混合动力车辆及其控制方法技术

一种混合动力车辆，其具有动力传动系，所述动力传动系包括具有行星齿轮组的变速器，所述行星齿轮组具有第一、第二和第三构件。发动机被连接为与第一构件一致旋转。第一最终驱动器可操作地与齿轮架构件连接并与第一轴连接。第一电动机-发电机被连接为与第三构件一致旋转。第二电动机-发电机操作地连接为与其中一个轴成比例地旋转。第一离合器选择性地可接合，以连接构件中的任意两个，用于使其彼此一致旋转。当恒星齿轮构件静止时，行星齿轮组提供第二构件的速度与发动机速度的减速传动比。

【技术实现步骤摘要】
混合动力车辆及其控制方法
本教导涉及具有混合动力变速器的车辆以及其控制方法。
技术介绍
车辆可以配备有一个或多个前轮、和一个或多个后轮。车辆可配备有发动机，其产生轴功率以驱动车辆。车辆可配备有变速器，用于将来自发动机输出的、处于相对低的扭矩和高的速度的轴功率转换为相对高的扭矩和低的速度，以驱动一个或多个车轮。车辆可配备有轴，用于将来自变速器的轴功率传递到一个或多个车轮。使用发动机、变速器和轴仅驱动前轮或仅驱动后轮可能是有利的，特别是考虑到机械简单性时。驱动全部车轮可能是有利的，特别是考虑到在多种周围环境条件中的操作时。在基本没有风的情况下推进轮式车辆以稳定速度行进跨过一水平表面的力可以在数学上使用与车辆速度有关的三项表示，其通常称为F0、F1和F2。所述力可以大约为F0项、F1项乘以车辆速度、和F2项乘以车辆速度的平方的和。F0项与干摩擦有关，F1项与粘性摩擦有关，F2项与空气动力阻力有关。这些项理论上全部大于零，且在实验地发现时基于测量值总体地计算为大于零。由此，在没有风的情况下以稳定速度在水平平面上推进车辆的力大约是速度的抛物线函数。通过一个或多个车辆轮的牵引而驱动车辆所需要的旋转扭矩因此近似车辆轮的旋转速度的抛物线函数。产生轴功率的发动机可能能够在以一速率燃烧燃料时输出跨一定范围的旋转输出速度和跨一定范围的输出扭矩，所述速率是速度和扭矩的可预知函数。例如，当前的内燃往复-活塞式或旋转-活塞式发动机可能能够以可接受的平滑度运转并在怠速之上产生一定量的轴扭矩输出，且可能能够在没有损害且产生一定量的轴扭矩输出的情况下运转直到最大发动机速度。来自示例发动机的轴扭矩输出的量可从其发动机油门完全敞开时的最大值变动至其发动机油门在特定速度下关闭时的零。最大轴扭矩，通常称为“扭矩曲线”，在一定速度范围内可以在大小方面类似，即相对“平坦”，所述速度范围是从怠速速度到最大发动机速度的总速度范围的一部分。对于给定量的被消耗燃料所产生的轴功的量，即发动机将燃料的潜能转换为轴功的效率，随着操作扭矩和速度而改变。如果对于所有操作条件，燃料和空气的比例保持基本不变，例如平衡，则使用火花点火且遵循包括Otto或Atkinson的四冲程循环的发动机的效率通常在油门完全敞开的情况下（即处于最大扭矩时）最大，且在零输出扭矩下降低到零效率。添加有额外燃料的混合物通常允许操作为使得输出扭矩超过在平衡或稀薄混合物的情况下可获得的最大值，但是通过额外燃料的使用，发动机的效率被降低。对于燃料效率和清洁排放至关重要的车辆，通常发动机将被控制为在基本平衡或略微稀薄的混合物的情况下操作，用于所有扭矩水平和所有速度，除了允许发动机产生其最大功率的高扭矩和高速度的组合以及接近该组合的速度和扭矩。火花点火的发动机可操作为以替代油门的可替代的方式控制或改变扭矩，这可能当扭矩被降低而低于其最大值时降低发动机效率，尽管是以较小的幅度。例如，发动机可能具有配备有进气阀的汽缸，且这些阀的打开和闭合的正时或持续时间或这些阀的打开的距离（通常称为“提升（lift）”）可被改变，以控制进入每个汽缸的空气或空气和燃料混合物的量。改变进气阀的正时从而它们保持打开并允许一些空气或空气燃料混合物在进气冲程（即较晚的进气阀关闭合）之后从每个汽缸逸出，，可以导致更小的效率损失，因为在进气冲程期间不要求活塞通过一定约束抽吸空气或空气-燃料。然而，通常，将进入汽缸的空气的量减少至低于特定水平将减少气体的净膨胀，并由此显著降低发动机效率。压燃发动机通常简单地通过改变被引入到其汽缸或其他工作腔室的燃料量而被控制。压缩比足够高，且燃料性质使得，当在大部分压缩冲程之后燃料被引入到汽缸内时，燃料的燃烧发生在单个燃料液滴周围。在整个腔室内维持燃料和空气的有利混合以令火焰从燃烧的火花源跨过腔室是不必要的。因此，不需要通过油门或其他方式限制空气进入发动机，膨胀比被保持，且在任何给定速度下跨扭矩值的宽范围效率相对平坦。为了改变或控制压燃式发动机的扭矩输出，被引入汽缸的燃料的量可在零和预定最大燃料量之间改变，所述最大燃料量可被燃烧，而在排气中不存在可见的或者过量的烟或其他未燃烧燃料。