[发明专利]具有变速箱的混合式传动系和控制混合式驱动传动系的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合式传动系。本发明也涉及一种设有所述混合式传动系的车辆、一种用于控制所述混合式传动系的方法、一种用于控制所述混合式传动系的方法、一种用于控制所述混合式传动系的计算机程序、以及一种包括程序代码的计算机程序制品。

背景技术

混合式车辆可由可以是燃式发动机的主要驱动装置和由可以是电机的次级驱动装置提供动力。电机将配有至少一个能量存储器(例如，用于电能的电化学存储器)，且配有调节设备以调节在能量存储器和电机之间的电能流动。电机因此依据车辆操作状态可交替地用作电动机和发电机。当车辆被制动时，电机将产生进入能量存储器的电能。这通常称为能量回收制动，由此车辆由电机和燃式发动机制动。存储电能将随后用于车辆操作。

行星齿轮系通常包括设置用于相对于彼此旋转的三个部件，即，太阳轮，行星齿轮架和齿圈。知道太阳轮和齿圈具有的齿数可以确定在操作期间三个部件的相互旋转速度。行星齿轮系部件之一可连接到燃式发动机的输出轴。行星齿轮系的这个部件将因此以与发动机输出轴的速度对应的速度旋转。行星齿轮系的第二部件可连接到变速箱的输入轴。行星齿轮系的这个部件将因此以与变速箱输入轴相同的速度旋转。行星齿轮系的第三部件连接到电机的转子以实现混合式操作。如果第三部件和电机转子连接直接到彼此，则行星齿轮系的这个部件将因此以与电机转子相同的速度旋转。替换性的，电机可经由具有齿数比的变速装置连接到行星齿轮系的第三部件，在这种情况下，电机和第三部件能够以不同速度旋转。电机的速度和/或转矩可无级调节。在理想速度和/或转矩将被施加到变速箱输入轴的操作情况下，控制单元将使用燃式发动机速度的信息计算第三部件需要被驱动以导致变速箱输入轴以理想速度旋转的速度。控制单元将启动电机以将计算的速度施加到第三部件，且因此将理想速度施加到变速箱输入轴。

在车辆加速期间，增加的转矩必须从燃式发动机和电机传递到变速箱且因此传递到车辆牵引轮。由于燃式发动机和电机都连接到行星齿轮系，在将燃式发动机和电机之间的齿数比考虑在内的情况下，由燃式发动机和电机传递的最大可能转矩将由燃式发动机和电机中的最大转矩小于另一个的最大转矩限制。在考虑到燃式发动机和电机之间的齿数比、电机的最大转矩小于燃式发动机的最大转矩的情况下，电机将不能产生到行星齿轮系的充分反作用转矩，因此燃式发动机将不能将其最大转矩传递到变速箱且因此传递到车辆牵引轮。可传递到变速箱的最大转矩因此由电机的容量限制。这也由所谓行星等式指出。

车辆中的推进装置可用的空间经常受限。如果推进装置包括例如燃式发动机、电机、变速箱和行星齿轮系的多个部件，则需要紧凑的构型。如果例如能量回收制动装置的另外部件将被结合，则将更加需要推进装置的部件的紧凑构型。同时，这些部件的尺寸必须使得它们能够吸收必要的力和转矩。

车辆的尤其重型卡车和公共汽车的特定类型需要较多的档位。这增加变速箱中的部件的数量，变速箱中的部件也必须尺寸化为能够吸收在所述重型车辆中发生的较大力和转矩，由此增加部件的尺寸和重量。

推进装置的部件也被要求具有高可靠性和高操作安全性。变速箱包括片离合器的情况受到磨损将影响片离合器的可靠性和使用寿命。

在能量回收制动期间，动能转换成进入能量存储器(例如，蓄电池)的电能。影响能量存储器的使用寿命的因素是其将电流供应到电机和从电机吸收电流的循环次数。循环数越多，能量存储器使用寿命越短。

在特定操作情形下，期望的是在节省燃料的目的下且考虑到防止燃式发动机的废弃后处理系统冷却而将燃式发动机关闭。在混合式传动系是车辆的一部分的情况下，这意味着车辆将由电机驱动。在混合式传动系中，如果电机单独启动，则可能产生问题。如果燃式发动机的曲轴由电机驱动而发动机不被启动，则可能发生发动机轴承的过渡磨损。

文献EP-B1-1126987涉及具有双行星齿轮系的变速箱。每个行星齿轮系的太阳轮连接到电机且行星齿轮系的齿圈连接到彼此。每个行星齿轮系的行星齿轮架以这样的方式连接到多个齿轮对，以便提供无级档位。在另一文献EP-B1-1280677中也涉及行星齿轮系可如何由设置在燃式发动机的输出轴上的档位桥接。

文献US-A1-20050227803涉及具有两个电机的车辆变速装置，两个电机连接到两个行星齿轮系的相应太阳轮。行星齿轮系具有被连接到变速装置的输入轴的共同行星齿轮架。

文献WO 2008/046185-A1涉及具有两个行星齿轮系的混合式变速装置，由此电机连接到行星齿轮系之一且双离合器与其它行星齿轮系协作。两个行星齿轮系也经由齿轮变速装置与彼此协作。