阅读说明：本技术 混合动力车辆 (Hybrid vehicle ) 是由 乔斯·委拉斯凯兹·阿尔坎塔尔 乔·杰伊·托雷斯 彼得·詹姆斯·巴雷特 理查德·大卫·布伦斯 于 2019-08-29 设计创作，主要内容包括：本公开提供了“混合动力车辆”。一种混合动力车辆的一个车桥由电动马达提供动力,而所述车辆的第二车桥由包括内燃发动机的动力传动系统提供动力。可基于驾驶员需要的扭矩在速度控制模式或扭矩控制模式中控制所述电驱动车桥。当在所述电驱动车桥处检测到打滑时,使用所述速度控制模式。当所述电驱动车桥具有牵引力时,使用所述扭矩控制模式。在这些模式之间转换期间,控制扭矩的变化速率至预定水平以减轻噪声、振动和粗糙性。(The present disclosure provides a "hybrid vehicle". One axle of a hybrid vehicle is powered by an electric motor, while a second axle of the vehicle is powered by a drivetrain that includes an internal combustion engine. The electrically driven axle may be controlled in a speed control mode or a torque control mode based on a driver demand torque. The speed control mode is used when a slip is detected at the electrically driven axle. The torque control mode is used when the electrically driven axle has tractive force. During the transition between these modes, the rate of change of torque is controlled to a predetermined level to mitigate noise, vibration, and harshness.)

混合动力车辆

技术领域

本公开涉及混合动力电动车辆控制的领域。具体地，本公开涉及一种控制四轮驱动混合动力电动车辆的后轮扭矩的方法。

背景技术

许多车辆在宽范围的车速(包括前进移动和倒车移动两者)内使用。然而，一些类型的发动机仅能够在窄速度范围内高效地操作。因此，往往会采用能够以各种传动比有效地传输动力的变速器。当车辆处于低速时，变速器通常以高传动比操作，使得所述变速器使发动机扭矩倍增以提高加速度。在高车速下，以低传动比操作变速器允许与安静的、燃料高效的巡航相关联的发动机转速。

混合动力车辆变速器通过提供能量存储来改善燃料经济性。例如，在混合动力电动车辆中，能量可以储存在电池中。可以通过操作发动机以产生比推进瞬时所需的动力更多的动力来对电池充电。另外，否则将在制动期间耗散的能量可以被捕获并且存储在电池中。储存的能量可以稍后使用，从而允许发动机产生比推进瞬时所需的动力更少的动力，从而消耗更少的燃料。

在两轮驱动车辆中，仅由前轮或仅由后轮提供推进。相反地，在四轮驱动车辆中，所有四个车轮都提供推进。四轮驱动车辆可改善在具有可变和边际摩擦系数的表面上的移动性，这是因为当其他车轮打滑时，一些车轮仍保持牵引力。

发明内容

一种车辆包括第一车桥和第二车桥，以及控制器。所述第一车桥由第一动力传动系统提供动力。所述第二车桥由第一电动马达提供动力。所述第一动力传动系统可以包括内燃发动机和第二电动马达。行星齿轮组可以包括固定地联接到所述第二马达的中心齿轮，固定地联接到所述内燃发动机的齿轮架以及可驱动地连接到所述第一车桥的环形齿轮。第三电动马达可以可驱动地连接到所述第一车桥。所述控制器被编程为响应于所述第二车桥的状态调整所述第一电动马达的扭矩。具体地说，响应于在所述第二车桥处的牵引力，所述控制器将所述第一电动马达的扭矩调整至基于驾驶员需求的扭矩水平。响应于所述第二车桥的打滑，所述控制器将所述第一电动马达的所述扭矩调整至速度控制扭矩水平。在所述基于驾驶员需求的扭矩水平和所述速度控制扭矩水平之间转换期间，所述控制器设置所述第一电动马达的扭矩的变化速率以减轻与快速扭矩变化相关联的噪声、振动和粗糙性。

