專利名稱：多模式混合動力變速器和用于執(zhí)行準異步換檔的方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及用于機動車的混合動力系。更具體地，本發(fā)明涉及用于調(diào)節(jié)多模 式混合動力變速器運行的換檔控制方法以及使用所述方法的混合動力變速器。
背景技術：
大部分常規(guī)機動車，例如當前的汽車，包括操作用于推進車輛并驅(qū)動車載電子設 備的動力系。動力系，有時被稱為“傳動系”，通常包括通過多檔變速器將驅(qū)動動力傳輸?shù)杰?輛主減速器系統(tǒng)(例如后橋差速器、車軸、和車輪)的發(fā)動機。由于往復活塞式內(nèi)燃機(ICE) 的易得到和相對便宜的成本、輕重量和總體效率，傳統(tǒng)上汽車僅由往復活塞式內(nèi)燃機(ICE) 來驅(qū)動。這種發(fā)動機包括四沖程壓縮點燃式柴油機和四沖程火花點燃式汽油機。另一方面，混合動力車輛使用可替代的動力源來推進車輛，從而最小化因為動力 而對發(fā)動機的依賴，從而增加總體車輛燃料經(jīng)濟性。例如，混合動力車輛(HEV)集成電能和 化學能，并且將其轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械動力來推進車輛并且驅(qū)動車輛系統(tǒng)。HEV通常采用獨立運行或 與內(nèi)燃機協(xié)同運行的一個或多個電機來推進車輛。由于混合動力車輛可從除發(fā)動機以外的 源得到其動力，所以可在替代的(多個)動力源推進車輛時可以關閉混合動力車輛中的發(fā) 動機。串聯(lián)混合動力結(jié)構(gòu)，有時被稱為續(xù)程電動車輛(REEV)，通常由與發(fā)電機驅(qū)動相連 的內(nèi)燃機來表征。發(fā)電機繼而將動力提供給操作用于轉(zhuǎn)動主減速器構(gòu)件的一個或多個電動 機。實際上，在串聯(lián)混合動力系中發(fā)動機與主減速器構(gòu)件之間沒有直接的機械連接。在發(fā) 動機與車輪之間缺少機械聯(lián)結(jié)允許發(fā)動機以恒定和有效的速率運行，例如，更接近于37% 的理論限值，而不是20%的常規(guī)平均值，甚至在車速改變時。發(fā)電機還可在拖動模式運行 以給內(nèi)燃機提供起動功能。該系統(tǒng)還可允許(多個)電動機從車輛減速中恢復能量并通過 “再生制動”將所述能量存儲在電池中。并聯(lián)混合動力結(jié)構(gòu)通常由內(nèi)燃機和一個或多個電動機/發(fā)電機組件來表征，其中 的每一個都直接機械地耦接到動力變速器。許多并聯(lián)混合動力結(jié)構(gòu)設計將大的發(fā)電機和電 動機組合成一體，從而提供牽引力并取代常規(guī)的起動電動機和發(fā)電機。一種這樣的并聯(lián)混 合動力系包括雙模式、復合分配式、電-機械變速器，其使用用于接收來自ICE的動力的輸 入構(gòu)件和用于將動力從變速器傳送到驅(qū)動軸的輸出構(gòu)件。第一和第二電動機/發(fā)電機獨立 運行或協(xié)同運行以轉(zhuǎn)動變速器輸出軸。電動機/發(fā)動機電連接到能量存儲裝置，以便在存 儲裝置與第一和第二電動機/發(fā)電機之間交換電功率?？刂茊卧糜谡{(diào)節(jié)能量存儲裝置與 電動機/發(fā)電機之間的電功率交換，以及第一和第二電動機/發(fā)電機之間的電功率交換。電動無級變速器(EVT)通過組合串聯(lián)和并聯(lián)混合動力系結(jié)構(gòu)兩者的特征提供連 續(xù)可變速比。EVT可使用內(nèi)燃機與主減速器之間的直接機械通路操作，從而有相對高的變速 器效率和能使用較低成本、較不笨重的電機硬件。在多種機械/電氣分配分擔中，EVT還可 與機械獨立于主減速器的發(fā)動機操作一起操作，從而能夠大轉(zhuǎn)矩連續(xù)可變速比、電控啟動、 再生制動、發(fā)動機關閉怠速和雙模式運行。
EVT可使用所公知的“差速齒輪裝置”在沒有將所有動力通過可變構(gòu)件傳送的情 況下實現(xiàn)輸入與輸出之間的連續(xù)可變轉(zhuǎn)矩和速比。EVT可使用差速齒輪裝置將一部分其所 傳遞的動力傳送通過(多個)電動機/發(fā)電機。它的其余動力被傳送通過機械的且直接的 (即，固定比率)或替代地可選擇的其他并聯(lián)通路。行星齒輪裝置提供在全部行星齒輪裝置 子組中的緊湊性和不同轉(zhuǎn)矩和速比的優(yōu)點。然而，例如在不使用行星齒輪的情況下，如通過 使用錐齒輪或其他差速齒輪裝置設計動力分配變速器。傳統(tǒng)地，多個液壓致動的轉(zhuǎn)矩形成裝置，例如離合器和制動器(術語“離合器”在 下文中用于指離合器和制動器兩者)，可選擇地接合以激勵前述的齒輪構(gòu)件，以便形成變速 器的輸入與輸出軸之間所希望的前進和倒退速比。速比通常定義為變速器輸出速度除以變 速器輸入速度。因此，小的檔位范圍具有大的速比，而大的檔位范圍具有較小的速比。從一個速比到另一個的換檔通過響應于發(fā)動機節(jié)氣門和車速來實施，并且通常涉 及釋放與當前或獲得的速比關聯(lián)的一個或多個“待分離的”離合器，并且應用與所希望或所 指令的速比關聯(lián)的一個或多個“待接合的”離合器。以上述方式實施的換檔被稱為“離合器 到離合器”的換檔，并且需要精確的正時，以便實現(xiàn)最優(yōu)的換檔質(zhì)量，并且趨于減少換檔事 件中的可覺察到的延遲。從大速比到較小速比所做的換檔通常并且在此被稱為“升檔”，而 從小速比到較大速比所做的換檔通常并且在此被稱為“減檔”。換檔控制包括“起動(power on)，，換檔和“停機”換檔。起動換檔指在駕駛員“點擊加速踏板”期間即當駕駛員壓下加速 踏板時發(fā)生的換檔操作，而停機換檔指在駕駛員“抬起加速踏板”期間即加速踏板被部分或 全部釋放時發(fā)生的換檔操作。從一個檔位到另一個檔位的換檔過程發(fā)生在三個不同階段(a)填充相；(b)轉(zhuǎn)矩 相；以及(c)慣性相。在填充相，待接合的離合器構(gòu)件準備用于轉(zhuǎn)矩傳遞，在所述轉(zhuǎn)矩傳遞 期間，待接合的離合器的應用室填充流體。在起動升檔中的轉(zhuǎn)矩相期間，傳動系轉(zhuǎn)矩從待 分離的離合器被逐漸傳遞到待接合的離合器。在轉(zhuǎn)矩相，待接合的壓力被逐漸增大以增大 待接合的離合器的轉(zhuǎn)矩能力，而待分離的壓力被逐漸釋放以減小待分離的離合器的轉(zhuǎn)矩能 力。其后，換檔過程進入到慣性相，其中待接合的離合器的打滑速度變?yōu)榱?。當傳動系速?達到其目標速度時，輸出轉(zhuǎn)矩降到換檔后水平(post shift level)，從而完成換檔。 通常，變速器的比率變化應當被實施成使得轉(zhuǎn)矩擾動被最小化，并且換檔是“平穩(wěn) 的”且“使人可接受的”。此外，離合器的釋放和應用應當被實施成使得消耗最小量的能量， 并且不負面地影響離合器的壽命。影響這些問題的主要因素在于被控制的離合器的轉(zhuǎn)矩， 其可隨加速和車輛加載時的性能需求顯著改變。在某些EVT中，可通過應用或釋放時離合 器處的零或接近零的轉(zhuǎn)矩條件實現(xiàn)換檔轉(zhuǎn)矩減小，其中所述條件形成跨越離合器的基本零 打滑。常規(guī)的EVT被設計成用于操作在固定檔(re)模式和電動無級(EVT)模式，這通過 典型地采用液壓控制回路以調(diào)節(jié)離合器致動來對上述的轉(zhuǎn)矩傳遞離合器的可控激勵而實 現(xiàn)。當操作在固定檔模式時，變速器輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)動速度是輸入構(gòu)件的來自發(fā)動機的轉(zhuǎn)動 速度的固定比率，這取決于前述差速齒輪裝置子組的所選擇的布置。當操作在EVT模式時， 變速器輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)動速度是可變的，這取決于前述電動機/發(fā)電機的運行速度，所述電 動機/發(fā)電機經(jīng)離合器的致動可連接到變速器輸出或通過直接連接而連接到變速器輸出。在常規(guī)的變速器操作中，其中采用離合器到離合器換檔方法，升檔和減檔典型地在變速器的“同步”運行期間得到實施，其中在變速器的“同步”運行期間，在零打滑速度和 零打滑速度加速時應用待接合的離合器和釋放待分離的離合器。在將跨越待接合的離合器 的打滑速度控制到基本為零時應用待接合的離合器。此后，在將跨越待分離的離合器的打 滑速度控制到基本為零時釋放待分離的離合器。然而，使用待接合的離合器或待分離的離 合器以執(zhí)行升檔或減檔取決于變速器輸出轉(zhuǎn)矩是正還是負。例如，具有正輸出轉(zhuǎn)矩的升檔 僅可實施于待接合的離合器用于目標檔位。使用待分離的離合器可引起發(fā)動機閃火和轉(zhuǎn)矩 逆轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提出一種用于在混合動力變速器中執(zhí)行離合器到離合 器換檔操作的方法。初始操作模式，其可以是電動無級變速器(EVT)模式，由待分離的離合 器來表征，而目標操作模式，其也可以是EVT模式，由待接合的離合器來表征。所述方法包 括指令將流體傳送到所述待接合的離合器上(例如，預填充待接合的離合器)；確定換檔 操作是通過使用待接合的離合器還是待分離的離合器來完成的；如果通過使用所述待接合 的離合器完成所述換檔操作，那么確定是否需要盈/虧比；確定待接合的離合器打滑速度 和加速輪廓；確定待接合的離合器打滑符號是否正確；確定所述待接合的離合器是否被填 充；如果所述待接合的離合器被填充且打滑符號正確且，那么計算并應用待分離的離合器 轉(zhuǎn)矩并排放所述待分離的離合器；確定待接合的離合器打滑是否小于預定打滑閾值；以及 如果所述待接合的離合器打滑小于打滑閾值，那么鎖止所述待接合的離合器。換檔操作可被表征為準異步換檔，其中在基本整個換檔操作中跨越所述待接合的 離合器和待分離的離合器的打滑速度為非零。理想地，通過調(diào)節(jié)來自要么發(fā)動機要么電機 的輸入轉(zhuǎn)矩控制跨越所述待接合的和待分離的離合器的打滑速度，其中所述發(fā)動機和電機 每個都驅(qū)動地連接到所述變速器。