專利名稱：基于發(fā)電機功率的冷起動方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種在具有針對車輛牽引輪的并行動カ傳送路徑的混合動カ電動車輛(hybrid electric vehicle)動カ傳動系(powertrain)中起動發(fā)動機的控制方法。
背景技術(shù)：
在例如第7，013, 213號美國專利以及第U. S. 2006/0016412 Al號美國專利申請公布中所公開的類型的混合動カ電動車輛動カ傳動系中，使用內(nèi)燃發(fā)動機和電カ牽引電動機來在分流的動カ傳送路徑中產(chǎn)生車輛牽引輪扭矩。動カ傳送路徑部分地由扭矩分流器行星齒輪系限定，在該行星齒輪系中，行星齒輪架可驅(qū)動地連接到發(fā)動機曲軸，環(huán)形齒輪通過齒 輪系可驅(qū)動地連接到車輛牽引輪的差動和橋總成。電動機也通過該齒輪系與差動和橋總成結(jié)合。在發(fā)電機-電動機-蓄電池分總成中，電動機和發(fā)電機連同蓄電池一起電結(jié)合。發(fā)電機直接連接到恒星齒輪，當發(fā)動機動カ通過行星齒輪單元被傳送給該齒輪系時，恒星齒輪用作反作用元件。通過控制發(fā)電機扭矩，發(fā)動機動カ輸出被分流為兩個并行的路徑。從發(fā)動機到行星齒輪單元，最終到動カ輸出軸建立機械動カ流動路徑。另ー個動カ流動路徑是電動力流動路徑，其從發(fā)動機，到發(fā)電機，再到電動機，然后到動カ輸出軸來傳輸動カ。因此，發(fā)電機、電動機和行星齒輪單元可用作具有連續(xù)變速比特性的電-機械變速器。車輛系統(tǒng)控制器協(xié)調(diào)分流的動カ傳輸。在正常的運行條件下，車輛系統(tǒng)控制器解釋駕駛者對動カ的要求，如加速或減速功能要求。然后確定為了滿足駕駛者的動カ要求并且在考慮發(fā)動機燃料經(jīng)濟性、排放質(zhì)量等的同時實現(xiàn)特定的車輛性能，每ー動力源需要何時提供扭矩并且提供多少扭矩。車輛系統(tǒng)控制器將確定發(fā)動機扭矩和速度關(guān)系的工作點。當發(fā)電機用作電動機時，發(fā)電機可向行星齒輪系傳送動力。該動カ可用于在發(fā)動機起動期間將發(fā)動機起動。當發(fā)電機用作發(fā)電機時，其由行星齒輪系驅(qū)動，以實現(xiàn)向蓄電池充電。當發(fā)電機被沒有通過驅(qū)動橋(transaxle)齒輪系機械傳送的那部分發(fā)動機動カ所驅(qū)動時，發(fā)電機可起發(fā)電機的作用。按照正的動カ分流配置，通過行星齒輪系傳送到發(fā)電機的發(fā)動機動カ的結(jié)余對蓄電池進行充電，蓄電池驅(qū)動牽引電動機。以這樣的方式，兩個動力源，即發(fā)動機和發(fā)電機-電動機-蓄電池子系統(tǒng)被整合，從而它們可以無縫地一起工作，以滿足駕駛者對動カ的要求。該系統(tǒng)將實現(xiàn)兩個動力源之間的最佳動カ分流。發(fā)電機用作內(nèi)燃發(fā)動機的起動電動機。在正常的運行循環(huán)中，發(fā)動機必然被頻繁地起動和停止。毎次發(fā)動機被起動時，發(fā)動機必須在不超過蓄電池功率極限的情況下，經(jīng)大的溫度范圍被快速、無噪音、平穩(wěn)地起動。發(fā)動機起動模式不能發(fā)生在所謂的諧振區(qū)域(resonance zone)中的擴展時間段內(nèi)，在諧振區(qū)域期間，發(fā)動機扭矩傳送不穩(wěn)定并且具有扭矩尖峰的特點。對于當前一般的汽車發(fā)動機，該諧振區(qū)域的典型發(fā)動機速度范圍大約是300-500rpmo當發(fā)動機溫度非常低時，滿足各種發(fā)動機的起動要求是很難實現(xiàn)的。由于冷的發(fā)動機潤滑劑的摩擦増大，所以冷的發(fā)動機需要更多的能量來起動。此外，由于蓄電池的化學特性的限制，冷的蓄電池無法提供同樣多的能量。