一种控制混合动力车辆的方法基于第一车桥的状态设置第一马达扭矩。响应于在第一车桥处的牵引力，将所述第一马达扭矩设置为第一基于驾驶员需求的扭矩水平。响应于所述第一车桥的打滑，将所述第一马达扭矩设置为基于速度控制的扭矩水平。所述方法以第一受控速率从所述第一基于驾驶员需求的扭矩水平转换到所述基于速度控制的扭矩水平。所述方法还可以以第二受控速率从所述基于速度控制的扭矩水平转换到所述第一基于驾驶员需求的扭矩水平。可以响应于所述第一马达扭矩的绝对值超过所述基于驾驶员需求的扭矩水平的绝对值或响应于所述基于驾驶员需求的扭矩水平的绝对值小于阈值来进行从所述基于速度控制的扭矩水平至所述第一基于驾驶员需求的扭矩水平的所述转换。可以将至第二车桥的动力传动系统扭矩设置为第二基于驾驶员需求的扭矩水平。

附图说明

图1是四轮驱动混合动力电动车辆的动力传动系统的示意图。

图2是操作图1的动力传动系统的马达中的一个的方法的顶级流程图。

图3是在图2的方法中在扭矩控制模式和速度控制模式之间进行选择的子方法的流程图。

图4是在图2的方法中从速度控制模式转换到扭矩控制模式的子方法的流程图。

图5是在图2的方法中在速度控制模式中设置扭矩请求的子方法的流程图。

图6是在图2的方法中从扭矩控制模式转换到速度控制模式的子方法的流程图。

具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采用多种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能会被夸大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为限制性的，而是仅作为教导本领域的技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域技术人员将理解，参考附图中的任一者示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征进行组合以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，特定应用或实现方式可以期望与本公开的教导一致的特征的各个组合和修改。

图1示意性地示出了四轮驱动动力分配型混合动力电动车辆的动力传动系统。主动力由发动机10提供，发动机10经由变速器输入轴14固定地联接到齿轮架12。一组行星齿轮16被支撑以相对于齿轮架12旋转。中心齿轮18和环形齿轮20各自被支撑以围绕与齿轮架12相同的轴线旋转，并且各自与行星齿轮16啮合。标记为MG1的电机22固定地联接到中心齿轮18。副轴齿轮24固定地联接到环形齿轮20并且与副轴齿轮26啮合。副轴齿轮26经由轴32固定地联接到副轴齿轮28和30。副轴齿轮34与副轴齿轮30啮合并且固定地联接到标记为MG2的电机36。副轴齿轮28与副轴齿轮38啮合，副轴齿轮38是差速器40的输入端。差速器40驱动前轮42和44，当车辆转弯时其允许轻微的速度差异。差速器40和半轴46和48统称为前桥。

标记为MG3的电机50驱动后桥。MG3固定地联接到副轴齿轮52，副轴齿轮52与副轴齿轮54啮合。副轴齿轮54固定地联接到副轴齿轮56，副轴齿轮56与副轴齿轮58啮合。副轴齿轮58是差速器60的输入端。差速器60驱动后轮62和64，当车辆转弯时其允许轻微的速度差异。

电机22、36和50是可逆式电机。这些电机中的每一个能够将电力转换为机械动力或将机械动力转换为电力。例如，每个机器可以是与逆变器组合的同步马达。

在一些情况下，发动机10可以产生比输送到车辆车轮更多的动力，其中多余的动力存储在电池(未示出)中。在其他情况下，动力可以从电池流出，这允许发动机10产生比车辆的瞬时需求更少的动力。例如，当用于推进车辆的动力来自电池时，发动机10可以关闭。至前桥的动力可以来自发动机动力和电池动力的组合。至后桥的动力完全来自电池。

可按连续可变模式操作图1的动力传动系统，其中电池既不提供也不吸收动力。施加到发电机22的扭矩和施加到副轴齿轮24的扭矩两者都与发动机10基于中心齿轮18上的齿数和环形齿轮20上的齿数产生的扭矩相关。具体地，

其中T_发动机是由发动机10产生的扭矩，T_MG1是由电机22吸收的扭矩，T_齿轮24是由齿轮24吸收的扭矩，N_中心齿轮是中心齿轮18上的齿数，以及N_环形齿轮是环形齿轮20上的齿数。发动机转速是发电机转速和齿轮24的转速的加权平均值。

