專利名稱：混合動(dòng)力電動(dòng)車起動(dòng)和緩行期間的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)操作的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及車輛動(dòng)力傳動(dòng)系的控制，更具體地，涉及車輛起動(dòng)狀態(tài)期間以串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式操作動(dòng)力傳動(dòng)系。
背景技術(shù)：
用于混合動(dòng)力電動(dòng)車的動(dòng)力傳動(dòng)系可以包括兩個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合的電機(jī)以及至少以兩種操作模式(串聯(lián)和并聯(lián)驅(qū)動(dòng))操作的變速箱，有時(shí)也被稱為雙驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力傳動(dòng)系配置。第一電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間機(jī)械地聯(lián)接在前軸上，以便為起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)提供性能。第二電機(jī)與后軸相連，以便以電動(dòng)或混合驅(qū)動(dòng)模式提供另外的推進(jìn)性能，從而形成兩個(gè)被獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的軸。高壓電池使用逆變器為電機(jī)供能。該動(dòng)力傳動(dòng)系配置為以多種模式操作動(dòng)力傳動(dòng)系提供很大的靈活性，如電動(dòng)模式、串聯(lián)模式以及并聯(lián)或分離模式，以滿足駕駛者的要求，并且在不影響車輛其他性能屬性的情況下實(shí)現(xiàn)更好的燃油經(jīng)濟(jì)性?？紤]到該動(dòng)力傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和操作的靈活性，具備高度協(xié)調(diào)的車輛控制系統(tǒng)，以在管理變速器、發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)子系統(tǒng)控制之外還執(zhí)行來自多個(gè)動(dòng)力源的扭矩、速度和功率的混合，是十分必要的。通常，與手動(dòng)變速器或動(dòng)力換檔變速器的輸入離合器操作相關(guān)的操作損耗是非常顯著的。當(dāng)加速器踏板被完全或接近于完全踩下，車輛隨之由停止或接近停止的速度起動(dòng) (有時(shí)稱為“駛離”)的時(shí)候，由于穿過離合器的滑動(dòng)過大，車輛燃油經(jīng)濟(jì)性受到不利影響。行業(yè)上需要這樣一種動(dòng)力傳動(dòng)系操作模式，在該模式下，當(dāng)起動(dòng)停止的車輛或車輛速度及車輪功率要求較低時(shí)，車輛燃油經(jīng)濟(jì)性最大化。

發(fā)明內(nèi)容
用于起動(dòng)車輛的方法，包括確定車輛速度小于參考值，所需車輪功率小于參考車輪功率，以及所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率小于參考發(fā)動(dòng)機(jī)功率；使用由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)為電池充電；使用由電池供能的電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪；以及打開位于變速器和發(fā)電機(jī)之間的驅(qū)動(dòng)路徑上的
離合器。用于起動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、與發(fā)動(dòng)機(jī)可驅(qū)動(dòng)連接的發(fā)電機(jī)、與第一組車輪可驅(qū)動(dòng)連接的變速器、用于將變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)連接及分離的離合器、與發(fā)電機(jī)電連接的電池、與第二組車輪可驅(qū)動(dòng)連接并與電池電連接的電機(jī)，以及配置為確定存在車輛起動(dòng)狀態(tài)并以串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式操作動(dòng)力傳動(dòng)系的控制器。在車輛起動(dòng)和緩行狀態(tài)期間，該方法使動(dòng)力傳動(dòng)系以串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式操作，從而通過在更有效的區(qū)域操作發(fā)動(dòng)機(jī)提高燃油經(jīng)濟(jì)性，并且通過消除因離合器滑動(dòng)而產(chǎn)生的操作損耗延長(zhǎng)離合器的使用壽命。優(yōu)選實(shí)施例的適用范圍從如下具體實(shí)施方式
、權(quán)利要求書及附圖將顯而易見。應(yīng)該理解，盡管說明書及具體實(shí)例說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但僅以示例的方式提供。對(duì)所描述的實(shí)施例和實(shí)例的各種變化和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的。


