控制车辆中开始传输发动机扭矩所需时间量的系统和方法

摘要

本发明披露了一种控制车辆中开始传输发动机扭矩所需时间量的系统和方法。该方法控制开始向传动装置传输具有停止/起动特征的内燃机的扭矩所需要的时间量的方法，所述传动装置被配置为传输发动机的扭矩到车辆中的驱动轮。所述方法包括确定发动机是否可以起动。所述方法还包括用流体预填充液压促动离合器，该离合器被配置为当发动机可以起动时连接发动机到传动装置。因此，开始向传动装置传输发动机的扭矩所需要的时间量被减少。所述系统使用用于控制开始传输发动机的扭矩所需要的时间量的该方法。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制车辆中开始传输发动机扭矩所需的时间量的 系统和方法。

背景技术

大部分现代车辆使用内燃机用于推进。为了试图减少废气排放，以及为 了改进燃料效率，一些车辆使用与内燃机和传动装置结合的电马达/发电机以 形成混合传动系。同样为了减少废气排放和改进燃料效率，一些车辆包括具 有停止/起动能力的内燃机。

停止/起动能力允许发动机当车辆停止时被自动地关闭，及当车辆操作者 释放所关注的车辆刹车踏板时被自动地重新起动。通常地，因为当车停止时 发动机不消耗燃料或产生后-燃烧(post-combustion)废气，停止/起动能力 减少发动机的排放和改进车的总燃料效率。

如在任何上述传动系中所使用的，内燃机常常被用于驱动交流发电机， 该交流发电机被配置为产生电力用于运转各种车辆附件和子系统，也用于为 车载能量存储设备充电。在具有停止/起动能力的发动机中，交流发电机/马 达可以被特别设计为，当车辆运动再次被期望时快速地重新起动已经关闭的 发动机。

当这样的发动机重新起动时，所关注的传动系需要时间以开始传输发动 机扭矩到车辆的驱动轮，因此产生在当作出对车辆驱动的要求时的时刻和当 发动机扭矩被实际施加于轮子时的时刻之间的延迟。

发明内容

提供了一种方法，该方法用于控制开始向传动装置传输内燃机的扭矩所 需要的时间量，该内燃机具备停止/起动特征，该传动装置被配置为传输发动 机的扭矩到车辆中的驱动轮。该方法包括确定发动机是否可以起动，也就是， 发动机的起动是否被迫切地要求或预期。该方法还包括用流体预填充液压促 动离合器，该离合器被配置为当发动机可以起动，也就是在发动机实际起动 之前时，将发动机连接到传动装置。因此，开始向传动装置传输发动机的扭 矩所需要的时间量被减少。

当发动机可以起动时，该方法还可包括用流体预填充液压促动阻尼器。 该阻尼器可以被操作地连接到发动机和传动装置的每一个，及被配置为使发 动机的至少一些振动不能被传输到传动装置。

根据该方法，确定发动机是否可以起动和用流体预填充离合器和阻尼器 的行为中的每一个可以通过布置在车辆中的控制器来实现。

发动机是否可以起动可以通过初始确定从操作地连接到传动装置的马 达/发电机可获得的最大扭矩输入量而确认。确认发动机是否可以起动可以然 后通过确定需要的来自传动装置的扭矩输出量和获取预先确定的偏移扭矩 值而实现。此外，确认发动机是否可以起动可以然后通过确定临界扭矩值及 比较临界扭矩值和需要的来自传动装置的扭矩输出量而实现，其中临界扭矩 值是最大扭矩输入量和偏移扭矩值之间的差值。因此，当需要的扭矩输出水 平大于临界扭矩值时，可以作出发动机可以起动的决定。

确定需要的来自传动装置的扭矩输出量的行为通过使用表示一设备的 位置的数据而实现，该设备与控制器操作地通讯且被配置为通过车辆的操作 者促动，该设备诸如油门踏板。获取偏移扭矩值的行为可以由控制器通过包 含偏移扭矩值的表而实现。该表可以被编程到控制器中。

