离合器控制进入功率分流混合动力动力传动系统并联模式

摘要

控制有选择地可驱动的单向离合器来制动或释放发电机以便功率分流混合动力传动系统进入或退出并联模式运行。为了制动发电机和进入并联模式，当超越发电机时在减慢发电机以与离合器接合之前启用离合器。为了释放发电机并且退出并联模式，在停用离合器和将发电机返回至基本速度控制之前，控制发电机超越离合器。

说明书

背景技术

本发明涉及控制机动车的动力传动系统的方法，并且尤其涉及使用有 选择地可驱动的单向离合器进入和退出功率分流动力传动系统的并联模 式的运行。

机动车辆可以使用功率分流混合动力电动动力传动系统。功率分流动 力传动系统包括可供选择的还起到电动机的作用的发电机。可用多个模式 包括负极功率分流、正极功率分流和并联模式运行功率分流动力传动系 统。在正极功率分流模式中发电机运行并产生电力。在负极功率分流模式 中发电机消耗电力并产生扭矩以推动车辆。在并联模式中发电机不产生也 不消耗电力，这就允许通过由发动机、第二电动马达和发电机的制动产生 的组合扭矩推动车辆。典型地，可以使用摩擦离合器制动发电机以便动力 传动系统可以进入并联模式。

然而，制动发电机进入并联模式所需的时间降低了功率分流动力传动 系统的燃油效率。摩擦离合器可能需要具有泵的液压系统维持压力以保持 摩擦离合器制动发电机。该泵给动力传动系统制造了额外的负载并会进一 步降低燃油效率。

发明内容

实施例预期一种控制功率分流混合动力车辆动力传动系统的方法。使 发电机旋转以超越与发电机耦接的有选择地可驱动的单向离合器。当超越 时电子地启用离合器。减慢发电机来接合启用的离合器。当发电机已经减 慢到接合速度时接合离合器。在关闭发电机之前将来自发电机的扭矩传递 给接合的离合器。

另一个实施例预期一种控制车辆的功率分流混合动力车辆动力传动 系统的方法。当启用和接合与发电机耦接的有选择地可驱动的单向离合器 时，开启停止的发电机。停止的发电机在分离方向旋转来超越和分离离合 器。当超越时停用离合器。

根据本发明，提供一种控制功率分流混合动力车辆动力传动系统的方 法，包含：

使发电机旋转以超越与发电机耦接的有选择地可驱动的单向离合器；

当超越时电子地启用离合器；

减慢发电机来接合启用的离合器；

当发电机已经减慢到接合速度时接合离合器；

在关闭发电机之前将来自发电机的扭矩传递给接合的离合器。

根据本发明的一个实施例，其中启用离合器包含通过给凸轮板中的线 圈通电来产生磁力使得摇臂板的摇臂的指状物自摇臂板向外枢轴旋转，摇 臂板与发电机连接，并且固定凸轮板以阻止凸轮板的旋转。

根据本发明的一个实施例，其中当启用离合器时，离合器在分离方向 的旋转在摇臂和凸轮板之间不传递扭矩，在与分离方向相反的接合方向的 旋转在摇臂和凸轮板之间传递扭矩，并且当停用离合器同时分离离合器的 情况下，在摇臂和凸轮板之间不传递扭矩。

根据本发明的一个实施例，其中起落离合器包含指状物与凸轮板的接 合面机械地接合。

根据本发明的一个实施例，其中在关闭发电机之后，当接合离合器时， 摇臂仍然与凸轮板机械地接合。

根据本发明的一个实施例，其中在关闭发电机之后，停用离合器。

根据本发明的一个实施例，本发明的方法进一步包含当发电机正超越 启用的离合器时，在发现条件是不可接受的之后，停用离合器并在基本速 度控制程序下运行发电机。

根据本发明的一个实施例，本发明的方法进一步包含当接合离合器 时，在发现条件是不可接受的之后，在停用离合器之前使发电机加速来超 越离合器并在基本速度控制程序下运行发电机。

根据本发明的一个实施例，本发明的方法进一步包含在将来自发电机 的扭矩传递给离合器之前，在发现条件是不可接受的之后，记录发电机扭 矩或离合器扭矩中的至少一个来设定用于使发电机返回至基本速度控制 程序的起动扭矩。