如果發(fā)動機設(shè)計有可變氣門正時(valvetiming)，則冷的發(fā)動機的起動變得更加困難。這是因為，為了減小發(fā)動機的噪聲、振動和舒適性(NVH)而添加可變進氣門正時特征減小了發(fā)動機氣缸內(nèi)的壓強。這又使得在發(fā)動機能夠起動之前需要更高的起動速度。在第US 2006/0016412 Al號美國專利申請公布中討論了ー種冷起動方法。該冷起動方法需要指定的在起動事件期間保持恒定的目標發(fā)動機速度。使用第US 2006/0016412Al公布中的方法起動發(fā)動機所需的扭矩的變化引起用于起動發(fā)動機的功率發(fā)生波動。因此，在冷的環(huán)境中的變速器和發(fā)動機摩擦會引起高壓蓄電池的過放電。此外，在至少ー個發(fā)動機氣缸中的單個強烈的瞬時點火事件會瞬間增大發(fā)動機速度。然后，發(fā)電機被增大的發(fā)動機速度信號所激勵，通過減小發(fā)電機扭矩命令來對瞬時點火事件做出響應(yīng)。這會使得發(fā) 電機停止在起動模式期間幫助發(fā)動機，從而由于發(fā)動機控制器中的固有控制信號響應(yīng)時間延遲，并且由于由曲軸以及與曲軸機械連接的部件的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的瞬時動能改變引起的物理滯后時間，會導(dǎo)致發(fā)動機失速或者“無法起動(no-start) ”情況。如果利用第US 2006/0016412 Al號專利申請公布中所描述的這種方法，發(fā)動機成功且一致地產(chǎn)生發(fā)動機驅(qū)動扭矩，則在發(fā)動機速度増加到期望的發(fā)動機空轉(zhuǎn)速度之前，發(fā)動機速度被拖拉通過大約300-500rpm的諧振區(qū)域。這會導(dǎo)致利用比蓄電池能夠安全提供的功率更多的蓄電池功率。當蓄電池的充電狀態(tài)被耗盡時，這會導(dǎo)致低的蓄電池電壓情況。這會縮短蓄電池的壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免先前所描述的已知控制系統(tǒng)的局限，并且提高發(fā)動機冷起動性能。這通過在冷的發(fā)動機的發(fā)動機起動期間控制發(fā)電機功率(而非發(fā)動機速度)由本發(fā)明的方法來實現(xiàn)。如果由于冷的發(fā)動機溫度導(dǎo)致發(fā)動機摩擦較大，則起動期間的發(fā)動機速度將低于發(fā)動機溫度較高時的發(fā)動機速度。此外，在起動循環(huán)期間，即使發(fā)動機間歇地提供扭矩，發(fā)電機也將繼續(xù)提供扭矩以幫助發(fā)動機起動。本發(fā)明的方法包括選擇低于高壓蓄電池功率極限的目標發(fā)電機功率。這樣，該控制方法將防止超過總功率極限。本發(fā)明的方法包括以下步驟使用閉環(huán)控制技術(shù)來計算期望發(fā)動機起動速度，以便在創(chuàng)建穩(wěn)定的發(fā)動機扭矩時在考慮蓄電池功率極限的同時確定發(fā)動機起動期間將使用的特定發(fā)電機功率。用于保持發(fā)動機速度的發(fā)電機功率將導(dǎo)致起動速度的増加，以便幫助發(fā)動機通過不穩(wěn)定點火階段。因此，在發(fā)動機起動循環(huán)期間，所述方法將使發(fā)電機不需要提供額外的扭矩以幫助發(fā)動機通過發(fā)動機氣缸中緊隨初始點火之后的所謂“諧振區(qū)域”。因此，發(fā)動機和變速器在目標發(fā)電機功率下一起工作。對于具有相同溫度/摩擦特性的發(fā)動機系列，所給出的發(fā)電機功率控制方法均能夠提升發(fā)動機速度。這將使發(fā)動機的標定簡化，從而實現(xiàn)具有最佳廢氣排放質(zhì)量的發(fā)動機起始燃料添加事件。


