專利名稱：多模式混合動力變速器及其換檔控制方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及用于機動車的混合動力系，且更具體地涉及用于調節(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燃機(ICE) 來驅動。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，并且將其轉換為機械動力來推進車輛并且驅動車輛系統(tǒng)。HEV通常采用獨立運行或與內 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)混合動力結構，有時被稱為續(xù)程電動車輛(REEV)，通常由與發(fā)電機驅動相連 的內燃機來表征。發(fā)電機繼而將動力提供給操作用于轉動主減速器構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)動機與驅動構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 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)混合動力結構通常由內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)混合動力結構設計將大的發(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 入構件和用于將動力從變速器傳送到驅動軸的輸出構件。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。控制單元用于調節(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)混合動力系結構兩者的特征提供連 續(xù)可變速比。EVT可使用內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，從而允許大轉矩連續(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件傳送的情
4況下實現(xiàn)輸入與輸出之間的連續(xù)可變轉矩和速比。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。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。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。通常，變速器的比率變化應當被實施成使得轉矩擾動被最小化，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矩條件實現(xiàn)換檔轉矩減小，其中所述條件形成跨越離合器的基本零 打滑。某些EVT的范圍變化通過兩離合器的同步化和釋放過程來控制。其中，在被用于 狀態(tài)與當前有效范圍關聯(lián)的第一離合器傳遞轉矩，而在被釋放狀態(tài)與當前無效第二范圍關 聯(lián)的第二離合器不傳遞轉矩。從第一范圍到第二范圍的變換通過將不被應用的離合器控制 到零打滑速度并且應用離合器從而將EVT置于兩離合器應用狀態(tài)中來實現(xiàn)。在兩離合器應 用狀態(tài)期間，發(fā)動機直接機械地耦接到變速器輸出。然后離開兩離合器應用狀態(tài)，并且在將 第一離合器控制到零打滑速度期間通過釋放第一離合器來實現(xiàn)第二范圍。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節(jié)離合器致動來對上述的轉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，變速器輸出構件的轉動速度是輸入構件的來自發(fā)動機的轉動 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， 變速器輸出構件的轉動速度是可變的，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經(jīng)由直接連接而連接到變速器輸出。許多電動無級變速器構造能夠在發(fā)動機停機時推進車輛。動力系功能必須在發(fā)動 機停機操作期間保持有效以符合操作員需求和時常變化的操作條件。為了最佳效率和性 能，變速器應能基于駕駛員需求和車速在不同EVT模式之間變換。典型地，由于中間狀態(tài)時 固定檔，所以在發(fā)動機被停機時以同步方式從一個EVT模式變換到另一 EVT模式是不可能 的。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種多模式電動無級混合動力變速器及用于其控制的改進換檔控制。 本發(fā)明的混合動力變速器構造和換檔控制方法允許在發(fā)動機停機時在不同的EVT模式之間換檔，同時保持用于發(fā)動機自起動的最小時間延遲和推進能力。在消除經(jīng)固定檔模式或 空檔模式的不必要轉換而在整個換檔中產生連續(xù)輸出轉矩的情況下，換檔控制操縱能夠維 持零發(fā)動機速度。可選的待接合的離合器預填充策略使完成換檔所需的時間最小化。在間 歇自起動操縱被啟動時，可實施中點中斷邏輯以減少發(fā)動機起動延遲。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提出一種用于調節(jié)多模式混合動力變速器操作的方 法。