根据本发明的一个实施例，其中接合速度为零。

根据本发明，提供一种控制功率分流混合动力动力传动系统的方法， 包含：

当启用和接合与发电机耦接的有选择地可驱动的单向离合器时，开启 停止的发电机；

在分离方向使停止的发电机旋转来超越和分离离合器；

当超越时停用离合器。

根据本发明的一个实施例，其中在分离和停用离合器之后，将发电机 置于速度控制器的控制下。

根据本发明的一个实施例，其中停用离合器包含给凸轮板中的线圈断 电以便弹簧偏置力使得摇臂板中的摇臂的指状物向内枢转到摇臂板中的 袋状物中，摇臂板与发电机连接，并且固定凸轮板来阻止凸轮板的旋转。

根据本发明的一个实施例，其中当启用离合器时，离合器在分离方向 的旋转在摇臂和凸轮板之间不传递扭矩，在与分离方向相反的接合方向的 旋转在摇臂和凸轮板之间传递扭矩，并且当停用离合器时，在摇臂和凸轮 板之间不传递扭矩。

根据本发明的一个实施例，其中分离离合器包含指状物与凸轮板的接 合面机械地分离。

根据本发明的一个实施例，其中使用发动机扭矩来预测用于将发电机 返回至基本速度控制程序的起动扭矩。

根据本发明的一个实施例，其中该速度是用于发电机超越离合器的速 度。

根据本发明的一个实施例，其中该速度足以在基本速度控制程序下运 行发电机。

实施例的优势是当功率分流动力传动系统进入并联运行模式时加快 单向离合器的控制。这就改进了使用功率分流动力传动系统的车辆的燃油 效率。

附图说明

图1是混合动力电动动力传动系统的示意图；

图2是单向离合器的示意性透视图；

图3是单向离合器的一部分的示意图；

图4A和4B是混合动力电动动力传动系统的控制程序的流程图。

具体实施方式

图1示意性说明了机动车辆12的功率分流类型的混合动力电动动力 传动系统10。动力传动系统10仅仅是示例性的，并且可以采用其它形式 例如前轮驱动、后轮驱动以及全轮驱动类型的动力传动系统。

动力传动系统10包括给曲轴16提供动力的内燃发动机14。曲轴16 将来自发动机14的扭矩传递给行星齿轮组18。发电机22通过发电机轴 20与行星齿轮组18连接，并将扭矩传递给行星齿轮组18和传递来自行星 齿轮组18的扭矩。行星齿轮组18包含常规的中心齿轮、环形齿轮和支架 总成，因此为了清楚起见图1中省略了该齿轮组的具体细节。曲轴16与 支架总成连接，并且发电机轴20与中心齿轮连接。环形齿轮通过第一传 动装置输入端24将扭矩传递给传动装置26。电动马达30通过第二传动装 置输入端28与传动装置26连接。发电机22和马达30通过高压总线32 与电池34连接。发电机22还通过制动轴36与有选择地可驱动的单向离 合器(OWC)38连接。传动装置26通过传动装置输出端40将扭矩传递 给差速器42。差速器42分别通过第一和第二轮轴44和46传递扭矩分别 使第一和第二车轮48和50旋转。通过控制器52控制动力传动系统10包 括发动机14、发电机22、马达30和单向离合器38的运行。控制器52可 以是控制动力传动系统10调节车辆12速度的车辆速度控制器(VSC)。

如上所述，动力传动系统10可以以发电机22运行并产生电力的正极 功率分流模式运行。例如，由发电机22产生的电流可以给马达30提供电 力或给电池34充电。可供选择地，动力传动系统10可以以负极功率分流 或并联模式运行。在负极动率分流模式中发电机22消耗电力进行旋转并 产生推动车辆12的发电机扭矩。例如，发电机22消耗的电力可以来自马 达30(运行以产生电力)或电池34。在并联模式中发电机22不产生也不 消耗电力。当单向离合器38制动发电机22从而使之不旋转时动力传动系 统10以并联模式运行。一旦制动从而不旋转，且具有传递给离合器38的 扭矩，发电机22就可以被关闭。在并联模式中，扭矩从发动机14和马达 30提供给传动装置26。并联模式允许发动机14和马达30都推动车辆12。

