[发明专利]用于发动机速度控制的输入和输出扭矩的解耦方法和利用其的混合动力系

说明书

一种在车辆混合动力系的发动机速度控制期间将输出扭矩与输入扭矩解耦的方法包括：在多模式变速器的选定模式下，根据多模式变速器输入构件上指令的用于发动机速度控制的虚拟输入扭矩，通过控制器确定多模式变速器输出构件上所需的虚拟输出扭矩，使得输出构件的转速不变，以防止输出构件处出现不希望的扭矩变化。控制器通过第一存储传递函数确定虚拟输出扭矩，对于多模式变速器的所选模式，该第一存储传递函数基于车辆传动系的虚拟物理动力学将虚拟输出扭矩与虚拟输入扭矩相关联。混合动力系包括发动机和混合动力变速器，以及根据该方法控制混合动力变速器的控制器。

技术领域

混合动力车辆能够通过在某些运行状况期间关闭发动机来实现燃料 效率，例如当车辆在红灯处停止时和/或当车辆在高速公路上巡航时。然而， 当车辆操作者要求加速时，则为发动机提供动力以提供扭矩。发动机关闭 的运行模式和发动机启动的运行模式之间的转换能够使得驱动轴处出现 不期望的扭矩冲击，而没有减轻扭矩的控制方案。

发明内容

在混合动力系的发动机速度控制期间将输出扭矩与输入扭矩解耦的 方法精确地建模了用于发动机速度控制事件的车辆传动系的物理动力学， 包括发动机自动启动(自动启动)、发动机自动停止(自动停止)、怠速控 制、用于换挡，能效优化或其他方面的发动机速度控制。例如，该方法能 够用于实现从发动机关闭模式到发动机启动模式的无缝转换。特别是，该 方法包括在多模式变速器的选定模式下，根据多模式变速器输入构件上指 令的用于发动机速度控制的虚拟输入扭矩，通过控制器确定多模式变速器 输出构件上所需的虚拟输出扭矩，使得输出构件的转速“不变”，如本文所 定义，以防止输出构件处出现不期望的扭矩变化。控制器通过第一存储传 递函数确定虚拟输出扭矩，对于所述多模式变速器的选定模式，该第一存 储传递函数基于车辆的传动系的建模物理动力学将虚拟输出扭矩与虚拟 输入扭矩相关联。

例如，建模物理动力学包括所选模式的传动系部件的弹簧函数、阻尼 函数和惯性质量值，例如离合器、制动器、轴、主减速器、轮轴等。建模 物理动力学能够表示为状态空间模型，在其中建模所有响应于能够影响传 动系的外部扭矩而影响传动系部件的物理和时间动力学行为的变量，每个 选择的模式选用不同的状态空间模型。外部扭矩包括但不限于虚拟输入扭 矩、虚拟输出扭矩和马达/发电机扭矩。

在本发明的一个方面，动力系包括可操作地连接到输入构件的发动机。 该方法还包括至少部分地根据发动机速度曲线指令虚拟输入扭矩。换句话 说，指令的虚拟输入扭矩包括开环部分，其使得发动机速度匹配预定的发 动机速度曲线(即，发动机速度随时间的期望变化)，还包括闭环部分， 其由基于发动机速度曲线和实际发动机速度之间的误差的反馈控制产生。 因此，虚拟输入扭矩部分地基于发动机速度曲线。

通过利用虚拟扭矩，控制器确定相关部件(即，输入构件和输出构件) 的扭矩值。不同的存储传递函数将相关部件处的虚拟扭矩值与实际提供扭 矩的物理扭矩致动器的对应物理扭矩值相关联，并且在物理扭矩致动器处 指令相应的物理扭矩。例如，多模式变速器包括多个马达/发电机，其可控 制的将物理扭矩施加到多模式变速器的相应部件，从而使得输入构件处用 于发动机速度控制的扭矩等于虚拟输入扭矩，在输出构件处的扭矩等于虚 拟输出扭矩。该方法因此进一步包括根据第二存储传递函数，通过控制器 将虚拟输入扭矩和虚拟输出扭矩转换成多个马达/发电机的相应扭矩，并控 制多个马达/发电机来提供相应的扭矩。

在本发明的范围内，控制器还可以监测车辆运行状况，并确定运行状 况是否保证发动机速度控制事件。因此，响应于确定运行状况保证发动机 速度控制事件，完成指令虚拟输入扭矩。发动机速度控制事件包括发动机 自动启动(自动启动)、发动机自动停止(自动停止)、怠速控制、用于换 挡，能效优化或其他的发动机速度控制。