阅读说明：本技术 用于控制混合动力推进式机动车辆的无离合器自动变速器的方法和系统 (Method and system for controlling a clutchless automatic transmission of a hybrid propulsion motor vehicle ) 是由 A·沙默鲁瓦 F·布福 N·本-贝尔迪 于 2018-11-09 设计创作，主要内容包括：披露了一种用于控制混合动力推进式机动车辆的变速器的至少一个变速箱致动器的方法,该混合动力推进式机动车辆包括内燃发动机和至少一个电动机器,所述变速器包括至少一个爪形离合器系统,该至少一个爪形离合器系统包括紧固至能够在传动轴上自由旋转的怠速齿轮的爪以及紧固至滑动件的爪,该滑动件可旋转地紧固至主轴,该滑动件被配置为通过该变速箱致动器而沿着该传动轴的轴线纵向移动,以使这些爪接合或脱离接合。为了使这些爪脱离接合,该方法涉及：通过将动力学基本原理应用于要脱离接合的爪(6)来计算用于消除该爪处的转矩(C<Sub>c</Sub>)的马达转矩设定值(C<Sub>m_sp</Sub>)；将计算出的所述马达转矩设定点(C<Sub>m_sp</Sub>)遵循线性减小的第一斜率传输至该马达,直到该爪处的转矩达到阈值(C<Sub>S1</Sub>)；将该爪处的转矩(C<Sub>c</Sub>)与该阈值(C<Sub>S1</Sub>)进行比较；以及当该爪处的转矩(Cc)小于或等于该阈值(C<Sub>S1</Sub>)时,通过发送位置设定值(P<Sub>_sp</Sub>)来控制该变速箱致动器(8),以触发该滑动件(7)的移动,从而使这些爪(6)脱离接合。(A method is disclosed for controlling at least one gearbox actuator of a transmission of a hybrid propelled motor vehicle comprising an internal combustion engine and at least one electric machine, said transmission comprising at least one dog clutch system comprising a dog fastened to an idle gear free to rotate on a drive shaft and a dog fastened to a slide rotatably fastened to a spindle, the slide being configured to be moved longitudinally along the axis of the drive shaft by the gearbox actuator to engage or disengage the dogs. In order to make theseThe jaws are disengaged, the method involving: calculating a torque (C) for eliminating a claw (6) to be disengaged by applying the basic principle of dynamics to the claw c ) Motor torque set value (C) m_sp ) (ii) a (ii) calculating the motor torque setpoint (C) m_sp ) Following a first slope of linear decrease, until the torque at the pawl reaches a threshold value (C) S1 ) (ii) a Torque (C) at the claw c ) And the threshold value (C) S1 ) Comparing; and when the torque (Cc) at the claw is less than or equal to the threshold value (C) S1 ) By sending the position set value (P) _sp ) To control the gearbox actuator (8) to trigger movement of the slider (7) to disengage the jaws (6).)

用于控制混合动力推进式机动车辆的无离合器自动变速器的 方法和系统

技术领域

本发明涉及开发用于自动变速器的控制策略的领域。

更特别地，本发明涉及用于机动车辆的变速器，这些机动车辆一方面包括用于驱动的内燃发动机并且另一方面包括至少一个电动机器。这种混合动力变速器通常包括两个同心的主轴，每个主轴均支承至少一个小齿轮，该至少一个小齿轮向下接合到与车辆的车轮相连的副轴上。

背景技术

混合动力变速器的益处在于，它们为推进车辆的传动系提供两种能量源，即燃烧和电力。这两种能量源的转矩贡献可以在“混合动力”模式下组合或者可以在“纯发动机”模式下(其中电动机器不为传动系提供任何转矩)或在被称为“纯电力”模式下(其中内燃发动机不为传动系提供任何转矩)单独地采用。

混合动力变速器允许内燃发动机在停用或运行时使用电动机器作为起动机来驱动。混合动力变速器还允许由以发电机模式操作的电动机器对车辆的电池充电。

文献WO 2012/131259-A1(雷诺)和EP 2 726 757-B1(雷诺)描述了所述混合动力变速器的架构，该混合动力变速器包括主线，该主线包括：实心主轴，该实心主轴连接至内燃发动机的飞轮并支承怠速小齿轮，该怠速小齿轮可以通过爪形联接类型的第一联接系统连接至所述实心轴；以及与该实心主轴同心的空心主轴，该空心主轴连接至电动机器的转子并支承固定小齿轮，该固定小齿轮可以通过第一联接系统连接至实心轴。