所述方法包括停用至少兩個待分離的離合器中的第一離合器，所述離合器可操作以 控制變速器在第一電動無級變速器(EVT)模式中；致動至少兩個待接合的離合器中的第一 離合器，所述離合器可操作以控制變速器在第二 EVT模式中；停用所述至少兩個待分離的 離合器中的第二離合器，所述離合器可操作以控制變速器在所述第一 EVT模式中；致動所 述至少兩個待接合的離合器中的第二離合器，所述離合器可操作以控制變速器在所述第二 EVT模式中，從而將變速器轉換到所述第二 EVT模式。在停用所述第一和第二待分離的離合 器以及致動所述第一和第二待接合的離合器期間發(fā)動機處于停機狀態(tài)。根據(jù)該具體實施例的一個方面，停用所述第一待分離的離合器操作以使變速器轉 換到第一電動變矩器(ETC)模式。類似地，致動所述第一待接合的離合器使變速器轉換到 第二 ETC模式。相似地，停用所述第二待分離的離合器操作以使變速器轉換到第三ETC模 式。在ETC模式中，一個或多個電動機/發(fā)電機組件與變速器的差速齒輪裝置協(xié)作以構件 電動變矩器(ETC)，其適于控制由發(fā)動機組件經(jīng)變速器所傳遞的轉矩量。作為該實施例的另一特征的一部分，當從一個EVT模式(即，“第一”或“初始”EVT 模式)轉換到另一 EVT模式(即，“第二”或“目標”EVT模式)時，混合動力變速器不必經(jīng) 空檔模式或固定檔(re)模式轉換。相似地，在從第一 EVT模式換檔到第二 EVT模式時變速 器連續(xù)地產生輸出轉矩。根據(jù)另一方面，所述方法還包括確定是否指令發(fā)動機自起動操作；如果是，那么 確定是否已經(jīng)達到預定轉換中點；以及如果所述發(fā)動機自起動操作被指令并且沒達到所述 預定轉換中點，那么指令中斷次序。理想地，預定轉換中點處于第一待接合的離合器被致動 時。為此，中斷次序包括使變速器轉換回到第一(初始)EVT模式。也即是，當在中點之前 接收到發(fā)動機起動指令，那么換檔操縱中斷返回到初始EVT模式。如果在換檔中點處或經(jīng) 過換檔中點，那么所述方法繼續(xù)朝向目標EVT模式換檔。作為本實施例的另一方面的部分，停用所述第一待分離的離合器包括在致動所述 第一待接合的離合器之前將所述第一待分離的離合器排放到預定填充水平。如果發(fā)動機自 起動沒有被啟動并且第一待接合的離合器被致動，那么所述第一待分離的離合器被完全釋 放。根據(jù)該實施例的另一方面，所述方法首先確定EVT到EVT模式換檔次序是否被指 令，并且如果是，通過立即將兩個待接合的離合器預填充到預定預填充水平來響應。此后， 通過同步化第一和第二待接合的離合器、并隨后接合被同步化的第一和第二待接合的離合 器來分別致動第一和第二待接合的離合器。根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，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EVT模式到目標EVT模式換檔的方法。所述混合動力變速器可操作地用于接收 來自發(fā)動機和一個或多個電動機/發(fā)電機組件的動力。初始EVT模式由協(xié)作接合第一和 第二待分離的離合器來建立，而目標EVT模式由協(xié)作接合第一和第二待接合的離合器來建
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在該實施例中，所述方法包括將第一和第二待接合的離合器填充到預定預填充 水平；將第一待分離的離合器排放到預定填充水平，這操作以使變速器換檔或轉換到第一 ETC模式；同步化并接合第一待接合的離合器從而使變速器換檔或轉換到第二 ETC模式；釋 放第一和第二待分離的離合器，這操作以使變速器換檔或轉換到第三ETC模式；以及同步 化并接合第二待接合的離合器從而使變速器轉換到目標EVT模式。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、 第二和第三齒輪構件。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件，以及多個轉矩傳遞裝置。輸入構件驅動地連 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，輸出構件連續(xù)地 連接到其他所述差速齒輪組，并且優(yōu)選地構造成用于將動力傳送給主減速器系統(tǒng)。轉矩傳遞裝置和第一和第二電動機/發(fā)電機可操作地以提供所述多模式混合動 力變速器中的多種操作狀態(tài)。所述多個轉矩傳遞裝置包括四個離合器。在該實施例中，第一 離合器的選擇性接合建立第一(初始)ETC模式，而第二離合器的選擇性接合建立第二(最 終)ETC模式，而且所述第一和第二離合器的選擇性接合建立第三(中間)ETC模式。相似 地，第一和第三離合器的選擇性接合建立第一(初始)EVT模式，以及第二和第四離合器的 選擇性接合建立第二(目標)EVT模式?？刂破髋c多個轉矩傳遞裝置操作地通信，并且構造成用于控制所述多個轉矩傳遞 裝置的操作。所述控制器具有存儲介質和可編程存儲器。所述控制器被編程成且被構造成 用于確定EVT到EVT模式換檔次序是否被指令，并且通過將所述第二和第四離合器預填充 到預定預填充水平響應所述EVT到EVT模式換檔指令。所述控制器還被編程成且被構造成 用于將所述第一離合器排放到預定填充水平并從而將變速器轉換到所述第一 ETC模式?？?制器然后同步化并接合所述第二離合器，從而變速器轉換到所述第二 ETC模式。所述第一 和第三離合器被同時釋放從而將變速器轉換到所述第三ETC模式。最后，所述第四離合器 被同步化并接合以將變速器轉換到所述第二 EVT模式。本發(fā)明公開了一種用于調節(jié)驅動地連接到發(fā)動機的多模式混合動力變速器的操 作的方法，所述方法包括停用可操作以控制變速器在第一電動無級變速器(EVT)模式中的至少兩個待分 離的離合器中的第一離合器；致動可操作以控制變速器在第二 EVT模式中的至少兩個待接合的離合器中的第
