多模式混合动力变速器及其换档控制方法技术

本发明专利技术涉及多模式混合动力变速器及其换档控制方法，具体而言涉及一种多模式电动无级混合动力变速器及用于其控制的改进换档控制。在此提出的混合动力变速器构造和换档控制方法允许在发动机停机时在不同的ＥＶＴ模式之间换档，同时保持用于发动机自起动的最小时间延迟和推进能力。在消除经固定档模式或空档模式的转换在整个换档中产生连续输出转矩的情况下，换档控制操纵能够维持零发动机速度。在间歇自起动操纵被启动时，可选的待接合的离合器预填充策略和中点中断逻辑使完成换档所需的时间最小化，并且减少发动机起动延迟。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体涉及用于机动车的混合动力系，且更具体地涉及用于调节多模式混合 动力变速器运行的换档控制方法以及使用所述方法的混合动力变速器。
技术介绍
大部分常规机动车，例如当前的汽车，包括操作用于推进车辆并驱动车载电子设 备的动力系。动力系，有时被称为“传动系”，通常包括通过多档变速器将驱动动力传输到车 辆主减速器系统(例如后桥差速器、车轴、和车轮)的发动机。由于往复活塞式内燃机(ICE) 的易得到和相对便宜的成本、轻重量和总体效率，传统上汽车仅由往复活塞式内燃机(ICE) 来驱动。这种发动机包括四冲程压缩点燃式柴油机和四冲程火花点燃式汽油机。另一方面，混合动力车辆使用可替代的动力源来推进车辆，从而最小化因为动力 而对发动机的依赖，从而增加总体燃料经济性。例如，混合动力车辆(HEV)集成电能和化学 能，并且将其转换为机械动力来推进车辆并且驱动车辆系统。HEV通常采用独立运行或与内 燃机协同运行的一个或多个电机来推进车辆。由于混合动力车辆可从除发动机以外的源得 到其动力，所以可在替代的(多个)动力源推进车辆时可以关闭混合动力车辆中的发动机。串联混合动力结构，有时被称为续程电动车辆(REEV)，通常由与发电机驱动相连 的内燃机来表征。发电机继而将动力提供给操作用于转动主减速器构件的一个或多个电动 机。实际上，在串联混合动力系中发动机与驱动构件之间没有直接的机械连接。在发动机 与车轮之间缺少机械联结允许发动机以恒定和有效的速率运行，例如，更接近于37%的理 论限值，而不是20 %的常规平均值，甚至在车速改变时。发电机还可在拖动模式运行以给内 燃机提供起动功能。该系统还可允许(多个)电动机从车辆减速中恢复能量并通过“再生 制动”将所述能量存储在电池中。并联混合动力结构通常由内燃机和一个或多个电动机/发电机组件来表征，其中 的每一个都直接机械地耦接到动力变速器。许多并联混合动力结构设计将大的发电机和电 动机组合成一体，从而提供牵引力并取代常规的起动电动机和发电机。一种这样的并联混 合动力系包括双模式、复合分配式、电-机械变速器，其使用用于接收来自ICE的动力的输 入构件和用于将动力从变速器传送到驱动轴的输出构件。第一和第二电动机/发电机独立 运行或协同运行以转动变速器输出轴。电动机/发动机电连接到能量存储装置，以便在存 储装置与第一和第二电动机/发电机之间交换电功率。控制单元用于调节能量存储装置与 电动机/发电机之间的电功率交换，以及第一和第二电动机/发电机之间的电功率交换。电动无级变速器(EVT)通过组合串联和并联混合动力系结构两者的特征提供连 续可变速比。EVT可使用内燃机与主减速器之间的直接机械通路操作，从而有相对高的变速 器效率和能使用较低成本、较不笨重的电机硬件。在多种机械/电气分配分担中，EVT还可 与机械独立于主减速器的发动机操作一起操作，从而允许大转矩连续可变速比、电控启动、 再生制动、发动机关闭怠速和双模式运行。EVT可使用所公知的“差速齿轮装置”在没有将所有动力通过可变构件传送的情4况下实现输入与输出之间的连续可变转矩和速比。EVT可使用差速齿轮装置将一部分其所 传递的动力传送通过(多个)电动机/发电机。它的其余动力被传送通过机械的且直接的 (即，固定比率)或替代地可选择的其他并联通路。行星齿轮装置提供在全部行星齿轮装置 子组中的紧凑性和不同转矩和速比的优点。然而，例如在不使用行星齿轮的情况下，如通过 使用锥齿轮或其他差速齿轮装置设计动力分配变速器。传统地，多个液压致动的转矩形成装置，例如离合器和制动器(术语“离合器”在 下文中用于指离合器和制动器两者)，可选择地接合以激励前述的齿轮构件，以便形成变速 器的输入与输出轴之间所希望的前进和倒退速比。