[发明专利]改进用于协调换档操作和发动机扭矩控制的控制体系的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年11月5日申请的序列号为60/985,635的美国临时申请的权益，该申请合并在此作为参考。 

技术领域

本发明涉及电动机械变速器的控制系统。 

背景技术

该部分的说明仅提供与本发明相关的背景信息，并且不构成现有技术。 

已知的动力传动系的结构包括扭矩生成装置，包括内燃机和电机，通过一变速器装置将扭矩传递至输出元件。一个典型动力传动系包括一双模式、复合分配、电动机械变速器，其利用一输入元件接收来自原动力源，优选地为内燃机的动力扭矩，以及一输出元件。该输出元件可操作地连接至汽车的动力驱动系统以将牵引扭矩传送至其上。作为电动机或发电机工作的电机独立于内燃机的输入扭矩而生成输入扭矩到变速器。该电机可以通过车辆的动力驱动系统将车辆动能转换为能够存储在电能存储装置中的电能。一控制系统监测来自车辆和操作者的各种输入，并且提供动力传动系的操作控制，包括控制变速器工作档位状态与换档，控制扭矩生成装置，以及调整在电能存储装置和电机之间的电力交换以控制变速器的输出，该输出包括扭矩和转速。 

如上所述，混合动力传动系中的变速器通过传递和操纵扭矩而承担许多功能以向输出元件提供扭矩。为了承担所需的特定功能，变速器在许多工作档位状态之间选择或配置变速器的内部以限定扭矩通过变速器的传递。已知的变速器利用包括固定档位状态或具有限定传动比的状态的工作档位状态。例如，变速器可利用四个依次布置的固定档位状态并且允许在这四个档位状态之间进行选择，从而通过输出元件速度的较大范围提供输出扭矩。附加的或可替换的，已知的变速器还允许连续可变的工作档位状态或模式状态，例如通过行星齿轮组的使用实现，其中变速器提供的传动比可以跨档位变化以调整由一组特定输 入提供的输出速度与输出扭矩。此外，变速器可在空挡状态下工作，终止所有通过变速器传递的扭矩。此外，变速器能够以反转模式工作，接收用于正常向前运行的旋转方向的扭矩，并且反转输出元件的旋转方向。通过不同工作档位状态的选择，变速器能够为给定输入提供输出的一个范围。 

在混合动力传动系车辆中的上述装置的操作需要对连接到上述发动机，电机，和动力驱动系统上的许多扭矩支承轴或装置进行控制。来自发动机的输入扭矩与来自一个或多个电机的输入扭矩可单独地或共同地使用以提供输出扭矩。然而，例如，由于操作者踏板位置改变或由于工作档位状态转换，来自变速器的所需输出扭矩的改变必须平滑地处理。控制的特别困难之处在于，同时应用于变速器的输入扭矩对于输入控制具有不同的反应时间。基于一个单一的输入控制，不同装置将在不同时刻改变各自的输入扭矩，导致应用变速器的总体扭矩的突变增加。应用于变速器的各种输入扭矩的突变或不协调可导致能感觉到车辆上加速度或急剧前冲的变化，这样不利于车辆的操控性能。 

混合动力驱动系统的上述各种元件之间的各种控制图表以及操作连接已经知道，且为了实现混合动力传动系的功能，控制系统必须能够使各种元件与变速器接合和分离。接合与分离已知的能通过使用可操作的离合器在变速器中实现。离合器是本领域内公知的用于接合与分离轴的装置，其包括对轴之间的转速与扭矩的控制。接合或锁止，分离或解锁，接合或锁止操作的操作，以及分离或解锁操作的操作都是离合器的状态，这些状态必须按次序控制，以使得车辆正确并平稳地运行。 

离合器已知有各种设计与控制方法。一种已知类型的离合器是机械式离合器，其通过分离或接合两个连接表面进行操作，例如，离合器盘操作接合时，在彼此之间施加摩擦扭矩。用于操作这种机械式离合器的一种控制方法包括应用液压控制系统通过液压管线传递的液体压力施加或释放两个连接表面之间的夹紧力。如此进行操作，离合器不以二元方式操作，而是能够处于一个接合状态的范围，从完全分离，到同步但不接合，到仅以最小夹紧力接合，到以最大夹紧力接合。应用于离合器的夹紧力决定在离合器打滑之前离合器能够承载多大的反应扭矩。离合器通过夹紧力的调整的各种控制允许在锁止与解锁状态之间的转换，并且进一步允许控制锁定变速器中的滑移。另外，能通过液压管线作用的最大夹紧力还能随车辆的运行状态改变，并且能基于控制策略进行调整。