图2说明了单向离合器38。单向离合器38包含具有袋状物108的摇 臂板100，每个袋状物108包含可枢转地铰接在袋状物108内的相应的摇 臂102。离合器38还包括具有限定齿状物的多个凹口112的凸轮板104。 当摇臂102枢转从而使指状物径向向内延伸时，齿状物可以有选择地抓住 从摇臂延伸的指状物。摇臂板100与制动轴36连接并随其旋转，并且凸 轮板104与车辆12牢固连接以阻止凸轮板104的旋转。例如，凸轮板104 可以与离合器38的套装螺栓连接。

凸轮板104包含可以有选择地通电产生磁力的线圈106。如图2所示， 离合器38处于停用状态，该状态下摇臂102的指状物枢转到在摇臂板凹 处中的径向向外的位置，并因此指状物未与凸轮板104的齿状物接合。当 离合器38处于停用状态时，摇臂102安置在袋状物108内而没有向摇臂 板100的径向内侧面110之外伸出。通过弹簧使摇臂偏置以使之保持在袋 状物108内而不伸出(如图2和3所示反时针方向的偏置)。当离合器38 停用时(即线圈106没有通电)，在摇臂与凸轮板100和104之间分别不 传递扭矩。通过给线圈106通电启用离合器38。给线圈106通电引起的磁 力使摇臂102的指状物对抗弹簧120的偏置而枢轴旋转离开袋状物108， 以便指状物向摇臂板100的径向内侧面110之外伸出。

本领域技术人员了解的是摇臂102可供选择地与凸轮板104铰接，袋 状物108相应地位于凸轮板104，凹口112位于摇臂板100，并且线圈106 位于摇臂板100。

图3说明了离合器38处于启用状态。摇臂102的指状物在摇臂板100 的内侧面110之外延伸，并朝向凸轮板104的凹口112枢转地偏置。如上 所述，离合器38是有选择地驱动的单向离合器。当启用离合器38并且摇 臂板100以分离方向114旋转时，摇臂102的指状物将被齿状物向外挤出， 并因此将不与齿状物接合以阻止旋转。更确切地说，当摇臂板100旋转时， 多个第一凸轮面116使得摇臂102的指状物朝向袋状物108偏斜。

可供选择地，当启用离合器38并且摇臂板100试图以与分离方向114 相反的接合方向122旋转时，摇臂102的指状物与齿状物的第二接合面118 接合，并且离合器38接合。凸轮和摇臂板104和100之间的机械接合分 别阻止摇臂板100的旋转。机械接合足以使得如果离合器38的线圈106 停用，则离合器38保持接合以阻止旋转。一旦离合器38接合就给线圈106 断电，这使得摇臂102停用，来降低电池34的放电同时仍然阻止摇臂板 100的旋转。由于摇臂板100旋转地固定在发电机22上，制动摇臂板100 从而使之不旋转也阻止发电机22不旋转。

通过在开始以接合方向122旋转之前使以分离方向114至第二次停止 的旋转变慢来将摇臂板100的旋转从分离方向114改变为接合方向122。 然后以接合方向122的旋转可以从第二次停止旋转加速到所需的速度。通 过在开始以分离方向114旋转之前使以接合方向122至停止的旋转变慢来 将摇臂板100的旋转从接合方向122改变为分离方向114。类似地，然后 以分离方向114的旋转可以从停止加速到所需的速度。停止和开始摇臂板 100的旋转之间的时间段可以变化，并且可以减少到最小以致车辆12的驾 驶员察觉不到。

通过以分离方向114旋转摇臂板100可以分离接合的离合器38。当摇 臂板100以分离方向114旋转时，在启用或停用离合器38的线圈106的 情况下，在摇臂和凸轮板100和104之间分别没有接合发生，因此允许摇 臂板100自由旋转。当离合器38的线圈106停用时，允许弹簧使得指状 物枢轴旋转远离与齿状物的接合，摇臂板100可以在分离方向114和接合 方向122自由旋转。

