕駛者已經(jīng)應(yīng)用制動且車輛已停止，因為在傳統(tǒng)車輛中引擎在這些條件下將典型地處于 怠速狀態(tài)。一旦駕駛者松開制動踏板表示車輛推進請求，動力傳動控制系統(tǒng)將自動重新啟 動引擎。如圖1和圖2所示，在采用有用于引擎啟動/停止增強的啟動器電動機的內(nèi)燃機 和雙離合器(DCT)自動變速器的微型HEV應(yīng)用中，在引擎重新啟動時以響應(yīng)、一致或可預(yù)測 的方式為車輛提供推進是很重要的。由于變速器接合和離合器最大扭矩的應(yīng)用引起的延遲 將直接導(dǎo)致車輛推進響應(yīng)不足。過早的應(yīng)用離合器最大扭矩也可以導(dǎo)致動力傳動系統(tǒng)扭矩振動，導(dǎo)致引擎重新啟 動時潛在的引擎失速。另外，如果在引擎重新啟動時或重新啟動后，變速器接合的感覺太生 硬，則駕駛者將感覺到不良的車輛性能。溫度和其它的環(huán)境條件可以進一步放大這些問題。用于微型HEV動力傳動系統(tǒng)的動力傳動控制系統(tǒng)也必須在引擎關(guān)閉時變速桿從 前進檔位置移到倒檔位置或從倒檔位置移動到前進檔位置后，在引擎重新啟動時，對車輛 的推進請求提供迅速的響應(yīng)。例如，在引擎停止情況下，變速桿位于前進檔，制動踏板被踩下，駕駛者可以使變 速桿移動到倒檔，而持續(xù)踩下制動踏板，從而使車輛在停止時保持引擎關(guān)閉。假設(shè)這種條件 下如果引擎關(guān)閉、車輛停止時變速器沒有接合到倒檔，在駕駛者將變速桿移動到倒檔位置 的時候，只要駕駛者松開制動并啟動引擎車輛推進就將過分延遲。過分的車輛推進延遲是
3由于直到引擎啟動時才將變速器延遲接合到倒檔。在一檔和倒檔應(yīng)用在同一軸上(例如奇軸)的DCT應(yīng)用中，如果變速器是在引擎啟動時而非變速桿被選擇到倒檔時接合到倒檔，則 必須將DCT內(nèi)的變速箱轉(zhuǎn)換同步裝置從一檔解離，而接合到倒檔，然后必須在施加任何離 合器扭矩前使離合器充滿(液壓液)并滿行程。在一檔和倒檔應(yīng)用在不同的軸上(例如， 一檔在奇軸，倒檔在偶軸)的DCT應(yīng)用中，變速箱轉(zhuǎn)換同步裝置必須接合到倒檔，而在施加 任何離合器扭矩前離合器必須充滿(液壓液)并滿行程。由于施加離合器扭矩才可以提供車輛推動力，變速箱接合和離合器啟動的延遲直 接導(dǎo)致車輪扭矩延遲和不良的車輛推進響應(yīng)。需要一種動力傳動系統(tǒng)控制策略，以使具有雙離合器變速器的微型HEV避免這一 問題。

發(fā)明內(nèi)容
一種在混合動力傳動系統(tǒng)中用于控制引擎重新啟動的方法，其包括(a)使變速 桿從前進檔移動到倒檔，或者使變速桿從倒檔移動到前進檔；(b)解離離去離合器和前進 檔或倒檔；(c)應(yīng)用電力驅(qū)動輔助泵，輔助泵的輸出使變速器接合倒檔或前進檔，并使最大 扭矩滿行程或使最大扭矩為零，接近離合器連接引擎和倒檔或前進檔；(d)開始重新啟動； (e)在引擎啟動后(怠速)停止應(yīng)用輔助泵，及(f)增加接近離合器最大扭矩，以在引擎啟 動后連接引擎和倒檔或前進檔。本發(fā)明還提出一種混合動力傳動系統(tǒng)，其包括檔位選擇器；變速器(其包括離去 離合器、接近離合器、一檔和二檔)；制動和加速器踏板；電力源；由電力源驅(qū)動并連接到變 速器的輔助泵；啟動器電動機，其由電力源驅(qū)動并連接到引擎；及控制器，其設(shè)置為停止引 擎，解離離去離合器和一檔，啟動輔助泵，將輔助泵產(chǎn)生的輸出應(yīng)用于接合二檔并使接近離 合器滿行程(stroke the oncoming clutch)，驅(qū)動啟動器以啟動引擎?？刂撇呗允菇咏斎腚x合器滿行程，并在開始重新啟動之前接合要接近的檔。