圖I是能夠使用本發(fā)明的方法的動カ傳動系的示意圖；圖2是示出發(fā)動機起動速度階段的示圖；圖3是本發(fā)明的控制方法的流程圖；圖4是示出用于在發(fā)動機冷起動事件期間確定發(fā)電機功率目標的閉環(huán)控制的控制框圖；圖4a是由圖4的框圖的PI控制器執(zhí)行的控制步驟的框圖；圖5是傳統(tǒng)發(fā)動機冷起動事件期間的發(fā)動機速度改變的時間曲線圖；
圖6是使用本發(fā)明的方法的發(fā)動機冷起動期間的發(fā)動機速度改變的時間曲線圖；圖7是在使用本發(fā)明的方法的發(fā)動機冷起動事件期間的蓄電池功率的時間曲線圖。
具體實施例方式在圖I中所示意性示出的混合動カ傳動系配置中，內(nèi)燃發(fā)動機10的扭矩輸出曲軸通過曲軸減震器(damper) 10’被可驅(qū)動地連接到行星齒輪單元14的齒輪架12。齒輪單元14的恒星齒輪16用作反作用元件，并被可驅(qū)動地連接到發(fā)電機18。齒輪架12可旋轉(zhuǎn)地支撐與恒星齒輪16和環(huán)形齒輪22嚙合的行星小齒輪20，環(huán)形齒輪22被可驅(qū)動地連接到變速器扭矩輸入齒輪24。當由發(fā)動機向變速器傳送驅(qū)動動カ時，發(fā)電機18提供反扭矩。作為電動機-發(fā)電機-蓄電池電カ子系統(tǒng)的一部分，發(fā)電機產(chǎn)生電動カ來補充機械發(fā)動機動カ?？墒褂梅醋饔弥苿悠?6來為恒星齒輪16建立反作用點并且使發(fā)電機18不起作用。當發(fā)電機用作電動機，而發(fā)動機不起作用時，通過超越離合器(0. ff. C) 28對發(fā)動機的曲軸進行制動。如果在發(fā)動機關(guān)閉時發(fā)動機曲軸能夠提供足夠的反扭矩，則可去除超越尚合器28。動カ傳動系的主控制器是動カ傳動系控制模塊(PCM)，通常如圖I中的標號30所示。該控制模塊30接收駕駛者選擇信號(PRND)32，該信號32指示變速器將處于停車模式、倒車模式、空擋模式還是駕駛模式。如標號31所示的蓄電池溫度信號被發(fā)送到控制模塊30。加速器踏板位置傳感器將信號(APPS)34傳送給動カ傳動系控制模塊30。該信號是駕駛者動力要求的指示信號。模塊30還接收發(fā)動機冷卻劑溫度信號24、蓄電池電壓信號33、蓄電池充電狀態(tài)信號35和蓄電池放電極限信號37。發(fā)動機10處于電子發(fā)動機控制器(EEC) 30”的控制下，電子發(fā)動機控制器30”是動カ傳動系控制模塊30的一部分。期望的輪扭矩命令、期望的發(fā)動機速度命令和發(fā)電機制動命令由車輛系統(tǒng)控制器(VSC) 30’產(chǎn)生，并被發(fā)送給變速器控制模塊(TCM) 36以用于控制變速器發(fā)電機制動、發(fā)電機控制和電動機控制。電功率被傳輸給電動機38，電動機38可以是高扭矩感應(yīng)電動機，但是也可使用其它電動機來執(zhí)行本發(fā)明的控制功能。電カ子系統(tǒng)(發(fā)電機18和電動機38是其一部分)還包括處于車輛系統(tǒng)控制器30’的控制下的蓄電池和蓄電池控制模塊(BCM) 40，車輛系統(tǒng)控制器30’產(chǎn)生用于蓄電池控制模塊接觸器的命令42，該命令42使蓄電池處于充電或者功率傳送狀態(tài)。蓄電池和蓄電池控制模塊40、電動機38以及發(fā)電機18通過由虛線表示的高壓總線電連接。