一離合器；停用所述可操作以控制變速器在所述第一 EVT模式中的至少兩個待分離的離合 器中的第二離合器；致動所述可操作以控制變速器在所述第二 EVT模式中的至少兩個待接合的離合 器中的第二離合器，從而將變速器轉換到所述第二 EVT模式；其中，在停用所述第一和第二待分離的離合器以及致動所述第一和第二待接合的離合器期間發(fā)動機處于停機狀態(tài)。根據(jù)上述方法，其特征在于，停用所述第一待分離的離合器使變速器轉換到第一 電動變矩器(ETC)模式。根據(jù)上述方法，其特征在于，致動所述第一待接合的離合器使變速器轉換到第二 ETC模式。根據(jù)上述方法，其特征在于，停用所述第二待分離的離合器使變速器轉換到第三 ETC模式。根據(jù)上述方法，其特征在于，從所述第一 EVT模式到所述第二 EVT模式的轉換由不 經(jīng)空檔模式的轉換表征。根據(jù)上述方法，其特征在于，從所述第一 EVT模式到所述第二 EVT模式的轉換由不 經(jīng)固定檔(re)模式的轉換表征。根據(jù)上述方法，其特征在于，當從所述第一 EVT模式轉換到所述第二 EVT模式時， 變速器連續(xù)地產生輸出轉矩。根據(jù)上述方法，其特征在于，還包括確定是否指令發(fā)動機自起動操作；確定是否已經(jīng)達到預定轉換中點；以及如果所述發(fā)動機自起動操作被指令并且沒達到所述預定轉換中點，那么指令中斷 次序。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述確定轉換中點包括所述第一待接合的離合器被 致動。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述中斷次序包括將變速器轉換回所述第一 EVT模 式。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述停用所述第一待分離的離合器包括在所述致動 所述第一待接合的離合器之前將所述第一待分離的離合器排放到預定填充水平，并且在所 述致動所述第一待接合的離合器之后釋放所述第一待分離的離合器。根據(jù)上述方法，其特征在于，還包括確定EVT到EVT模式換檔次序是否被指令；以及如果EVT到EVT模式換檔次序被指令，那么將所述至少兩個待接合的離合器填充 到預定預填充水平。根據(jù)上述方法，其特征在于，所述分別致動所述第一和第二待接合的離合器包括 同步化所述第一和第二待接合的離合器，并隨后接合所述被同步化的第一和第二待接合的
畝A典
兩口命ο本發(fā)明公開了一種用于在多模式、電動無級混合動力變速器中執(zhí)行從初始電動無 級變速器(EVT)模式到目標EVT模式的換檔的方法，所述變速器可操作以用于接收來自發(fā) 動機和至少一個電動機/發(fā)電機組件的動力，所述初始EVT模式由第一和第二待分離的離 合器協(xié)作建立，而所述目標EVT模式由第一和第二待接合的離合器協(xié)作建立，所述方法包 括將第一和第二待接合的離合器填充到預定預填充水平；將第一待分離的離合器排放到預定填充水平從而使變速器轉換到第一電動變矩
8器(ETC)模式；同步化并接合第一待接合的離合器從而使變速器轉換到第二 ETC模式；釋放第一和第二待分離的離合器從而使變速器轉換到第三ETC模式；以及同步化并接合第二待接合的離合器從而使變速器轉換到目標EVT模式。根據(jù)上述方法，其特征在于，在從初始EVT模式換檔到目標EVT模式期間發(fā)動機處 于停機狀態(tài)。根據(jù)上述方法，其特征在于，從初始EVT模式到所述目標EVT模式的轉換由不經(jīng)空 檔模式或固定檔(re)模式的轉換表征。根據(jù)上述方法，其特征在于，還包括確定發(fā)動機自起動操作是否被啟動；如果所述發(fā)動機自起動操作被指令，那么確定第一待接合的離合器是否被同步化 和被接合；如果第一待接合的離合器未被同步化或接合那么指令變速器換檔回到初始EVT 模式。本發(fā)明還公開了一種多模式、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的相應差速齒輪組并且可控制以提供 到其的動力；多個轉矩傳遞裝置；驅動地連接到發(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件；其中，所述多個轉矩傳遞裝置包括第一和第二、第三和第四離合器，所述第一離合 器的選擇性接合建立第一電動變矩器(ETC)模式，所述第二離合器的選擇性接合建立第二 ETC模式，所述第一和第二離合器的選擇性接合建立第三ETC模式，所述第一和第三離合器 的選擇性接合建立第一電動無級變速器(EVT)模式，以及所述第二和第四離合器的選擇性 接合建立第二 EVT模式；控制器，所述控制器與所述多個轉矩傳遞裝置操作地連通并且構造成用于控制所 述多個轉矩傳遞裝置的操作，所述控制器具有存儲介質和可編程存儲器；其中，所述控制器被編程成且被構造成用于確定EVT到EVT模式換檔次序是否被 指令，并且通過將所述第二和第四離合器預填充到預定預填充水平來響應所述EVT到EVT 模式換檔次序被指令；以及其中，所述控制器被編程成且被構造成用于將所述第一離合器排放到預定填充水 平并從而將變速器轉換到所述第一 ETC模式、同步化并接合所述第二離合器并從而將變速 器轉換到所述第二 ETC模式、釋放所述第一和第三離合器并從而將變速器轉換到所述第三 ETC模式、以及同步化并接合所述第四離合器并從而將變速器轉換到所述第二 EVT模式。