控制用於混合動力電動車輛駐坡的動力傳動系組件的系統的製作方法與工藝

2023-05-31 20:05:21

本公開針對混合動力電動車輛的駐坡（hill-hold）。

背景技術：
混合動力電動車輛（HEV）包括內燃發動機和電動牽引電機，兩者均能推進HEV。當HEV的操作者期望車輛保持靜止時，車輛在發動機開啟或關閉的情況下均能夠停住。當車輛在發動機開啟的情況下停住時，發動機的下游離合器可以打滑，以避免發動機失速。當車輛在發動機關閉的情況下停住時，電機可以在下游離合器打開的情況下持續旋轉，或者可以禁用電機。當HEV在斜面上時，如果HEV的操作者期望車輛保持靜止，則發動機和/或電機必須工作，以將動力提供給車輪。這被稱為駐坡。存在對通過更高效地利用發動機和/或牽引電機來將HEV保持在斜面上以向車輪提供扭矩的駐坡系統的需求。

技術實現要素：
根據本公開的一個實施例，一種車輛包括發動機和用於向至少一個驅動車輪提供扭矩的牽引電機。第一接合裝置或者離合器選擇性地將發動機接合到牽引電機。逆變器電連接到牽引電機。第二接合裝置被設置成至少間接地將牽引電機接合到車輪。提供與車輛中的各個組件通信的一個或多個控制器。所述一個或多個控制器被配置為控制第二接合裝置。基於牽引電機和逆變器中的至少一個的溫度來控制第二接合裝置。在一個實施例中，控制器被配置為基於牽引電機和逆變器中的至少一個的溫度超過第一閾值而使第二接合裝置至少部分地脫離接合。可基於所述溫度超過第一閾值而起動發動機，所述起動與第二接合裝置的脫離接合大體同時。根據本公開的另一實施例，提供一種用於車輛的駐坡系統。所述系統包括：發動機和用於將扭矩提供給至少一個驅動車輪的電機。逆變器電連接到所述電機。離合器至少間接地、選擇性地將電機接合到車輪。還提供啟用第一驅動模式和第二驅動模式的控制器。在第一驅動模式下，鎖定離合器且發動機停用。在第二驅動模式下，離合器部分地脫離接合且發動機起動。控制器被配置成基於電機和逆變器中的至少一個的溫度超過閾值來啟用第二驅動模式。根據本公開的又一實施例，提供一種用於控制車輛的駐坡的方法。確定牽引電機和逆變器中的至少一個的溫度。基於所確定的溫度在閾值之上來解鎖離合器。所述離合器設置在牽引電機和牽引車輪之間。與離合器的解鎖大體同時地起動發動機，以向車輪提供動力。還可與發動機的起動大體同時地減小牽引電機的扭矩。一旦牽引電機和逆變器的溫度增加到第二閾值之上，則離合器可以鎖定且電機的扭矩可以增加。所述方法還包括：基於牽引電機和逆變器的溫度均增加到第二閾值之上來鎖定離合器。所述方法還包括：基於離合器的鎖定增加牽引電機的扭矩。根據本公開的又一實施例，提供一種用於車輛的駐坡系統，所述系統包括：發動機；電機，用於將扭矩提供給車輪；逆變器，電連接到電機；離合器，用於選擇性地將電機接合到車輪；控制器，被配置成：啟用離合器被鎖定且發動機關閉的第一驅動模式；基於電機和逆變器中的至少一個的溫度超過閾值來啟用第二驅動模式，其中，在第二驅動模式下，離合器部分地脫離接合且發動機起動。駐坡系統還包括：第二離合器，設置在發動機和電機之間，用於將發動機選擇性地接合到電機。控制器還被配置成基於逆變器和電機的溫度均低於第二閾值來啟用第一驅動模式。離合器設置在變速器內，從而電機通過變速器將扭矩選擇性地提供到車輪。