控制器还可以用预先确定的扭矩系数被编程。相应地，当离合器和阻尼 器的预填充开始时，如果需要的扭矩输出水平下降到临界扭矩值以下且下降 值大于预先确定的扭矩系数，预填充可以被中止。

该方法还可以包括使用表示马达/发电机的温度数据和速度中的至少一 个的数据来确定最大扭矩输入量。

还提供了一种使用用于控制开始传输发动机扭矩所需要的时间量的该 方法的系统。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将通过用于实施本发明的 下面具体描述的最佳模式连同附图显而易见。

附图说明

图1是使用具有停止/起动特征的内燃机的混合电动车辆的示意平面图； 及

图2是示出了用于控制开始传输图1所示混合电动车辆中的内燃机的扭 矩所需要的时间量的方法的流程图。

具体实施方式

参考附图，其中相同的附图标记指向相同的部件，图1示出了混合电动 车辆(HEV)10的示意图。HEV10包括内燃机12，诸如火花或压缩点火式 发动机，该内燃机12适于提供扭矩到驱动轮14和/或轮16以由此推动车辆。 发动机12包括停止/起动能力或特征，该能力或特征允许当发动机扭矩不被 需要以推动HEV10时发动机被自动关闭且然后当发动机扭矩再次被需要时 自动重新起动。

因为当车辆停止时发动机不消耗燃料或产生后燃烧废气，发动机12的 停止/起动能力减少HEV10的总排放并改进车辆的燃料效率。HEV10还包括 系统13，该系统13用于控制在发动机已重新起动后开始传输发动机12的扭 矩所需要的时间量。系统13包括传动装置18，该传动装置18操作地连接到 发动机12，且被配置为当发动机运行时，经由驱动轴或传动轴20传输发动 机的扭矩到驱动轮14和/或16。

发动机12经由排放系统22排放作为燃烧过程产物的气体到环境。排放 系统22包括催化转化器24，如本领域技术人员所理解的，该催化转化器24 用于在被排放的气体(即，废气排放物)进入大气之前减少该气体的毒性。 发动机12包括内部部件，诸如凸轮轴、曲轴、往复式活塞和连杆，它们中 没有一个被示出，但本领域技术人员会理解它们的存在。活塞传递燃烧的力 到曲轴且由此使发动机12旋转。

尽管车辆10作为混合电动型车辆被示出，但还可以设想包括具有停止/ 起动能力的发动机12的非混合车辆。发动机12还可以被用于发动机制动， 即，使用HEV10的惯性以使发动机旋转，由此当HEV从高速滑行时使车辆 减速。此外，发动机12可以被配置为从能量存储设备26接收能量和向能量 存储设备26供应能量，该能量存储设备26诸如一个或多个电池。

HEV10还包括马达-发电机28和30。马达-发电机28和30被配置为从 能量存储设备26接收能量和向能量存储设备26供应能量，且可以被配置为 经由再生制动使HEV10减速。如所示的，马达-发电机28和30被定位在传 动装置18之内，但也可以被定位在HEV10的任何地方，取决于车辆架构和 功率流的控制。HEV10能够单独地通过马达-发电机28、30被推动，或通过 马达-发电机28、30与发动机12结合地被推动。尽管两个马达-发电机28和 30被示出，取决于HEV10的实际配置，仅一个马达-发电机可以在所关注的 车辆的传动系内被应用。

通常地，利用发动机和两个马达-发电机的HEV可以连接发动机和马达 -发电机到传动装置，从而发动机的扭矩和转速可以不依赖于车辆的速度和 期望的加速度而被选择。发动机的这种控制典型地通过改变来自两个马达- 发电机的各扭矩贡献达成。因此，利用发动机与两个马达-发电机的组合的 HEV可以获得来自发动机和两个马达-发电机中的每一个的适当扭矩贡献及 实现改进的总的车辆效率。