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其他特征和優(yōu)點將從下面結合附圖和隨附權利要 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；以及圖4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實施本發(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例如通過輸入構件18接收其 驅動動力的至少一部分。變速器輸入構件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(未示出)或液力變矩器可實施在發(fā)動機12 與變速器14的輸入構件18之間。發(fā)動機12將動力優(yōu)選地為轉矩傳遞到變速器14，變速 器14繼而通過變速器輸出構件或軸20傳送轉矩以驅動主減速器系統(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 將其可用動力在例如從怠速時處于或接近600每分鐘轉(RPM)到超過6000RPM的運行速度 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，輸入構件18都連接到封裝 在變速器14內的差速齒輪組，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 構件第一、第二和第三構件。在本詳細說明和在權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利要求中當涉及每一齒輪組的第一、第二和第三構件時， 對于每一齒輪組來說這些構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具有三個齒輪構件分別為第一構件30、第二構件32和第三 構件34。在優(yōu)選實施例中，第一構件30包括外接(外切)第三構件34的外齒輪構件(典 型地標識為“齒圈”)，其中第三構件34可包括內齒輪構件(通常標識為“太陽齒輪”)。在
10該例中，第二構件32用作行星架構件。也即是，多個行星齒輪構件(本領域中也被稱為“小 齒輪”)轉動地安裝在第二構件/行星架32上。每個行星齒輪構件嚙合地接合第一構件/ 齒圈30和第三構件/太陽齒輪34。第二行星齒輪組26也具有三個齒輪構件分別為第一構件40、第二構件42和第 三構件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 第一構件40是外接第三構件44的外“齒圈”構件，其中第三構件44是內“太陽”齒輪構件。 齒圈構件40與太陽齒輪構件44共軸地對準并且相對于后者可轉動。多個行星齒輪構件轉 動地安裝在第二構件42上，其用作行星架構件，使得每個行星齒輪嚙合地接合齒圈構件40 和太陽齒輪構件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也分別具有第一構件 50、第二構件52和第三構件54。然而，在該布置中，第二構件52優(yōu)選地為外“齒圈”，其外 接第三構件或內“太陽”齒輪54。齒圈構件52與太陽齒輪構件54共軸地對準并且相對于 后者可轉動。在該具體齒輪組中第一構件50是行星架。這樣，多個行星或小齒輪構件轉動 地安裝在行星架50上，每個都對準成以嚙合地接合齒圈構件52和太陽齒輪構件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的第二構件32如通過中心軸36聯(lián)結到(即，連續(xù)地連接到)第二行星齒輪組 26的第二構件42和第三行星齒輪組28的第三構件54。這樣，這三個齒輪構件32、42、54 被剛性地附接以便共同轉動。發(fā)動機12連續(xù)地連接到第一行星齒輪組24，即第一構件30，例如通過整體式轂盤 38，以便與其一起轉動。第一行星齒輪組24的第三構件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的第二構件52例如通過整體式轂盤連續(xù)地連接到變速器輸 出構件20。第一套筒軸46和第二套筒軸48可外接中心軸36。第一轉矩傳遞裝置70(或離合器“Cl”)將第一齒輪構件50選擇地連接到固定構 件，所述固定構件在圖1中由變速器殼60來表示。第二套筒軸48并從而齒輪構件44和電 動機/發(fā)電機58通過選擇地接合第二轉矩傳遞裝置72 (或離合器“C2” )被可選擇地連接 到第三行星齒輪組28的第一構件50。第三轉矩傳遞裝置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 構件34和第一電動機/發(fā)電機56通過選擇地接合第四轉矩傳遞裝置76 (或離合器“C4”) 也被可選擇地連接到第二行星齒輪組26的第一構件40?？蛇x的第五轉矩傳遞裝置78 (或 離合器“C5”)將發(fā)動機12和第二行星齒輪組26的第一齒輪構件40選擇地連接到變速器 殼60。第一轉矩傳遞裝置70和第二轉矩傳遞裝置72可被稱為“輸出離合器”，而第三轉矩 傳遞裝置74和第四轉矩傳遞裝置76可被稱為“保持離合器”。在權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利要求分別限制到Cl、C2和C3，而是可表示任何前述的轉矩傳遞裝置。在圖1中所述的示范性實施例中，各種轉矩傳遞裝置70、72、74、76、78都是摩擦離 合器。然而，還可構思可采用其他常規(guī)的離合器構造，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，或其他轉矩傳遞裝置，其將轉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) 明的范圍內主減速器系統(tǒng)可包括任何已知的構造，包括前輪驅動(FWD)、后輪驅動(RWD)、 四輪驅動(4WD)或全輪驅動(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 構造，其使它們能大體外接所述三個行星齒輪組24、26、28。