附圖說明圖1是根據本公開的一個實施例的混合動力電動車輛的示意圖；圖2是根據本公開的一個實施例的混合動力電動車輛的變速器和其他傳動系組件的示意圖；圖3是示出在離合器鎖定時車輛速度和變速器輸入速度相對於時間的示例的曲線圖；圖4是示出在離合器在打滑與不打滑之間變換時車輛速度和變速器輸入速度相對於時間的示例的曲線圖；圖5是示出根據本公開的一個實施例的在電機和發動機中的至少一個將車輛駐停在坡上時逆變器溫度和電機溫度的曲線圖；圖6是示出根據本公開的一個實施例的方法的流程圖；圖7是根據本公開的一個實施例的另一方法的流程圖。具體實施方式這裡公開了本發明的具體實施例。應當理解，所公開的實施例僅為本發明的示例，其可以以各種可選擇的形式來體現。附圖不一定按比例繪製，因為可誇大或者最小化一些特徵，以示出特定組件的細節。因此這裡公開的特定的結構的和功能的細節不被解釋為限制，而是僅僅作為教導本領域技術人員不同地採用本發明的代表性基礎。參照圖1，示出了根據本公開的一個實施例的車輛10的示意圖。車輛10是HEV。HEV的動力傳動系包括發動機12、電機或者電動機/發電機（M/G）14、設置在M/G14和車輪18之間的變速器16。在M/G14和變速器16之間可選擇地設置有變矩器19。變矩器19將旋轉動力從M/G14傳遞至變速器16。應當理解，可設置一個或多個離合器替代變矩器19，以將扭矩從M/G14選擇性地傳遞至變速器16。M/G14可以以通過接收來自發動機12的扭矩並將AC電壓供應至逆變器20的這樣一種方式而作為發電機運轉，由此逆變器20將該電壓轉換為DC電壓，以向牽引電池或電池22充電。M/G14可以以通過利用再生制動將車輛10的制動能量轉換為存儲在電池22中的電能的另一種方式而作為發電機運轉。可選擇地，M/G14可作為電機運轉，其中，M/G14從逆變器20和電池22接收電力，並提供扭矩作為到變矩器19（或離合器）的輸入，扭矩通過變速器16並最終到達車輪18。第一接合裝置或分離離合器26位於發動機12和M/G14之間。分離離合器26可以完全打開、部分接合或者完全接合（鎖定）。為了起動發動機12，當分離離合器中26至少部分接合時，M/G14使發動機12旋轉。一旦通過M/G14將發動機12旋轉至特定轉速（例如約100-200轉/分（rpm）），可以開始添加燃料和點火。這能夠「起動」發動機12並將扭矩提供回至M/G14，藉此M/G14能向電池22充電和/或驅動車輪18以推進車輛10。可選擇地，可提供獨立的發動機起動機電機（未顯示）。車輛10還包括控制系統，在圖1的實施例中被顯示為三個獨立的控制器：發動機控制模塊（ECM）28、變速器控制模塊（TCM）30以及車輛系統控制器（VSC）32。ECM28直接連接至發動機12，而TCM30可連接至M/G14和變速器16。三個控制器28、30、32通過控制器區域網（CAN）34而相互連接。VSC32命令ECM28控制發動機12，並且命令TCM30控制M/G14和變速器16。儘管車輛10的控制系統包括三個獨立的控制器，但是這樣的系統根據需要還可包括三個以上或以下的控制器。例如，獨立的電機控制模塊可直接連接至M/G14和CAN34中的其它控制器。如在圖1中所示，τeng和ωeng分別表示發動機的扭矩和速度。此外，τmot和ωmot分別表示電機14的兩側的扭矩和速度。τin和ωin分別表示變速器16（變矩器19的下遊部件）的輸入的扭矩和速度，而τout和ωout表示變速器16的輸出的扭矩和速度。被傳遞給車輪18（與差速器24接合的下遊部件）的最終的扭矩和速度由τfinal和ωfinal表示。參照圖2，詳細示出了變速器16。應當理解，圖2僅僅舉例說明了變速器16的一種構造。