能量存储设备26供应电能以提供电力给发动机12、马达-发电机28和 30及其它各种车辆附件，所述附件诸如车辆加热和通风系统，及外部和内部 照明装置。能量存储设备26被配置为选择性地存储能量至最大可允许的充 电状态(SOC)，和释放被存储的能量至预先确定的最小的SOC。能量存储 设备26的预先确定的最小SOC是低充电状态，在该低充电状态以下能量存 储设备不能提供足够的电流来驱动马达-发电机28、30。能量存储设备26的 预先确定的最小的SOC可以被多种因素影响，诸如周围环境的温度太低， 或能量存储设备内的故障，如本领域技术人员所理解的那样。如果例如能量 存储设备的内部温度增加超过一特定操作限制，诸如由于最近中断的快速充 电周期，故障可以在能量存储设备26内产生。

系统13还包括被配置为选择性地连接和断开发动机12和传动装置18 的液压促动离合器32。用于促动离合器32的加压流体可以通过流体压力源 提供，诸如通常被使用以产生流体压力用于操作传动装置18的油泵(未示 出)。用流体填充离合器32使发动机12与传动装置18联接，从而传输发动 机的扭矩以为存储设备26充电和帮助推动HEV10。

系统13还可包括液压促动的阻尼器34。如所示出的，阻尼器34操作地 连接到发动机12和传动装置18中的每一个，且被配置为衰减或滤除发动机 的振动，也就是，使发动机的至少一些振动不能被传输到传动装置。如在这 里使用的，阻尼器34是弹性体(spring-mass)类型系统，其被配置为使发 动机12的操作平顺和便于传递稳定的扭矩流到传动装置18。如通常具有任 何弹性体类型系统的情况一样，阻尼器34的特点在于共振频率，在阻尼器 的情况下，虽然该共振频率发生在发动机12的操作范围之下，但是在发动 机起动时成为阻碍(traversed)。因此，在发动机12起动时，阻尼器34填充 有流体且由此被锁定以形成实心结构，从而发动机12的扭矩穿过阻尼器34 而不干扰弹性体系统且不引起共振。

典型地，用流体填充离合器32和阻尼器34需要时间，其可以导致所关 注的传动系花费额外时间来开始传输发动机扭矩到车辆的驱动轮。从而，时 间延迟可以发生在当作出车辆驱动的要求时的时刻和当发动机12的扭矩被 实际作用在驱动轮14和/或16时的时刻之间。

HEV10还包括控制器36，该控制器36适合于调整发动机12、马达-发 电机28和30、传动装置18、离合器32和阻尼器34的操作。控制器36被 配置为监控能量存储设备26的SOC。控制器36还被配置为确定发动机12 的起动或重新起动是否可以或迫切需要。此外，当这样的起动可以时，但在 实际需要起动发动机发生之前，控制器36可操作为用流体预填充离合器32 和阻尼器34。为了减少开始向传动装置18传输发动机12的扭矩所需要的时 间量，在发动机12被起动之前的离合器32和阻尼器34的这种预填充是有 益的。

通过初始地确定仅从由能量存储设备26提供电力的马达/发电机28、30 可获得的最大扭矩输入量，也就是不用来自发动机12的帮助的纯依赖电的 扭矩，控制器36可以确认发动机12可以起动。从马达/发电机28、30可获 得的该最大扭矩输入量可以通过使用在马达/发动机和HEV10的测试、标定、 及研发时开发的数据被确定。通常地，仅从马达/发电机28、30可获得的最 大扭矩输入量可表示马达/发电机的运转速度和温度、能量存储设备26的 SOC、以及其它因素中的至少一个。在可获得的最大扭矩输入量的确认之后， 控制器36可以确定需要的来自传动装置的扭矩输出量。需要的来自传动装 置的扭矩输出量通过与控制器36操作通讯的设备38典型地被信号通知。表 示设备38的位置的数据可以被用于选择或识别需要的来自传动装置18的扭 矩输出量。设备38可以是被配置为通过HEV10的操作者操纵的加速踏板。