当车辆缓慢移动时，齿轮24缓慢旋转，并且发电机22比发动机10旋转得更快。发动机产生的动力由行星齿轮组分配。动力的一部分从齿轮架14机械地传输到轴32，再传输到环形齿轮20、齿轮24和齿轮26。其余的动力从中心齿轮18传输到发电机22，发电机22将动力转换成电力。马达36将电力转换成机械动力，机械动力通过齿轮34和30传输到轴32。

发动机10和电机22、36和50的扭矩由控制器66设置。控制器接收来自各种传感器(包括驾驶员操纵的传感器，包括加速踏板、制动踏板和方向盘)的输入。根据这些传感器，控制器确定驾驶员需要的扭矩，并且随后计算应指引每台机器产生多少扭矩，如下面所讨论的。替代地，车辆可以是自主车辆，在这种情况下，控制器响应于感测到的交通和道路状况直接计算期望的车轮扭矩。在自主车辆的情况下，术语驾驶员需要的扭矩表示控制器计算出的总的期望车轮扭矩。另外的传感器指示车辆速度、车桥速度(定义为相应车轮速度的平均值)、横摆率和横向加速度以及其他参数。控制器66可以是单个微处理器或多个通信微处理器。

车辆可以以全轮驱动(AWD)模式操作。在AWD模式中，驾驶员需要的扭矩中的一部分被引导至前桥，并且驾驶员需要的扭矩中的其余部分被引导至后桥。在AWD模式中，轮胎不太可能失去牵引力，这是因为每个轮胎传输比在两轮驱动模式中更少的扭矩。此外，如果车轮中的一个确实失去牵引力，则车辆仍然由保持牵引力的车轮推进。而且，可以改善车辆操纵性。在制动期间，可以命令MG2和MG3产生负扭矩，使得车辆动能被捕获为电能并且存储在电池中。

图2是用于确定MG3扭矩请求的顶级流程图。当车辆处于行驶、倒车或低速时，定期执行这个程序。例如，可以响应于控制器中断来执行所述过程。控制器被编程为当后桥具有牵引力时，在扭矩控制模式中确定MG3扭矩请求，以及当后轮牵引力受限时，在速度控制模式中确定MG3扭矩请求。在70处，控制器基于驾驶员需求计算扭矩控制模式的请求。具体地说，总车轮扭矩需求可以基于来自驾驶员的加速器和制动器输入以及车辆速度。然后，总车轮扭矩需求在前桥和后桥之间分配。然后，基于MG3和差速器之间的传动比调整后桥车轮扭矩需求。在扭矩控制模式和速度控制模式之间的选择记录在变速控制触发器中。在72处，控制器存储来自前一时间步长的选择以供稍后参考。

在74处，控制器决定在当前时间步长中是使用速度控制模式还是扭矩控制模式。图3是进行这个确定的流程图。在76处，控制器基于先前模式分支。如果速度控制触发器不为真，控制器则继续检查是否应激活速度控制模式。在78处，控制器计算后桥滑差。通过比较后轮的平均速度与车辆速度信息的一些其他来源，诸如前轮的平均速度来计算后桥滑差。在80处，控制器将后桥滑差与阈值进行比较。如果滑差小于阈值，则方法终止，保持在扭矩控制模式中。在82处，控制器计算车辆速度和滑移率的函数，并且如果函数小于1则退出。这具有在车辆速度高时保持在扭矩控制模式中的效果。在84处，控制器计算车辆速度和横摆误差率的函数，并且如果函数小于1则退出。在86处，控制器计算车辆速度和横向加速度的函数，并且如果函数小于1则退出。这些步骤具有轮流保持在扭矩控制模式中的效果。如果满足了这些测试，在88处，控制器则将速度控制触发器设置为真。