该变速器还包括副轴，该副轴支承两个怠速小齿轮，这两个怠速小齿轮可以通过爪形联接类型的第二联接系统连接至主轴。副轴还支承固定小齿轮和向下接合到差速器的小齿轮，该差速器与车辆的从动车轮相连。

为了允许改变变速器速比，必须能够在所有可预见的情况下使小齿轮脱离接合。另外，还重要的是，优化解除联接时间，以便使驾驶员的感觉最小化并改善驾驶性能。

文献US 6 371 879B1(日立)和US 5 456 647-A(克莱斯勒)是已知的，并且描述了自动变速器控制单元，该自动变速器控制单元被配置为基于离合器的滑动和液压单元的控制而将驱动力从马达传递至车轴，以引起皮带/皮带轮机构滑动，从而允许一个传动比脱离接合而另一个传动比接合。

然而，这种控制方法涉及包括离合器的变速器，并且不适用于无离合器混合动力变速器。

这是因为，在这种无离合器混合动力变速器中没有机械联接系统。

发明内容

因此，本发明的目的是减轻这些缺陷，并提出一种用于控制无离合器混合动力变速器的方法和系统。

本发明的一个主题是一种用于控制无离合器混合动力推进式机动车辆的变速器的至少一个变速箱致动器的方法，该混合动力推进式机动车辆包括内燃发动机和至少一个电动机器，所述变速器包括：马达轴，该马达轴直接或间接地连接至该内燃发动机和/或该电动机器；传动轴，该传动轴连接至该机动车辆的从动车轮；以及至少一个联接系统，该至少一个联接系统一方面包括紧固至怠速小齿轮的联接爪并且另一方面包括紧固至滑动件的联接爪，该怠速小齿轮能够自由旋转地支承在该传动轴上，该滑动件随该马达轴一起旋转，该滑动件被配置为通过该变速箱致动器而沿着该传动轴的轴线纵向移动，以使这些联接爪接合或脱离接合。

为了使这些联接爪脱离接合，通过将动力学基本原理应用于要脱离接合的联接爪来计算用于消除该联接爪处的转矩的马达转矩设定点；将计算出的所述马达转矩设定点遵循线性减小的第一斜率传输至该马达，直到该联接爪处的转矩达到阈值时为止，可以基于该阈值来允许所述联接爪脱离接合，将该联接爪处的转矩与该阈值进行比较；以及当该联接爪处的转矩小于或等于该阈值时，通过发送位置设定点来操作该变速箱致动器，以触发该滑动件的移动，从而通过使该滑动件朝空档位置移动而使所讨论的联接爪脱离接合。

因此，控制该马达的方式为使得遵循线性减小类型的曲线来减小其所提供的转矩水平，直到达到马达转矩设定点。

有利地，验证该滑动件的位置，并且以具有比该第一斜率的动态梯度更小的动态梯度的第二斜率维持该马达转矩设定点的传输以便消除该联接爪处的转矩，直到该滑动件处于空档位置。

以这种方式，可以确保，一旦滑动件完成使联接爪脱离接合的移动，爪形离合器处的转矩将达到目标值，即，联接爪处的转矩将在比移动滑动件所需的时间更长的时间穿过脱离接合窗口。

因此，马达的转矩和变速箱致动器的移动被共同控制，以便在某一持续时间内确保抵抗变速箱致动器移动的力低于使所述变速箱致动器移动的能力，以允许联接爪脱离接合。

例如，根据该联接爪处的转矩的目标值来计算用于消除该联接爪处的转矩的该马达转矩设定点，计算该联接爪处的转矩的目标值的方式为使得获得的该联接爪处的转矩的值小于或等于该阈值。

例如，根据马达的转子的径向惯性、根据发动机速度与车轮速度之间的减速比、以及根据用于估算联接爪处的力的惯性分量的发动机速度相对于时间的导数，来计算用于消除联接爪处的转矩的马达转矩设定点。