該構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“轉矩產生裝置”接收輸入驅動轉矩，其中“轉矩產生裝 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，并結合上述的行星齒輪組以及選擇地接合的轉 矩傳遞裝置，從而轉動變速器輸出軸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能夠將電能轉換成機械 能(例如，在車輛推進期間)，并且將機械能轉換成電能(例如，在再生制動期間)。繼續(xù)參考圖1，包括分布式控制結構的電子控制裝置(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，其共同以82來表示，其被編程為以尤其包括調節(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4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)調系統(tǒng)控制。該控制裝 置的組成構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。分布式控制器結構-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。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構化通信。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J1939。 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)動機轉矩指 令、產生希望的車橋轉矩、并指示被傳送到HCP的實際發(fā)動機轉矩?？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?？捎蒃CM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的估計離合器轉矩，和變 速器輸出軸20的轉動速度。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、道路坡度和車輛質量。HCP監(jiān)視轉矩產生裝置的參數(shù)狀態(tài)，并確定達到希望轉矩 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，用于處理輸入構件18的速度Ni和輸出構 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整閥以提供閥塞在閥體 內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信號形成調節(jié)的管線壓力。跨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停用。圖2中示出四個空檔模式。在空檔1中，全部離合器被釋放?？諜n1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。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的電輸出可被調節(jié)成用于控制轉矩從發(fā)動機12經(jīng)變速器差速齒輪裝 置傳遞到輸出構件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。在該ETC模式中，通過逐漸增加由電機A產生的電力即電機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反作用到輸出構件20。通過協(xié)作管理由電機A和電機B所產生的電力輸出 的量來操作發(fā)動機轉矩的分配?？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所產生的電能的量，以便逐漸增大電機A和/或電機B的驅動轉矩。 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)由輸入構件 18發(fā)動機12將產生反作用力。在無需啟動發(fā)動機12的情況下，電機A的驅動輸出可得到 控制，并且保持連續(xù)且不中斷的變速器輸出轉矩。動力系10也具有三個固定檔(TO)、或“引導(direct) ”操作模式。在所有固定檔 模式中，通過操作發(fā)動機12來向前驅動車輛。同時接合離合器C1、C3和C4將變速器14變 換到rei模式中。在rei中，電機A被固定，并且發(fā)動機使第一行星齒輪組24驅動到第三 行星齒輪組28并從而輸出構件20。通過選擇地接合離合器C1、C2和C4實現(xiàn)TO2模式。在 FG2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驅動到第
