專利名稱：混合動(dòng)力系及其操作方法
混合動(dòng)力系及其操作方法技術(shù)領(lǐng)域
為了提供連續(xù)的變速比，動(dòng)力系可包括電動(dòng)可變變速器 (EVT)。通常EVT可用內(nèi)燃機(jī)和最終傳動(dòng)裝置之間的直接機(jī)械路徑操 作，因而使得傳動(dòng)效率高。EVT還能獨(dú)立于最終傳動(dòng)裝置機(jī)械地運(yùn)行， 能夠以不同的機(jī)械/電動(dòng)分離作用(spl it contribution )運(yùn)行，從而 允許高扭矩連續(xù)變速比、電控啟動(dòng)、再生制動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)非怠速狀態(tài)和多模式操作。
驅(qū)動(dòng)內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力大小可根據(jù)道路行駛載荷需求和電池 組的荷電狀態(tài)來(lái)選擇。選擇發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力大小后，發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳燃油經(jīng) 濟(jì)性或最佳排量圖或其組合可用來(lái)選擇發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩/速度工作點(diǎn)。電 池組能輸出附加動(dòng)力，該附加動(dòng)力和發(fā)動(dòng)才幾動(dòng)力 一起滿足道路行駛載 荷動(dòng)力需求并補(bǔ)償混合動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)的動(dòng)力損耗。
提供一種用于車輛的混合動(dòng)力系，所述混合動(dòng)力系包括 聯(lián)接于馬達(dá)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中馬達(dá)包括多個(gè)齒輪和多個(gè)汽缸。所述混合 動(dòng)力系包括電池組、溫度傳感器、電動(dòng)可變變速器模塊和混合動(dòng)力控 制模塊。該電池組構(gòu)造為給馬達(dá)提供動(dòng)力。溫度傳感器與電池組通信 且構(gòu)造為測(cè)量電池組的溫度。該電動(dòng)可變變速器模塊構(gòu)造為提供指令 以阻尼發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)。該混合動(dòng)力控制模塊構(gòu)造為與溫度傳感器通信 以確定所感測(cè)的電池組的溫度是高于還是低于第一閾值，并與電動(dòng)可 變變速器模塊通信，以便在確定電池組的溫度低于第一閾值時(shí)，該混 合動(dòng)力控制模塊提供指令給電動(dòng)可變變速器模塊以限制到第一模式和 第二模式的換檔指令。
圖2是根據(jù)實(shí)施例的電動(dòng)可變變速器的電氣和機(jī)械示意圖，所述電動(dòng)可變變速器可應(yīng)用于圖l所示的混合動(dòng)力系內(nèi)；和
圖3是根據(jù)實(shí)施例的操作混合動(dòng)力系的方法的流程框圖。
具體實(shí)施方式
EVT10與HCM19通信以/人其接收指令，/人而給混合動(dòng)力系 ll提供多個(gè)操作模式。在一個(gè)實(shí)施例中，EVT10具有直接由發(fā)動(dòng)機(jī)14 驅(qū)動(dòng)的輸入元件12，輸入元件12可以是軸。如

圖1所示的實(shí)施例中， 扭矩阻尼器16結(jié)合在發(fā)動(dòng)機(jī)14的輸出元件與EVT10的輸入元件12之 間。該扭矩阻尼器16從EVT10接收指令以阻尼發(fā)動(dòng)機(jī)14的振動(dòng)。在 另一實(shí)施例中，扭矩阻尼器16可包含扭矩傳遞機(jī)構(gòu)(未示出)或與扭 矩傳遞機(jī)構(gòu)(未示出)結(jié)合使用以允許發(fā)動(dòng)機(jī)14選擇性地與EVT10接 合。
EVT10的示意性實(shí)施例在圖2中示出。在此，EVT10描述 為能夠經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)子行星齒輪組24、 26、 28的合適的齒輪組合給 混合動(dòng)力系11提供多個(gè)操作模式。在一個(gè)實(shí)施例中，包括三個(gè)子齒輪組24、 26、 28且每個(gè)子齒輪組由多個(gè)齒輪組成。例如，第一子行星齒 輪組24具有圍繞內(nèi)齒輪元件32的外齒輪元件30。多個(gè)行星齒輪元件 34可旋轉(zhuǎn)地安裝在行星架36上，以便每個(gè)行星齒輪元件34嚙合地接 合外齒輪元件30和內(nèi)齒輪元件32。第二子行星齒輪組26也具有圍繞 內(nèi)齒輪元件40的外齒輪元件38。多個(gè)行星齒4侖元件42可旋轉(zhuǎn)地安裝 在行星架44上，以便每個(gè)行星齒輪42嚙合地接合外齒輪元件38和內(nèi) 齒輪元件40。同樣，第三子行星齒輪組28具有圍繞內(nèi)齒輪元件48的 外齒輪元件46。多個(gè)行星齒輪元件50可旋轉(zhuǎn)地安裝在行星架52上， 以便每個(gè)行星齒輪50嚙合地接合外齒輪元件46和內(nèi)齒輪元件48。