现在将参照图1-3说明图4A和4B。图4A和4B说明了当进入或退 出并联模式时，动力传动系统10的控制程序200。

在步骤202中，控制器52接收命令进入并联模式。控制器52在步骤 204中确定条件是否可以接受以进入并联模式。一个这样的条件是还没有 取消或拒绝进入命令。例如，退出并联模式的命令将拒绝进入命令。其它 条件可以包括下面的一个或多个：发动机14正通过发动机功率PI(比例， 积分)控制器传递要求的扭矩；发动机14正以将由进入并联模式产生效 率增益的功率范围运行；发动机14的实际和命令的速度接近于用于接合 单向离合器38的接合速度；发动机14的实际和命令的速度在用于使噪音、 振动和粗糙性影响减少到最小的迟滞极限速度(luglimitspeed)之上；或 者电池34的放电限值和荷电状态在标称范围内。如果条件是不可接受的， 则发电机22返回至步骤206中的基本速度控制程序。如果条件是可接受 的，则在步骤208中发电机22在分离方向114旋转以超越离合器38。通 过程序200监测条件。

步骤208之后，在步骤210中再次核实条件是否是可接受的。如果条 件不再是可接受的，则发电机22在步骤206之前在步骤212中朝所需的 速度旋转。如果条件继续是可接受的，则控制器52在步骤214中确定发 电机的电流速度是否大于离合器38的启用速度。启用速度是发电机22正 超越离合器38时的速度，也就是摇臂板100正以分离方向114超越凸轮 板104是的速度。超出启用速度会需要发电机22的旋转从接合方向122 改变为分离方向114。如果电流速度不大于启用速度，那么程序200返回 至步骤208。如果发电机速度大于离合器启用速度，那么在步骤216中启 用离合器38。然后发电机22从超越减慢到接合速度。接合速度可以是零 或接近于零。

发电机22可以旋转至启用速度来超越离合器38，离合器38启用，然 后发电机22从启用速度减慢到接合速度。可供选择地，发电机22可以在 最大超越速度旋转来超越离合器38，发电机22从最大超越速度减慢到启 用速度，离合器38启用，然后发电机22从启用速度减慢到接合速度。增 加最大超越速度又保证了发电机22正超越离合器38。设定启用速度小于 最大超越速度延迟离合器38的启用。当条件是不再可接受的时，延迟启 用离合器38避免在发电机22返回至基本速度控制程序之前需要停用离合 器38。

当发电机22减慢到接合速度时，在步骤220中对条件是否仍然是可 接受的进行核实。如果条件是不可接受的，则在步骤212和206之前在步 骤222中停用离合器38。如果条件仍然是可接受的，则程序200进行至步 骤224。

就在当接合离合器38以传递来自发电机22的扭矩之前，在步骤224 中可以记录发电机22或离合器38中的至少一个的当前扭矩。记录的扭矩 可以在用于部分地控制发电机22的扭矩计算的前馈项中使用。前馈项使 用步骤224中记录的扭矩预测产生所需速度需要的扭矩。例如，在发现条 件是不可接受的之后，可以使用步骤224中记录的扭矩设定将发电机22 返回至基本速度控制程序的起动扭矩。在步骤226中离合器38是接合的， 并且在步骤228中将来自发电机22的扭矩传递给离合器38来制动发电机 22到停止。一旦发电机22被制动到停止，就启用并联模式。

在步骤230中核实条件是否仍然是可接受的。如果条件是不可接受的， 则在步骤232、234、222、212和206之前使用前馈项中的记录的扭矩控 制发电机22的旋转。如果条件仍然是可接受的，则在步骤236中关闭发 电机22。

在步骤238中发生额外的条件核实。如果条件是不可接受的，则在步 骤232、234、222、212和206之前在步骤240中开启发电机22。如果条 件是可接受的，则那么在步骤242中停用离合器38。在制动和关闭发电机 之后停用离合器38保存电池34的电荷。当离合器38与发电机22机械地 接合时可以停用离合器38。

在停用离合器38之后，控制程序200返回至步骤238以监测条件是 否仍然是可接受的。如上所述，退出并联模式的命令将是不可接受的条件。 可供选择地，如果控制程序200不包括步骤242，则当在步骤238中条件 是可接受的时，控制程序200可以重复步骤238以监测条件是否仍然是可 接受的。

尽管本发明的某些实施例已经描述的很详细，但与本发明涉及的领域 相似的那些将认为是由以下权利要求所限定的各种可替代的设计和实施 本发明的实施例。