根據(jù)本特定實施例的一個方面，例如，如果換檔操作是使用待接合的離合器的起 動減檔或者停機升檔，那么需要盈/虧比。關于此，如果確定需要盈/虧比，那么部分地基于 所述盈/虧比確定所述待接合的離合器打滑速度和加速輪廓。例如，所述待接合的離合器 打滑速度輪廓首先定目標到與所述盈/虧比速度相等的打滑速度，并且此后再定目標到零 以當離合器轉(zhuǎn)矩在待接合的和待分離的離合器之間被交換時接合待接合的離合器。然而， 如果不需要所述盈/虧比，那么在不使用所述盈/虧比的情況下確定所述待接合的離合器 打滑和加速輪廓。根據(jù)其他方面，如果輸出轉(zhuǎn)矩指令的符號與待接合的離合器打滑符號相同時，那 么待接合的離合器打滑符號被認為是正確的。離合器轉(zhuǎn)矩和離合器打滑總是具有相同的符 號(即，要么都為正要么都為負)，并且離合器轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之間的傳遞函數(shù)具有固定關 系。因此，如果輸出轉(zhuǎn)矩指令為正，并且傳遞函數(shù)具有正系數(shù)，那么正離合器轉(zhuǎn)矩將產(chǎn)生正 輸出轉(zhuǎn)矩。作為該實施例的另一方面的一部分，所述方法包括確定輸入速度和加速輪廓，優(yōu) 選地在預填充待接合的離合器之前或確定待接合的離合器是否被用于完成換檔操作之前 做出所述確定。輸入速度和加速輪廓通?；谳喞獦硕ㄖ?例如，每一節(jié)段的比例)，以及 待接合的離合器的初始和目標速度。輸入速度和加速輪廓可包括待接合的離合器的基于時間的速度改變，其包括三節(jié)段輪廓。第一節(jié)段包括待接合的離合器的速度的傾斜上升，而第 二節(jié)段包括待接合的離合器的速度的穩(wěn)態(tài)改變，以及第三節(jié)段包括待接合離合器的速度的 傾斜下降。根據(jù)該實施例的另一方面，所述方法還包括通過調(diào)節(jié)來自發(fā)動機、(多個)電動機 /發(fā)電機或兩者的轉(zhuǎn)矩輸入控制變速器輸入速度和待接合離合器的速度。理想地，如果換檔 操作通過使用待分離的離合器完成，那么在排放待分離的離合器之前修正變速器輸入速度 和待接合的離合器。相反，如果換檔操作通過使用待接合的離合器完成，那么在排放待分離 的離合器之后修正變速器輸入速度和待接合的離合器。在該實施例的另一方面，換檔操作不使用待接合的離合器，而是使用待分離的離 合器完成。在這種情況下，所述方法還包括在使待接合的離合器打滑之前使待分離的離合 器可控地打滑；至少部分地基于盈/虧比確定所述待接合的離合器打滑速度和加速輪廓； 確定所述待接合的離合器是否被填充以及離合器打滑符號是否正確；如果是，那么鎖止所 述待接合的離合器并排放所述待分離的離合器。在這種情況下，在應用所述待分離的離合 器轉(zhuǎn)矩并且排放待分離的離合器之前控制變速器的輸入速度和待接合的離合器速度。可通 過將待分離的離合器的當前轉(zhuǎn)矩能力控制到低于反作用轉(zhuǎn)矩來完成使待分離的離合器打 滑。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提出一種多模式電動無級混合動力變速器。所述混合 動力變速器包括兩個電動機/發(fā)電機組件和三個差速齒輪組。每個差速齒輪組具有第一、 第二和第三齒輪構(gòu)件(例如，以任何順序，太陽齒輪、齒圈和行星齒輪組)。第一電動機/發(fā) 電機連續(xù)地連接到差速齒輪組的其中一個，并且可控制以提供到其的動力。第二電動機/ 發(fā)電機連續(xù)地連接到不同的差速齒輪組，并且可控制以提供到其的動力。所述變速器還包括輸入和輸出構(gòu)件，以及多個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置。輸入構(gòu)件驅(qū)動地連 接到發(fā)動機，并且連續(xù)地連接到前述差速齒輪組中的其中一個。另一方面，輸出構(gòu)件連續(xù)地 連接到其他所述差速齒輪組，并且優(yōu)選地構(gòu)造成用于將動力傳送給主減速器系統(tǒng)。多個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置包括多個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置，例如離合器。轉(zhuǎn)矩傳遞裝置選擇地可 操作以提供多模式混合動力變速器中的多個操作狀態(tài)。在該實施例中，第一(待分離的) 離合器的接合同時和第二(待接合的)離合器的斷開建立初始操作模式。類似地，待分離 的離合器的斷開同時和待接合的離合器的接合建立目標操作模式。待分離的和待接合的離 合器從所述初始操作模式到所述目標操作模式的轉(zhuǎn)換包括填充相、轉(zhuǎn)矩相和慣性相?？刂破髋c所述多個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置操作地通信，并且構(gòu)造成用于控制所述多個轉(zhuǎn)矩 傳遞裝置的操作?？刂破骶哂写鎯橘|(zhì)和可編程存儲器。控制器被編程成并且構(gòu)造成用于 確定準異步換檔是否被指令，并且通過確定所述換檔操作是通過使用待分離的第一離合器 還是通過使用待接合的第二離合器來完成響應該指令。如果準異步換檔操作是通過使用待 接合的離合器來完成，那么控制器將指令換檔次序的轉(zhuǎn)矩相先于慣性相相反，如果換檔操 作是通過使用待分離的離合器來完成，那么控制器將指令慣性相先于轉(zhuǎn)矩相。本發(fā)明提供一種用于在混合動力變速器中執(zhí)行從初始操作模式到目標操作模式 的離合器到離合器換檔的方法，其中所述初始操作模式由待分離的離合器來表征，所述目 標操作模式由待接合的離合器來表征，所述方法包括指令將流體分配到所述待接合的離合器；
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確定是否通過使用所述待接合的離合器完成換檔；如果通過使用所述待接合的離合器完成所述換檔操作，那么確定是否需要盈/虧 比；確定待接合的離合器打滑速度和加速輪廓；確定待接合的離合器打滑符號是否正確；確定所述待接合的離合器是否被填充；如果所述待接合的離合器打滑符號正確且所述待接合的離合器被填充，那么計算 待分離的離合器轉(zhuǎn)矩并排放所述待分離的離合器；確定待接合的離合器打滑是否小于預定打滑閾值；以及如果所述待接合的離合器打滑小于預定打滑閾值，那么鎖止所述待接合的離合
ο根據(jù)上述方法，其特征在于，在基本整個換檔操作中跨越所述待接合的離合器和 待分離的離合器的打滑速度為非零。根據(jù)上述方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)來自發(fā)動機和電機中的至少一個的輸入轉(zhuǎn) 矩控制跨越所述待接合的離合器和待分離的離合器的所述打滑速度，其中所述發(fā)動機和電 機每個都操作地連接到所述變速器。根據(jù)上述方法，其特征在于，如果使用所述待接合的離合器完成所述換檔操作并 且所述換檔操作是起動減檔和停機升檔中的其中一個，那么需要所述盈/虧比。根據(jù)上述方法，其特征在于，如果需要所述盈/虧比，那么至少部分地基于所述盈 /虧比確定所述待接合的離合器打滑速度和加速輪廓，并且其中，如果不需要所述盈/虧 比，那么在不使用所述盈/虧比的情況下確定所述待接合的離合器打滑和加速輪廓。根據(jù)上述方法，其特征在于，如果需要所述盈/虧比，那么所述待接合的離合器打 滑速度輪廓首先定目標到與所述盈/虧比相等的打滑速度，并且然后再定目標到零以當離 合器轉(zhuǎn)矩在待接合的和待分離的離合器之間被交換時接合待接合的離合器。根據(jù)上述方法，其特征在于，如果所述輸出轉(zhuǎn)矩指令的符號與所述待接合的離合 器打滑符號相同，那么所述待接合的離合器打滑符號是正確的。根據(jù)上述方法，其特征在于，還包括確定輸入速度和加速輪廓。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述確定所述輸入速度和加速輪廓至少部分地基于 輪廓標定值以及所述待接合的離合器的初始速度和目標速度。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述輸入速度和加速輪廓包括待接合的離合器的基 于時間的速度改變，其包括三節(jié)段輪廓，其中，第一節(jié)段包括待接合離合器的速度的傾斜上 升，第二節(jié)段包括待接合的離合器的速度的穩(wěn)態(tài)改變，第三節(jié)段包括待接合離合器的速度 的傾斜下降。根據(jù)上述方法，其特征在于，還包括控制所述變速器的輸入速度；以及控制待接合離合器的速度；其中，經(jīng)由發(fā)動機和電機中的至少一個控制變速器輸入速度和所述待接合的離合 器速度，其中所述發(fā)動機和電機每個都操作地連接到所述變速器。