在採用圖2的示例性構造的車輛10中，由於變速器中的多個離合器和行星齒輪組，所以在車輛中可以不需要變矩器。因此應理解，簡化的變速器16可與變矩器組合使用，其中在變速器16中需要更少的離合器和行星齒輪組。可以預期一些其他的實施例使用本技術領域中已知的使用或不使用變矩器的離合器和/或行星齒輪組的各種構造。圖2的變速器16包括單獨從發動機12或M/G14或者其組合接收扭矩的輸入軸40。輸入軸40可操作地連接至第二離合器42和第三離合器44。第二離合器42和第三離合器44中的每個的一部分連接至第一行星齒輪組（PG）46，該行星齒輪組連接至第二行星齒輪組（PG）48。反向離合器或第四離合器49以及低速反向制動器（low-and-reverse）或第五離合器50也可連接至PG48。第二PG48驅動帶或鏈條52，以將動力傳遞至第三行星齒輪組（PG）54。行星齒輪組46、48、54中的每個可包括太陽齒輪、環形齒輪和行星齒輪架，以在變速器16中提供各種傳動比。第三PG54提供最終的傳動比以將扭矩從變速器16傳遞至差速器24。如TCM30所指示的，泵56向每個離合器提供壓力以使每個離合器接合/脫離接合。應理解，類似於分離離合器26的操作，離合器42、44、49、50中的一個或多個可以被控制為接合（鎖定）、部分接合或者完全脫離接合。例如，當第二離合器42和/或第三離合器44脫離接合時，變速器16可與M/G14分離，從而沒有扭矩通過變速器16傳遞到車輪18。還應理解，雖然示出離合器42、44作為變速器16的一部分，但是一個或多個離合器可在M/G14和變速器16之間被獨立地使用，而不是與變速器16成一體。參照圖1至圖2，發動機12和M/G可單獨地或者一起工作，以向車輪18提供相對小的量的動力，以保持車輛10在斜面上靜止。下文中將這稱為駐坡。當操作者使得車輛10在斜面上停止或者怠速時，制動踏板的釋放不應使得車輛10開始向後滾動。發動機12和/或M/G14可將扭矩提供給車輪18，以將車輛10保持在靜止狀態，或者，如果斜面相對小，向車輛10提供少量的向前運動或者「緩慢行進」。在駐坡期間，如果M/G14向車輪18提供必要的扭矩而不使發動機12被起動，則可以鎖定M/G14下遊的接合裝置或者離合器，從而扭矩通過變速器16傳遞給車輪18。在特定的時刻，如進一步將討論的，離合器可被解鎖，從而發動機12可通過M/G14被起動並開始向車輪提供扭矩並繼續駐坡。本公開提供一種系統，所述系統確定是否使用發動機12或M/G14以及何時鎖定或者解鎖離合器來提供駐坡功能。雖然在本公開中對在駐坡期間鎖定或者解鎖的「離合器」或者「接合裝置」做出了說明，但是應當理解，「離合器」或者「接合裝置」可表示M/G14下遊的至少間接地將M/G14接合到車輪18從而使來自M/G14的扭矩被轉變為車輪18處的動力的一個或多個離合器。例如，離合器可以是變速器16中的任何離合器，諸如離合器42和44。如果變矩器19沒有被包括在車輛10中，則離合器還可以是變矩器19中的旁路離合器（bypassclutch），或者可以是設置在M/G14和變速器16之間的離合器。此外，還可將離合器稱為變矩器19和變速器16的結合。在本公開的下面的對於「離合器」的所有說明中，應當理解，除非另外表明，否則預期上面引用的離合器中的任意離合器或者離合器的組合。參照圖3，提供示出M/G14推進車輛10且禁用發動機12的電動模式操作的示例的曲線圖。如圖3中所示，變速器16的輸入速度（ωin）和車輛10的速度彼此近似。這是因為離合器被鎖定且沒有打滑。