變速器包括具有齒輪元件44、46和48的中間軸齒輪系。齒輪元件48連接到扭矩輸出齒輪50，該扭矩輸出齒輪50將功率傳送給差速器52和牽引輪54。電動機電樞連接到電動機驅(qū)動齒輪56，電動機驅(qū)動齒輪56與齒輪元件46可驅(qū)動地嚙合。對車輛制動器的使用產(chǎn)生制動器踏板位置傳感器信號(BPPS) 58，該信號58被傳送給制動器系統(tǒng)控制模塊(BSCM) 60,以便由車輛系統(tǒng)控制器發(fā)起再生制動(regenerativebraking)命令。如圖I中所示的混合動カ車輛動カ傳動系使用發(fā)動機和發(fā)電機的組合，利用行星齒輪單元14來使發(fā)動機和發(fā)電機彼此連接。在ー種驅(qū)動模式中，可獨立于發(fā)動機來使用包括電動機、發(fā)電機和蓄電池的電驅(qū)動系統(tǒng)。此時，蓄電池用作能量源。當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，由于發(fā)電機或反作用制動器26提供行星齒輪單元的反扭矩，所以車輛沿前進的方向被驅(qū)動。行星齒輪單元14利用來自模塊36的發(fā)電機命令來有效地使發(fā)動機速度與車輛速度解耦(decouple)。此時，發(fā)動機動カ輸出被劃分為兩個動力流動路徑,一個路徑是從齒輪架12到環(huán)形齒輪22，最終到達變速器輸入齒輪24的機械路徑。同吋，從齒輪架12到恒 星齒輪16，再到與電動機電結(jié)合的發(fā)電機建立電動カ流動路徑。電動機扭矩驅(qū)動輸出齒輪56。這種速度解稱(speed decoupling)以及組合的電動カ和機械動カ流動路徑使得該變速器具有與傳統(tǒng)的連續(xù)可變的變速器相似的特性。當電動カ流動路徑有效，而發(fā)動機不起作用時，電動機從蓄電池獲取功率并獨立于發(fā)動機在前進和倒退方向上提供推動力。此外，當電動機起發(fā)電機的作用吋，電動機可提供制動扭矩。這可在制動期間捕獲車輛動能(否則這些動能會消失為熱量)，從而對蓄電池進行充電。如前所述，可同時使用發(fā)動機和電動機-發(fā)電機-蓄電池子系統(tǒng)來在前進方向上驅(qū)動車輛，以滿足駕駛者的動カ要求并獲得更好的加速性能。與傳統(tǒng)的連續(xù)可變的變速器車輛的情況ー樣，通過如前所述使發(fā)動機盡可能在其最大效率區(qū)或者接近其最大效率區(qū)內(nèi)運行，來提高燃料經(jīng)濟性和排放質(zhì)量。潛在地，燃料經(jīng)濟性和排放質(zhì)量還可進ー步提高，這是因為有兩個動カ源，因此可在保持相同的車輛性能的同時減小發(fā)動機大小。如果發(fā)動機所需的發(fā)動機運行條件不利于燃料經(jīng)濟性和排放質(zhì)量，則發(fā)動機可被停止(關(guān)閉)，并可將電動機用作唯一的動カ源。在圖I所示的配置的情況下，兩個動力源無縫地一起工作，以實現(xiàn)獲得更好的燃料經(jīng)濟性和排放質(zhì)量的目標。車輛系統(tǒng)控制器在兩個動力源之間協(xié)調(diào)車輛控制。由于車輛系統(tǒng)控制器在各種動カ傳動系運行條件下協(xié)調(diào)車輛控制，所以車輛系統(tǒng)控制器執(zhí)行分級功能。假設(shè)沒有子系統(tǒng)部件故障，則車輛系統(tǒng)控制器解釋駕駛者要求(如駕駛范圍選擇32以及加速或減速要求34)，然后基于駕駛者要求和動カ傳動系限制來確定輪扭矩命令。此外，車輛系統(tǒng)控制器確定為了滿足駕駛者要求并且實現(xiàn)特定的車輛性能、期望的燃料經(jīng)濟性和期望的排放質(zhì)量水平，每ー動力源需要提供多少扭矩以及每ー動力源何時需要提供扭矩。車輛系統(tǒng)控制器由此確定何時需要關(guān)閉和打開發(fā)動機。還確定當發(fā)動機打開時，針對給定的發(fā)動機動カ要求的發(fā)動機工作點(即，發(fā)動機速度和扭矩)。如果車輛在例如紅綠燈處停車，則發(fā)動機將被停止。在正常的城市駕駛期間，發(fā)動機必然要被起動和停止若干次。由干與利用點火鑰匙開關(guān)的車輛初始起動不同，駕駛者不會預(yù)料到這樣的發(fā)動機起動和停止事件的發(fā)生，所以在正常城市駕駛期間發(fā)動機的起動事件應(yīng)該是覺察不到的。