根據(jù)上述方法，其特征在于，如果使用所述待接合的離合器沒有完成換檔操作，那 么所述方法還包括使待分離的離合器打滑；至少部分地基于所述盈/虧比確定所述待接合的離合器打滑速度和加速輪廓；確定所述待接合的離合器打滑符號是否正確；確定所述待接合的離合器是否被填充；以及如果所述待接合的離合器打滑符號正確并且所述待接合的離合器被填充，那么鎖 止所述待接合的離合器并排放所述待分離的離合器。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述使待分離的離合器打滑包括將待分離的離合器 的當前轉(zhuǎn)矩能力控制到低于反作用轉(zhuǎn)矩。根據(jù)上述方法，其特征在于，進一步包括在應用所述待分離的離合器轉(zhuǎn)矩之前控制變速器的輸入速度和待接合的離合器 速度；其中，經(jīng)由每個都操作地連接到所述變速器的發(fā)動機和電機中的至少一個控制所 述變速器輸入速度和所述待接合的離合器速度。根據(jù)上述方法，其特征在于，如果使用所述待接合的離合器沒有完成換檔操作，那 么在使所述待接合的離合器打滑之前使所述待分離的離合器可控地打滑。本發(fā)明提供一種用于在多模式、電動無級混合動力變速器中執(zhí)行從初始操作模式 到目標操作模式的換檔的方法，所述變速器具有至少第一和第二離合器并且可操作以接收 來自發(fā)動機和至少一個電動機/發(fā)電機組件的轉(zhuǎn)矩，所述初始操作模式由處于應用狀態(tài)的 第一(待分離的)離合器和同時處于釋放狀態(tài)的第二(待接合的)離合器來表征，所述目 標操作模式由處于釋放狀態(tài)的第一離合器和同時處于應用狀態(tài)的第二離合器來表征，所述 方法包括將所述待接合的離合器填充到預定預填充水平；確定所述換檔是通過使用所述待接合的離合器還是通過使用所述待分離的離合 器來完成的；如果通過使用所述待分離的離合器完成所述換檔操作，那么在使所述待接合的離 合器打滑之前使所述待分離的離合器打滑；如果通過使用所述待接合的離合器完成所述換檔操作，那么確定是否需要盈/虧 比；如果通過使用所述待分離的離合器完成所述換檔操作或者通過使用所述待接合 的離合器完成所述換檔操作并且需要所述所述盈/虧比，那么基于所述盈/虧比確定待接 合的離合器打滑速度和加速輪廓，如果通過使用所述待接合的離合器完成所述換檔操作并 且不需要所述盈/虧比，那么在不使用所述盈/虧比的情況下確定所述待接合的離合器打 滑速度和加速輪廓；確定待接合的離合器打滑符號是否正確；確定所述待接合的離合器是否被填充；至少部分地基于輸出轉(zhuǎn)矩指令計算并應用待分離的離合器轉(zhuǎn)矩；如果通過使用待分離的離合器完成所述換檔操作、所述待接合的離合器打滑符號
9正確并且所述待接合的離合器被填充，那么鎖止所述待接合的離合器并排放所述待分離的 罔合器；如果通過使用待接合的離合器完成所述換檔操作、所述待接合的離合器打滑符號 正確并且所述待接合的離合器被填充，那么確定所述待接合的離合器打滑是否小于預定打 滑閾值并且排放所述待分離的離合器；以及如果通過使用待接合的離合器完成所述換檔操作并且所述待接合的離合器打滑 小于所述預定打滑閾值，那么鎖止所述待接合的離合器。根據(jù)上述方法，其特征在于，還包括通過調(diào)節(jié)所述發(fā)動機和所述電動機/發(fā)電機中的至少一個的轉(zhuǎn)矩輸入控制所述 變速器的輸入速度和待接合的離合器速度；其中，如果通過使用待分離的離合器完成所述換檔操作，那么在排放所述待分離 的離合器之前執(zhí)行所述控制所述變速器的輸入速度和所述待接合的離合器速度；以及如果通過使用待接合的離合器完成所述換檔操作，那么在排放所述待分離的離合 器之后執(zhí)行所述控制所述變速器的輸入速度和所述待接合的離合器速度。根據(jù)上述方法，其特征在于，在基本整個換檔操作中跨越所述待接合的離合器和 待分離的離合器的打滑速度為非零。根據(jù)上述方法，其特征在于，還包括在所述確定換檔操作是通過使用待接合的離合器還是通過使用待分離的離合器 來完成的之前確定輸入速度和加速輪廓。本發(fā)明還提供一種多模式、電動無級混合動力變速器，包括第一和第二電動機/發(fā)電機；第一、第二和第三差速齒輪組，每個都具有第一、第二和第三構(gòu)件，所述第一和第 二電動機/發(fā)電機連續(xù)地連接到所述差速齒輪組中相應的差速齒輪組并且可控制以提供 到其的動力；多個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置；驅(qū)動地連接到發(fā)動機并且連續(xù)地連接到所述差速齒輪組中一個差速齒輪組的輸 入構(gòu)件；連續(xù)地連接到所述差速齒輪組中另一個差速齒輪組的輸出構(gòu)件；其中，多個所述轉(zhuǎn)矩傳遞裝置包括第一和第二離合器，所述第一離合器的接合同 時所述第二離合器的斷開建立初始操作模式，而所述第一離合器的斷開同時所述第二離合 器的接合建立目標操作模式，其中所述第一和第二離合器從所述初始操作模式到所述目標 操作模式的轉(zhuǎn)換包括轉(zhuǎn)矩相和慣性相；控制器，所述控制器與所述多個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置操作地連通并且構(gòu)造成用于控制所 述多個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置的操作，所述控制器具有存儲介質(zhì)和可編程存儲器；其中，所述控制器構(gòu)造成用于確定準異步換檔是否被指令，并且通過確定所述換 檔操作是通過使用待分離的第一離合器還是通過使用待接合的第二離合器來完成而響應 準異步換檔被指令；以及其中，所述控制器構(gòu)造成如果通過使用待接合的離合器完成換檔操作則指令轉(zhuǎn)矩 相先于慣性相，并如果通過使用待分離的離合器完成換檔操作則指令慣性相先于轉(zhuǎn)矩相。
本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其他特征和優(yōu)點將從下面結(jié)合附圖和隨附權(quán)利要 求對為實施本發(fā)明的優(yōu)選實施例和最優(yōu)模式的詳細描述中變得顯而易見。


圖1是具有根據(jù)本發(fā)明的多模式、電動無級混合動力變速器的示范性車輛動力系 的示意圖；圖2是列出被接合的轉(zhuǎn)矩傳遞裝置對于圖1中所示的變速器的每個操作模式的真 值表；圖3是多個操作區(qū)域相對于圖1中所示的變速器的輸入和輸出速度的圖示；圖4A和4B是示出根據(jù)本發(fā)明的使用待接合的離合器的準異步換檔的圖示；圖5A和5B是示出根據(jù)本發(fā)明的使用待分離的離合器的準異步換檔的圖示；以及圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的換檔控制方法的流程圖或框圖。
具體實施例方式在此，在混合動力型車輛動力系的背景中描述本發(fā)明，其中所述動力系具有多模 式、多檔、電動無級混合動力變速器，所述變速器僅被意在提供可包含或?qū)嵤┍景l(fā)明的代表 性應用。因此，本發(fā)明絕不被限制到在附圖中所示的具體動力系裝置中。此外，在此所示的 混合動力系已經(jīng)被大大簡化，其應當被理解為與混合動力系或者與該內(nèi)容的混合動力型車 輛的標準操作有關的進一步信息可在現(xiàn)有技術中找到。參考附圖，其中在整個若干附圖中相似的參考標記標識相似的部件，圖1是對示 范性車輛動力系系統(tǒng)10的示意性描述。動力系10包括可重新起動的發(fā)動機12，其中發(fā)動 機12經(jīng)多模式、電動無級混合動力型變速器14驅(qū)動地連接到主減速器系統(tǒng)16或與主減速 器系統(tǒng)16動力流連通。變速器14被設計成用于從發(fā)動機12例如通過輸入構(gòu)件18接收其 驅(qū)動動力的至少一部分。變速器輸入構(gòu)件18，其優(yōu)選地為軸，可以是發(fā)動機輸出軸(通常 被稱為“曲軸”)?？商鎿Q地，瞬時扭矩減振器或液力變矩器(未示出)可實施在發(fā)動機12 與變速器14的輸入構(gòu)件18之間。發(fā)動機12將動力優(yōu)選地為轉(zhuǎn)矩傳遞到變速器14，變速 器14繼而通過變速器輸出構(gòu)件或軸20傳送轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動主減速器系統(tǒng)16并因此推進車輛 (在此未詳細標出)。在圖1中所描述的實施例中，發(fā)動機12可以是任何形式的以石油為燃料的原動 機，例如往復活塞式內(nèi)燃機，其可包括火花點燃式汽油機和壓燃式柴油機。發(fā)動機12適于 將其可用動力在如從怠速時處于或接近600每分鐘轉(zhuǎn)(RPM)到超過6000RPM的運行速度例 范圍上提供給變速器14。無論發(fā)動機12如何連接到變速器14，輸入構(gòu)件18都連接到封裝 在變速器14內(nèi)的差速齒輪組，這在下面將詳細解釋。仍參考圖1，混合動力變速器14使用一個或多個差速齒輪裝置，優(yōu)選地是三個互 連的周轉(zhuǎn)圓的行星齒輪組，其分別以24、26、28來大體表示。每個齒輪組都包括三個齒輪 構(gòu)件第一、第二和第三構(gòu)件。在本詳細說明和在權(quán)利要求中當涉及第一、第二和第三齒輪 組時，這些組在附圖中可以任何順序(例如從左到右，從右到左，等)被記為“第一”到“第 三”。類似地，在本詳細說明和在權(quán)利要求中當涉及每一齒輪組的第一、第二和第三構(gòu)件時， 對于每一齒輪組來說這些構(gòu)件在附圖中可以任何順序(例如從上到下，從下到上，等)被記為“第一”到“第三”。第一行星齒輪組24具有三個齒輪構(gòu)件分別為第一構(gòu)件30、第二構(gòu)件32和第三 構(gòu)件34。在優(yōu)選實施例中，第一構(gòu)件30包括外接(外切)第三構(gòu)件34的外齒輪構(gòu)件(典 型地標識為“齒圈”)，其中第三構(gòu)件34可包括內(nèi)齒輪構(gòu)件(通常標識為“太陽齒輪”)。在 該例中，第二構(gòu)件32用作行星架構(gòu)件。也即是，多個行星齒輪構(gòu)件(本領域中也被稱為“小 齒輪”)轉(zhuǎn)動地安裝在第二構(gòu)件/行星架32上。每個行星齒輪構(gòu)件嚙合地接合第一構(gòu)件/ 齒圈30和第三構(gòu)件/太陽齒輪34。第二行星齒輪組26也具有三個齒輪構(gòu)件分別為第一構(gòu)件40、第二構(gòu)件42和第 三構(gòu)件44。在如上相對于第一行星齒輪組24討論的優(yōu)選實施例中，第二行星齒輪組26的 第一構(gòu)件40是外接第三構(gòu)件44的外“齒圈”構(gòu)件，其中第三構(gòu)件44是內(nèi)“太陽”齒輪構(gòu)件。 齒圈構(gòu)件40與太陽齒輪構(gòu)件44共軸地對準并且相對于后者可轉(zhuǎn)動。多個行星齒輪構(gòu)件轉(zhuǎn) 動地安裝在第二構(gòu)件42上，其用作行星架構(gòu)件，使得每個行星齒輪嚙合地接合齒圈構(gòu)件40 和太陽齒輪構(gòu)件44。類似于第一齒輪組24和第二齒輪組26，第三行星齒輪組28也分別具有第一構(gòu)件 50、第二構(gòu)件52和第三構(gòu)件54。然而，在該布置中，第二構(gòu)件52優(yōu)選地為外“齒圈”，其外 接第三構(gòu)件或內(nèi)“太陽”齒輪54。