从一个速比到另一个的换档通过响应 于发动机节气门和车速来实施，并且通常涉及释放与当前或获得的速比关联的一个或多个 “待分离的”离合器，并且应用与所希望或所指令的速比关联的一个或多个“待接合的”离合 器。速比通常定义为变速器输出速度除以变速器输入速度。因此，小的档位范围具有大的 速比，而大的档位范围具有较小的速比。通常，变速器的比率变化应当被实施成使得转矩扰动被最小化，并且换档是“平稳 的”且“使人可接受的”。此外，离合器的释放和应用应当被实施成使得消耗最小量的能量， 并且不负面地影响离合器的寿命。影响这些问题的主要因素在于被控制的离合器的转矩， 其可随加速和车辆加载时的性能需求显著改变。在某些EVT中，可通过应用或释放时离合 器处的零或接近零的转矩条件实现换档转矩减小，其中所述条件形成跨越离合器的基本零 打滑。某些EVT的范围变化通过两离合器的同步化和释放过程来控制。其中，在被用于 状态与当前有效范围关联的第一离合器传递转矩，而在被释放状态与当前无效第二范围关 联的第二离合器不传递转矩。从第一范围到第二范围的变换通过将不被应用的离合器控制 到零打滑速度并且应用离合器从而将EVT置于两离合器应用状态中来实现。在两离合器应 用状态期间，发动机直接机械地耦接到变速器输出。然后离开两离合器应用状态，并且在将 第一离合器控制到零打滑速度期间通过释放第一离合器来实现第二范围。常规的EVT被设计成用于操作在固定档(re)模式和电动无级(EVT)模式，这通过 典型地采用液压控制回路以调节离合器致动来对上述的转矩传递离合器的可控激励而实 现。当操作在固定档模式时，变速器输出构件的转动速度是输入构件的来自发动机的转动 速度的固定比率，这取决于前述差速齿轮装置子组的所选择的布置。当操作在EVT模式时， 变速器输出构件的转动速度是可变的，这取决于前述电动机/发电机的运行速度，所述电 动机/发电机经离合器的致动可连接到变速器输出或经由直接连接而连接到变速器输出。许多电动无级变速器构造能够在发动机停机时推进车辆。动力系功能必须在发动 机停机操作期间保持有效以符合操作员需求和时常变化的操作条件。为了最佳效率和性 能，变速器应能基于驾驶员需求和车速在不同EVT模式之间变换。典型地，由于中间状态时 固定档，所以在发动机被停机时以同步方式从一个EVT模式变换到另一 EVT模式是不可能 的。
技术实现思路
本专利技术涉及一种多模式电动无级混合动力变速器及用于其控制的改进换档控制。 本专利技术的混合动力变速器构造和换档控制方法允许在发动机停机时在不同的EVT模式之间换档，同时保持用于发动机自起动的最小时间延迟和推进能力。在消除经固定档模式或 空档模式的不必要转换而在整个换档中产生连续输出转矩的情况下，换档控制操纵能够维 持零发动机速度。可选的待接合的离合器预填充策略使完成换档所需的时间最小化。在间 歇自起动操纵被启动时，可实施中点中断逻辑以减少发动机起动延迟。根据本专利技术的一个实施例，提出一种用于调节多模式混合动力变速器操作的方 法。所述方法包括停用至少两个待分离的离合器中的第一离合器，所述离合器可操作以 控制变速器在第一电动无级变速器(EVT)模式中；致动至少两个待接合的离合器中的第一 离合器，所述离合器可操作以控制变速器在第二 EVT模式中；停用所述至少两个待分离的 离合器中的第二离合器，所述离合器可操作以控制变速器在所述第一 EVT模式中；致动所 述至少两个待接合的离合器中的第二离合器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于调节驱动地连接到发动机的多模式混合动力变速器的操作的方法，所述方法包括：停用可操作以控制变速器在第一电动无级变速器（ＥＶＴ）模式中的至少两个待分离的离合器中的第一离合器；致动可操作以控制变速器在第二ＥＶＴ模式中的至少两个待接合的离合器中的第一离合器；停用所述可操作以控制变速器在所述第一ＥＶＴ模式中的至少两个待分离的离合器中的第二离合器；致动所述可操作以控制变速器在所述第二ＥＶＴ模式中的至少两个待接合的离合器中的第二离合器，从而将变速器转换到所述第二ＥＶＴ模式；其中，在停用所述第一和第二待分离的离合器以及致动所述第一和第二待接合的离合器期间发动机处于停机状态。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JJF萨，BM康伦，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]