因 此，控制系統(tǒng)在引擎關(guān)閉時變速桿從前進檔位置移到倒檔位置或從倒檔移動到前進檔后， 引擎重新啟動時，對車輛推進請求提供及時的響應(yīng)。優(yōu)選實施例的應(yīng)用范圍在下述的詳細說明、權(quán)利要求和附圖中將顯而易見。應(yīng)當(dāng) 理解到的是，說明和具體的示例盡管已經(jīng)顯示本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但僅通過示例的方式 給出。對所述的實施例和示例的各種變化和更改對本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見 的。


參照下述的說明并結(jié)合附圖，將更加容易地理解本發(fā)明，其中圖1是微型HEV動力傳動系統(tǒng)的示意圖；圖2是表示圖1的動力傳動系統(tǒng)的扭矩和電力流的示意圖；圖3是表示某些動力傳動系統(tǒng)的變量在前進檔-倒檔轉(zhuǎn)換接合和控制引擎重新啟 動時變化的曲線圖；圖4表示用于控制引擎重新啟動的運算法則的步驟的邏輯流程圖；圖5是表示雙輸入離合器動力換檔變速器的動態(tài)細節(jié)的示意圖。
具體實施方式
現(xiàn)在參照圖1和圖2，圖1的微型HEV動力傳動系統(tǒng)10包括動力源12，例如為 內(nèi)燃機；增強的引擎啟動器電動機14 ；雙離合器自動變速器16，其通過輸入軸17和離合器 18,20連接到引擎；軸36，其包含奇數(shù)的1檔、3檔、5檔和倒檔；軸37，其包含偶數(shù)的2檔、4 檔和6檔；變速器輸出22 ；最終傳動機構(gòu)24，其連接到輸出22 ；電輔助液壓泵(EAUX) 25，其 輸出對變速器16的液壓系統(tǒng)加壓；電儲存電池26，其將電力供應(yīng)到泵25和啟動器14 ；及輪 軸28、29，其可驅(qū)動地連接到驅(qū)動輪30、31。圖2表示引擎輸出扭矩TENe，和增強的啟動器電動機14產(chǎn)生的扭矩Tstaktek在接點 34結(jié)合，而生成引擎曲軸扭矩Ta^變速器輸出扭矩Tqut由變速器16傳動到最終傳動和差 速器24，最終傳動和差速器24包括內(nèi)輪差速器機構(gòu)。來自電池26的電力Pbat供應(yīng)到接點 38，從這里，電力Peaux分配到EAUX 25，啟動器動力Pstaktek分配到啟動器14。交流發(fā)電機40 因引擎扭矩而生成的電力Pau輸出傳送到接點38。變速器控制模塊(TCM) 42由電池26提供動力，其接收信號并將其發(fā)送到EAUX泵 25和變速器16，并從變速桿44接收輸入信號，變速桿44在自動模式通道46的(P) ARK (泊 車)，(R) REVERSE (倒車)，(N) EUTRAL (空檔)，(D) RIVE (前進)位置之間移動，在手動模式 通道48的升檔(+)和降檔(-)位置之間移動。引擎控制模塊(ECM) 50由電池26提供動 力，其接收信號并將其發(fā)送到啟動器14和引擎12，并從加速器和制動踏板52、54接收輸入 信號。下述的實施例包含變速桿44在引擎12關(guān)閉時和在請求引擎重新啟動之前從(D) (掛檔)位置到(R)(倒檔)位置的運動。變速器16并非一直等到發(fā)生引擎重新啟動請求 以將變速器轉(zhuǎn)換到倒檔，而是在變速桿44由車輛駕駛者手動從D位置移動到R位置時轉(zhuǎn)換 到倒檔，此時引擎關(guān)閉。由電輔助泵(EAUX) 25產(chǎn)生的液管壓在引擎關(guān)閉時啟動同步裝置， 其解離前進檔并接合倒檔。此外，引擎關(guān)閉時，如果齒輪箱轉(zhuǎn)換到所需要的倒檔，與從引擎 12到變速器的倒檔路線傳輸電力關(guān)聯(lián)的輸入離合器18或20迅速用液壓液充滿并滿行程， 從而使變速器在啟動引擎重新啟動請求時準備好響應(yīng)扭矩傳輸。