齒圈構(gòu)件52與太陽齒輪構(gòu)件54共軸地對準并且相對于 后者可轉(zhuǎn)動。在該具體齒輪組中第一構(gòu)件50是行星架。這樣，多個行星或小齒輪構(gòu)件轉(zhuǎn)動 地安裝在行星架50上，每個都對準成以嚙合地接合齒圈構(gòu)件52和太陽齒輪構(gòu)件54。在優(yōu)選實施例中，第一行星齒輪組24和第二行星齒輪組26每個都包括簡單的行 星齒輪組，而第三行星齒輪組包括復合的行星齒輪組。然而，如上所述的行星架構(gòu)件中的每 個可要么是單小齒輪(簡單的)要么是雙小齒輪(復合的)行星架組件。使用長小齒輪的 實施例也是可以的。第一行星齒輪組24、第二行星齒輪組26和第三行星齒輪組28復合成使得第一行 星齒輪組24的第二構(gòu)件32如通過中心軸36聯(lián)結(jié)到(即，連續(xù)地連接到)第二行星齒輪組 26的第二構(gòu)件42和第三行星齒輪組28的第三構(gòu)件54。這樣，這三個齒輪構(gòu)件32、42、54 被剛性地附接以便共同轉(zhuǎn)動。發(fā)動機12連續(xù)地連接到第一行星齒輪組24，即第一構(gòu)件30，例如通過整體式轂盤 38，以便與其一起轉(zhuǎn)動。第一行星齒輪組24的第三構(gòu)件34例如通過第一套筒軸46連續(xù)地 連接到在此還被稱作“電機A”的第一電動機/發(fā)電機組件56。第二行星齒輪組26的第三 構(gòu)件44例如通過第二套筒軸48連續(xù)地連接到在此還被稱作“電機B”的第二電動機/發(fā)電 機組件58。第三行星齒輪組28的第二構(gòu)件52例如通過整體式轂盤連續(xù)地連接到變速器輸 出構(gòu)件20。第一套筒軸46和第二套筒軸48可外接中心軸36。第一轉(zhuǎn)矩傳遞裝置70(或離合器“Cl”)將第一齒輪構(gòu)件50選擇地連接到固定構(gòu) 件，所述固定構(gòu)件在圖1中由變速器殼60來表示。第二套筒軸48并從而齒輪構(gòu)件44和電 動機/發(fā)電機58通過選擇地接合第二轉(zhuǎn)矩傳遞裝置72 (或離合器“C2” )被可選擇地連接 到第三行星齒輪組28的第一構(gòu)件50。第三轉(zhuǎn)矩傳遞裝置74(或離合器“C3”)將第二行星 齒輪組26的第一齒輪構(gòu)件40選擇地連接到變速器殼60。第一套筒軸46并從而第三齒輪 構(gòu)件34和第一電動機/發(fā)電機56通過選擇地接合第四轉(zhuǎn)矩傳遞裝置76 (或離合器“C4”) 也被可選擇地連接到第二行星齒輪組26的第一構(gòu)件40?？蛇x的第五轉(zhuǎn)矩傳遞裝置78 (或
12離合器“C5”)將發(fā)動機12和第二行星齒輪組26的第一齒輪構(gòu)件40選擇地連接到變速器 殼60。第一轉(zhuǎn)矩傳遞裝置70和第二轉(zhuǎn)矩傳遞裝置72可被稱為“輸出離合器”，而第三轉(zhuǎn)矩 傳遞裝置74和第四轉(zhuǎn)矩傳遞裝置76可被稱為“保持離合器”。在權(quán)利要求中這些術語如 “第一離合器”、“第二離合器”、“第三離合器”等的使用不意圖用于將這些權(quán)利要求分別限制 到C1、C2和C3，而是可表示任何前述的轉(zhuǎn)矩傳遞裝置。在圖1中所述的示范性實施例中，各種轉(zhuǎn)矩傳遞裝置70、72、74、76、78都是摩擦離 合器。然而，還可構(gòu)思可采用其他常規(guī)的離合器構(gòu)造，例如牙嵌離合器、搖桿式離合器等。每 種離合器優(yōu)選地被液壓致動，從而接收來自泵(未示出)的加壓液壓流體。例如通過使用 常規(guī)的液壓流體控制回路實現(xiàn)對離合器C1-C5的液壓致動。由于控制回路本身不是本發(fā)明 的主題，所以在此不進行詳細描述，應當理解與液壓流體控制回路的標準操作有關的進一 步信息可在現(xiàn)有技術中找到。在混合動力系10被用于陸地交通工具的在此描述的示范性實施例中，變速器輸 出軸20可操作地連接到主減速器系統(tǒng)(或“傳動系統(tǒng)”)，所述主減速器系統(tǒng)可包括前差速 器或后差速器，或其他轉(zhuǎn)矩傳遞裝置，其將轉(zhuǎn)矩輸出通過相應的車橋或半軸(未明確示出 其中的任何一個)提供給一個或多個車輪。車輛可以是車輛的前輪或后輪，它們應用在其 上，或者它們可以是履帶式車輛的驅(qū)動齒輪。雖然在圖1中未具體示出，但應當明白在本發(fā) 明的范圍內(nèi)主減速器系統(tǒng)可包括任何已知的構(gòu)造，包括前輪驅(qū)動(FWD)、后輪驅(qū)動(RWD)、 四輪驅(qū)動(4WD)或全輪驅(qū)動(AWD)。全部行星齒輪組24、26、28，以及第一電動機/發(fā)電機56、第二電動機/發(fā)電機58 優(yōu)選地被共軸定向，如關于軸向布置的中間中心軸36。電動機/發(fā)電機56、58可采用環(huán)形 構(gòu)造，其使它們能大體外接所述三個行星齒輪組24、26、28。該構(gòu)造保證混合動力變速器14 的總封裝即直徑和長度尺寸得到最小化?；旌蟿恿ψ兯倨?4從多個“轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生裝置”接收輸入驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，其中“轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生裝 置”包括發(fā)動機12和電動機/發(fā)電機56、58，因此能量從存儲在燃料箱中的燃料或從存儲 在電能存儲裝置中的電勢轉(zhuǎn)換(未明確示出所述的燃料箱或電能存儲裝置)。也即是，發(fā)動 機12、電機A和電機B獨立運行或協(xié)同運行，并結(jié)合上述的行星齒輪組以及選擇地接合的轉(zhuǎn) 矩傳遞裝置，從而轉(zhuǎn)動變速器輸出軸20。此外，電動機/發(fā)電機組件A、B優(yōu)選地構(gòu)造成用 于選擇地操作為電動機和發(fā)電機。例如，電動機/發(fā)電機組件A、B能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換成機械 能(例如，在車輛推進期間)，并且將機械能轉(zhuǎn)換成電能(例如，在再生制動期間)。繼續(xù)參考圖1，包括分布式控制結(jié)構(gòu)的電子控制裝置(或“控制器”)在示范性實 施例中示意性地示出為基于微處理器的電子控制單元(ECU)80。ECU80具有帶有合適量的 可編程存儲器的存儲介質(zhì)，其共同以82來表示，其被編程為以尤其包括調(diào)節(jié)多模式混合動 力變速器操作的算法或方法100，這將在下面相對于圖6來進一步詳細描述。圖1的控制裝 置如下文所描述可操作以提供對在此所描繪并描述的動力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)系統(tǒng)控制。該控制裝 置的組成構(gòu)件包括所有車輛控制系統(tǒng)的子組。該控制系統(tǒng)可操作以綜合處理有關信息和輸 入，并且執(zhí)行控制方法和算法以控制各種致動器，從而實現(xiàn)控制目標，包括參數(shù)例如燃料經(jīng) 濟性、排放物、性能、可駕駛性能，以及實現(xiàn)對傳動系硬件例如但肯定不限于發(fā)動機12、變速 器14、第一電動機/發(fā)電機56和第二電動機/發(fā)電機58和主減速器16的保護。分布式控制器結(jié)構(gòu)-即ECU80，可包括變速器控制模塊(TCM)、發(fā)動機控制模塊(ECM)、變速器功率逆變器模塊(TPIM)、電池組控制模塊(BPCM)或其任意組合?；旌蟿恿?制模塊(HCP)可被集成為用于提供對前述控制器總的控制和協(xié)調(diào)。用戶接口(HI)可操作 地連接到多個裝置(為單獨示出)，通過所述裝置車輛操作員典型地控制或引導動力系的 操作。到UI的示范性的車輛操作員輸入包括加速踏板、制動踏板、變速器檔位選擇器和車 速巡航控制。每個前述控制器例如經(jīng)局域網(wǎng)(LAN)總線與其他控制器、傳感器、致動器等通 信。LAN總線允許控制參數(shù)和指令能夠在各種控制器之間的結(jié)構(gòu)化通信。所使用的特定通 信協(xié)議是專用的。作為例子并且肯定未限制，一個通信協(xié)議是汽車工程師學會標準J1839。 LAN總線和合適的協(xié)議提供了前述控制器之間魯棒的信息傳遞和多控制器接口，并且其他 控制器提供了例如防鎖制動器、牽引控制和車輛穩(wěn)定性等功能。ECM可操作地連接到發(fā)動機12。ECM構(gòu)造成用于經(jīng)多個分散管線從發(fā)動機12的各 種傳感器中獲取數(shù)據(jù)并且控制發(fā)動機12的各種致動器。ECM接收來自HCP的發(fā)動機轉(zhuǎn)矩指 令、產(chǎn)生希望的車橋轉(zhuǎn)矩、并指示被傳送到HCP的實際發(fā)動機轉(zhuǎn)矩?？捎蒃CM感測的各種其 他參數(shù)包括發(fā)動機冷卻劑溫度、到變速器的發(fā)動機輸入速度、歧管壓力、和環(huán)境空氣溫度及 壓力。可由ECM控制的各種傳感器包括例如燃料噴射器、點燃模塊和節(jié)氣門控制模塊。TCM可操作地連接到變速器14，并且用以獲取來自各種傳感器的數(shù)據(jù)并為變速器 14提供指令信號。從TCM到HCP的輸入可包括每一離合器C1-C5的估計離合器轉(zhuǎn)矩，和變 速器輸出軸20的轉(zhuǎn)動速度。額外的致動器和傳感器可用于將來自TCM的額外信息提供給 HCP用于控制目的。前述控制器中的每一個優(yōu)選地是通用數(shù)字計算機，通常包括微處理器或中心處理 單元、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、電氣地可編程的只讀存儲器(EPROM)、高 速時鐘、模擬數(shù)字(A/D)和數(shù)字模擬(D/A)電路、輸入/輸出電路和設置(I/O)以及何時的 信號調(diào)節(jié)及緩沖器電路。每個控制器具有一組控制算法，包括存儲在ROM中并被執(zhí)行成用 于為每一個計算機提供相應功能的駐留程序指令和標定值。