变速器通常设置在轮式车辆中，作为从发动机到轮的操作性连接的一部分。当前车辆通常具有变速器，有时称为“驱动桥（transaxle）”，其包括一个或多个用于在从发动机到轮的多种速度和扭矩比中进行选择的装置、具有固定的速度和扭矩比的最终传动齿轮机构、和通过轴的两个半部连接到左和右车轮的轴差速器。这样的变速器包括在车辆中，以将来自发动机输出轴的速度和扭矩输出转换为更小的速度和更大的扭矩（其更适用于转动轴和轮）,以由此驱动车辆。变速器通常提供四种和八种之间的不同的可选比例，不考虑变速器部件的摩擦或惯性时每一个比例既是发动机速度和至最终驱动器的输入速度的比例，又是最终驱动器的输入扭矩和发动机扭矩的比例。速度和扭矩的不同的可选比例被包括，以允许车辆跨宽的速度范围加速，和以所述范围内的高于某最小巡航速度的任何速度巡航，所述最小巡航速度通常是最大巡航速度的三分之一或更小。
技术实现思路
混合动力车辆具有第一轴、第二轴、包括发动机和变速器的动力传动系、第一电动机-发电机、和第二电动机-发电机。第一电动机-发电机通过功率逆变器电连接到第二电动机-发电机，所述功率逆变器还连接到能量存储装置。变速器包括具有第一、第二和第三构件的行星齿轮组，其包括（以任意顺序）恒星齿轮构件、环齿轮构件和齿轮架构件，所述齿轮架构件支撑多个小齿轮，所述小齿轮与恒星齿轮构件和环齿轮构件啮合。发动机被连接为与行星齿轮组的第一构件一致旋转。变速器还具有第一最终驱动器，该第一最终驱动器具有第一构件和第二构件，所述第一构件可操作地连接以与行星齿轮组的第二构件同步旋转，所述第二构件被连接为与第一轴一致旋转。第一电动机-发电机被连接为与行星齿轮组的第三构件一致旋转。第一离合器选择性地可接合以连接恒星齿轮构件、齿轮架构件和环齿轮构件中的任意两个，用于彼此一致旋转。当第一电动机-发电机不在旋转且由此第三构件不在旋转时，行星齿轮组提供行星齿轮组的第二构件的速度与发动机速度的减速传动（underdrive）比。第二电动机-发电机可连接用于与其中一个轴成比例地旋转。混合动力车辆具有第一轴的扭矩与发动机的扭矩的第一比例，此时第一离合器不被接合，第一电动机-发电机被供能以在行星齿轮组的第三构件上施加扭矩，且第二电动机-发电机空转。当第一离合器接合时，混合动力车辆具有第一轴的扭矩与发动机扭矩的第二比例，其低于第一比例。由此混合动力车辆在第一离合器不被接合时在功率-分流操作模式（即输入-分流操作模式）中操作，且在第一离合器被接合时在混合动力平行操作模式中操作。在混合动力车辆如上所述地配置的情况下，接合第一离合器由此允许以等于第二扭矩比的速度比巡航，其超出第一电动机-发电机将停止旋转（即机械点）的发动机速度与车轮速度的速度比。在第一电动机-发电机不要求电池功率且不要求来自第二电动机-发电机的功率（其将阻止第二轴的旋转，由此为“通过道路功率”）的情况下，实现以通过第一离合器的接合而建立的该速度比巡航。以通过第一离合器的接合而建立的该速度比巡航，这导致比多个单个模式输入-分流混合动力（其在巡航时要求来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力车辆，其具有第一轴和第二轴，并包括：发动机；第一电动机‑发电机；第二电动机‑发电机，其通过功率逆变器和能量存储装置电连接到第一电动机‑发电机；其中第二电动机‑发电机被连接为与其中一个轴成比例地旋转；变速器，其包括：行星齿轮组，具有第一构件、第二构件和第三构件，包括恒星齿轮构件、环齿轮构件和齿轮架构件，所述齿轮架构件支撑与恒星齿轮构件和环齿轮构件啮合的多个小齿轮；其中发动机被连接为与行星齿轮组的第一构件一致旋转；其中第一电动机‑发电机被连接为与行星齿轮组的第三构件一致旋转；第一最终驱动器，具有第一构件和第二构件；其中第一最终驱动器的第一构件操作地可连接为与行星齿轮组的第二构件同步旋转，且第一最终驱动器的第二构件通过第一最终驱动器的第一构件驱动，且被连接为与第一轴一致旋转；第一离合器，选择性地可接合，以连接行星齿轮组的构件中的任意两个用于使其彼此一致旋转；当第一电动机‑发电机静止且第一离合器未被接合时，行星齿轮组提供行星齿轮组的第二构件的速度与发动机速度的减速传动比；和当第一离合器未被接合时，所述混合动力车辆具有第一轴的扭矩与发动机扭矩的第一比例，且第一电动机‑发电机被供能以在行星齿轮组的第三构件上施加扭矩，且当第一离合器被接合且第一和第二电动机‑发电机都未被供能时第一轴的扭矩与发动机扭矩的第二比例低于第一比例，混合动力车辆当第一离合器未被接合时在功率‑分流操作模式中操作且当第一离合器被接合时在平行操作模式中操作。...

