混合動(dòng)力車輛階梯傳動(dòng)比變速器控制的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及利用兩種動(dòng)力源的傳統(tǒng)的并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛的自動(dòng)變速器齒輪比 管理，更具體地講，涉及基于馬達(dá)轉(zhuǎn)速管理發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速以使其接近目標(biāo)轉(zhuǎn)速，從而在不損害 車輛操控性的情況下實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
【背景技術(shù)】
[0002] 混合動(dòng)力車輛是在動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中具有兩種或更多種動(dòng)力源的車輛。最常見的汽 車混合動(dòng)力是汽油-電動(dòng)混合動(dòng)力，其具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)馬達(dá)/發(fā)電機(jī)。通常，混合動(dòng) 力車輛使用發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)兩者，以根據(jù)混合動(dòng)力系統(tǒng)和車輛模式通過在最佳時(shí)機(jī)在這兩者 之間切換（當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)中的一個(gè)可比另一個(gè)更高效時(shí)）或者以這兩者的組合（當(dāng)使用 這兩者的組合比僅使用其中一者更高效時(shí)）來改善燃料消耗、排放和性能。
[0003] 混合動(dòng)力車輛通常按照動(dòng)力源之間的能量劃分進(jìn)行分類；兩種動(dòng)力源可并聯(lián)地運(yùn) 轉(zhuǎn)以同時(shí)提供加速，或者它們可在一種動(dòng)力源單獨(dú)提供加速而另一種動(dòng)力源用于補(bǔ)充第一 種動(dòng)力源的能量貯備的情況下串聯(lián)地運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0004] 雖然串聯(lián)式混合動(dòng)力車輛（也被稱為續(xù)航電動(dòng)車輛或增程電動(dòng)車輛）被設(shè)計(jì)為主 要通過馬達(dá)而運(yùn)行，但具有汽油或柴油發(fā)電機(jī)來給電池再充電。在串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)中， 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)而不是直接驅(qū)動(dòng)車輪。發(fā)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)馬達(dá)提供電力。簡言之，串聯(lián)式混 合動(dòng)力車輛僅由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)。
[0005] 并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛可以是傳統(tǒng)式，其中，發(fā)動(dòng)機(jī)和馬達(dá)在一軸線處并聯(lián)地連接， 使得轉(zhuǎn)速在該軸線處相同或者通過減速或偏心齒輪裝置而彼此成正比，從而供應(yīng)的扭矩在 同一輸出軸上被加在一起。當(dāng)僅使用兩種動(dòng)力源中的一種時(shí)，另一種動(dòng)力源必須以空轉(zhuǎn)的 方式旋轉(zhuǎn)或者必須通過離合器而被分離。這兩種動(dòng)力源可直接應(yīng)用于同一軸，因此當(dāng)進(jìn)入 變速器時(shí)，這種構(gòu)造的轉(zhuǎn)速相等而扭矩被累計(jì)。根據(jù)馬達(dá)是正在消耗電流（驅(qū)動(dòng)車輛）還 是正在產(chǎn)生電流（給電池充電），馬達(dá)向系統(tǒng)添加扭矩或者從系統(tǒng)減去扭矩。
[0006] 并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛也可以是動(dòng)力分流式混合動(dòng)力車輛（有時(shí)也被稱為混聯(lián)式 混合動(dòng)力車輛）。動(dòng)力分流式混合動(dòng)力車輛允許任一動(dòng)力源單獨(dú)提供所有的動(dòng)力或者允許 兩種動(dòng)力源同時(shí)提供不同量的動(dòng)力，以提供車輪處所需要的動(dòng)力。這種系統(tǒng)通常具有兩個(gè) 發(fā)電機(jī)，其中一個(gè)類似于在串聯(lián)系統(tǒng)中連接到發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)，另一個(gè)則是存在于并聯(lián)系 統(tǒng)中的牽引馬達(dá)/發(fā)電機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出軸和牽引馬達(dá)的輸出軸可通過一連串齒輪裝置相 結(jié)合，而無需分離離合器。
[0007] 混合動(dòng)力車輛還可在傳動(dòng)系統(tǒng)中包含自動(dòng)變速器，自動(dòng)變速器位于一個(gè)或更多個(gè) 動(dòng)力源與驅(qū)動(dòng)車輪之間。自動(dòng)變速器（也被稱為自動(dòng)變速箱）可隨著車輛開始運(yùn)動(dòng)而自動(dòng) 地?fù)Q檔至不同的齒輪比，而駕駛員無須手動(dòng)換檔。大部分自動(dòng)變速器都具有一組限定的檔 位，這樣的自動(dòng)變速器被稱為階梯傳動(dòng)比自動(dòng)變速器。從根本上具有不同類型的自動(dòng)變速 器是無級(jí)變速器或CVT，其能夠通過改變一副帶或鏈連接的滑輪、輪子或錐體（cone)的直 徑而平穩(wěn)且無級(jí)地改變其齒輪比。階梯傳動(dòng)比自動(dòng)變速器具有預(yù)定義的換檔計(jì)劃，該換檔 計(jì)劃通常通過使用車速和駕駛員扭矩需求或節(jié)氣門位置進(jìn)行映射。所述換檔計(jì)劃被設(shè)計(jì)為 允許發(fā)動(dòng)機(jī)以一組最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行，同時(shí)提供期望的車速和最終的扭矩輸出。