例如可以定义低于实际目标值(例如等于0N.m)的联接爪处的转矩的目标值，以便确保联接爪处的转矩朝阈值收敛。

根据第二方面，本发明涉及一种用于混合动力推进式机动车辆的变速器，该混合动力推进式机动车辆包括内燃发动机和至少一个电动机器。所述变速器是无离合器的，并且包括：马达轴，该马达轴直接或间接地连接至该内燃发动机和/或该电动机器；传动轴，该传动轴连接至该机动车辆的从动车轮；以及至少一个联接系统，该至少一个联接系统一方面包括紧固至怠速小齿轮的联接爪并且另一方面包括紧固至滑动件的联接爪，该怠速小齿轮能够自由旋转地支承在该传动轴上，该滑动件随该马达轴一起旋转，该滑动件被配置为通过该变速箱致动器而沿着该传动轴的轴线纵向移动，以使这些联接爪接合或脱离接合。

该变速器包括电子控制单元，该电子控制单元包括控制系统，该控制系统包括：用于通过将动力学基本原理应用于要脱离接合的联接爪来计算用于消除该联接爪处的转矩的马达转矩设定点的模块；用于将计算出的所述马达转矩设定点遵循线性减小的第一斜率传输至该马达直到该联接爪处的转矩达到阈值时为止的模块，超过该阈值可以允许所述联接爪脱离接合；用于将该联接爪处的转矩与该阈值进行比较的模块；以及控制模块，该控制模块用于当该联接爪处的转矩小于或等于该阈值时通过将位置设定点发送至该滑动件来控制该变速箱致动器，从而通过使该滑动件朝空档位置移动而允许所讨论的联接爪脱离接合。

因此，控制该马达的方式为使得在遵循线性减小类型的曲线的同时来减小其所提供的转矩水平，直到其达到设定点马达转矩。

有利地，该控制系统包括用于检验该滑动件的位置的模块、以及用于以具有比该第一斜率的动态梯度更小的动态梯度的第二斜率维持该马达转矩设定点以便消除该联接爪处的转矩直到该滑动件处于空档位置的模块。

因此，可以确保，一旦滑动件完成使联接爪脱离接合的移动，联接爪处的转矩将达到目标值，即，联接爪处的转矩将在比移动滑动件所需的时间更长的时间穿过解除联接窗口。

以这种方式，该控制系统被配置为共同控制马达的转矩和变速箱致动器的移动，以便确保在某一持续时间内抵抗变速箱致动器移动的力低于使所述变速箱致动器移动的能力，以允许联接爪脱离接合。

根据第三方面，本发明涉及一种混合动力推进式机动车辆，该混合动力推进式机动车辆包括如上文所述的变速器。

“马达”是指内燃发动机和/或一个或多个电动机器。

附图说明

通过阅读以下仅仅通过非限制性示例给出的并且参照附图作出的说明，本发明的进一步的目的、特征和优点将会变得清楚，在附图中：

-图1非常示意性地描绘了根据本发明的一个实施例的机动车辆变速器的一种架构；

-图2是展示了爪形离合器处的转矩设定点随时间变化的曲线图；并且

-图3是用于控制图1的变速器的方法的流程图。

具体实施方式

如在图1中非常示意性地展示的，整体上用附图标记1表示的变速器旨在被结合到混合动力推进式机动车辆(未示出)中，该混合动力推进式机动车辆一方面包括内燃发动机(未示出)并且另一方面包括一个或两个电动机器(未示出)，每个电动机器均旨在驱动传动轴，该传动轴驱动从动车轮(未示出)。

在图1中，变速器1的架构已被简化为示出与内燃发动机或电动机器或两个马达(内燃发动机和电动机器)相连的马达轴2、以及与机动车辆的从动车轮相连的传动轴3。在说明书的其余部分中，术语“马达”将涵盖内燃发动机、或电动机器之一。

传动轴3支承能够自由旋转的怠速小齿轮4，该怠速小齿轮包括联接爪5，这些联接爪旨在与紧固至马达轴2的滑动件7的联接爪6接合。滑动件7通过变速箱致动器8而沿着传动轴3的轴线纵向移动。

此纵向移动允许联接爪5、6彼此接合，以便以固定的降档传动比将马达轴2连接至从动车轮，或者允许联接爪5、6脱离接合以便允许马达轴2自由旋转。

变速箱致动器8由于抵抗其移动的力而具有有限的能力。具体地，(形成某一角度的)联接爪5、7的形状产生了反作用力的纵向分量，该反作用力是由施加到马达轴2和传动轴3上的转矩的合力而产生的。还存在摩擦力抵抗产生它们的移动。这两个力同马达轴2与传动轴3之间存在的转矩成正比。