第一子行星齒輪組24的內(nèi)齒輪元件32可經(jīng)由轂襯齒輪 54連結(jié)到第二子行星齒輪組26的外齒輪元件38。連結(jié)后的第一子行 星齒輪組24的內(nèi)齒輪元件32和第二子行星齒輪組26的外齒輪元件38 經(jīng)由套軸58連續(xù)連接到第一馬達(dá)/發(fā)電機(jī)56。該第一馬達(dá)/發(fā)電機(jī)56 在此也以不同的方式稱為馬達(dá)A或MA,且:f皮馬達(dá)控制才莫塊(MCM)57所 控制。該MCM57與HCM19通信并可從其接收指令。
套軸66也連續(xù)地連接到第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)72。該第二馬 達(dá)/發(fā)電機(jī)72在此也稱為馬達(dá)B或MB。馬達(dá)B被馬達(dá)控制才莫塊(MCM) 7 3 所控制。該MCM73與HCM19 (見(jiàn)圖1)通信并從其接收指令。所有子行 星齒輪組24、 26和28及馬達(dá)A56和馬達(dá)B72均與軸向布置的軸60同 軸定向。馬達(dá)A56和B72可均為環(huán)形構(gòu)造且圍繞三個(gè)子行星齒輪組24、 26和28以便子行星齒輪組24、 26和28布置于馬達(dá)A和B的徑向內(nèi)側(cè)。
輸出元件64通過(guò)EVT10內(nèi)的兩個(gè)不同的齒輪系接收動(dòng) 力。在致動(dòng)第一離合器C1以使第三子行星齒輪組28的外齒輪元件46 "接地，，時(shí)，選擇第一模式或第一齒輪系。在第一離合器C1被釋放且 第二離合器C2被同時(shí)致動(dòng)以使軸60連接第三子行星齒輪組28的行星 架52時(shí)選擇第二模式或第二齒輪系。如在此使用的，當(dāng)提及與齒輪系 有關(guān)的才莫式時(shí)，通常使用大寫字母標(biāo)記M0DE1或M0DE2或者M(jìn)l或M2。
EVT10還構(gòu)造為在每個(gè)操作模式中提供從相對(duì)慢到相對(duì) 快的輸出速度范圍。這兩種模式(其中，在每種模式中具有從慢到快 的輸出速度范圍)的組合使得EVT1G能夠使車輛從靜止?fàn)顟B(tài)推進(jìn)到公 路行駛速度。此外，離合器Cl和離合器C2被同時(shí)施用的固定比狀態(tài) 可用于輸入元件和輸出元件通過(guò)固定傳動(dòng)比的有效機(jī)械聯(lián)接。另外， 離合器Cl和離合器C2同時(shí)被釋放的中性狀態(tài)可用于輸出元件從變速 器的機(jī)械脫離。最后，EVT10可提供模式的同步切換，其中離合器Cl 和離合器C2的滑移速度大體為0。關(guān)于示范性EVT操作的更多細(xì)節(jié)可 以見(jiàn)于共同受讓的美國(guó)專利No. 5, 931 , 757，其內(nèi)容通過(guò)引用并入本 文。
在一個(gè)實(shí)施例中，HCM19限制EVT10運(yùn)行于兩種沖莫式之間。 圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的一種操作HCT19的方法300的流程圖。首先， 在步驟302,確定BPM21電池組的溫度是否低于第一閾值。該第一閾值 可以是動(dòng)力系11在運(yùn)行時(shí)可能損壞電池和動(dòng)力系ll其他部件的溫度。 例如第一閾值可能是0。C士3。C。如果溫度低于該第一閾值，在步驟3(M, HCM19提供指令給EVT10以限制其在笫一模式和第二模式(或M0DE1和 M0DE2 )之間的換檔指令。然后在步驟306,該EVT10選擇致動(dòng)哪個(gè)離 合器。例如，EVT10可能選擇笫一齒輪系，其中第一離合器C1被致動(dòng) 以使第三子行星齒輪組28的外齒輪元件46 "接地"，或EVT10可能選 擇第二齒輪系，其中第一離合器Cl被釋放且第二離合器n被同時(shí)致 動(dòng)以將軸60連接到第三子行星齒輪組28的行星架52。
然后在步驟308中，確定BPM21電池組的溫度是否高于 第二閾值。在一個(gè)實(shí)施例中，第二閾值可能是0°C±3°C。在另一實(shí)施 例中，第二閾值可能是-17°C±3°C。在又一實(shí)施例中，第二閾值可等于 第一閾值。在又一實(shí)施例中，第二閾值可以是高于第一閾值的溫度。