在時刻T1之前和時刻T2之後，車輛具有0mph的速度。這表示車輛要麼停下要麼怠速，要麼在平坦表面上要麼在傾斜表面上。在這些時刻期間，如果需要發動機12的扭矩來保持駐坡，則必須控制發動機12、M/G14和M/G14下遊的離合器。參照圖4，提供示出在車輛行駛期間離合器在打滑與不打滑之間變化的示例的可選擇的實施例。在這種情況下，允許M/G14在車輛10停住時以預定的速度旋轉或者「怠速」。在T1之前，車輛10靜止，M/G14旋轉，離合器打滑。應當注意，在所示出的實施例中，由於變速器16的輸入速度（ωin）為正，所以正打滑的離合器是變矩器19下遊的離合器。因此離合器可以是例如變速器中的離合器42、44。在點T1，變速器16的輸入速度隨著車輛被推進而增加。離合器中的壓力可增加，但是離合器仍在時刻T1和T2之間打滑。車輛10可在例如時刻T1和T2之間緩慢行進。在時刻T2，離合器被鎖定，變速器16的輸入速度接近於車輛10的速度。在時刻T2和T3之間，車輛10行進，而離合器不打滑，從而M/G14的改變對應於變速器16的輸入速度的改變，進而變速器16的輸入速度的改變對應於車輛速度的改變。在時刻T3，離合器解鎖並開始打滑，而M/G14的速度返回到怠速，變速器16的輸入速度繼續隨著車輛10變慢到停止而減小。在時刻T4，車輛10再次在M/G14旋轉和離合器打滑的情況下停止。如前面所公開的，為了令人滿意地駐坡，車輛10必須以最小擾動來保持靜止。因此，在駐坡期間，當需要起動發動機12或者至少增加扭矩時，必須提供控制系統，如前所述。現在將參照圖5-7來描述這樣的系統的示例。參照圖5，示出在駐坡周期期間的M/G14的溫度（「電機溫度」）以及逆變器20的溫度（「逆變器溫度」）。針對逆變器溫度和電機溫度中的每種，提供滯後線。「逆變器溫度滯後線」和「電機溫度滯後線」將時延數據分別表現為逆變器溫度數據的函數和電機溫度數據的函數。在時刻T1之前，利用M/G14以及利用鎖定的離合器停用的發動機12實現駐坡。隨著M/G14由於從電池22到M/G14的電力的流動而實現駐坡，逆變器20和M/G14的溫度持續增加。在時刻T1，逆變器20的溫度已經增加到預定的校準的逆變器溫度（「逆變器溫度校準」）之上。該校準的溫度優選大於200°F，但是可被校準成可存在熱損害的威脅的任意溫度。在時刻T1，離合器打滑成卸載來自M/G14的熱。為了在離合器打滑時補充車輪18為了駐坡目的的動力需求，在T1起動發動機12。發動機12的起動和離合器的打滑大體同時地發生，優選在一秒鐘的若干分之一內。一旦發動機12起動，則所述離合器打開或者打滑，從而被傳遞的速度不低於發動機12的怠速，以防止發動機12失速。在T1時刻和T2時刻之間，發動機12持續通過動力傳動系提供必要的扭矩，以將車輛10保持為駐坡。隨著發動機12保持起動，M/G14和逆變器20由於不起動而冷卻下來。為了駐坡，發動機12能夠將扭矩提供給車輪18。如果需要，發動機12還可以以如前面公開的方式提供必要的動力來對電池22進行充電。在時刻T2，逆變器溫度滯後線已經減小到預定的校準的逆變器溫度量之下，電機溫度滯後已經減小到預定的校準的電機溫度量之下。應當理解，被校準的逆變器溫度值與被校準的電機溫度值在發動機12起動時與發動機12關閉時相比可以是不同的。換句話說，與逆變器20和M/G被加熱時相比，當逆變器20和M/G14被冷卻時，用於逆變器和電機的校準溫度值可以更低或者更高。