如果速度控制模式为真，无论是来自前一步长还是由于步骤88，控制器则检查一系列条件以保持在速度控制模式中。在90处，控制器将当前测量的MG3扭矩与扭矩控制扭矩命令进行比较。如果测得的扭矩的绝对值较大，则在92处，将速度控制触发器设置为假。在94处，控制器将驾驶员请求与阈值进行比较。如果驾驶员请求的绝对值较小，则在92处，将速度控制触发器设置为假。最终，在96处，如果挡位是驾驶、倒车或低速以外的话，控制器则将速度控制触发器设置为假。

现在返回到图2，控制器在98处检查已选择了哪种模式并且相应地分支。如果选择了扭矩控制模式，控制器则在100处检查系统是否也在前一时间步长处于扭矩控制模式中。如果是，控制器则在102处检查转换标志是否设置为真，真意味着控制器在从速度控制模式转换至扭矩控制模式的过程中。如果否，控制器则在104处仅将MG3扭矩请求设置为扭矩控制扭矩请求并且终止。如果在100处，控制器发现系统在前一时间步长处在速度控制中，在106处，控制器则将转换标志设置为真。

在108处，控制器根据从速度控制转换到扭矩控制的过程来设置MG2扭矩请求。这个转换过程由图4的流程图示出。这个路线以称为退出率的预定速率调整MG3扭矩请求，直到其达到扭矩控制模式的扭矩请求。在110处，控制器将扭矩控制扭矩请求与来自前一时间步长的扭矩请求进行比较。如果差的绝对值小于退出率，控制器则在112处将转换标志设置为假，并且在114处将MG3扭矩请求设置为扭矩控制扭矩请求。如果差的绝对值大于退出率，控制器则在116处检查哪个方向用于调整扭矩请求。如果在116处，扭矩控制扭矩请求小于先前的扭矩请求，控制器则在118处增加MG3扭矩请求。在另一方面，如果在116处，扭矩控制扭矩请求大于先前的扭矩请求，控制器则在120处减小MG3扭矩请求。

现在返回到图2，如果在98处将速度控制标志设置为真，在122处，控制器则计算速度控制扭矩请求。这种计算由图5的流程图示出。在124处，控制器计算目标车桥速度。这个目标主要基于车辆速度，其中对轮胎半径进行了适当补偿。以与后桥速度无关的某种方式测量车辆速度，诸如通过使用前桥速度或全球定位系统进行。基于方向盘角度和横摆率误差进行调整。在126处，通过从测量的后桥速度减去目标车桥速度来计算速度误差。例如，可以通过求出后轮速度的平均值来测量后桥速度。在128处，使用比例项、微分项和积分项根据速度误差计算速度控制扭矩请求。

返回图2，在130处，控制器检查在前一次迭代中速度控制是否有效。如果是，控制器则在132处检查转换标志是否为真。如果否，则在134处将MG3扭矩请求设置为速度控制扭矩请求。如果速度控制在前一时间步长无效，如在130处确定的那样，控制器则在136处将转换标志设置为真。在138处，控制器管理从扭矩控制到速度控制的转换。至速度控制的转换由图6的流程图示出。这个转换过程确保扭矩请求以预定速率，即每个时间步长的进入率变化，直到达到速度控制扭矩请求的当前值。在140处，控制器检查先前扭矩请求和速度控制扭矩请求之间的差是否小于进入率。如果是，则通过在142处将转换标志设置为假以及在144处将MG3扭矩请求设置为速度控制扭矩请求来完成转换。否则，控制器在146处检查速度控制扭矩请求是大于还是小于先前的MG3扭矩请求，并且相应地在148或150处增加或减小扭矩请求。

以上述方式操作MG3具有几个优点。当后轮具有良好的牵引力时，基于驾驶员需求确定MG3扭矩。结果，总的驾驶员需要的扭矩在前轮和后轮之间分配。在分配扭矩的情况下，当遇到具有边际摩擦系数的道路表面时，车轮不太可能失去牵引力。当后轮已失去牵引力时，以速度控制模式控制MG3扭矩，其中速度目标主要基于车辆速度。在速度控制模式中，控制后轮扭矩以便重新获得牵引力并且保持车辆移动通过光滑的补片。在这两种操作模式之间的转换不是突然的。相反地，扭矩以稳定的预定速率变化。校准这个预定速率以减轻当后轮扭矩太突然变化时可能发生的噪声、振动和粗糙性问题。