使離合器18、20滿行程使 離合器活塞和離合器片單元之間的間隙以及離合器單元之間的間隙減縮，使得最大扭矩在 TCM42指令時可以迅速增加，而不會有任何附加的延遲。圖3包含的曲線圖表示某些動力傳動系統(tǒng)的變量在引擎關(guān)閉、隨后由車輛駕駛者 開始重新啟動引擎時前進檔_倒檔轉(zhuǎn)換接合時的變化。曲線54表示應(yīng)用制動踏板52，其在56松開，其在倒檔時啟動車輛緩行。曲線58 表示引擎12關(guān)閉時變速桿44從D轉(zhuǎn)換到R位置時的位置變化。曲線60表示車輛速度，其 示出車輛在引擎在62停止前車輛減速，當(dāng)輸入離合器最大扭矩隨著引擎重新啟動而增加 時，車輛緩行64。曲線66表示引擎12的啟動、停止和重新啟動請求的狀態(tài)。曲線68表示引擎速度，其示出當(dāng)引擎在62停止時引擎速度從怠速降低到零速度， 以及啟動器14發(fā)動引擎時引擎速度在引擎重新啟動70開始增加。引擎速度持續(xù)增加到第 一引擎燃燒74，其在引擎燃燒持續(xù)和引擎怠速時間段76保持相對穩(wěn)定。曲線78表示變速器輸入17的速度，及與倒檔關(guān)聯(lián)的接近輸入離合器18、20的速 度。接近離合器的速度在時間段80中因離合器獲得最大扭矩而增加，并隨后保持穩(wěn)定。輸入離合器的滑移示于82。曲線84表示接近輸入離合器18、20中的壓力。接近離合器壓力在時間段86里較 低，離合器滿行程，離合器最大扭矩為零，變速器接合一檔。離合器在88零行程，并保持在 零壓，此時變速箱從一檔解離，接合到倒檔。然后接近離合器壓力增加，以充滿離合器，并在 離合器滿行程期間的時間段90中降低到低壓，在引擎在70和74重新啟動期間離合器最大 扭矩為零。接近離合器壓力在離合器最大扭矩增加的時間段92增加，以在倒檔產(chǎn)生車輛緩 行64。曲線94表示變速器液管壓，96表示由電輔助泵25產(chǎn)生的最大壓力。變速器管壓 94在時間段98降低到在引擎停止時僅由電輔助泵即足夠保持離合器滿行程的水平。變速 器管壓在時間段100增加到最大電輔助泵壓96，此時在102泵的負載循環(huán)達到90%以上， 從而啟動變速器接合到倒檔和要充滿(液壓液)的接近離合器。變速器管壓94在泵的負載 循環(huán)25在106達到20%時降到104，從而使接近離合器滿行程。然后離合器管壓94增加 到由位于變速器16中的機械泵生成并由引擎12在其重新啟動時驅(qū)動的恒量98。在110， 在重新啟動并持續(xù)引擎燃燒之后，關(guān)閉電輔助(EAUX)泵25。曲線112表示電輔助(EAUX)泵25的開-關(guān)狀態(tài)，和PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制 電輔助(EAUX)泵25的負載循環(huán)，其在負載循環(huán)百分數(shù)為20%的時間段114產(chǎn)生少量的壓 力，此時引擎12關(guān)閉，離合器滿行程。在116，由泵25產(chǎn)生的壓力增加，以響應(yīng)增加的大于 90%的電輔助泵負載循環(huán)，從而允許變速器接合到倒檔，并在引擎關(guān)閉時充滿接近離合器。曲線120表示變速器16在奇軸36上在時間段122從一檔轉(zhuǎn)換到倒檔，以響應(yīng)變 速桿44在引擎關(guān)閉時從D位置移動到R位置。曲線126示出包含偶數(shù)齒輪的軸37未受到 變速桿44的D-R移動的影響，以及用于此雙離合器變速器實例的引擎重新啟動控制策略。圖4表示用于在引擎重新起動之前、之中和之后控制雙離合器變速器接合和電輔 助泵的運算法則步驟的邏輯流程圖。