在各種計算機之間的信息傳遞 優(yōu)選地使用前述LAN來實現(xiàn)。響應于操作員輸入，其由UI所捕獲到，監(jiān)管HCP控制器和如上相對于圖1所述的 一個或多個其他控制器確定所需的變速器輸出轉(zhuǎn)矩。混合動力變速器14的選擇地操作的 部件被適當?shù)乜刂撇⒉倏v以響應操作員需求。例如，在圖1所示的示范性實施例中，當操作 員選擇前向驅(qū)動范圍并操縱加速踏板或制動踏板時，HCP確定變速器的輸出轉(zhuǎn)矩，其影響車 輛如何以及何時加速或減速。最終的車輛加速受到其他變量的影響，這些變量包括因素如 道路負載、道路坡度和車輛質(zhì)量。HCP監(jiān)視轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生裝置的參數(shù)狀態(tài)，并確定達到希望轉(zhuǎn)矩 輸出所需的變速器的輸出。在HCP的引導下，變速器14在從慢到快的輸出速度范圍上運行， 以便滿足操作員需求。E⑶80還接收來自傳感器的頻率信號，用于處理輸入構(gòu)件18的速度Ni和輸出構(gòu) 件20的速度No，以便用于控制變速器14。系統(tǒng)控制器還可接收并處理來自壓力開關(未 獨立示出)的壓力信號，用于監(jiān)視離合器應用室壓力?？商鎿Q地，可采用用于大范圍壓力監(jiān) 視的壓力變送器。PWM和/或雙態(tài)控制信號由控制器80傳送到變速器14，用于控制離合器 C1-C5的填充和泄放，以便應用和釋放離合器C1-C5。此外，控制器80可接收變速器流體池 溫度數(shù)據(jù)，例如從常規(guī)的熱電偶輸入(未示出)，以得到池溫度，并將池溫度和可由輸入速 度Ni得到的PWM信號提供用于經(jīng)合適的調(diào)節(jié)器控制管線壓力。
離合器C1-C5的填充和泄放例如通過響應于如上提及的PWM和雙態(tài)控制信號的受 螺線管控制的滑閥來實現(xiàn)。優(yōu)選地采用使用可變泄放電磁閥的調(diào)整閥以提供閥塞在閥體 內(nèi)的精確放置并提供在應用期間對離合器壓力的相應精確控制。類似地，管線壓力調(diào)節(jié)器 (未示出)可以是受螺線管控制的類型，以便根據(jù)所述的PWM信號形成調(diào)節(jié)的管線壓力?？?越離合器的離合器打滑速度例如從變速器輸出速度、電機A速度和電機B速度得出。多模式、電動無級混合動力變速器運行在多種變速器操作模式下。圖2中提供的 真值表展現(xiàn)了轉(zhuǎn)矩傳遞裝置C1-C5的接合安排以實現(xiàn)一組操作狀態(tài)或模式。換句話說，在 所述表中描述的各種變速器操作模式表示了對于每一操作模式來說特定離合器C1-C5中 的哪些被接合或被致動，以及哪些被釋放或被去激勵。圖2中示出四個空檔模式。在空檔1中，全部離合器被釋放。空檔1可以出現(xiàn)在 整個車輛停止在停機狀態(tài)中，因此沒有動力分配_電、機械的或其他形式的被有效地分布 在整個動力系10中。在這種情況下，起動點火點燃(SLI)電池可用于發(fā)動機起動。在空檔 2中，僅離合器C3被接合，而電機A和電機B反作用發(fā)動機以便起動或充電。類似于空檔 3，在變速器14處于空檔3時，電機A和電機B反作用發(fā)動機以便起動或充電，并且離合器 C4作為僅被接合的轉(zhuǎn)矩傳遞裝置。在空檔4中，第三離合器C3和第四離合器C4都處于被 激勵或被應用狀態(tài)。在這種情況下，電機A被鎖止或“被固定”，而電機B齒輪傳動連接發(fā)動 機12用于發(fā)動機起動。變速器14還可運行在具有三速自由度(為了簡潔此后縮寫為“D0F”)的一個或多 個模式下。這些模式可能包括或可能不包括反作用轉(zhuǎn)矩源以使變速器能夠產(chǎn)生與發(fā)動機轉(zhuǎn) 矩或電機轉(zhuǎn)矩成比例的輸出轉(zhuǎn)矩。如果具有三速DOF的模式能夠產(chǎn)生輸出轉(zhuǎn)矩，那么發(fā)動 機和連接為反作用于發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的任何電機的轉(zhuǎn)矩將與輸出轉(zhuǎn)矩大體成比例。如果電機不 被連接為反作用于發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，那么其轉(zhuǎn)矩可被指令成用于獨立于變速器輸入和輸出速度 控制其速度。在具有三速DOF的模式中，通常不可能獨立于輸出轉(zhuǎn)矩容易地控制電池電力。該 類型模式產(chǎn)生與系統(tǒng)中每一個反作用轉(zhuǎn)矩源成比例的輸出轉(zhuǎn)矩。由三個轉(zhuǎn)矩源中的每一個 所提供的總輸出動力的一部分可通過改變輸入和電機的速度來調(diào)節(jié)。根據(jù)流入或流出ESD 的動力是發(fā)動機、輸出和其中一個電機的速度以及輸出轉(zhuǎn)矩的函數(shù)，這些模式此后被稱為 電動變矩器(ETC)模式。數(shù)學上，該類模式的速度和轉(zhuǎn)矩方程具有形式其中a和b是由變速器齒輪裝置所確定出的系數(shù)。如果an非零，那么當運行在ETC模式中時，電機A用作反作用構(gòu)件并且其轉(zhuǎn)矩與 輸出轉(zhuǎn)矩成比例。如果an為零，那么電機A被斷開并且其轉(zhuǎn)矩不能由輸出轉(zhuǎn)矩來確定。如 果a12非零，那么當運行在ETC模式中時，電機B用作反作用構(gòu)件并且其轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩成 比例。如果a12為零，那么電機B被斷開并且其轉(zhuǎn)矩不能由輸出轉(zhuǎn)矩來確定。如果a13非零， 那么在固定檔模式下在運行期間發(fā)動機可有助于輸出轉(zhuǎn)矩。如果a13為零，那么輸入被斷開 并且其轉(zhuǎn)矩不能由輸出轉(zhuǎn)矩來確定。如果ail、a12、和a13都為零，那么模式是不能產(chǎn)生輸出
轉(zhuǎn)矩的空檔模式。在在此呈現(xiàn)的實施例中，第一行星齒輪組24和第二行星齒輪組26與第一電動機 /發(fā)電機56和第二電動機/發(fā)電機58協(xié)作，以及選擇地接合第一離合器Cl和第二離合器 C2，以構(gòu)建電動變矩器(ETC)。作為例子并且非限制，當變速器14運行在“ETC模式”中時， 取決于主動控制安排，電機A和/或電機B的電輸出可被調(diào)節(jié)成用于控制轉(zhuǎn)矩從發(fā)動機12 經(jīng)變速器差速齒輪裝置傳遞到輸出構(gòu)件20。當起動車輛時，通過接合第一離合器Cl建立 ETCl模式。在ETCl模式中，電機A通過第一行星齒輪組24和第三行星齒輪組28反作用發(fā) 動機12，而電機B空轉(zhuǎn)。在該ETC模式中，通過逐漸增加由電機A產(chǎn)生的電力即電機A的反 作用力的量，靜止的車輛可被平穩(wěn)地起動，同時電動機12保持處于適當?shù)乃俣?。通過使用在此所呈現(xiàn)的變速器構(gòu)造可得到兩個其他可替代ETC模式。ETC2模式， 還被公知為“復合ETC”，可通過接合離合器C2并斷開其他離合器來啟動。在ETC2模式中， 電機A通過第一行星齒輪組24和第三行星齒輪組26反作用發(fā)動機12，同時電機B使發(fā)動 機12和電機A反作用到輸出構(gòu)件20。通過協(xié)作管理由電機A和電機B所產(chǎn)生的電力輸出 的量來操作發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的分配?？商鎿Q地，ETC12模式可通過接合離合器Cl和離合器C2兩 者來啟動。類似于ETCl模式，電機A通過第一行星齒輪組24和第三行星齒輪組28反作用 發(fā)動機12。然而，在這種情形下，電機B被固定到變速器殼60。在該ETC模式中，通過逐漸 增加由電機A產(chǎn)生的反作用力，車輛可被平穩(wěn)地加速，同時電動機12保持處于適當?shù)乃俣取Ｔ谄渌樾沃?，當發(fā)動機12處于停機狀態(tài)時，變速器可使用ETC模式離合器控制 安排來改變由電機A所產(chǎn)生的電能的量，以便逐漸增大電機A和/或電機B的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。 例如，當發(fā)動機12處于停機狀態(tài)時，如果變速器14被變換到ETCl模式，那么經(jīng)由輸入構(gòu)件 18發(fā)動機12將產(chǎn)生反作用力。在無需啟動發(fā)動機12的情況下，電機A的驅(qū)動輸出可得到 控制，并且保持連續(xù)且不中斷的變速器輸出轉(zhuǎn)矩。動力系10也具有三個固定檔(FG)、或“直接(direct) ”操作模式。在所有固定檔 模式中，通過操作發(fā)動機12來向前驅(qū)動車輛。通常，re模式來自于關閉(即致動)一個額 外的離合器而不是關閉(即致動)選擇電動無級模式所需數(shù)目的離合器。在re模式中，輸 入速度Ni和每個電機的速度Na、Nb與輸出速度No成比例。因此，這些模式具有僅一個速度 D0F。數(shù)學上，該類模式的速度和轉(zhuǎn)矩方程具有形式
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N1 _其中a和b是由變速器齒輪裝置所確定出的系數(shù)。如果bn非零，那么在固定檔模 式時在運行期間，電機A可有助于輸出轉(zhuǎn)矩。如果b12非零，那么在固定檔模式時在運行期 間，電機B可有助于輸出轉(zhuǎn)矩。如果b13非零，那么在固定檔模式時在運行期間，發(fā)動機可有 助于輸出轉(zhuǎn)矩。如果b13為零，那么模式是純電動固定檔模式。同時接合離合器Cl、C3和C4將變速器14變換到TOl模式中。在TOl中，電機A 被固定，并且發(fā)動機使第一行星齒輪組24驅(qū)動到第三行星齒輪組28并從而輸出構(gòu)件20。 通過選擇地接合離合器Cl、C2和C4實現(xiàn)TO2模式。在TO2中，電機B被固定，并且發(fā)動機 12使第一行星齒輪組24和第二行星齒輪組26驅(qū)動到第三行星齒輪組28并從而輸出構(gòu)件 [I；]=
a,
1.2 13Γ.