变速器1包括电子控制单元ECU 10，该电子控制单元包括变速器控制系统11，该变速器控制系统被配置为提供对马达转矩和变速箱致动器的共同控制，以便确保在某一持续时间内抵抗变速箱致动器移动的力弱于使所述变速箱致动器移动的能力，以允许联接爪脱离接合。

马达轴与传动轴之间的转矩对应于由马达转矩施加的力和惯性力的合力。惯性力由在接合联接爪时马达轴的转速与从动车轮的转速之差引起。

通过将动力学基本原理应用于要脱离接合的联接爪，获得了以下等式：

C_m-C_r＝C_c

其中：

C_m是使用要接合的传动比的降档比作为考虑因素在要脱离接合的联接爪的层级表示出的与由内燃发动机或电动机器或马达组合获得的转矩相对应的马达转矩；

C_r是通过将降档顺序作为考虑因素在要脱离接合的联接爪的层级表示出的车轮处的转矩；并且

C_c是联接爪处的转矩。

系统11包括用于计算用于消除联接爪处的转矩的马达转矩设定点C_{m_sp}的模块12：

其中：

C_{m_sp}是马达转矩设定点；

I_m是马达转子的径向惯性；

r是马达的转速与车轮的转速之间的减速比；并且

是用于估算联接爪处的力的惯性分量的转速相对于时间的导数；并且

C_{c_目标}是联接爪处的转矩的目标值；计算联接爪处的转矩的该目标值的方式为使得获得的联接爪处的转矩C_c的值低于阈值C_S1，超过该阈值可以允许所述联接爪脱离接合。随后通过减速比在马达层级下表示出联接爪处的转矩的目标值。

系统11进一步包括用于将用于消除联接爪处的转矩C_c的马达转矩设定点C_{m_sp}传输至马达的模块13。

以这种方式，命令马达遵循图2所展示的具有第一斜率P1的线性减小类型的曲线来减小其正在提供的转矩水平，直到达到阈值C_S1。图2描绘了展示了联接爪处的转矩设定点随时间变化的曲线图。纵轴指示转矩，以N.m为单位表示，并且横轴指示时间，以s为单位表示。

通过完全非限制性举例的方式，考虑例如60N.m的联接爪处的初始转矩，期望使联接爪处的转矩C_c朝阈值C_S1(例如5N.m)收敛，超过该阈值认为联接爪处的转矩C_c足够低，足以允许为了使滑动件脱离接合而操作致动器。为此，计算用于消除联接爪处的转矩的马达转矩设定点C_{m_sp}，然后在每个时刻t处，以线性减小的第一斜率P1将转矩设定点传输至发动机，以便使联接爪处的转矩C_c朝阈值C_S1逐渐收敛。

然而，由于比如马达响应延迟等可能出现的不受控的物理现象，因此不确定性会破坏对联接爪处的力的惯性分量的估算以及实现发动机转矩设定点的可靠性。

为了克服这一点，定义例如等于-5N.m、即低于实际目标值C_{c_实际目标}(为0N.m)的联接爪处的转矩的目标值C_{c_目标}，以便确保联接爪处的转矩C_c小于或等于阈值C_S1。

系统11进一步包括用于将联接爪处的转矩C_c与阈值C_S1进行比较并被配置为检验联接爪处的转矩C_c是否小于或等于阈值C_S1的模块14、以及用于一旦联接爪处的转矩C_c小于或等于阈值C_S1就通过将位置设定点P_{_sp}发送至滑动件7来控制变速箱致动器从而通过使滑动件朝空档位置移动而允许所讨论的联接爪脱离接合的模块15。

然而，变速箱致动器需要一定的时间来移动滑动件和使联接爪脱离接合。存在以下风险：爪处的转矩将在比移动滑动件所需的时间T更短的时间穿过解除联接窗口。换言之，如果继续使得联接爪处的转矩C_c以第一斜率P1朝联接爪处的转矩的目标值C_{c_目标}收敛，则联接爪处的转矩将在滑动件完成移动之前达到该目标值。在这种情况下，联接爪处的转矩将增大，直到其变得高于阈值C_S1，并且联接爪处的力将抵抗滑动件的移动，这可能导致脱离接合操作失败。

为了解决该问题，控制系统11包括用于检验滑动件的位置的模块16、以及用于以具有比第一斜率P1的动态梯度更小的动态梯度的第二斜率P2维持用于消除联接爪处的转矩的马达转矩设定点C_{m_sp}直到滑动件处于空档位置的模块17。