[0008] 對(duì)于（例如）馬達(dá)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間的傳統(tǒng)的并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛，在 混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)期間，發(fā)動(dòng)機(jī)通常通過接合的分離離合器被連接到傳動(dòng)系統(tǒng)。然后，在發(fā)動(dòng)機(jī) 接合時(shí)，通過當(dāng)前的車速和當(dāng)前的變速器檔位來確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。通過換檔計(jì)劃來選擇當(dāng) 前的檔位，該換檔計(jì)劃沒有針對(duì)并聯(lián)式動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)造被優(yōu)化，尤其是當(dāng)考慮馬達(dá)是處 于消耗來自電池的電流的牽引模式還是處于向電池提供電流的充電模式時(shí)。從能量管理的 角度來看，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和馬達(dá)轉(zhuǎn)速是確定整體系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素。因此，為了使系統(tǒng)更加 高效地運(yùn)轉(zhuǎn)，會(huì)希望擁有改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的自由。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本公開的一方面致力于一種并聯(lián)式混合動(dòng)力動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。所述動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)具 有自動(dòng)變速器、與變速器連接的發(fā)動(dòng)機(jī)以及與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的馬達(dá)。所述馬達(dá)具有轉(zhuǎn)子。所 述動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)具有控制器，所述控制器被配置為：用于使變速器換檔，以使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速接近 目標(biāo)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，從而提高燃料經(jīng)濟(jì)性，所述目標(biāo)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是根據(jù)駕駛員扭矩需求的大小和 馬達(dá)是正在消耗電流還是正在產(chǎn)生電流而進(jìn)行選擇的。
[0010] 所述動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)可具有電池，所述電池具有電流極限。那么，馬達(dá)在任何給定的 時(shí)間具有當(dāng)前的馬達(dá)扭矩（馬達(dá)扭矩的量被加到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)或者從動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中被 減去），并具有與電池的電流極限相關(guān)聯(lián)的可用馬達(dá)扭矩范圍。所述控制器還可被配置為： 用于使變速器換檔，并使馬達(dá)扭矩保持在所述馬達(dá)扭矩范圍內(nèi)。
[0011] 所述控制器還可被配置為：響應(yīng)于駕駛員扭矩需求的變化使變速器換檔，或者響 應(yīng)于馬達(dá)消耗電流或產(chǎn)生電流的變化使變速器換檔。所述變速器可以是階梯傳動(dòng)比變速 器，所述控制器還可被配置為：通過從即將離開的齒輪比換至即將到來的齒輪比而使變速 器換檔。所述控制器還可被配置為：在使變速器換檔之前，驗(yàn)證即將到來的齒輪比能夠提供 駕駛員扭矩需求。
[0012] 目標(biāo)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速是當(dāng)前的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、傳遞給動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、傳遞給動(dòng) 力傳動(dòng)系統(tǒng)的馬達(dá)扭矩和基于電池正在充電或放電的效率函數(shù)的函數(shù)。
[0013] 根據(jù)本公開的另一方面，公開了一種用于并聯(lián)式混合動(dòng)力動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的能量管 理方法，所述動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)具有馬達(dá)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的混合動(dòng)力模式。所述方法 包括：發(fā)送信號(hào)來使變速器換檔，以使馬達(dá)轉(zhuǎn)速接近目標(biāo)馬達(dá)轉(zhuǎn)速，從而提高燃料經(jīng)濟(jì)性， 所述目標(biāo)馬達(dá)轉(zhuǎn)速基于駕駛員扭矩需求、馬達(dá)扭矩可用范圍、馬達(dá)轉(zhuǎn)速和電池的荷電狀態(tài)。 馬達(dá)轉(zhuǎn)速可以是馬達(dá)的葉輪轉(zhuǎn)速。