和
1620。類似地，通過同時接合離合器C2、C3和C4實現(xiàn)TO3模式。在TO3中，電機A被鎖止，并 且發(fā)動機使第一行星齒輪組24驅(qū)動到第二行星齒輪組26和第三行星齒輪組28以及輸出 構(gòu)件20。當運行在re操作模式時，輸出構(gòu)件速度No與輸入構(gòu)件速度M和所選擇的傳動比 直接成比例=Ni = NoXGR0繼續(xù)參考圖2，變速器14還可操作以運行在四個電動無級變速器(EVT)模式中。電 動無級操作模式可被分成4個通類輸入分離式模式、輸出分離式模式、復合分離式模式和 串聯(lián)模式。在輸入分離式模式中，一個電動機/發(fā)電機齒合成使得其速度直接比例于變速 器輸出而變化，而另一電動機/發(fā)電機齒合成使得其速度是輸入和輸出構(gòu)件速度的線性組 合。在輸出分離式模式中，一個電動機/發(fā)電機齒合成使得其速度直接比例于變速器輸入 構(gòu)件而變化，而另一電動機/發(fā)電機齒合成使得其速度是輸入構(gòu)件和輸出構(gòu)件速度的線性 組合。另一方面，復合分離式模式具有兩個電動機/發(fā)電機都齒合成使得其速度是輸入和 輸出構(gòu)件速度的線性組合，但沒有一個直接比例于輸入構(gòu)件的速度或輸出構(gòu)件的速度。最 后，當運行在串聯(lián)模式時，一個電動機/發(fā)電機齒合成使得其速度直接比例于變速器輸入 構(gòu)件的速度而變化，而另一個電動機/發(fā)電機齒合成使得其速度直接比例于變速器輸出構(gòu) 件的速度而變化。當運行在串聯(lián)模式時，在輸入與輸出構(gòu)件之間沒有直接的機械動力變速 器通道，因此所以動力必須被電氣地傳遞。在如上所示的四種電動無級操作模式中的每一個中，電機速度Na和Nb都是輸入速 度Ni和輸出速度N。的線性組合。因此，這些模式具有兩速D0F。數(shù)學上，這類模式的速度 和轉(zhuǎn)矩方程具有形式 其中a和b是由變速器齒輪裝置所確定出的系數(shù)。EVT模式類型可從以B為系數(shù) 的矩陣的結(jié)構(gòu)中確定。也即是，如果b21 = b12 = 0或bn = b22 = 0，那么模式是串聯(lián)模式。 如果bn = 0或b12 = 0，那么模式是輸入分離式模式。如果b21 = 0或b22 = 0，那么模式是 輸出分離式模式。例如如果bn、b12、b21、和b22中的每一個都非零，那么模式是復合分離式 模式。在EVTl和EVT4中，變速器14運行在公知為“輸入分離式”操作模式中，其中變速 器14的輸出速度No比例于一個電動機/發(fā)電機的速度。具體地，通過同時接合第一離合 器Cl和第三離合器C3實現(xiàn)EVTl模式。當在EVTl中時，電機A用于通過第一行星齒輪組 24，到第三行星齒輪組28反作用發(fā)動機12，以及輸出構(gòu)件20，同時電機B驅(qū)動第二行星齒 輪組26和第三行星齒輪組28。電機A在EVTl下推進車輛?？商鎿Q地，通過致動離合器C2 和離合器C3可將變速器14選擇地換檔到EVT4。在EVT4中，電機A用于通過第一行星齒輪 組24反作用發(fā)動機12，到第二行星齒輪組26和第三行星齒輪組28，以及輸出構(gòu)件20，同時 電機B驅(qū)動第二行星齒輪組26和第三行星齒輪組28。電機B在EVT4下推進車輛。在EVT2和EVT3中，變速器14運行在公知為“復合分離式”操作模式中，其中變速 器14的輸出速度No與單個電動機/發(fā)電機的速度不成比例，但是兩個電動機/發(fā)電機的 速度的代數(shù)線性組合。更具體地，通過協(xié)作接合第一離合器Cl和第四離合器C4實現(xiàn)EVT2。 在該操縱中，電機A和電機B操作以通過第一行星齒輪組24和第二行星齒輪組26反作用發(fā)動機12?？商鎿Q地，通過致動離合器C2和離合器C4可將變速器14選擇地換檔到EVT3。 當運行在EVT3模式時，兩個電動機/發(fā)電機組件56、58通過全部三個行星齒輪組24、26、28 反作用發(fā)動機12。參考圖3，示出變速器輸出速度No (沿水平的X軸線)對于輸入速度Ni (穿過垂直 的Y軸線)的曲線圖。圖3是每一操作模式相對于變速器14的輸入和輸出速度的優(yōu)選操 作區(qū)域的圖示。例如，線81示出rei中的同步操作，即輸入速度與輸出速度的關系，此處， 離合器C1、C3和C4同時運行，并且跨越所述離合器具有基本零打滑速度。這樣，線81表示 輸入速度和輸出速度的關系，其中基本在此處，從多個模式之間的同步換檔可發(fā)生，或者從 輸入到輸出的直接機械耦接可通過同時應用離合器C1、C3和C4來實現(xiàn)-即固定比。線83 示出TO2中的同步操作，即輸入速度與輸出速度的關系，此處，離合器Cl、C2和C4同時運 行，并且跨越所述離合器具有基本零打滑速度。類似地，線85示出運行在TO3期間輸入與 輸出速度之間的關系，此處，離合器C2、C3和C4同時運行，并且跨越所述離合器具有基本零 打滑速度。換檔比率線81向左是用于第一 EVT模式-即EVTl的優(yōu)選操作區(qū)域，EVTl在圖3 中表示為“模式1”，其中Cl和C3被應用，而C2和C4被釋放。換檔比率線81向右并且換檔 比率線83向左是用于第二 EVT模式-即EVT2的優(yōu)選操作區(qū)域，EVT2在圖3中表示為“模 式2”，其中Cl和C4被應用，而C2和C3被釋放。換檔比率線83向右并且換檔比率線85向 左是用于第三EVT模式-即EVT3的優(yōu)選操作區(qū)域，EVT3在圖3中表示為“模式3”，其中C2 和C4被應用，而Cl和C3被釋放。換檔比率線85向右是用于第四EVT模式-即EVT4的優(yōu) 選操作區(qū)域，EVT4在圖3中表示為“模式4”，其中C2和C3被應用，而Cl和C4被釋放。如 相對于離合器C1-C5在此處所使用的，術語“被應用，，或“被致動，，表示跨越相應離合器的 大的轉(zhuǎn)矩傳遞能力。相反地，術語“被釋放”或“被去激勵”表示跨越相應離合器的小的或 無轉(zhuǎn)矩傳遞能力。雖然上述指定的優(yōu)選操作區(qū)域通常利于混合動力變速器14的運行，但是這不意 味著暗示出在圖3中所描繪的多個EVT操作區(qū)域不能重疊或不重疊。然而，通常，優(yōu)選操作 在所指定區(qū)域，因為這些特定操作區(qū)域應用特別很好地適配與用于該區(qū)域的各個方面(例 如，質(zhì)量、尺寸、成本、慣性能力等)的齒輪組和電機硬件。類似地，雖然上述指定的各個操 作區(qū)域通常優(yōu)選用于所指示的具體操作模式，但是這不意味著暗示出用于各個EVT模式的 操作區(qū)域不能被切換。換檔到模式1被認為是“減檔”，并且根據(jù)關系Ni/No與更大的傳動 比相關聯(lián)。相反，換檔到模式4被認為是“升檔”，并且根據(jù)關系Ni/No與更小的傳動比相關 聯(lián)。其他模式到模式的換檔次序也是可行的。作為例子，從EVTl到EVT3的換檔也是升檔， 而從EVT4到EVT2的換檔被認為是減檔。根據(jù)本發(fā)明所執(zhí)行的升檔和減檔的總體目標是從一個模式平穩(wěn)地過渡到另一個 模式，使得最小的轉(zhuǎn)矩擾動。在圖1的示范性多模式混合動力變速器部件中，使用待接合的 或待分離的離合器可從一個EVT模式換檔到另一個EVT模式，同時保持所希望的轉(zhuǎn)矩方向。 圖4A-4B和5A-5B每個都圖示地描繪出由前述動力系、傳動系統(tǒng)和控制器結(jié)構(gòu)所執(zhí)行的示 范性準異步換檔事件。圖4A-5B中的Y軸線包括各種控制指令和所測量的變量，每個都被 圖示為X軸線上的時間的函數(shù)。應當理解，傳動系統(tǒng)的依應用而定的質(zhì)量、慣性、摩擦因素 和其他特點和參數(shù)影響各種動力系和傳動系統(tǒng)運行狀態(tài)。因此，在仍描述出總的動力系統(tǒng)
18運行的情況下，在圖4A、4B、5A和5B中所呈現(xiàn)的響應時間和量值意于是示范性的。在全部操作中，在示范性動力系統(tǒng)的示范性變速器中執(zhí)行從初始操作模式到最終 操作模式的準異步換檔包括在初始操作模式下操作變速器，并且在指令換檔時，使變速器 通過間歇的操作模式且沒有大的重疊，轉(zhuǎn)換到最終操作模式。異步換檔可被表征為在整個 換檔操作中跨越待分離的和待接合的離合器的相對打滑不等于零。這樣，在此描述的變速 器部件可在兩個操作模式之間轉(zhuǎn)換，且不必同步間歇的操作模式，這將從下面的詳細描述 中顯見。首先轉(zhuǎn)到圖4A，線88包括變速器在動力系運行在固定檔模式時的輸入速度。例 如，如果操作在rei，其中離合器Cl、C3和C4被致動，那么輸入速度Ni是輸出速度N。的第 一傳動比GRl倍，即Ni = N。*GR1。線90示出圖示為時間的函數(shù)的輸入速度Ni,通過使用待 接合的離合器以根據(jù)本方面的一個實施例執(zhí)行準異步換檔方案，變速器14從第一操作模 式-例如EVT1、通過TO模式操作、轉(zhuǎn)換到第二操作模式_例如EVT2。作為例子，可將變速 器從離合器Cl和C3同時處于激活的EVTl轉(zhuǎn)換到離合器Cl和C4同時處于激活的EVT2，且 在所述過程中沒有完全同步離合器ci、C3和C4同時處于激活的rei。響應于來自控制器結(jié)構(gòu)例如圖1的ECU80的換檔指令，在該例子中為C3在圖4B 中如線96所示的待分離的離合器的轉(zhuǎn)矩能力通過減小C3的離合器填充室的液壓壓力來降 低。當轉(zhuǎn)矩能力被降低時，它將等于離合器C3的反作用轉(zhuǎn)矩的量。反作用轉(zhuǎn)矩一般被定義 為通過轉(zhuǎn)矩傳遞裝置所傳遞的轉(zhuǎn)矩的量值。轉(zhuǎn)矩能力一般被定義為跨越離合器可傳遞的轉(zhuǎn) 矩的最大量，并且通常取決于離合器壓力和離合器摩擦的量值。當離合器轉(zhuǎn)矩的量值超過 轉(zhuǎn)矩能力時，離合器“打滑”發(fā)生。反作用轉(zhuǎn)矩總是小于或等于轉(zhuǎn)矩能力。離合器壓力通過 控制由變速器的液壓回路應用到離合器的液壓壓力的量值來產(chǎn)生。為了在不有害地影響動力系的轉(zhuǎn)矩輸出的情況下減小到待分離的離合器C3的反 作用轉(zhuǎn)矩，TPIM控制器被指令成以將足夠的能量傳遞到電機A和B，使得它們的輸出或驅(qū)動 轉(zhuǎn)矩等于跨越待分離的離合器的反作用轉(zhuǎn)矩，從而能夠在變速器14的軸20處保持輸出轉(zhuǎn) 矩。電機A和B的轉(zhuǎn)矩輸出然后可在離合器轉(zhuǎn)矩能力和反作用轉(zhuǎn)矩連續(xù)減小的同時增加。 當電機輸出轉(zhuǎn)矩可足夠保持變速器輸出轉(zhuǎn)矩時，跨越C3的反作用轉(zhuǎn)矩基本等于零。當跨越 待分離的離合器C3的反作用轉(zhuǎn)矩基本為零時，致動C3的液壓壓力可被斷開，且在跨越C3 中的離合器組的轉(zhuǎn)矩中沒有即刻變化。致動在該例子中為C4的待接合的離合器實現(xiàn)如下。當處于模式操作中時，待接合 的離合器和待分離的離合器_例如分別為C3和C4的轉(zhuǎn)速是已知的并且在圖4A中分別由 線92和94來描繪。待接合的離合器C4的轉(zhuǎn)速的變化也是已知的。