如圖2所示，發(fā)動機起動事件可包括幾個階段，這幾個階段在圖2中標識為起動(cranking)或發(fā)動機速度命令形成(profiling)階段、開始加燃料階段以及發(fā)動機傳送動カ階段。從ー個階段到另ー個階段的轉(zhuǎn)變會在不同時間發(fā)生，這取決于駕駛條件以及其它運行變量。因此，在圖2的時間曲線圖(time slot)上，例如起動階段會向左或向右移動。開始加燃料階段和發(fā)動機動カ傳送階段也是如此。圖3示出本發(fā)明的控制方法，與利用發(fā)電機扭矩反作用的已知發(fā)動機速度控制方法不同，通過本發(fā)明的控制方法，在發(fā)動機起動期間控制發(fā)電機功率。圖3的方法還說明，在整個發(fā)動機起動事件期間，即使在發(fā)動機運行不穩(wěn)定時，發(fā)電機也將繼續(xù)向發(fā)動機提供動カ支援。所選擇的目標發(fā)電機功率將低于高壓蓄電池功率極限。在圖3中，在判斷塊70確定發(fā)動機點火系統(tǒng)是否處于起動模式。如果處于起動模式，則在動作塊72確定目標發(fā)電機功率。這將在隨后參照圖4進行描述。 在確定了目標發(fā)電機功率之后，在動作塊73確定實際發(fā)電機功率，并在動作塊74確定目標發(fā)動機速度。利用實際發(fā)電機功率和發(fā)動機速度，在動作塊76確定扭矩值。在判斷塊78，以閉環(huán)方式確定發(fā)動機速度是否達到固定的閾值。如果在判斷塊78確定的結(jié)果是達到閾值，則發(fā)動機將進入其正常運行模式，發(fā)動機起動事件完成。圖4是由標號73-78標識的流程圖部分中的基于發(fā)電機功率的冷起動方法的示意圖。該方法利用閉環(huán)控制器來計算期望的發(fā)動機起動速度，以便確定在發(fā)動機起動事件期間使用的特定發(fā)電機功率。在圖4的動作塊72，車輛系統(tǒng)控制器30’(見圖I)考慮蓄電池的功率極限和實際的發(fā)動機溫度來計算期望的發(fā)電機功率目標。在圖3的動作塊74，比例積分(PI)控制系統(tǒng)利用PI控制器80 (見圖4)來確定目標發(fā)動機速度。由PI控制器80確定的發(fā)動機速度在標號82處被削波(clip)，以避免超過預(yù)先標定的速度極限。然后，經(jīng)削波的值通過發(fā)動機速度濾波器84以消除無關(guān)的瞬時發(fā)動機速度波動。經(jīng)濾波的發(fā)動機速度被變速器控制模塊36接收。如圖4中的標號86處所示，由變速器控制模塊36發(fā)送的發(fā)電機扭矩信號與發(fā)電機速度信號相乘，以確定實際發(fā)電機功率。然后，在標號88處對實際發(fā)電機功率與發(fā)電機功率目標求和，以產(chǎn)生誤差信號，該誤差信號被發(fā)送給PI控制器80，從而完成閉環(huán)控制。變速器控制模塊36經(jīng)控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(在圖I中表示為“CAN”)接收來自車輛系統(tǒng)控制器的期望的發(fā)動機速度命令。變速器控制模塊計算合適的發(fā)電機扭矩命令，并利用控制區(qū)域網(wǎng)絡(luò)將實際發(fā)電機反饋提供給車輛系統(tǒng)控制器30’。然后，車輛系統(tǒng)控制器計算使用的實際發(fā)電機功率，然后在標號86處計算誤差反饋項。PI控制器80將主動改變目標發(fā)動機速度以便實現(xiàn)目標發(fā)電機功率的使用。當最小發(fā)動機速度標準被滿足時，退出基于發(fā)電機功率的冷起動方法。圖3所示的方法將使發(fā)動機起動速度増加，直到發(fā)電機功率滿足目標值為止。當發(fā)動機點火事件發(fā)生，并且創(chuàng)建了扭矩脈沖時，，用來保持發(fā)動機速度的發(fā)電機功率將下降，導(dǎo)致起動速度増加，以便保持發(fā)動機動カ目標。