因此，借助于本发明的消除联接爪处的转矩的两个阶段，可以以高鲁棒水平来确保解除联接，从而避免了潜在的解除联接故障，解除联接故障会阻止传动比的变化并产生车辆驾驶员感觉到的明显干扰。

例如，在变速器包括两个电动机器的情况下，可以提供的是使内燃发动机速比的联接爪脱离接合，即通过操作与内燃发动机相关联的电动机器，或者使电动机器速比的联接爪脱离接合，即通过操作主电动机器。

总体上，本发明涉及一种用于机动车辆的无离合器变速器，该机动车辆包括内燃发动机、至少一个电动机器、以及至少一个联接系统，该至少一个联接系统一方面包括紧固至怠速小齿轮的联接爪并且另一方面包括紧固至滑动件的联接爪，该怠速小齿轮能够自由旋转地支承在车辆的车轮的传动轴上，该滑动件随该马达轴一起旋转，该马达轴直接地或通过固定小齿轮间接地连接至内燃发动机的轴或电动机器的轴。

图3描绘了用于控制图1的变速器1的变速箱致动器的方法50的流程图。

在第一步骤51期间，通过将动力学基本原理应用于“联接爪”系统来计算用于消除联接爪处的转矩的马达转矩设定点C_{m_sp}：

其中：

C_{m_sp}是马达转矩设定点；

I_m是马达转子的径向惯性；

r是马达的转速与车轮的转速之间的减速比；并且

是转速相对于时间的导数以便估算联接爪处的力的惯性分量；并且

C_{c_目标}是联接爪处的转矩的目标值；计算联接爪处的转矩的该目标值的方式为使得获得的联接爪处的转矩C_c的值低于阈值C_S1，超过该阈值可以允许所述联接爪脱离接合。然后通过减速比在马达处表示出联接爪处的转矩的目标值。

在第二步骤52期间，将用于马达的计算出的用于消除联接爪处的转矩的马达转矩设定点C_{m_sp}传输至马达。

以这种方式，命令马达遵循图2所展示的具有第一斜率P1的线性减小类型的曲线来减小其正在提供的转矩水平，直到达到阈值C_S1。

在步骤53期间，将联接爪处的转矩C_c与阈值C_S1进行比较，以检验联接爪处的转矩C_c是否小于或等于阈值C_S1。

当联接爪处的转矩C_c小于或等于阈值C_S1时，在步骤54中，通过发送位置设定点P_{_sp}来命令变速箱致动器，以触发滑动件的移动，从而通过使滑动件朝空档位置移动而使所讨论的联接爪脱离接合。

因此，解除联接操作分两个步骤进行，即，第一步骤：通过应用动力学基本原理来计算发送给马达的转矩设定点，以消除联接爪处的转矩之和；以及第二步骤：一旦联接爪处的转矩小于或等于阈值，即一旦第一步骤完成，就使用位置设定点来命令变速箱致动器进行移动，这使得可以通过使滑动件朝空档位置移动而使所讨论的联接爪脱离接合。

然而，变速箱致动器需要一定量的时间来移动滑动件和使联接爪脱离接合。存在以下风险：联接爪处的转矩将在比移动滑动件所需的时间T更短的时间穿过解除联接窗口。换言之，如果继续使得联接爪处的转矩Cc以第一斜率P1朝联接爪处的转矩的目标值C_{c_目标}收敛，则联接爪的转矩将在滑动件完成移动之前达到该目标值。在这种情况下，联接爪处的转矩将增大，直到其变得高于阈值C_S1，并且联接爪处的力将抵抗滑动件的移动，这可能导致解除联接操作失败。

为了克服该问题，在步骤54中，检验滑动件的位置，并且在步骤55中，以具有比第一斜率P1的动态梯度更小的动态梯度的第二斜率P2维持用于消除联接爪处的转矩的马达转矩设定点C_{m_sp}，直到滑动件处于空档位置。

本发明适用于任何包括以下各项的无离合器变速器：紧固至从动车轮的传动轴的怠速小齿轮的至少一个联接爪、紧固至马达轴的滑动件的至少一个联接爪、以及被配置为使所述滑动件沿着传动轴的纵向轴线移动的变速箱致动器。

借助于本发明，可以以高鲁棒水平来确保解除联接，并且因此避免了潜在的解除联接故障，解除联接故障会阻止传动比的变化并产生车辆驾驶员感觉到的明显干扰。另外，本发明仅在对变速箱致动器进行控制的基础上允许使小齿轮脱离接合。