使用簡單的代數(shù)運算， 控制系統(tǒng)可組合任意時間點處離合器C4的已知轉(zhuǎn)速、和離合器C4的轉(zhuǎn)速的變化，從而確定 為與離合器C4的反作用和摩擦盤的轉(zhuǎn)速基本相等所必需的逝去時間周期。當達到這些條 件時，輸入軸的轉(zhuǎn)速基本同步于離合器C4的轉(zhuǎn)速。這包括在傳動系中不引起轉(zhuǎn)矩擾動的情 況下可實現(xiàn)致動離合器C4的點。在變速器的輸入速度和待接合的離合器的速度被同步的時間點之后，可實施待接 合的離合器和待分離的離合器之間的轉(zhuǎn)矩交換。在圖4B中由線98所示的待接合的離合器 C4的轉(zhuǎn)矩能力通過增加到其的系統(tǒng)液壓壓力來增大，并且可通過應用反作用轉(zhuǎn)矩來致動離 合器C4。在待接合的離合器C4的反作用轉(zhuǎn)矩的量值增大時電機A和B對轉(zhuǎn)矩的貢獻被減少，并且系統(tǒng)通過re模式變換到目標EVT操作模式，如前所述。當反作用轉(zhuǎn)矩小于預定閾值時，待分離的離合器C3隨后被去激勵，或斷開。在圖 4A和4B的示范性應用中，在待分離的離合器可被去激勵時反作用轉(zhuǎn)矩的優(yōu)選值是基本為 零的反作用轉(zhuǎn)矩值。當待分離的離合器被去激勵時，動力系統(tǒng)開始ETC模式操作，在該實施 例中為ETCl，具有單個離合器-例如Cl是唯一活躍的轉(zhuǎn)矩傳遞裝置。如上所述的準異步換檔具有兩個獨特優(yōu)點首先，在執(zhí)行準異步換檔時，輸入速度 不停留在任何固定傳動比，從而允許較平穩(wěn)的輸入速度變換；第二，離合器動力和能量因在 離合器壓力被應用時離合器打滑小而可以非常低。這種革新?lián)Q檔方法設計成用于補充其他 換檔類型，包括同步換檔和ETC換檔，從而在不損失車輛推進并保持系統(tǒng)壽命的情況下允 許從一個ETC模式到另一 EVT模式的多種路徑?，F(xiàn)在參考圖5A，線89表示在動力系運行在固定檔模式-例如rei時變速器的輸入 速度。線91示出圖示為時間的函數(shù)的輸入速度Ni,此時，通過使用待分離的離合器以執(zhí)行 準異步換檔，變速器14從初始第一操作模式_例如EVT1、通過re模式操作、轉(zhuǎn)換到目標操 作模式_例如EVT2。響應于來自控制器結(jié)構(gòu)的換檔指令，在圖5B中如線97所示的待分離的離合器的 轉(zhuǎn)矩能力通過減小待分離離合器的離合器填充室的液壓壓力來降低。當轉(zhuǎn)矩能力被降低 時，它將等于離合器C3的反作用轉(zhuǎn)矩的量。為了在不有害地影響動力系的轉(zhuǎn)矩輸出的情況 下減小到待分離的離合器的反作用轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)控制器可指令第一電機56和第二電機58以 修正它們相應的輸出等于跨越待分離的離合器的反作用轉(zhuǎn)矩。電機A和B的轉(zhuǎn)矩輸出然后 可在離合器轉(zhuǎn)矩能力和反作用轉(zhuǎn)矩連續(xù)減小的同時增加。當電機輸出轉(zhuǎn)矩可足夠保持變速 器輸出轉(zhuǎn)矩時，跨越待分離的離合器的反作用轉(zhuǎn)矩基本等于零。當跨越待分離的離合器的 反作用轉(zhuǎn)矩基本為零時，致動待分離的離合器的液壓壓力可被斷開，且在跨越其中的離合 器組的轉(zhuǎn)矩中沒有即刻變化。待接合的離合器和待分離的離合器的轉(zhuǎn)速是已知的并且在圖5A中分別由線93和 95來描繪。待接合的離合器的轉(zhuǎn)速的變化也是已知的。使用簡單的代數(shù)運算，控制系統(tǒng)可 組合待接合的離合器的已知轉(zhuǎn)速和其轉(zhuǎn)速的變化，從而確定為與待接合的離合器的反作用 和摩擦盤的轉(zhuǎn)速基本相等所必需的逝去時間周期。當達到這些條件時，輸入軸的轉(zhuǎn)速基本 同步于待接合的離合器的轉(zhuǎn)速。在變速器的輸入速度和待接合的離合器的速度被同步的時間點之后，在圖5B中 由線99所示的待接合的離合器的轉(zhuǎn)矩能力通過增加到其的系統(tǒng)液壓壓力來增大，并且可 通過應用反作用轉(zhuǎn)矩來致動。在待接合的離合器的反作用轉(zhuǎn)矩的量值增大時電機A和B對 轉(zhuǎn)矩的貢獻被減少，并且系統(tǒng)通過TO模式變換到目標EVT操作模式，如前所述。當反作用 轉(zhuǎn)矩小于預定閾值時，待分離的離合器隨后被去激勵，或斷開。當待分離的離合器被去激勵 時，動力系統(tǒng)開始ETC模式操作，具有單個離合器是唯一活躍的轉(zhuǎn)矩傳遞裝置?，F(xiàn)在參考圖6中所示的流程圖，示出根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于調(diào)節(jié)多模式混 合動力變速器運行的控制算法100，即用于執(zhí)行從第一“初始”操作模式到第二“目標”操作 模式的準異步離合器到離合器換檔操作的改進方法。在此相對于圖1中所示的結(jié)果來描述 方法或算法100，優(yōu)選地被執(zhí)行為上面所述的控制系統(tǒng)的控制器中的算法，以控制參考圖1 所述的系統(tǒng)的操作。然而，本發(fā)明還可集成到其他動力系裝置，而不偏離所要求保護的發(fā)明范圍。如果換檔次序被啟動，例如經(jīng)由駕駛員點擊或抬起加速踏板，那么方法100開始 于步驟101，其中系統(tǒng)控制器例如HCP確定在當前車輛運行條件下對于完成換檔次序來說 準異步換檔是否是最優(yōu)的。如果是，那么HCP指令TCM行進到步驟103并且確定輸入速度 和加速輪廓。輸入速度和加速輪廓通常基于待接合的離合器的初始和目標速度，以及表征 輪廓的“偏離點”的一些標定值。該信息用于產(chǎn)生“S形”速度輪廓使得發(fā)動機速度可從當 前速度平穩(wěn)地弓I出，并且實現(xiàn)目標速度的“軟著陸”。前述的S形輪廓包括待接合的離合器的基于時間的速度改變，其包括三個主要節(jié) 段。第一節(jié)段具有待接合離合器的速度的傾斜上升，并且從零朝向恒定加速水平傾斜加速。 另一方面，第二節(jié)段具有待接合的離合器的速度的穩(wěn)態(tài)改變，并因此具有恒定加速水平。第 三節(jié)段具有從節(jié)段二朝向零的傾斜加速水平，并因此具有待接合離合器的速度的傾斜下 降。表征輪廓的“偏離點”的標定值包括第一和第三節(jié)段的總的比例或百分比。例如，節(jié)段 一可包括整個速度相時間的15%，而節(jié)段三是20%。因此第二節(jié)段經(jīng)計算占65%。一旦這 被確定，用于節(jié)段二的加速水平可基于總的速度相時間和擺動所需的增量速度來計算。步驟101和步驟103之前、同時或隨后，系統(tǒng)控制器可在步驟105處確定是否使用 待接合的離合器或待分離的離合器完成換檔操作。通常，具有兩種途徑來執(zhí)行準異步換檔 使用待接合的離合器或待分離的離合器。每一途徑都具有一些優(yōu)點和缺點。于是，控制器 將指令流體分配到待接合的離合器上、將待接合的離合器預填充到預定預填充水平，如步 驟107中所示，其中所述預定預填充水平低于實現(xiàn)全轉(zhuǎn)矩能力的填充水平。如果使用待接合的離合器完成換檔操作，那么在步驟109中控制器將確定是否需 要“盈/虧比”。盈/虧比的例子是發(fā)動機速度被增加/降低到超過/低于目標傳動比。在 “虧比”的一個例子中，當目標傳動比是1. 00時，在輸出速度是IOOOrpm時，升檔時發(fā)動機速 度從2000rpm達到800rpm。在同一例子中，升檔時如果輸入速度從800rpm達到1200rpm， 那么被認為是“盈比”。例如，使用待接合的離合器時如果換檔操作或者是起動減檔或者是停機升檔，那 么需要盈/虧比。相反，在起動情況下(即，正輸出轉(zhuǎn)矩)，在使用待接合的離合器完成升檔 時，不需要虧比。在起動減檔時需要盈比，因為待接合的離合器轉(zhuǎn)矩在“虧比”期間僅產(chǎn)生 正輸出轉(zhuǎn)矩。如果使用待分離的離合器，那么所述情況剛好相反。一旦確定出是否需要盈/虧比，那么換檔操作就進入“轉(zhuǎn)矩相”，并且所述方法然 后包括在步驟111和113中確定待接合的離合器打滑速度和加速輪廓。關于這一點，如果 確定需要盈/虧比，那么部分地基于盈/虧比確定待接合的離合器打滑速度和加速輪廓，如 在步驟111中所示。例如，待接合的離合器打滑速度輪廓被首先定目標到與盈/虧比速度 相等的打滑速度，然后再定目標到零從而當離合器轉(zhuǎn)矩在待接合的和待分離的離合器之間 被交換時接合待接合的離合器。然而，如果不需要盈/虧比，那么換檔次序行進到步驟113， 并且在不使用盈/虧比的情況下確定待接合的離合器打滑和加速輪廓。一旦完成步驟109 到113，就如上所述使用動力系“轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生裝置”(其包括發(fā)動機12和電動機/發(fā)電機56、 58)來修正變速器輸入速度。在步驟117和119中，系統(tǒng)控制器將確定待接合的離合器打滑符號是否正確以及 待接合的離合器是否被填充。如果輸出轉(zhuǎn)矩指令的符號與待接合的離合器打滑符號相同，
21那么認為待接合的離合器打滑符號是正確的。離合器轉(zhuǎn)矩和離合器打滑總是具有相同的符 號(即，要么都為正要么都為負)，并且離合器轉(zhuǎn)矩與輸出轉(zhuǎn)矩之間的傳遞函數(shù)具有固定關 系。因此，如果輸出轉(zhuǎn)矩指令為正，并且傳遞函數(shù)具有正系數(shù)，那么正離合器轉(zhuǎn)矩將產(chǎn)生正 輸出轉(zhuǎn)矩。如果步驟117或119返回否定信號_即待接合的離合器打滑符號不正確或者其 應用室未被填充，那么系統(tǒng)將回到步驟115并且調(diào)節(jié)輸入速度直到步驟117和119返回肯 定信號為止。如果待接合的離合器被填充，并且控制器可確信打滑符號正確，那么在步驟121 中，TCM將基于輸出轉(zhuǎn)矩指令計算并應用待分離的離合器轉(zhuǎn)矩，然后通過排放待分離的離合 器完成換檔次序的轉(zhuǎn)矩相。與如上相對于步驟117所描述的類似，待分離的離合器轉(zhuǎn)矩到 輸出轉(zhuǎn)矩之間的傳遞函數(shù)是固定的，一旦已知輸出轉(zhuǎn)矩指令，就可確定出待分離的離合器 轉(zhuǎn)矩。繼續(xù)參考圖6，換檔操作然后轉(zhuǎn)變到速度或“慣性”相。執(zhí)行離合器到離合器換檔 發(fā)生在兩個不同相轉(zhuǎn)矩相和慣性相。轉(zhuǎn)矩相指待分離的離合器被去載和釋放的持續(xù)的時 間。在常規(guī)的變速器中，這通過使用待接合的離合器以卸載待分離的離合器和轉(zhuǎn)矩交換期 間有關的全部液壓控制來完成。在轉(zhuǎn)矩相期間，輸入軸的速度通常保持恒定。相反，在慣性 相期間，具有對換檔操作的響應，并且輸入軸改變速度。速度相指使用待接合的離合器或待 分離的離合器時輸入速度從舊傳動比被控制到新傳動比時的持續(xù)的時間。例如，在升檔中， 可降低速度；對于減檔，可增加速度。