在又一實(shí)施例中，第二閾值可以是低于第一閾值的溫度。不管何種情況，如果確定電池組的溫度高于第二閾值，在步驟310, HCM19將提供 指令給EVTIO以允許發(fā)生附加的換檔，從而提供附加模式。在步驟312 中，EVT10使得兩個(gè)離合器都被致動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，EVT10可被指 示提供指令以結(jié)合具有從慢到快的輸出速度范圍的第 一模式和第二模 式。對(duì)于固定比傳動(dòng)狀態(tài)，其中離合器Cl和C2被同時(shí)施用；對(duì)于可 用于使輸出元件機(jī)械脫離變速器的空檔狀態(tài)，其中離合器C1和C2同 時(shí)被釋放；和/或?qū)τ谠趦煞N模式間的同步切換，其中離合器C1和C2 的滑移速度基本為0,該EVT10可重新開(kāi)始提供指令。
在另一實(shí)施例中，HCM19可構(gòu)造為限制扭矩阻尼器16可 提供給發(fā)動(dòng)機(jī)14的阻尼量。例如，在確定電池組的溫度低于第一閾值 時(shí)，該HCM19可提供指令給EVT1Q以降低由扭矩阻尼器16提供給發(fā)動(dòng) 機(jī)14的阻尼量。在一個(gè)實(shí)施例中，HCM19可指示EVT10不提供動(dòng)力給 扭矩阻尼器16。在確定電池組的溫度高于第二閾值時(shí)，HCM19可構(gòu)造 為逐漸增加扭矩阻尼器16的動(dòng)力以便阻尼來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)14的至少部分 振動(dòng)。該動(dòng)力的逐漸增加可與溫度的增加直接相關(guān)，在一個(gè)實(shí)施例中， 它們可呈線性函數(shù)關(guān)系。
在又一實(shí)施例中，在確定電池組模塊的溫度低于第一閾 值時(shí)，該HCM19可構(gòu)造為提供指令給ECM23以命令多個(gè)燃料噴射器將 燃料噴射到所有汽缸。因而，即使系統(tǒng)控制器43提供制動(dòng)指令給制動(dòng) 襯塊以降低車速，但是如果確定電池組模塊的溫度仍低于第 一 閾值， 那么ECM23仍可繼續(xù)提供指令給燃料噴射器以繼續(xù)將燃料噴射到所有 汽缸。當(dāng)確定電池組模塊的溫度高于第二閾值時(shí)，HCM19可構(gòu)造為提供 指令給ECM23以允許多個(gè)燃料噴射器將燃料噴射到至少一部分汽缸(如 一半)或不噴射到任何汽缸而不是噴射到所有汽缸。
雖然前述具體i^明中4^出了至少一個(gè)示范性實(shí)施例，但， 需要理解的是，存在大量變型。還需要理解的是， 一個(gè)或多個(gè)示范性 實(shí)施例只是示例，并不以任何方式限定本發(fā)明的范圍、應(yīng)用和構(gòu)造。 相反，前述具體說(shuō)明為本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員提供一條捷徑來(lái)實(shí)施
該一個(gè)或多個(gè)示范性實(shí)施例。需要理解的是，在不脫離如所附權(quán)利要 求及其合法的等價(jià)權(quán)利要求闡述的本發(fā)明的范圍內(nèi)能對(duì)元件的功能和 設(shè)置作出多種修改。
權(quán)利要求
1. 一種用于車輛的混合動(dòng)力系，該混合動(dòng)力系包括聯(lián)接到馬達(dá)的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中該馬達(dá)包括多個(gè)齒輪和多個(gè)汽缸，所述混合動(dòng)力系包括構(gòu)造為給所述馬達(dá)提供動(dòng)力的電池組；與所述電池組通信并構(gòu)造為感測(cè)所述電池組溫度的溫度傳感器；構(gòu)造為提供指令以阻尼發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的電動(dòng)可變變速器模塊；和混合動(dòng)力控制模塊，所述混合動(dòng)力控制模塊構(gòu)造為與所述溫度傳感器通信以確定所感測(cè)的所述電池組的溫度是高于還是低于第一閾值，并與所述電動(dòng)可變變速器模塊通信以便在確定所述電池組的溫度低于所述第一閾值時(shí)，該混合動(dòng)力控制模塊提供指令給所述電動(dòng)可變變速器模塊以限制在第一模式和第二模式之間的換檔指令。
2. 如權(quán)利要求l所述的混合動(dòng)力系，其特征在于，所述混合動(dòng)力控 制模塊還構(gòu)造為在確定所述電池組的溫度高于第二闊值時(shí)提供換檔指 令以切換多個(gè)齒輪組的至少一個(gè)齒輪到第三模式。
3. 如權(quán)利要求l所述的混合動(dòng)力系，其特征在于所述電動(dòng)可變變速器模塊包括構(gòu)造為阻尼發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的扭矩阻尼 器；和混合動(dòng)力控制模塊還構(gòu)造為在確定所述電池組的溫度低于所述第 一閾值時(shí)，提供指令給所述電動(dòng)可變變速器模塊以提供指令給所述扭 矩阻尼器來(lái)減少供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)的阻尼量。