14三行星齒輪組28并從而輸出構件20。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驅動到第二行星齒輪組 26和第三行星齒輪組28以及輸出構件20。當運行在TO操作模式時，輸出構件速度No與 輸入構件速度Ni和所選擇的傳動比直接成比例Ni = NoXGR。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件和輸出構件速度的線性 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 輸出構件速度的線性組合，但沒有一個直接比例于輸入構件的速度或輸出構件的速度。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 件的速度而變化。當運行在串聯(lián)模式時，在輸入與輸出構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，這些模式具有兩速自由度(為了簡潔此后縮寫為 “D0F”)。數(shù)學上，這類模式的速度和轉矩方程具有形式
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Γτ;1a-「[Ι[ν 11 — 1 —j和Q- \ 一Tb\α2ΛCi1 :'Vl I .^bJ
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-_L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) 的矩陣的結構中確定。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。電動無級變速器還可包含一個或多個固定檔(re)模式。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矩方程具有形式
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一 m} Ix 7 h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 助于輸出轉矩。如果b13為零，那么模式是純電動固定檔模式。EVT變速器14還可運行在具有三速DOF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矩源以使變速器能夠產生與發(fā)動機轉矩或電機轉矩成比例的輸出 轉矩。如果具有三速DOF的模式能夠產生輸出轉矩，那么發(fā)動機和連接為反作用于發(fā)動機 轉矩的任何電機的轉矩將與輸出轉矩大體成比例。如果電機不被連接為反作用于發(fā)動機轉 矩，那么其轉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矩容易地控制電池電力。該 類型模式產生與系統(tǒng)中每一個反作用轉矩源成比例的輸出轉矩。由三個轉矩源中的每一個 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用作反作用構件并且其轉矩與 輸出轉矩成比例。如果an為零，那么電機A被斷開并且其轉矩不能由輸出轉矩來確定。如 果a12非零，那么當運行在ETC模式中時，電機B用作反作用構件并且其轉矩與輸出轉矩成 比例。如果a12為零，那么電機B被斷開并且其轉矩不能由輸出轉矩來確定。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矩。如果a13為零，那么輸入被斷開 并且其轉矩不能由輸出轉矩來確定。如果ail、a12、和a13都為零，那么模式是不能產生輸出 轉矩的空檔模式。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反作用發(fā)動機12，到第三行星齒輪組28，以及輸出構件20，同時電機B驅動第二行星齒 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，以及輸出構件20，同時 電機B驅動第二行星齒輪組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 (沿水平軸線)對于輸入速度Ni (穿過垂直軸 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91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91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Cl、C3和C4來實現(xiàn)-即固定比。線93示出 FG2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95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91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91向右并且換檔 比率線93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93向右并且換檔比率線95向左 是用于第三EVT模式-即EVT3的優(yōu)選操作區(qū)域，EVT 3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95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 大的轉矩傳遞能力。相反地，術語“被釋放”或“被停用”表示跨越相應離合器的小的或無 轉矩傳遞能力。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)。如在下文所強調，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?，F(xiàn)在參考圖4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EVT模式到第二目標EVT模式的 換檔的改進方法。