在步驟123中，動力系轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生裝置用于控制變速器輸入速度Ni和待接合的離合 器速度N。,例如通過調(diào)節(jié)來自發(fā)動機、(多個)電動機/發(fā)電機或其組合的轉(zhuǎn)矩輸入來實 現(xiàn)上述控制。在步驟125中，系統(tǒng)將監(jiān)視、感測或以其他方式確定待接合的離合器打滑是否 小于預定打滑閾值。如果待接合的離合器打滑小于打滑閾值，那么TCM將通過鎖止待接合 的離合器并離開次序來響應。在此所述的換檔操作可被表征為準異步換檔，因為在基本整個換檔操作中跨越待 接合的離合器和待分離的離合器的打滑速度為非零。這樣，如果換檔是EVT到EVT，如上所 解釋，那么輸入速度將不停留在任何固定傳動比上。理想地，通過調(diào)節(jié)來自要么發(fā)動機要么 其中一個電機的輸入轉(zhuǎn)矩來控制跨越待接合的離合器和待分離的離合器的打滑速度。如果在步驟105確定準異步換檔操作使用待分離的離合器，那么速度相首先發(fā) 生，并且在轉(zhuǎn)矩相期間待接合的離合器出現(xiàn)。因此，在使待接合的離合器打滑之前必須可控 地使待分離的離合器打滑，如在129處所示。具體地，將待接合的離合器預填充到預定預填 充水平，所述預定預填充水平低于實現(xiàn)全轉(zhuǎn)矩能力或離合器打滑的填充水平。與此同時，可 通過將待分離的離合器的轉(zhuǎn)矩能力控制到低于反作用轉(zhuǎn)矩使待分離的離合器打滑。一旦使待分離的離合器打滑，次序就進入速度相。在步驟131中，與如上所述的步 驟130類似，至少部分地基于盈/虧比確定待接合的離合器打滑速度和加速輪廓。理想地， 如果通過待分離的離合器完成換檔操作，那么在排放待分離的離合器之前修正變速器輸入 速度Ni和待接合的離合器速度Nc,如步驟133中所示。這與上述順序相反，在上述順序中， 如果通過使用待接合的離合器完成換檔操作，那么在排放待分離的離合器之后修正變速器 輸入速度和待接合的離合器速度。根據(jù)圖6的實施例，步驟135包括以上述相對于步驟121所述方式相似的方式基
22于輸出轉(zhuǎn)矩指令計算并應用待分離的離合器轉(zhuǎn)矩。然而，與步驟121相反，步驟135完成 速度相，因此不包括排放待分離的離合器。隨后，滑動次序進入轉(zhuǎn)矩相，并且在步驟137和 139中，系統(tǒng)控制器將確定待接合的離合器打滑符號是否正確以及待接合的離合器是否被 填充。如果是，那么在步驟141中，控制器將通過指令TCM鎖止待接合的離合器排放待分離 的離合器來響應，并隨后離開次序。方法100優(yōu)選地包括至少步驟101-123。然而，在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)可省略 步驟(包括額外步驟)和/或修改在圖4中所展示的順序。然而，如上所述，希望以系統(tǒng)和 重復方式應用方法100。最后，術語諸如“感測”、“檢測”、“測量”、“計算”或以其他方式“確 定”不被意圖為限制，并且應被認為相對可互換。雖然已經(jīng)詳細地描述了用于實施本發(fā)明的最佳模式，但是，本領域技術人員將認 識到在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)用于實施本發(fā)明的各種替換設計和實施例。
權(quán)利要求
一種用于在混合動力變速器中執(zhí)行從初始操作模式到目標操作模式的離合器到離合器換檔的方法，其中所述初始操作模式由待分離的離合器來表征，所述目標操作模式由待接合的離合器來表征，所述方法包括指令將流體分配到所述待接合的離合器；確定是否通過使用所述待接合的離合器完成換檔；如果通過使用所述待接合的離合器完成所述換檔操作，那么確定是否需要盈/虧比；確定待接合的離合器打滑速度和加速輪廓；確定待接合的離合器打滑符號是否正確；確定所述待接合的離合器是否被填充；如果所述待接合的離合器打滑符號正確且所述待接合的離合器被填充，那么計算待分離的離合器轉(zhuǎn)矩并排放所述待分離的離合器；確定待接合的離合器打滑是否小于預定打滑閾值；以及如果所述待接合的離合器打滑小于預定打滑閾值，那么鎖止所述待接合的離合器。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在基本整個換檔操作中跨越所述待接合的 離合器和待分離的離合器的打滑速度為非零。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過調(diào)節(jié)來自發(fā)動機和電機中的至少一個 的輸入轉(zhuǎn)矩控制跨越所述待接合的離合器和待分離的離合器的所述打滑速度，其中所述發(fā) 動機和電機每個都操作地連接到所述變速器。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果使用所述待接合的離合器完成所述換 檔操作并且所述換檔操作是起動減檔和停機升檔中的其中一個，那么需要所述盈/虧比。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果需要所述盈/虧比，那么至少部分地基 于所述盈/虧比確定所述待接合的離合器打滑速度和加速輪廓，并且其中，如果不需要所 述盈/虧比，那么在不使用所述盈/虧比的情況下確定所述待接合的離合器打滑和加速輪 廓。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，如果需要所述盈/虧比，那么所述待接合的 離合器打滑速度輪廓首先定目標到與所述盈/虧比相等的打滑速度，并且然后再定目標到 零以當離合器轉(zhuǎn)矩在待接合的和待分離的離合器之間被交換時接合待接合的離合器。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，如果所述輸出轉(zhuǎn)矩指令的符號與所述待接 合的離合器打滑符號相同，那么所述待接合的離合器打滑符號是正確的。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括確定輸入速度和加速輪廓。
9. 一種用于在多模式、電動無級混合動力變速器中執(zhí)行從初始操作模式到目標操作模 式的換檔的方法，所述變速器具有至少第一和第二離合器并且可操作以接收來自發(fā)動機和 至少一個電動機/發(fā)電機組件的轉(zhuǎn)矩，所述初始操作模式由處于應用狀態(tài)的第一(待分離 的)離合器和同時處于釋放狀態(tài)的第二(待接合的)離合器來表征，所述目標操作模式由 處于釋放狀態(tài)的第一離合器和同時處于應用狀態(tài)的第二離合器來表征，所述方法包括將所述待接合的離合器填充到預定預填充水平；確定所述換檔是通過使用所述待接合的離合器還是通過使用所述待分離的離合器來 完成的；如果通過使用所述待分離的離合器完成所述換檔操作，那么在使所述待接合的離合器 打滑之前使所述待分離的離合器打滑；如果通過使用所述待接合的離合器完成所述換檔操作，那么確定是否需要盈/虧比； 如果通過使用所述待分離的離合器完成所述換檔操作或者通過使用所述待接合的離 合器完成所述換檔操作并且需要所述所述盈/虧比，那么基于所述盈/虧比確定待接合的 離合器打滑速度和加速輪廓，如果通過使用所述待接合的離合器完成所述換檔操作并且不 需要所述盈/虧比，那么在不使用所述盈/虧比的情況下確定所述待接合的離合器打滑速 度和加速輪廓；確定待接合的離合器打滑符號是否正確； 確定所述待接合的離合器是否被填充；至少部分地基于輸出轉(zhuǎn)矩指令計算并應用待分離的離合器轉(zhuǎn)矩； 如果通過使用待分離的離合器完成所述換檔操作、所述待接合的離合器打滑符號正確 并且所述待接合的離合器被填充，那么鎖止所述待接合的離合器并排放所述待分離的離合 器；如果通過使用待接合的離合器完成所述換檔操作、所述待接合的離合器打滑符號正確 并且所述待接合的離合器被填充，那么確定所述待接合的離合器打滑是否小于預定打滑閾 值并且排放所述待分離的離合器；以及如果通過使用待接合的離合器完成所述換檔操作并且所述待接合的離合器打滑小于 所述預定打滑閾值，那么鎖止所述待接合的離合器。
10. 一種多模式、電動無級混合動力變速器，包括 第一和第二電動機/發(fā)電機；第一、第二和第三差速齒輪組，每個都具有第一、第二和第三構(gòu)件，所述第一和第二電 動機/發(fā)電機連續(xù)地連接到所述差速齒輪組中相應的差速齒輪組并且可控制以提供到其 的動力；多個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置；驅(qū)動地連接到發(fā)動機并且連續(xù)地連接到所述差速齒輪組中一個差速齒輪組的輸入構(gòu)件；連續(xù)地連接到所述差速齒輪組中另一個差速齒輪組的輸出構(gòu)件； 其中，多個所述轉(zhuǎn)矩傳遞裝置包括第一和第二離合器，所述第一離合器的接合同時所 述第二離合器的斷開建立初始操作模式，而所述第一離合器的斷開同時所述第二離合器的 接合建立目標操作模式，其中所述第一和第二離合器從所述初始操作模式到所述目標操作 模式的轉(zhuǎn)換包括轉(zhuǎn)矩相和慣性相；控制器，所述控制器與所述多個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置操作地連通并且構(gòu)造成用于控制所述多 個轉(zhuǎn)矩傳遞裝置的操作，所述控制器具有存儲介質(zhì)和可編程存儲器；其中，所述控制器構(gòu)造成用于確定準異步換檔是否被指令，并且通過確定所述換檔操 作是通過使用待分離的第一離合器還是通過使用待接合的第二離合器來完成而響應準異 步換檔被指令；以及其中，所述控制器構(gòu)造成如果通過使用待接合的離合器完成換檔操作則指令轉(zhuǎn)矩相先 于慣性相，并如果通過使用待分離的離合器完成換檔操作則指令慣性相先于轉(zhuǎn)矩相。
全文摘要
本發(fā)明涉及多模式混合動力變速器和用于執(zhí)行準異步換檔的方法。具體地，在此提出用于在混合動力變速器中執(zhí)行離合器到離合器準異步換檔的改進方法，以及使用所述方法的混合動力變速器。所述方法包括預填充待接合的離合器；確定所述換檔是通過使用所述待接合的離合器還是通過使用所述待分離的離合器完成的；如果換檔操作使用待分離的離合器，那么使待分離的離合器打滑；確定待接合的離合器打滑速度和加速輪廓；確定待接合的離合器是否被填充以及打滑符號是否正確；如果使用待分離的離合器，那么若待接合的離合器被填充并且打滑符號正確則鎖止待接合的離合器并排放待分離的離合器；如果使用待接合的離合器，那么若待接合的離合器被填充并且打滑符號正確則確定待接合的離合器打滑是否小于打滑閾值；以及，如果打滑小于所述預定打滑閾值，那么鎖止待接合的離合器。
文檔編號F16H61/32GK101907168SQ201010129269
公開日2010年12月8日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月6日
發(fā)明者J·-J·F·薩 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司