[0014] 所述方法還可包括：選擇變速器齒輪比，所述齒輪比能夠提供駕駛員扭矩需求、將 馬達(dá)扭矩保持在馬達(dá)扭矩可用范圍內(nèi)、維持電池的荷電狀態(tài)并提供接近目標(biāo)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的馬 達(dá)轉(zhuǎn)速。
[0015] 發(fā)送信號(hào)可由馬達(dá)轉(zhuǎn)速超出目標(biāo)馬達(dá)轉(zhuǎn)速范圍、駕駛員扭矩需求的變化或者電池 的荷電狀態(tài)的變化觸發(fā)。所述方法還可包括：使變速器換檔。
[0016] 根據(jù)本公開的又一方面，公開了一種修改并聯(lián)式混合動(dòng)力動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的變速 器的換檔計(jì)劃的方法。該方法包括：響應(yīng)于馬達(dá)正在產(chǎn)生電流，通過控制器向變速器發(fā)送第 一換檔計(jì)劃，使得變速器按照第一換檔計(jì)劃換檔。該方法還包括：響應(yīng)于馬達(dá)正在消耗電 流，通過控制器向變速器發(fā)送第二換檔計(jì)劃，使得變速器按照第二換檔計(jì)劃換檔。
[0017] 發(fā)送第一換檔計(jì)劃或發(fā)送第二換檔計(jì)劃的步驟可由葉輪轉(zhuǎn)速超出目標(biāo)葉輪轉(zhuǎn)速 范圍觸發(fā)，以提高燃料經(jīng)濟(jì)性。發(fā)送第一換檔計(jì)劃或發(fā)送第二換檔計(jì)劃的步驟可由駕駛員 扭矩需求的變化觸發(fā)。發(fā)送第一換檔計(jì)劃或發(fā)送第二換檔計(jì)劃的步驟可由馬達(dá)的充電/放 電狀態(tài)的變化觸發(fā)。
[0018] 所述方法還可包括：發(fā)送信號(hào)而不遵循第一換檔計(jì)劃或第二換檔計(jì)劃，使得變速 器換檔，以使葉輪轉(zhuǎn)速接近目標(biāo)葉輪轉(zhuǎn)速，從而提高燃料經(jīng)濟(jì)性，所述目標(biāo)葉輪轉(zhuǎn)速是根據(jù) 駕駛員扭矩需求的大小、馬達(dá)扭矩可用范圍和馬達(dá)是正在消耗電流還是正在產(chǎn)生電流而進(jìn) 行選擇的。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于混合動(dòng)力動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的能量管理方法，所述動(dòng)力傳 動(dòng)系統(tǒng)具有馬達(dá)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比的混合動(dòng)力模式，所述方法包括：使變速器換檔， 以使馬達(dá)轉(zhuǎn)速接近目標(biāo)馬達(dá)轉(zhuǎn)速，從而提高燃料經(jīng)濟(jì)性，所述目標(biāo)馬達(dá)轉(zhuǎn)速基于駕駛員扭 矩需求、馬達(dá)扭矩可用范圍、馬達(dá)轉(zhuǎn)速和電池的荷電狀態(tài)。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，馬達(dá)轉(zhuǎn)速是葉輪轉(zhuǎn)速。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括：選擇變速器齒輪比，所述齒輪比能夠 提供駕駛員扭矩需求、將馬達(dá)扭矩保持在馬達(dá)扭矩可用范圍內(nèi)、維持電池的荷電狀態(tài)并提 供接近目標(biāo)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的馬達(dá)轉(zhuǎn)速。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)送信號(hào)由馬達(dá)轉(zhuǎn)速超出目標(biāo)馬達(dá)轉(zhuǎn)速范圍觸發(fā)。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)送信號(hào)由駕駛員扭矩需求的變化觸發(fā)。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)送信號(hào)由電池的荷電狀態(tài)的變化觸發(fā)。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述方法還包括：使變速器換檔。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，提供一種修改混合動(dòng)力動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的變速器的換檔計(jì)劃的方 法，所述方法包括：響應(yīng)于馬達(dá)正在產(chǎn)生電流，通過控制器向變速器發(fā)送第一換檔計(jì)劃，使 得變速器按照第一換檔計(jì)劃換檔；響應(yīng)于馬達(dá)正在消耗電流，通過控制器向變速器發(fā)送第 二換檔計(jì)劃，使得變速器按照第二換檔計(jì)劃換檔。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)送第一換檔計(jì)劃或發(fā)送第二換檔計(jì)劃的步驟由葉輪 轉(zhuǎn)速超出目標(biāo)葉輪轉(zhuǎn)速范圍觸發(fā)，以提高燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)送第一換檔計(jì)劃或發(fā)送第二換檔計(jì)劃的步驟由駕駛 員扭矩需求的變化觸發(fā)。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，發(fā)送第一換檔計(jì)劃或發(fā)送第二換檔計(jì)劃的步驟由馬達(dá) 是正在消耗電