【技术特征摘要】
2013.02.22 US 13/773,9981.一种混合动力车辆，其具有第一轴和第二轴，并包括：发动机；第一电动机-发电机；第二电动机-发电机，其通过功率逆变器和能量存储装置电连接到第一电动机-发电机；其中第二电动机-发电机被连接为与其中一个轴成比例地旋转；变速器，其包括：行星齿轮组，具有第一构件、第二构件和第三构件，其中第三构件是恒星齿轮构件，第一构件是环齿轮构件，第二构件是齿轮架构件，所述齿轮架构件支撑与恒星齿轮构件和环齿轮构件啮合的多个小齿轮；其中发动机被连接为与行星齿轮组的第一构件一致旋转；其中第一电动机-发电机被连接为与行星齿轮组的第三构件一致旋转；第一最终驱动器，具有第一构件和第二构件；其中第一最终驱动器的第一构件操作地可连接为与行星齿轮组的第二构件同步旋转，且第一最终驱动器的第二构件通过第一最终驱动器的第一构件驱动，且被连接为与第一轴一致旋转；第一离合器，选择性地可接合，以连接行星齿轮组的构件中的任意两个用于使其彼此一致旋转；当第一电动机-发电机静止且第一离合器未被接合时，行星齿轮组提供行星齿轮组的第二构件的速度与发动机速度的减速传动比；和当第一离合器未被接合时，所述混合动力车辆具有第一轴的扭矩与发动机扭矩的第一比例，且第一电动机-发电机被供能以在行星齿轮组的第三构件上施加扭矩，且当第一离合器被接合且第一和第二电动机-发电机都未被供能时第一轴的扭矩与发动机扭矩的第二比例低于第一比例，混合动力车辆当第一离合器未被接合时在功率-分流操作模式中操作且当第一离合器被接合时在平行操作模式中操作。2.如权利要求1所述的混合动力车辆，其中在扭矩的第二比例下，发动机操作为没有油门调节、来自发动机的扭矩未超出以稳定车辆速度推进车辆所必须的扭矩、且第二电动机-发电机未被供能。3.如权利要求1所述的混合动力车辆，其中第一离合器可接合，以连接行星齿轮组的第二构件用于与行星齿轮组的第三构件一致旋转，且该混合动力车辆进一步包括：第二离合器，选择性地可接合，以连接行星齿轮组的第二构件用于与第一最终驱动器的第一构件一致旋转；和其中当第二离合器脱开且第一离合器接合时，第一电动机-发电机可作为电动机操作，以起动发动机。4.如权利要求3所述的混合动力车辆，其中在混合动力顺序操作模式中，在发动机接通、第一离合器接合且第二离合器未被接合的情况下，第一电动机-发电机可作为发电机操作，且第二电动机-发电机可作为电动机操作。5.如权利要求3所述的混合动力车辆，进一步包括：制动器，选择性地可接合，以将行星齿轮组的第二构件固接到静止构件；和其中当第二离合器脱开、制动器接合且第一离合器脱开时，第一电动机-发电机可作为电动机操作，以起动发动机。6.如权利要求3所述的混合动力车辆，其中当发动机关闭、第一和第二离合器被接合、第二电动机-发电机未被供能且第一电动机-发电机作为电动机操作时，车辆可在第一轴-驱动、一个电动机、纯电动操作模式中操作。7.如权利要求6所述的混合动力车辆，进一步包括：第二最终驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：AG霍姆斯，MJ金，
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