为了确认发动机12可以起动，控制器36可以随后从表40获取预先确 定的偏移扭矩(offset torque)值。表40可以被编程到控制器36中且包含离 散的偏移扭矩值，其中偏移扭矩是HEV10的速度的函数。预先确定的偏移 扭矩值是在HEV10的特定速度和在当期望发生发动机12的重新起动时的时 刻从马达/发电机28、30获取的扭矩输出量。离散的偏移扭矩值通常在马达/ 发电机28、30的标定阶段期间和在为了考虑HEV的各种操作条件的HEV10 的测试过程中被预先确定。此外，为了确认发动机是否可以起动，则可确定 一临界扭矩值，该临界扭矩值是从马达/发电机28、30可获得的最大扭矩输 入量和偏移扭矩值之间的差值。临界扭矩值和需要的来自传动装置的扭矩输 出量可以随后被比较。基于这样的比较，控制器会确认当需要的来自传动装 置的扭矩输出量大于临界扭矩值时发动机可以起动。因此，临界扭矩值代表 如果实际被需要的来自传动装置18的扭矩输出量超过则使离合器32和阻尼 器34发生预填充的扭矩量。

控制器36还可以被操作为中止离合器32和阻尼器34的预填充。为了 便于确定离合器32和阻尼器34的预填充是否应被中止，控制器36还可以 用预先确定的扭矩系数(quotient)42编程。预先确定的扭矩系数42是特定 的扭矩量，其用来考虑通过设备38信号通知的要求的扭矩水平中的波动， 且防止不必要的预填充循环并停止用流体填充离合器32和阻尼器34。预先 确定的扭矩系数42通常在HEV10的开发和测试过程中被确立。一旦控制器 36开始用流体预填充离合器32和阻尼器34，如果需要的扭矩输出水平下降 到临界扭矩值以下且下降值大于预先确定的扭矩系数42，预填充可以被中 止。

如上对图1中示出的系统13所描述的一样，图2描述了用于控制开始 向传动装置18传输发动机12的扭矩所需要的时间量的方法50。所述方法在 框52开始，HEV10在发动机12关闭的情况下以一可测量的速度沿着道路 前进、或HEV静止。所述方法然后从框52进行到框54，框54用于通过控 制器36确定发动机12是否可以起动。在框54之后，在框56，所述方法包 括当发动机的起动被确认为可以时用流体预填充离合器32以操作地连接发 动机12和传动装置18。如上对系统13所描述的一样，离合器32的预填充 有助于减少开始向传动装置18传输发动机12的扭矩所需要的时间量。

如上对图1所描述的一样，确定发动机12是否可以起动可以通过初始 确定从马达/发电机28、30可获得的最大扭矩输入量被确认。此外，确认发 动机12是否可以起动还通过确定需要的来自传动装置18的扭矩输出量和从 表40获取的预先确定的偏移扭矩值而被辅助。此外，确认发动机12是否可 以起动可以然后通过确定临界扭矩值而实现，其中临界扭矩值是最大扭矩输 入量和偏移扭矩值之间的差值。在临界扭矩值确定之后，临界扭矩值和需要 的来自传动装置的扭矩输出量可以被比较。当需要的扭矩输出水平被确定大 于临界扭矩值时，形成发动机12可以起动的结论。

方法50还包括当发动机10的起动被确认为可以时在框58通过控制器 36用流体预填充阻尼器34。方法50还可以包括在框60经由控制器36监控 需要的扭矩输出水平是否下降到临界扭矩值以下且下降值大于预先确定的 扭矩系数42。

如果控制器36确定需要的扭矩输出水平已下降到临界扭矩值以下且下 降值大于预先确定的扭矩系数42，离合器32和阻尼器34的预填充将被中止， 否则离合器32和阻尼器34的预填充将继续不受约束。如果在框60中确定 为需要的扭矩输出水平下降到临界扭矩值之下且下降值大于预先确定的扭 矩系数42及预填充中止，所述方法循环至框52。

虽然用于执行本发明的最佳模式已被详细描述，但熟悉本发明涉及的领 域的人会识别各种可替换的设计和实施例用于在所附的权利要求的范围内 实践本发明。