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技术

技术编号:20438855 阅读:45 留言:0更新日期:2019-02-26 23:38
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。

A Decoupling Method of Input and Output Torques for Engine Speed Control and Its Hybrid Power System

A method of decoupling output torque and input torque during engine speed control of vehicle hybrid power system includes: in the selected mode of multi-mode transmission, according to the virtual input torque commanded on the input component of multi-mode transmission for engine speed control, the virtual output torque required on the output component of multi-mode transmission is determined by the controller to make transmission possible. The speed of the output component remains unchanged to prevent unwanted torque changes at the output component. The controller determines the virtual output torque by the first storage transfer function. For the selected mode of multi-mode transmission, the first storage transfer function correlates the virtual output torque with the virtual input torque based on the virtual physical dynamics of the vehicle transmission system. Hybrid power system includes engine and hybrid transmission, as well as the controller to control the hybrid transmission according to this method.

【技术实现步骤摘要】
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
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。
技术实现思路
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。在本专利技术的一个方面,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。在本专利技术的范围内,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。在本专利技术的一个方面,多模式变速器可包括至少两个行星齿轮组,以及第一和第二选择性接合的扭矩传递机构。每个扭矩传递机构能够选择性地接合,以将一个行星齿轮组中的相应构件连接到一个行星齿轮组的另一个构件或连接到固定构件。在变速器的第一运行模式中,第一扭矩传递机构接合,第二扭矩传递机构脱离,在变速器的第二运行模式中,第二扭矩传递机构接合,第一扭矩传递机构脱离。传动系的建模物理动力学对于第一运行模式和第二运行模式是不同的。在不同的运行模式下,通过变速器的扭矩路径是不同的,影响由各种部件承受的物理负载。例如,第一扭矩传递机构将具有不同的阻尼能力,因此在接合时和未接合时由不同的阻尼函数建模。类似地,第一扭矩传递机构在接合时和未接合时具有不同的弹簧效应,第二扭矩传递机构也是如此。在本专利技术的一个方面,多模式变速器包括第一马达/发电机和第二马达/发电机,并且由控制器控制来提供三种电动车辆模式。三种电动车辆模式包括:第一电动车辆模式,其中第二马达/发电机在输出构件处提供扭矩而第一马达/发电机不提供扭矩,第二电动车辆模式,其中第一马达/发电机和第二马达/发电机都在输出构件处提供扭矩,以及第三电动车辆模式,其中第一马达/发电机在输出构件处提供扭矩而第二马达/发电机不提供扭矩。用于车辆的混合动力系包括具有输入构件和输出构件的多模式变速器。控制器可操作地连接到多模式变速器并且被配置为执行存储算法,该算法包括第一存储传递函数,对于多模式变速器的每个所选模式,第一存储传递函数基于车辆传动系的建模物理动力学将输出构件处的虚拟输出扭矩与输入构件处的虚拟输入扭矩相关联。存储算法指令虚拟输入扭矩,并且根据多模式变速器输入构件上指令的虚拟输入扭矩,通过第一传递函数确定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,如本文所定义的,以防止输出构件处出现不希望的扭矩变化。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。建模物理动力学能表示为状态空间模型。混合动力系还包括可操作地连接到输入构件的发动机。存储算法被配置为至少部分地根据发动机的预定速度曲线来指令虚拟输入扭矩。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,使得输入构件处的扭矩等于用于发动机速度控制的虚拟输入扭矩,输出构件处的扭矩等于虚拟输出扭矩。存储算法被配置为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为多个马达/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。在本专利技术的一个方面,混合动力系还包括可操作地连接到输入构件的发动机。存储算法能够被配置为监测车辆运行状况,确定车辆运行状况保证发动机速度控制事件。指令虚拟输入扭矩是响应于确定运行状况保证发动机速度控制事件。在本专利技术的一个方面,多模式变速器包括至少两个行星齿轮组,第一选择性接合的扭矩传递机构和第二选择性接合的扭矩传递机构。每个扭矩传递机构能够选择性地接合,以将一个行星齿轮组中的相应构件连接到一个行星齿轮组的另一个构件或连接到固定构件。在变速器的第一运行模式中,第一扭矩传递机构接合,第二扭矩传递机构脱离,在变速器的第二运行模式中,第二扭矩传递机构接合,第一扭矩传递机构脱离。在本专利技术的一个方面,多模式变速器包括第一马达/发电机和第二马达/发电机,并且由控制器控制来提供三种电动车辆模式,包括第一电动车辆模式,其中第二马达/发电机在输出构件处提供扭矩而第一马达/发电机不提供扭矩,第二电动车辆模式,其中第一马达/发电机和第二马达/发电机都在输出构件处提供扭矩,第三马达车辆模式,其中第一马达/发电机在输出构件处提供扭矩而第二马达/发电机不提供扭矩。在本专利技术的范围内,车辆包括混合动力系,该混合动力系包括具有曲轴的发动机,多模式变速器和控制器。多模式变速器具有可连接的与曲轴一起旋转的输入构件,并且具有输出构件。控制器可操作地连接到多模式变速器并且被配置为执行存储算法,该算法包括将虚拟输出扭矩与虚拟输入扭矩相关联的第一存储传递函数。对于多模式变速器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一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,所述方法包括:在多模式变速器的选定模式下,根据所述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,通过控制器确定所述多模式变速器输出构件上所需的虚拟输出扭矩,使得所述输出构件的转速不变,以防止所述输出构件处出现不希望的扭矩变化;其中,所述虚拟输出扭矩的确定是通过将虚拟输出扭矩与虚拟输入扭矩相关联的第一存储传递函数进行的,并且对于所述多模式变速器的选定模式,所述第一存储传递函数是基于所述车辆的传动系的建模物理动力学。