這有效地幫助發(fā)動機在發(fā)動機起動期間通過不穩(wěn)定點火期。通過控制發(fā)電機提供特定的發(fā)電機功率來確定發(fā)動機起動速度。該目標發(fā)電機功率與起動發(fā)動機時所使用的蓄電池功率量直接相關(guān)。此外，由于在整個發(fā)動機起動循環(huán)內(nèi)發(fā)動機受到幫助，所以變速器將不需要提供額外的扭矩來人為地將發(fā)動機拖拉通過不穩(wěn)定諧振區(qū)域(會是大約300-500rpm)。針對具有相同的溫度/摩擦力特性的各種發(fā)動機，本發(fā)明的方法均會提供發(fā)電機功率來増加發(fā)動機速度，由此使發(fā)動機的標定更簡單，以實現(xiàn)發(fā)動機起動期間的正確的燃料添加，從而改善廢氣排放。這與已知的混合動カ車輛動カ傳動系中使用的起動循環(huán)(其中，發(fā)動機起 動特性由于大幅變化的溫度而劇烈改變)不同。任何給定發(fā)動機溫度下的低的蓄電池溫度將導(dǎo)致低的起動速度，相同發(fā)動機溫度下的更高的蓄電池溫度將導(dǎo)致更高的起動速度。本發(fā)明的方法將通過在發(fā)動機起動事件期間持續(xù)地幫助發(fā)動機，來提供更快更平穩(wěn)的發(fā)動機起動。應(yīng)該保證不超出蓄電池的限制。圖5示出在利用已知方法的發(fā)動機起動事件期間的發(fā)動機速度的時間曲線圖。在附圖中，Ne表示發(fā)動機的速度，Ngen表示發(fā)電機的速度，Tgen表示發(fā)電機的扭矩。發(fā)動機起動速度在圖5中由標號90表示。獲得發(fā)動機起動速度90所需的發(fā)電機扭矩由標號92表示。發(fā)電機扭矩被保持在足夠高的值，以允許大致均勻的起動速度，直到發(fā)動機開始點火為止。通常，這發(fā)生在與發(fā)動機起動階段90期間通常產(chǎn)生的不穩(wěn)定性相比具有増大的諧振的區(qū)域中。該諧振區(qū)域產(chǎn)生的原因在于發(fā)動機點火的不穩(wěn)定性。在大約500rpm的發(fā)動機速度下，檢測到發(fā)動機運轉(zhuǎn)，但是發(fā)動機點火變得不穩(wěn)定。在由標號94表示的時間，檢測到發(fā)動機扭矩，這導(dǎo)致發(fā)動機速度的増加，直到在標號96處實現(xiàn)點火穩(wěn)定為止。一旦在時間94檢測到發(fā)動機扭矩，如標號98所示，發(fā)電機扭矩快速降低。這是因為，已知方法中的車輛系統(tǒng)控制器是基于發(fā)電機速度的控制，其嘗試將發(fā)動機保持在恒定的速度。因此，一旦在標號92所示的時間之后的時間檢測到發(fā)動機扭矩，那么即使此時點火穩(wěn)定性可能仍然不穩(wěn)定并且發(fā)動機速度的増加也僅是瞬時的，發(fā)電機扭矩也將快速降低。與圖5所示的已知發(fā)動機起動方法不同，圖6和圖7示出了本發(fā)明的相應(yīng)方法。圖6是從發(fā)動機起動事件的開始100到起動事件的結(jié)束之間的發(fā)動機速度的時間曲線圖。當開始發(fā)動機起動時，產(chǎn)生由標號102所示的發(fā)動機起動速度。這與圖5中標號90所示的起動速度相應(yīng)。起動速度可在窄的速度窗口內(nèi)波動。產(chǎn)生圖6中標號102所示的發(fā)動機起動速度所需的蓄電池功率由圖7中的標號106表示。當在時間112檢測到發(fā)動機扭矩吋，隨著發(fā)動機速度増加到由標號104表示的速度，出現(xiàn)諧振區(qū)域。蓄電池功率極限(在圖7中由標號108表不)高于由標號106表不的發(fā)電機功率。與圖5所示的時間曲線圖不同,如標號110所示,起動速度處的發(fā)電機扭矩在整個起動事件期間保持相對恒定。因此，從圖6中的時間112到時間104，隨著發(fā)動機起動速度増加，蓄電池功率不變。