參考以下描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明將更易于理解，其中圖1為車輛CISG ERAD動(dòng)力傳動(dòng)系及其控制器的示意圖；圖2示出了圖1的動(dòng)力傳動(dòng)系在電力驅(qū)動(dòng)模式下的功率流；圖3示出了圖1的動(dòng)力傳動(dòng)系在串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式下的功率流；圖4示出了圖1的動(dòng)力傳動(dòng)系在并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式下的功率流；以及圖5為動(dòng)力換檔變速器的傳動(dòng)裝置、軸及耦合器的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了雙驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力傳動(dòng)系10，其包括兩個(gè)電機(jī)，即裝有曲軸的起動(dòng)發(fā)電機(jī)(CISG) 12和電動(dòng)后部驅(qū)動(dòng)(ERAD) 14 ；發(fā)動(dòng)機(jī)16 ；以及具有至少一個(gè)將功率傳遞到變速器輸入M的濕式輸入離合器22的變速器20。CISG12位于驅(qū)動(dòng)路徑中，并在發(fā)動(dòng)機(jī)16的曲軸和變速器輸入離合器22之間機(jī)械地聯(lián)接在前軸沈上，以便為發(fā)動(dòng)機(jī)提供起動(dòng)器/發(fā)電機(jī)性能。前軸將功率傳遞至前輪28、 四。當(dāng)作為發(fā)電機(jī)操作時(shí)，CISG12產(chǎn)生儲(chǔ)存在高壓(HV)電池34中的電功率。ERAD14,即與后軸30連接的馬達(dá)，可以在電動(dòng)或混合驅(qū)動(dòng)模式下為后輪32，、33提供額外的推進(jìn)性能，從而形成兩個(gè)被獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的軸沈、30。電池34使用逆變器為ERAD 14 供能。如圖1所示的CISG-ERAD傳動(dòng)系配置使車輛能夠以三種主要操作模式之一操作。 如圖2所示的第一操作模式為電力驅(qū)動(dòng)，其中電池34為ERAD14提供電功率，以推動(dòng)車輛前進(jìn)。如圖3所示的第二操作模式為串聯(lián)驅(qū)動(dòng)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)16驅(qū)動(dòng)CISG12為電池34充電，電池34為ERAD14提供功率，以推動(dòng)車輛前進(jìn)。在串聯(lián)驅(qū)動(dòng)操作中，由于離合器22處于打開或分離狀態(tài)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不能直接傳遞至車輪觀、29、32、33。而是，發(fā)動(dòng)機(jī)16 驅(qū)動(dòng)CISG12產(chǎn)生電流，根據(jù)駕駛者的要求，ERAD14可以使用該電流推動(dòng)車輛前進(jìn)。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)速度從車輛速度中解耦，所以發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)(用于給定的發(fā)動(dòng)機(jī)功率要求的扭矩和速度選擇)盡可能設(shè)置在最有效的操作區(qū)域。如圖4所示的第三操作模式為并聯(lián)驅(qū)動(dòng)或分離驅(qū)動(dòng)，其中發(fā)動(dòng)機(jī)16和變速器20 為前輪觀、四提供扭矩，與此同時(shí)，電池34和ERAD14為后輪32、33提供扭矩，以推動(dòng)車輛前進(jìn)。為了協(xié)調(diào)車輛子系統(tǒng)的動(dòng)作，整車控制器(Vehicle System Controller, VSC) 50 包括被稱為動(dòng)力傳動(dòng)系操作模式(PTOM)控制52的功能，該功能協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)16、變速器20、 CISG12、ERAD14和電池34子系統(tǒng)的操作，以交替產(chǎn)生電力驅(qū)動(dòng)、串聯(lián)驅(qū)動(dòng)、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)和發(fā)動(dòng)機(jī)停止?；诎ㄜ囕v起動(dòng)狀態(tài)的各種車輛和車輛駕駛者輸入，PTOM控制52 中的控制算法確定是否由子系統(tǒng)要求速度控制或功率控制。在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)期間，其中，車輛速度低于參考速度，或所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率小于參考發(fā)動(dòng)機(jī)功率，或所需車輪功率小于參考車輪功率，以加速器踏板36被踩下的程度為證據(jù)，如圖2所示，動(dòng)力傳動(dòng)系10以串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式操作。在串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式下，離合器22分離。因此，由發(fā)動(dòng)機(jī)16產(chǎn)生的功率不直接傳遞至車輪。而是發(fā)動(dòng)機(jī)16驅(qū)動(dòng)CISG12產(chǎn)生電功率，該電功率傳遞至電池；34，根據(jù)駕駛者要求，電功率從電池34傳遞至ERAD14。車輪32、33由ERAD14 驅(qū)動(dòng)。由于發(fā)動(dòng)機(jī)速度從車輛速度中解耦，因此發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)，即用于給定的發(fā)動(dòng)機(jī)所需功率的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)速度，位于最有效的操作區(qū)域。