在步驟130，進行測試來確定引擎12是否在運行。如 果測試130的結(jié)果是邏輯真，在步驟132，關(guān)閉EAUX泵25，控制回到步驟130。如果測試130 的結(jié)果是邏輯假，在步驟134，若還未打開EAUX泵，則打開EAUX泵25。在步驟136，進行測試以確定引擎是否已停止或正在停止。如果測試136的結(jié)果是 真，在步驟138，進行測試以確定變速桿44是否從D移動到R位置，或從R移動到D位置。 如果測試138的結(jié)果是真，在步驟140，EAUX泵25的負載循環(huán)百分數(shù)增加到最大負載循環(huán)， 從而提供由泵產(chǎn)生的最大壓力。在步驟142，接近輸入離合器18、20零行程，并完全解離。在步驟144，進行測試以確定接輸入近離合器18、20是否零行程并完全解離。如果 測試144的結(jié)果是假，控制回到步驟142。如果測試144的結(jié)果是真，在步驟146，如果變速桿44已經(jīng)從D位置移動到R位 置，變速器從一檔轉(zhuǎn)換到倒檔?？蛇x擇地，在步驟146，如果變速桿44已經(jīng)從R位置移動到 D位置，變速器從倒檔轉(zhuǎn)換到一檔。在步驟148，進行測試以確定在步驟146指示的變速器檔位變化是否已經(jīng)完成。 如果測試148的結(jié)果是假，控制回到步驟146。如果測試148的結(jié)果是真，控制繼續(xù)到步驟 150。在步驟150，接近輸入離合器18、20充滿(液壓液)并滿行程。
如果測試136的結(jié)果是假，或者測試138的結(jié)果是假，或者在執(zhí)行步驟150之后， 在步驟152，變速器電輔助泵25的壓力控制到用于使接近輸入離合器18、20滿行程的水平。
步驟152之后，在步驟154，接近輸入離合器18、20維持在滿行程壓力，其最大扭矩 維持在實質(zhì)上為零。盡管相對于變速桿44的D-R或R-D轉(zhuǎn)換說明了控制策略，該策略也可以應(yīng)用于任 何變速桿接合請求，即，變速桿44在其任意位置之間的移動，包括但不限于D-R，R-D, R-L, L-R，此時引擎是關(guān)閉的。例如，相同的步驟可以應(yīng)用于引擎關(guān)閉時變速桿44的R-D移動， 在這種情況下，變速器將從倒檔轉(zhuǎn)換到一檔。圖5是對雙輸入離合器的具體說明，動力換擋變速器16包括第一輸入離合器18 和第二輸入離合器20，第一輸入離合器18可選擇地將變速器的輸入17交替地連接到奇數(shù) 前進檔36和關(guān)聯(lián)第一副軸244的倒檔298，第二輸入離合器20可選擇地將輸入17交替地 連接到關(guān)聯(lián)第二副軸249的偶數(shù)檔37。副軸244支承小齒輪260、262、264和耦合器266、268、302，每一個小齒輪260、 262、264都頸接在軸244上，耦合器266、268、302固定到軸244。小齒輪260、262、264分別 關(guān)聯(lián)一檔、三檔和五檔。耦合器266包括套筒270，其可以向左移動，以嚙合小齒輪260，并 可驅(qū)動地將小齒輪260連接到軸244。耦合器268包括套筒272，其可以向左移動，以嚙合 小齒輪262，并可驅(qū)動地將小齒輪262連接到軸244，并可以向右移動，以嚙合小齒輪264，并 可驅(qū)動地將小齒輪264連接到軸244。副軸249支承小齒輪274、276、278和耦合器280,282,每一個小齒輪274、276、278 都頸接在軸249上，耦合器280、282固定到軸249。小齒輪274、276、278分別關(guān)聯(lián)二檔、四 檔和六檔。耦合器280包括套筒284，其可以向左移動，以嚙合小齒輪274，并可驅(qū)動地將小 齒輪274連接到軸249。