正是在該時間間隔中發(fā)生相對不穩(wěn)定的發(fā)動機點火。然而，發(fā)生不穩(wěn)定的點火的時間段比圖5中所示的相應(yīng)時間間隔短，并且扭矩波動的幅度減小。這是因為使用了蓄電池來幫助發(fā)動機動力，發(fā)動機不需要獨自作用以使發(fā)動機速度増加到標號116處的期望空轉(zhuǎn)速度。圖6中由標號116表不的空轉(zhuǎn)速度通常高于標號118 (對應(yīng)于產(chǎn)生發(fā)動機點火穩(wěn)定性的點)處的發(fā)動機速度。盡管已經(jīng)公開了本發(fā)明的實施例，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可進行修改。所有這樣的修改及其等同物都將由權(quán)利要求覆
至Jhl o
權(quán)利要求
1.ー種在混合動カ電動車輛動カ傳動系中控制發(fā)動機的起動事件的方法，該動カ傳動系包括內(nèi)燃發(fā)動機，形成第一動カ源；發(fā)電機、蓄電池及電動機，形成第二動カ源；齒輪系，限定從第一動カ源和第二動カ源到車輛牽引輪的動力流動路徑，發(fā)電機和發(fā)動機機械地連接到齒輪系的単獨的元件，由此在發(fā)動機起動事件期間，當檢測到發(fā)動機扭矩時，用作電動機的發(fā)電機將發(fā)動機起動功率傳遞到發(fā)動機，所述方法包括以下步驟 在整個發(fā)動機起動事件期間，使用實際發(fā)電機功率作為反饋變量以閉環(huán)方式控制目標發(fā)電機功率，由此當發(fā)動機點火不穩(wěn)定時，在發(fā)動機速度低于穩(wěn)定的發(fā)動機空轉(zhuǎn)速度時，發(fā)電機提供扭矩以輔助發(fā)動機起動。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，控制目標發(fā)電機功率的步驟還包括在發(fā)動機起動事件期間，將發(fā)電機功率限制在不超過標定的最大蓄電池功率極限的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，控制目標發(fā)電機功率的步驟包括以下步驟確定實際發(fā)電機功率，并使用實際發(fā)電機功率作為閉環(huán)反饋變量來調(diào)節(jié)發(fā)電機功率，由此在發(fā)動機點火不穩(wěn)定的階段期間，在發(fā)動機速度低于穩(wěn)定的發(fā)動機空轉(zhuǎn)速度時，發(fā)電機提供功率以輔助發(fā)動機起動。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，控制目標發(fā)電機功率的步驟還包括在發(fā)動機起動事件期間，將發(fā)電機功率限制在不超過標定的最大蓄電池功率極限的值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，確定實際發(fā)電機功率的步驟包括在連續(xù)的閉環(huán)循環(huán)中，測量發(fā)電機功率的實際值和目標發(fā)電機功率之間的差異；將實際發(fā)電機功率和目標發(fā)電機功率之間的誤差轉(zhuǎn)換成發(fā)動機速度命令，由此在發(fā)動機點火不穩(wěn)定的階段期間，在實現(xiàn)穩(wěn)定點火之前，朝著穩(wěn)定的空轉(zhuǎn)速度調(diào)節(jié)發(fā)動機速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，控制目標發(fā)電機功率的步驟包括在發(fā)動機起動事件期間調(diào)節(jié)目標發(fā)電機功率，直到發(fā)動機的穩(wěn)定點火開始為止。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，發(fā)動機的穩(wěn)定點火開始時的發(fā)動機速度處于標定的固定閾值。