在此相對于圖1中所示的結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。方法100開始于步驟101，在步驟101，檢測初始的換檔次序。如果換檔次序沒有 例如由操作員指令或車輛運行條件的變化來啟動，那么方法終止并且變速器14會繼續(xù)處 于其當前運行狀態(tài)中。如果換檔次序被啟動_例如經(jīng)由操作員“點擊加速踏板”，那么在步 驟103中E⑶80將確定換檔操作是否應為EVT到EVT轉換。也即是，基于當前車輛運行條 件、車速和所希望轉矩變化的量值等，ECU80將確定從一個EVT操作模式到另一個EVT操作 模式是否是最佳的換檔操縱。如果否，那么ECU80，即TCM，將繼續(xù)到提供當前運行條件下 最佳換檔的備選換檔次序(或“換檔控制指令”)，如在圖4的步驟105所示。也即是，除非 經(jīng)ETC模式的換檔是換檔安排所優(yōu)選的。例如，在此展現(xiàn)的EVTlO可執(zhí)行經(jīng)ETCl或TOl從EVTl到EVT2的換檔。rei可被優(yōu)選，但是存在希望通過ETC的換檔的條件。步驟101和步驟103之前、同時或隨后，在步驟107中HCP可確定發(fā)動機是否處于 停機狀態(tài)。雖然在圖4中所展現(xiàn)的換檔控制方法可在發(fā)動機運行或發(fā)動機停機的車輛操作 期間應用，但是，最有益的是使用在發(fā)動機處于停機時。這樣，如果發(fā)動機處于運行，那么方 法100行進到步驟109，并且繼續(xù)到提供當前運行條件下最佳換檔的備選換檔次序。如果在發(fā)動機停機的車輛操作下EVT到EVT的換檔次序被啟動，那么如在步驟111 中所示，TCM將通過立即通過將與目標EVT模式關聯(lián)的“待接合的離合器”預填充到預定預 填充水平來響應。作為例子，如果變速器14從EVTl升檔到EVT3，那么與初始主動EVT模式 關聯(lián)的待分離的離合器時Cl和C3，而與目標希望EVT模式關聯(lián)的待接合的離合器是C2和 C4。每一待接合的離合器裝置例如C2和C4的離合器體積可被填充到80-90%而沒有實現(xiàn) 轉矩能力或過量的打滑，這否則將干擾當前運行模式。該預填充策略有助于通過減少次序 的填充時間來縮短EVT到EVT操縱的總換檔時間。在預填充階段(步驟111)期間，與當前或初始EVT模式關聯(lián)的第一“待分離的”離 合器通過TCM在步驟113中被排放到預定填充水平。在上述示范性實施例中，那將意味著 用于C3的離合器體積中的流體被減少到預定填充水平。該特定水平可等于以上相對于在 步驟111中的離合器C2和C4所述的預填充水平，或者可是不同的填充水平，只要C3的離 合器體積被充分排放以允許離合器換檔或轉換到第一 ETC模式，在該情況中為ETC1，并且 不減弱總體系統(tǒng)效率。一旦例如通過卸載離合器C3實現(xiàn)第一 ETC模式，那么在步驟119中TCM將指令同 步、填充并鎖止第一待接合的離合器，在該情況中為離合器C2。這樣，通過同時接合第一離 合器Cl和第二離合器C2，變速器14被換檔到第二 ETC模式，即ETC12模式(見圖2)。變 速器14 一換檔到第二 ETC模式，就從被預填充狀態(tài)完全排放C3。Cl然后被釋放以允許系 統(tǒng)轉換到僅C2被接合的第三ETC模式即ETC2。最后，在步驟123中，同步、填充并鎖止第二 待接合的離合器，在該情況中為離合器C4。通過協(xié)調接合第一和第二待接合的離合器，例如 示范性實施例中的C2和C4，變速器14被換檔到目標EVT模式或EVT3模式。上述方法允許當發(fā)動機停機時多模式、電動無級混合動力變速器在不同的EVT模 式之間換檔，同時保持用于發(fā)動機自起動的最小時間延遲和推進能力。在通過使用替代的 轉換ETC模式消除經(jīng)固定檔或空檔模式的轉換而在整個EVT到EVT換檔中產生連續(xù)輸出轉 矩的情況下，換檔控制操縱能夠維持零發(fā)動機速度?？蛇x的待接合的離合器預填充策略使 完成換檔所需的時間最小化。中點中斷邏輯可被實施用于在間隙自起動操作被啟動時減少發(fā)動機起動延遲。在 混合動力車輛的正常操作期間，在車輛推進期間控制系統(tǒng)通常間歇地啟動和關閉發(fā)動機組 件。相應地，在從初始EVT模式到目標EVT模式的換檔次序期間，系統(tǒng)可請求發(fā)動機12返 回啟動(“發(fā)動機自起動”)，這由圖4中的步驟115示意性示出。如果這發(fā)生，那么變速器 在可起動發(fā)動機之前必須換檔到EVT模式。因此，如果在開始EVT到EVT換檔操縱之后接 收到發(fā)動機自起動指令(即，步驟115 =是)，那么TCM將通過起動中斷次序來響應，在步驟 117處表示。TCM將監(jiān)視、感測或以其他方式確定是否達到預定轉換中點。理想地，預定轉換中 點是在第一待接合的離合器被填充并被鎖止，并且變速器換檔到第二 ETC模式。當在中點
18之前接收到發(fā)動機起動指令，那么系統(tǒng)將中斷返回到初始EVT模式(例如EVT1)。然而，如 果，在中點已經(jīng)過去期間或之后接收到指令，那么所述方法將繼續(xù)超目標EVT模式換檔。為 了適應中斷返回到初始EVT模式，在步驟113中第一待分離的離合器不被完全排放，而是仍 停留在被部分填充狀態(tài)，以防其需要被重新填充。一旦經(jīng)過預定中間轉換點第一待分離的 離合器將被完全排放以減少可能有害地影響系統(tǒng)效率的離合器拖滯(分離不徹底)。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 識到在所附權利要求范圍內用于實施本發(fā)明的各種替換設計和實施例。