耦合器282包括套筒286，其可以向左移動，以嚙合小齒輪276，并 可驅(qū)動地將小齒輪276連接到軸249，并可以向右移動，以嚙合小齒輪278，并可驅(qū)動地將小 齒輪278連接到軸249。變速器輸出22支承齒輪288、290、292，其每一個都固定到輸出軸24。齒輪288嚙 合小齒輪260和274。齒輪290嚙合小齒輪262和276。齒輪292嚙合小齒輪264和278。反轉(zhuǎn)齒輪296頸接到副軸244，其嚙合空轉(zhuǎn)輪298，空轉(zhuǎn)輪298嚙合固定到輸出軸 22的反轉(zhuǎn)齒輪300。耦合器302選擇性地將反轉(zhuǎn)齒輪296連接到副軸244。耦合器266、268、280、282和302可以是同步裝置，或爪形離合器或其組合。變速桿44從D移動到R后引擎重新啟動時，離合器18在一檔解離時首先是離去 離合器，其在倒檔接合后還是接近離合器，因為一檔和倒檔都可以可驅(qū)動地連接到同一副 軸244。變速桿44從R移動到D后引擎重新啟動時，離合器18在倒檔解離時首先是離去離 合器，其在一檔接合后還是接近離合器，因為一檔和倒檔都可以可驅(qū)動地連接到同一副軸 244。根據(jù)專利法的規(guī)定，已經(jīng)說明了優(yōu)選的實施例。但是，應(yīng)當(dāng)注意的是，還可以實施 其它與具體表示和說明的實施例不同的替換實施例。
權(quán)利要求
一種用于混合動力傳動系統(tǒng)中在引擎重新啟動時控制變速器接合的方法，包含以下步驟(a)停止引擎；(b)應(yīng)用電力驅(qū)動輔助泵，該輔助泵的輸出使雙輸入離合器變速器接合到與變速桿位置、滿行程、零最大扭矩對應(yīng)的檔位，接近輸入離合器對應(yīng)所述變速器的檔位；(c)開始引擎重新啟動；及(d)停止應(yīng)用輔助泵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包含 應(yīng)用變速器使接近離合器的最大扭矩增加到請求的最大扭矩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(c)進一步包含釋放制動踏板和踩壓 加速器踏板之一，以開始重新啟動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包含 通過應(yīng)用輪制動器停止車輛，以響應(yīng)踩壓制動踏板；及 釋放加速器踏板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包含 在執(zhí)行步驟(b)之前解離離去離合器并解離離去齒輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包含 將變速桿從前進擋位置移動到倒檔位置；解離離去離合器；及 解離前進檔齒輪。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進一步包含 將變速桿從倒檔位置移動到前進檔位置；解離離去離合器；及 解離倒檔齒輪。
全文摘要
一種用于在混合動力傳動系統(tǒng)中在重新啟動引擎時控制離合器接合的方法，其包含在前進檔位置和倒檔位置之間移動變速桿，應(yīng)用電力驅(qū)動輔助泵，輔助泵的輸出使變速器接合與變速桿位置、滿行程、零最大扭矩對應(yīng)的檔位，接近離合器對應(yīng)所述檔位，開始重新啟動，并停止應(yīng)用輔助泵。
文檔編號B60W10/10GK101879898SQ20101015398
公開日2010年11月10日 申請日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月1日
發(fā)明者伊哈布·S·蘇里曼 申請人:福特全球技術(shù)公司