【技术特征摘要】
2017.08.10 US 15/6737161.一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,所述方法包括:在多模式变速器的选定模式下,根据所述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,通过控制器确定所述多模式变速器输出构件上所需的虚拟输出扭矩,使得所述输出构件的转速不变,以防止所述输出构件处出现不希望的扭矩变化;其中,所述虚拟输出扭矩的确定是通过将虚拟输出扭矩与虚拟输入扭矩相关联的第一存储传递函数进行的,并且对于所述多模式变速器的选定模式,所述第一存储传递函数是基于所述车辆的传动系的建模物理动力学。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述传动系的所述建模物理动力学包括所述选定模式的传动系部件的弹簧函数、阻尼函数和惯性质量值。3.根据权利要求2所述的方法,其中,所述传动系的建模物理动力学表示为状态空间模型。4.根据权利要求1所述的方法,其中所述动力系包括可操作地连接到所述输入构件的发动机,所述方法还包括:至少部分地根据发动机速度曲线指令所述虚拟输入扭矩。5.根据权利要求4所述的方法,其中,所述多模式变速器包括多个马达/发电机,所述多个马达/发电机可控的将物理扭矩施加到所述多模式变速器的相应部件,使得所述输入构件处的扭矩等于所述虚拟输入扭矩,且所述输出构件处的扭矩等于所述虚拟输出扭矩,所述方法还包括:根据第二存储传递函数,通过所述控制器将所述虚拟输入扭矩和所述虚拟输出扭矩转换成所述多个马达/发电机的相应扭矩;控制所述多个马达/发电机来提供相应的扭矩。6.根据权利要求4所述的方法,其中,所述动力系包括可操作地连接到所述输入构件的发动机,且所述方法还包括:监测车辆运行状况;确定所述车辆运行状况保证发动机速度控制事件;其中,所述指令所述虚拟输入扭矩是响应于确定所述车辆运行状况保证发动机启动事件。7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述多模式变速器包括至少两个行星齿轮组、第一选择性可接合的扭矩传递机构,以及第二选择性可接合的扭矩传递机构;其中所述扭矩传递机构的每一个选择性地可接合,以将所述行星齿轮组中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员:叶绍春
申请(专利权)人:通用汽车环球科技运作有限责任公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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