4. 如權(quán)利要求l所述的混合動(dòng)力系，其特征在于，還包括發(fā)動(dòng)機(jī)控 制模塊，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊構(gòu)造為提供指令以(i )提供燃料給所述 多個(gè)汽缸的所有汽缸，(ii)提供燃料給所述多個(gè)汽缸的一部分汽缸， 或(iii)不提供燃料給所述多個(gè)汽缸的任何汽缸，其中該混合動(dòng)力控 制模塊還構(gòu)造為在確定所述電池組模塊的溫度低于所述第一閾值時(shí)， 提供指令給所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊以命令多個(gè)燃料噴射器將燃料噴射到 所述多個(gè)汽缸的所有汽缸。
5. 如權(quán)利要求4所述的混合動(dòng)力系，其特征在于，還包括構(gòu)造為提 供制動(dòng)指令給制動(dòng)襯塊的系統(tǒng)控制器，其中所述混合動(dòng)力控制模塊還構(gòu)造為當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊提供指令給燃料噴射器以將燃料噴射到 所述多個(gè)汽缸的所有汽缸時(shí)，命令所述系統(tǒng)控制器提供制動(dòng)指令給所述制動(dòng)襯塊。
6. 如權(quán)利要求5所述的混合動(dòng)力系，其特征在于，所述混合動(dòng)力控制模塊構(gòu)造為在確定所述電池組的溫度高于第二閾值時(shí)提供指令給所 述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，命令多個(gè)燃料噴射器將燃料噴射到所述多個(gè)汽缸 的一部分汽缸。
7. 如權(quán)利要求l所述的混合動(dòng)力系，其特征在于，所述第一閾值是 大約0。C土3。C的溫度。
8. —種操作混合動(dòng)力系的方法，所述混合動(dòng)力系包括構(gòu)造為提供指 令給電動(dòng)可變變速器模塊的混合動(dòng)力控制模塊，該電動(dòng)可變變速器模 塊構(gòu)造為提供換檔指令給車輛的多個(gè)齒輪和從電池組模塊接收動(dòng)力， 所述方法包括步驟確定所述電池組模塊中電池組的溫度是高于還是低于第 一 閾值；和 在確定所述電池組的溫度低于所述第 一 閾值時(shí)，提供指令給所述電動(dòng)可變變速器模塊以限制到所要運(yùn)行的第 一模式和第二模式的換檔指令。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述限制步驟還包括在 確定所述電池組的溫度高于第二闊值時(shí)，提供換檔指令以切換所述多 個(gè)齒輪中的至少一個(gè)齒輪至第三模式。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述車輛還包括構(gòu)造 為提供動(dòng)力給所述電動(dòng)可變變速器模塊的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)可變變速 器模塊包括構(gòu)造為接收指令以阻尼發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)的扭矩阻尼器，所述方 法還包括在確定所述電池組的溫度低于所述第 一 閾值時(shí)，提供指令給所述扭 矩阻尼器以減少提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的阻尼量。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括步驟在確定所述電池組的溫度高于第二閾值時(shí)，增加提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的阻尼量。
12. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其特征在于，所述增加步驟包括基 于提供給所述扭矩阻尼器的動(dòng)力大小與所述電池組的選定感測(cè)溫度直 接相關(guān)的線性函數(shù)增加提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的阻尼量。
13. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊， 所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊構(gòu)造為提供指令給致動(dòng)器以提供燃料給多個(gè)汽 缸，該致動(dòng)器構(gòu)造為選擇性地(i )提供燃料給所述多個(gè)汽缸的所有汽 缸、(ii )提供燃料給所述多個(gè)汽缸中的一部分汽缸、或(iii)不提 供燃料給所述多個(gè)汽缸的任何汽缸，該方法還包括步驟在確定所述電池組的溫度低于所述第 一閾值時(shí)，提供指令給所述發(fā) 動(dòng)機(jī)控制模塊以命令多個(gè)燃料噴射器噴射燃料給所有汽缸。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述提供步驟還包括 在所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊提供指令給燃料噴射器噴射燃料給所述多個(gè)汽 缸的所有汽缸時(shí)，從系統(tǒng)控制器提供制動(dòng)指令給一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)襯塊。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括在確定所述 電池組的溫度高于第二閾值時(shí)，提供指令給所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊以命 令多個(gè)燃料噴射器噴射燃料給所述多個(gè)汽缸的一部分汽缸。
16. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一閾值是大約 0。C土3。C的溫度。
17. —種操作混合動(dòng)力系的方法，所述混合動(dòng)力系包括構(gòu)造為提供 指令給電動(dòng)可變變速器模塊的混合動(dòng)力控制器和發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，該 電動(dòng)可變變速器模塊構(gòu)造為提供換檔指令給車輛的多個(gè)齒輪并從電池 組模塊和發(fā)動(dòng)機(jī)接收動(dòng)力，且包括構(gòu)造為接收指令以阻尼發(fā)動(dòng)機(jī)的振 動(dòng)的扭矩阻尼器，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊構(gòu)造為提供指令給致動(dòng)器以提供 燃料給多個(gè)汽缸，所述致動(dòng)器構(gòu)造為選擇性地(i )提供燃料給所述多 汽缸的所有汽缸、(ii)提供燃料給所述多個(gè)汽缸中的一部分汽缸、 或(iii)不提供燃料給所述多個(gè)汽缸的任何汽缸，該方法包括步驟確定所述電池組模塊中電池組的溫度是高于還是低于第 一 閾值； 在確定所述電池組的溫度低于所述第一閾值時(shí)，限制所述電動(dòng)可變 變速器模塊在第 一模式和第二模式之間的換檔指令；在確定所述電池組的溫度低于所述第 一 閾值時(shí)，提供指令給所述扭矩阻尼器以減少提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的阻尼量；和在確定所述電池組的溫度低于所述笫 一 閾值時(shí)，提供指令給所述發(fā) 動(dòng)機(jī)控制模塊以命令多個(gè)燃料噴射器噴射燃料給所述多個(gè)汽缸的所有 汽缸。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，還包括步驟在確定所述電池組的溫度高于第二閾值時(shí)，增加提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的阻尼量。
19. 如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述提供步驟還包括 在所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊提供指令給燃料噴射器噴射燃料給所述多個(gè)汽 缸的所有汽缸時(shí)，從系統(tǒng)控制器提供制動(dòng)指令給一個(gè)或多個(gè)制動(dòng)襯塊。
20. 如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述第一閾值是大約 0。C士3。C的溫度。
全文摘要
本發(fā)明涉及混合動(dòng)力系及其操作方法，即提供一種混合動(dòng)力系和操作混合動(dòng)力系的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括確定電池組模塊中電池組的溫度是高于還是低于第一閾值，和在確定電池組的溫度低于第一閾值時(shí)提供指令給電動(dòng)可變變速器模塊以選擇運(yùn)行于第一模式或第二模式。
文檔編號(hào)B60W20/00GK101396960SQ20081016873
公開(kāi)日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月28日
發(fā)明者J·塞登斯特里克, S·湯普森 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司