8.—種在混合動カ電動車輛動カ傳動系中控制發(fā)動機的起動事件的方法，該動カ傳動系包括內(nèi)燃發(fā)動機，形成第一動カ源；發(fā)電機、蓄電池及電動機，形成第二動カ源，在發(fā)動機起動事件期間，當在振動諧振區(qū)域中檢測到發(fā)動機扭矩時，用作電動機的發(fā)電機將發(fā)動機起動功率傳遞到發(fā)動機，所述方法包括以下步驟 當發(fā)動機點火不穩(wěn)定時，在低于穩(wěn)定的發(fā)動機空轉(zhuǎn)速度的發(fā)動機速度下發(fā)電機提供扭矩以輔助發(fā)動機起動時，在整個發(fā)動機起動事件期間，使用實際發(fā)電機功率作為反饋變量以閉環(huán)方式控制目標發(fā)電機功率，由此使振動諧振區(qū)域的持續(xù)時間最少化，并使發(fā)動機速度増加，直到發(fā)電機功率滿足目標發(fā)電機功率為止。
9.ー種用于控制混合動カ車輛的方法，所述混合動カ車輛具有形成從發(fā)動機和電動機到車輛車輪的并聯(lián)式動力流動路徑的齒輪系和發(fā)電機，所述方法包括 在發(fā)動機起動循環(huán)的諧振區(qū)域期間，使用發(fā)電機扭矩起動發(fā)動機以使發(fā)動機速度增加； 以閉環(huán)方式控制發(fā)電機功率，以在點火不穩(wěn)定時的發(fā)動機速度下將扭矩増加到發(fā)動機扭矩，以減少在諧振區(qū)域的運行時間。
10.ー種用于控制混合動カ車輛的方法，所述混合動カ車輛具有發(fā)動機、牽引電動機和發(fā)電機以及形成從發(fā)動機和牽引電動機到車輛車輪的并聯(lián)式動力流動路徑的齒輪系，所述方法包括 在發(fā)動機起動循環(huán)的諧振區(qū)域期間，使用發(fā)電機扭矩起動發(fā)動機以使發(fā)動機速度增加； 基于實際發(fā)電機功率和目標發(fā)電機功率之間的誤差產(chǎn)生發(fā)動機速度命令，以在發(fā)動機速度低于穩(wěn)定的發(fā)動機空轉(zhuǎn)速度時提供對發(fā)電機功率的閉環(huán)反饋控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括基于預(yù)定的最大蓄電池功率極限限制目標發(fā)電機功率。
12.—種混合動カ電動車輛,包括 發(fā)動機； 發(fā)電機； 電動機； 蓄電池，結(jié)合到發(fā)電機和電動機； 齒輪系，將發(fā)動機、發(fā)電機和電動機結(jié)合到車輛牽弓I輪； 至少ー個控制器，結(jié)合到發(fā)動機、發(fā)電機和電動機，所述至少一個控制器以閉環(huán)方式控制發(fā)電機功率，以提供發(fā)電機扭矩，在發(fā)動機起動期間，當點火不穩(wěn)定時，所述發(fā)電機扭矩使發(fā)動機速度増加。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于發(fā)電機功率的冷起動方法，公開了一種在混合動力電動車輛的發(fā)動機起動期間控制發(fā)動機速度的方法，該混合動力電動車輛包括蓄電池、發(fā)動機和用作電動機的發(fā)電機，其中，在整個發(fā)動機起動事件，特別是冷發(fā)動機起動事件期間，在不超過蓄電池功率極限的情況下，發(fā)電機扭矩幫助發(fā)動機來產(chǎn)生穩(wěn)定的運轉(zhuǎn)速度。
文檔編號B60W10/06GK102862565SQ20121033697
公開日2013年1月9日 申請日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月4日
發(fā)明者保羅·斯蒂芬·布賴恩, 克里斯多佛·亞當·奧喬奇恩斯基, 肯尼思·弗雷德里克, 大窪俊介 申請人:福特全球技術(shù)公司