圖5示出了動(dòng)力換擋變速器20的具體細(xì)節(jié)，其包括第一輸入離合器24，該離合器選擇性地將變速器20的輸入M交替連接至與第一副軸244相關(guān)的偶數(shù)齒輪42，以及第二輸入離合器41，該離合器選擇性地將輸入20交替連接至與第二副軸249相關(guān)的奇數(shù)齒輪 43。副軸244支承均以軸244為軸頸的小齒輪沈0、沈2、264和固定在軸244上的耦合器沈6、沈8。小齒輪沈0、沈2、264分別與第二、第四和第六齒輪相關(guān)聯(lián)。耦合器266包括套管270，該套管可以向左移動(dòng)與小齒輪260接合，并將小齒輪260可驅(qū)動(dòng)地連接至軸M4。耦合器268包括套管272，該套管可以向左移動(dòng)與小齒輪262接合，并將小齒輪262可驅(qū)動(dòng)地連接至軸對(duì)4，也可以向右移動(dòng)與小齒輪264接合，并將小齒輪264可驅(qū)動(dòng)地連接至軸M4。副軸244支承均以軸249為軸頸的小齒輪274、276、278和固定在軸249上的耦合器洲0、觀2。小齒輪274、276、278分別與第一、第三和第五齒輪相關(guān)聯(lián)。耦合器280包括套管觀4，該套管可以向左移動(dòng)與小齒輪274接合，并將小齒輪274可驅(qū)動(dòng)地連接至軸M9。耦合器282包括套管觀6，該套管可以向左移動(dòng)與小齒輪276接合，并將小齒輪276可驅(qū)動(dòng)地連接至軸對(duì)9，也可以向右移動(dòng)與小齒輪278接合，并將小齒輪278可驅(qū)動(dòng)地連接至軸M9。變速器輸出46支承均固定在軸46上的齒輪觀8、四0、四2。齒輪288與小齒輪260 和274嚙合。齒輪四0與小齒輪262和276嚙合。齒輪292與小齒輪264和278嚙合。耦合器沈6、沈8、280和282可以是同步器，或爪形離合器，或是以上二者的結(jié)合。 盡管變速器20的操作只參考向前驅(qū)動(dòng)進(jìn)行了描述，但變速器可以通過結(jié)合在較低功率路徑之一上的反向惰輪和用于接合反向驅(qū)動(dòng)的反向耦合器，產(chǎn)生反向驅(qū)動(dòng)。當(dāng)選擇反向驅(qū)動(dòng)操作時(shí)，輸入離合器24、41中的一個(gè)接合。根據(jù)專利法的規(guī)定，已經(jīng)對(duì)優(yōu)選的實(shí)施例進(jìn)行了說明。但是，應(yīng)該注意，其它不同于具體表示和說明的實(shí)施例的替代實(shí)施例也可實(shí)施。
權(quán)利要求
1.用于起動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系，其特征在于，包含 發(fā)動(dòng)機(jī)；與所述發(fā)動(dòng)機(jī)可驅(qū)動(dòng)連接的發(fā)電機(jī)； 與第一組車輪可驅(qū)動(dòng)連接的變速器； 用于將所述變速器與所述發(fā)動(dòng)機(jī)連接及分離的離合器； 與所述發(fā)電機(jī)電連接的電池；與第二組車輪可驅(qū)動(dòng)連接并與所述電池電連接的電機(jī)；以及設(shè)置為確定存在車輛起動(dòng)狀態(tài)并以串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式操作動(dòng)力傳動(dòng)系的控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力傳動(dòng)系，其特征在于，所述控制器還設(shè)置為，在車輛速度小于參考速度，所需車輪功率小于參考車輪功率，以及所需發(fā)動(dòng)機(jī)功率小于參考發(fā)動(dòng)機(jī)功率的時(shí)候，確定存在車輛起動(dòng)狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動(dòng)力傳動(dòng)系，其特征在于，所述控制器還設(shè)置為，使用由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)為所述電池充電，使用由所述電池供能的所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二組車輪， 以及打開位于所述變速器和所述發(fā)電機(jī)之間的驅(qū)動(dòng)路徑上的離合器。
全文摘要
本發(fā)明涉及混合動(dòng)力電動(dòng)車起動(dòng)和緩行期間的串聯(lián)驅(qū)動(dòng)操作，本發(fā)明的用于起動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、與發(fā)動(dòng)機(jī)可驅(qū)動(dòng)連接的發(fā)電機(jī)、與第一組車輪可驅(qū)動(dòng)連接的變速器、用于將變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)連接及分離的離合器、與發(fā)電機(jī)電連接的電池、與第二組車輪可驅(qū)動(dòng)連接并與電池電連接的電機(jī)，以及配置為確定存在車輛起動(dòng)狀態(tài)并以串聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式操作動(dòng)力傳動(dòng)系的控制器。
文檔編號(hào)B60K6/46GK102343802SQ20111020035
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者伊哈布·S·蘇里曼, 法扎勒·U·賽義德, 波爾·J·朱蘭德, 迪帕克·阿斯瓦尼, 鄺明朗, 馬修·A·布伊希, 馬克·S·山崎 申請(qǐng)人:福特全球技術(shù)公司