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權利要求
一種用于調節(jié)驅動地連接到發(fā)動機的多模式混合動力變速器的操作的方法，所述方法包括停用可操作以控制變速器在第一電動無級變速器(EVT)模式中的至少兩個待分離的離合器中的第一離合器；致動可操作以控制變速器在第二EVT模式中的至少兩個待接合的離合器中的第一離合器；停用所述可操作以控制變速器在所述第一EVT模式中的至少兩個待分離的離合器中的第二離合器；致動所述可操作以控制變速器在所述第二EVT模式中的至少兩個待接合的離合器中的第二離合器，從而將變速器轉換到所述第二EVT模式；其中，在停用所述第一和第二待分離的離合器以及致動所述第一和第二待接合的離合器期間發(fā)動機處于停機狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，停用所述第一待分離的離合器使變速器轉 換到第一電動變矩器(ETC)模式。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，致動所述第一待接合的離合器使變速器轉 換到第二 ETC模式。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，停用所述第二待分離的離合器使變速器轉 換到第三ETC模式。
5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，從所述第一EVT模式到所述第二 EVT模式的 轉換由不經(jīng)空檔模式的轉換表征。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，從所述第一EVT模式到所述第二 EVT模式的 轉換由不經(jīng)固定檔(re)模式的轉換表征。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，當從所述第一EVT模式轉換到所述第二 EVT 模式時，變速器連續(xù)地產生輸出轉矩。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括確定是否指令發(fā)動機自起動操作；確定是否已經(jīng)達到預定轉換中點；以及如果所述發(fā)動機自起動操作被指令并且沒達到所述預定轉換中點，那么指令中斷次序。
9.一種用于在多模式、電動無級混合動力變速器中執(zhí)行從初始電動無級變速器(EVT) 模式到目標EVT模式的換檔的方法，所述變速器可操作以用于接收來自發(fā)動機和至少一個 電動機/發(fā)電機組件的動力，所述初始EVT模式由第一和第二待分離的離合器協(xié)作建立，而 所述目標EVT模式由第一和第二待接合的離合器協(xié)作建立，所述方法包括將第一和第二待接合的離合器填充到預定預填充水平；將第一待分離的離合器排放到預定填充水平從而使變速器轉換到第一電動變矩器 (ETC)模式；同步化并接合第一待接合的離合器從而使變速器轉換到第二 ETC模式；釋放第一和第二待分離的離合器從而使變速器轉換到第三ETC模式；以及同步化并接合第二待接合的離合器從而使變速器轉換到目標EVT模式。
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的相應差速齒輪組并且可控制以提供到其 的動力；多個轉矩傳遞裝置；驅動地連接到發(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件； 其中，所述多個轉矩傳遞裝置包括第一和第二、第三和第四離合器，所述第一離合器的 選擇性接合建立第一電動變矩器(ETC)模式，所述第二離合器的選擇性接合建立第二 ETC 模式，所述第一和第二離合器的選擇性接合建立第三ETC模式，所述第一和第三離合器的 選擇性接合建立第一電動無級變速器(EVT)模式，以及所述第二和第四離合器的選擇性接 合建立第二 EVT模式；控制器，所述控制器與所述多個轉矩傳遞裝置操作地連通并且構造成用于控制所述多 個轉矩傳遞裝置的操作，所述控制器具有存儲介質和可編程存儲器；其中，所述控制器被編程成且被構造成用于確定EVT到EVT模式換檔次序是否被指令， 并且通過將所述第二和第四離合器預填充到預定預填充水平來響應所述EVT到EVT模式換 檔次序被指令；以及其中，所述控制器被編程成且被構造成用于將所述第一離合器排放到預定填充水平并 從而將變速器轉換到所述第一 ETC模式、同步化并接合所述第二離合器并從而將變速器轉 換到所述第二 ETC模式、釋放所述第一和第三離合器并從而將變速器轉換到所述第三ETC 模式、以及同步化并接合所述第四離合器并從而將變速器轉換到所述第二 EVT模式。
全文摘要
本發(fā)明涉及多模式混合動力變速器及其換檔控制方法，具體而言涉及一種多模式電動無級混合動力變速器及用于其控制的改進換檔控制。在此提出的混合動力變速器構造和換檔控制方法允許在發(fā)動機停機時在不同的EVT模式之間換檔，同時保持用于發(fā)動機自起動的最小時間延遲和推進能力。在消除經(jīng)固定檔模式或空檔模式的轉換在整個換檔中產生連續(xù)輸出轉矩的情況下，換檔控制操縱能夠維持零發(fā)動機速度。在間歇自起動操縱被啟動時，可選的待接合的離合器預填充策略和中點中斷邏輯使完成換檔所需的時間最小化，并且減少發(fā)動機起動延遲。
文檔編號B60W20/00GK101905693SQ20101012927
公開日2010年12月8日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權日2009年3月6日
發(fā)明者B·M·康倫, J·-J·F·薩 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司