當逆變器溫度滯後值和電機溫度滯後值在時刻T2均已經減小到校準值之下時，逆變器20的溫度和M/G14的溫度被確定為處於安全溫度，從而離合器可鎖定且M/G14可再次工作，以為駐坡提供必要的扭矩。在時刻T2之後，逆變器溫度和電機溫度由於被提供為將車輛10保持在斜面上的做功而再次上升。參照圖6，提供駐坡的方法的一個示例，其中，在車輛10停止時，離合器可被鎖定且M/G14處在0mph。VSC32和其他的控制器實現所示出的示例。所述方法在步驟100開始。在步驟102，做出離合器是否被鎖定的確定。如果離合器被鎖定，則在步驟104，做出M/G14的溫度（Mot_temp）是否在預定的校準的電機溫度（CAL_MOT_TEMP）之上的確定。如果M/G14的溫度沒有在預定的校準的電機溫度之上，則在步驟106做出有關逆變器20的溫度（Inv_temp）是否在預定的校準的逆變器溫度（CAL_INV_TEMP）之上的確定。如果溫度在各個預定值之上，則在步驟108，離合器解鎖。在可以與步驟108大體同時的步驟110，做出帶動和起動發動機12的請求，減小M/G14的扭矩。這使得M/G14和逆變器20在沒有將扭矩提供給車輪18時被冷卻。如果在步驟102確定離合器被鎖定，則在步驟112，做出M/G14的溫度(Mot_temp)是否小於校準的電機溫度滯後(CAL_MOT_TEMP-MOTTHYST)的確定。如果小於，則在步驟114做出有關逆變器20的溫度（Inv_temp）是否小於校準的逆變器溫度滯後（CAL_INV_TEMP-INVTHYST）的確定。如果在步驟112和步驟114做出肯定的確定，則M/G14和逆變器20兩者的溫度已經達到安全限制，從而M/G14可增加扭矩，以提供駐坡。在步驟116，離合器鎖定。在可與步驟116同時的步驟118，做出禁用發動機的請求，增加M/G14的扭矩，以提供駐坡。所述方法在120結束，在步驟120，此時方法可在步驟100再次重複。參照圖7，提供用於駐坡的算法的另一示例，其中，在車輛10停住時，M/G14保持旋轉。VSC32和其他的控制器實現所示出的示例。所述方法在步驟200開始。在步驟202，做出是否起動發動機12的確定。如果發動機12沒有起動，則在步驟204，做出M/G14的溫度是否在預定的校準的電機溫度值之上的確定。如果M/G14沒有太熱，則在步驟206做出逆變器20是否太熱（即，逆變器20的溫度在預定的校準的逆變器溫度之上）的確定。如果在步驟204或者206做出肯定的確定，則在步驟208，做出啟動發動機12和減小M/G14的扭矩的請求。因此發動機12在M/G14和逆變器被冷卻時實現駐坡。如果在步驟202確定發動機起動，則在步驟210做出有關M/G14的溫度是否小於校準的電機溫度滯後的確定。如果小於，則在步驟212做出有關逆變器20的溫度是否小於校準的逆變器溫度滯後的進一步確定。如果在步驟210和212做出肯定的確定，則M/G14和逆變器20的溫度已經達到安全限制，從而M/G14可增加扭矩來提供駐坡。因此，在步驟214，禁用發動機，增加M/G14的扭矩以向車輪18提供必要的扭矩。雖然上面描述了示例性實施例，但是並非意圖這些實施例描述本發明的所有可行的形式。相反，在說明書中使用的詞語是描述性的詞語而非限制。預期本公開的各個實施例可以組合或者重新布置，以實現特定的結果。此外，在這個意義上，與其他實施例或者現有技術實施方式相比，這裡描述的特定實施例在一個或多個特性上被描述為不太令人滿意，其他實施例和現有技術實施方式沒有在本公開的範圍之外並且對於特定應用可以是合適的。