[发明专利]多模式混合动力变速器和用于执行准异步换档的方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于机动车的混合动力系。更具体地，本发明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。

背景技术

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，从而增加总体车辆燃料经济性。例如，混合动力车辆(HEV)集成电能和化学能，并且将其转变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主减速器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，从而能够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。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。

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。以上述方式实施的换档被称为“离合器到离合器”的换档，并且需要精确的正时，以便实现最优的换档质量，并且趋于减少换档事件中的可觉察到的延迟。从大速比到较小速比所做的换档通常并且在此被称为“升档”，而从小速比到较大速比所做的换档通常并且在此被称为“减档”。换档控制包括“起动(power on)”换档和“停机”换档。起动换档指在驾驶员“点击加速踏板”期间即当驾驶员压下加速踏板时发生的换档操作，而停机换档指在驾驶员“抬起加速踏板”期间即加速踏板被部分或全部释放时发生的换档操作。