虽然上面描述了示例性实施例，但这些实施例无意描述权利要求所涵盖的所有可能的形式。在本说明书中使用的词语是描述性词语，而不是限制性词语，并且应理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下可以进行各种变化。如前所述，可以组合各种实施例的特征来形成本发明的可能并未明确描述或示出的另外的实施例。虽然各种实施例可能已经就一个或多个期望特性描述为提供优点或优于其他实施例或现有技术实现方式，但是本领域一般技术人员应认识到，可以牺牲一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实现方式。因此，描述为就一个或多个特性而言不如其他实施例或现有技术实现方式理想的实施例不在本公开的范围之外并且对于特定应用来说可能是期望的。

根据本发明，提供了一种车辆，其具有：由第一动力传动系统提供动力的第一车桥；由第一电动马达提供动力的第二车桥；以及控制器，所述控制器被编程为响应于在所述第二车桥处的牵引力，将所述第一电动马达的扭矩调整至基于驾驶员需求的扭矩水平，响应于所述第二车桥的打滑，将所述第一电动马达的所述扭矩调整至速度控制扭矩水平，以及在所述基于驾驶员需求的扭矩水平和所述速度控制扭矩水平之间的转换期间，设置所述第一电动马达的扭矩的变化速率以减轻与快速扭矩变化相关联的噪声、振动和粗糙性。

根据一个实施例，所述第一动力传动系统设置有：内燃发动机；以及第二电动马达。

根据一个实施例，所述第一动力传动系统还包括：行星齿轮组，其具有固定地联接到所述第二电动马达的中心齿轮，固定地联接到所述内燃发动机的齿轮架以及可驱动地连接到所述第一车桥的环形齿轮；以及第三电动马达，其可驱动地连接到所述第一车桥。

根据本发明，一种控制混合动力车辆的方法包括：响应于在第一车桥处的牵引力，将第一马达扭矩设置为第一基于驾驶员需求的扭矩水平；响应于所述第一车桥的打滑，将所述第一马达扭矩设置为基于速度控制的扭矩水平；以及以第一受控速率从所述第一基于驾驶员需求的扭矩水平转换到所述基于速度控制的扭矩水平。

根据一个实施例，本发明的特征还在于以第二受控速率从所述基于速度控制的扭矩水平转换到所述第一基于驾驶员需求的扭矩水平。

根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于所述第一马达扭矩的绝对值超过所述基于驾驶员需求的扭矩水平的绝对值，发起从所述基于速度控制的扭矩水平至所述第一基于驾驶员需求的扭矩水平的所述转换。

根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于所述基于驾驶员需求的扭矩水平的绝对值小于阈值，发起从所述基于速度控制的扭矩水平至所述第一基于驾驶员需求的扭矩水平的所述转换。

根据一个实施例，本发明的特征还在于将至第二车桥的动力传动系统扭矩设置为第二基于驾驶员需求的扭矩水平。

根据一个实施例，设置所述动力传动系统扭矩包括设置第二马达扭矩。

根据一个实施例，设置所述动力传动系统扭矩包括设置内燃发动机扭矩。

根据本发明，一种控制电驱动车桥的方法包括：响应于在所述车桥处的牵引力，将马达扭矩设置为基于驾驶员需求的扭矩水平；响应于所述车桥的打滑，将所述马达扭矩设置为基于速度控制的扭矩水平；以及以第一受控速率从所述基于驾驶员需求的扭矩水平转换到所述基于速度控制的扭矩水平。

根据一个实施例，本发明的特征还在于以第二受控速率从所述基于速度控制的扭矩水平转换到所述基于驾驶员需求的扭矩水平。

根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于所述马达扭矩的绝对值超过所述基于驾驶员需求的扭矩水平的绝对值，发起从所述基于速度控制的扭矩水平至所述基于驾驶员需求的扭矩水平的所述转换。

根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于所述基于驾驶员需求的扭矩水平的绝对值小于阈值，发起从所述基于速度控制的扭矩水平至所述基于驾驶员需求的扭矩水平的所述转换。