再生式变速器的多档位降档和发动机解耦的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于混合动力车辆的混合电力驱动系统。
【背景技术】
[0002]已知的具有混合驱动或传动系的混合动力系统可包括内燃发动机，以及电动机或机械组合。该发动机可以包括柴油或汽油发动机，用于驱动动力传动系和/或给能量储存系统例如高电压电池充电，其中，所述发动机和所述高电压电池为混合动力车辆提供多个驱动源。还已知布置内燃发动机和/或一个或多个电机，使得它们可以可操作地通过诸如行星齿轮组等的齿轮以及耦接件彼此连接。内燃发动机和(多个)电动机的不同的操作状态可以影响燃料的消耗、车辆的动力性能和污染物排放。这些技术集中在发动机、变速器和电动机/发电机之间在有源驱动期间的相互作用上。
[0003]在混合动力车辆中，重要的是获得更高、更有效的燃料的利用，并提高每加仑燃料消耗下的行驶里程。这可通过牵引电动机尽可能地驱动车辆来实现。为了利用牵引电动机代替燃烧燃料，必要的是，当车辆被制动时，牵引电动机作为发电机运转尽可能多地回收动力。回收的动力因变速器的齿数比与内燃发动机的速度范围相关而受到限制，即使在再生过程中牵引电动机操作可以具有更宽范围的运转速度。
【发明内容】
[0004]因此，需要一种系统和方法，用于在较高的速度下操作电动机以在混合动力车辆中最大化再生能量从而最小化燃料的使用。此外，需要一种系统和方法，用于提高混合电力驱动系统的电动机的性能，而不受到内燃发动机速度范围的限制。
[0005]在本发明的一个方面，用于混合动力车辆的混合电力驱动系统包括内燃发动机和变速器。电机和内燃发动机耦接到混合电力驱动系统中为混合动力车辆提供发动机和/或电机的驱动动力的变速器上。离合器机械地连接至内燃发动机和变速器并定位在内燃发动机和变速器之间，以将内燃发动机从变速器解耦。能量储存系统被配置为传送电力到电机并从电机接收电力，并且被配置为使用来自电机的电力进行充电。混合系统控制器被配置为响应于车辆的再生制动模式。当混合电力驱动系统处于再生制动模式时，混合系统控制器被配置为启动变速器的换档到与一个或多个选定的电机速度相关的一个或多个选定的档位。
[0006]在本发明的另一个方面，提供用于混合动力车辆的混合电力驱动系统的方法，包括:提供内燃发动机；提供变速器；将电机和内燃发动机耦接到混合电力驱动系统中为混合动力车辆提供发动机和/或电机的驱动动力的变速器上；将离合器机械地连接至内燃发动机和变速器并定位在内燃发动机和变速器之间，以将内燃发动机和电机解耦；配置能量储系存统以传送电力到电机并从电机接收电力，并且被配置为使用来自电机的动力进行充电；以及配置混合系统控制器以响应于车辆的再生制动模式，并且当混合电力驱动系统处于再生制动模式时，所述混合系统控制器被配置为启动变速器的换档到与一个或多个选定的电机速度相关的一个或多个选定的档位。
[0007]在本发明的另一个方面，用于在再生制动期间为具有混合电力驱动系统的混合动力车辆的能量储存系统提供动力的方法包括内燃发动机和变速器。电机和内燃发动机耦接到用于为混合动力车辆提供发动机和/或电机的驱动动力的变速器上。所述混合动力车辆包括能量储存系统，该能量储存系统被配置为传送电力到电机并从电机接收电力，并且被配置为使用来自电机的动力进行充电。所述方法包括:使用机械地连接至内燃发动机和变速器并定位在内燃发动机和变速器之间的离合器来解耦内燃发动机和变速器；以及在再生制动模式期间，使用被设置为启动所述混合电力驱动系统的再生制动模式的混合系统控制器将所述变速器换档到与一个或多个选定的电机速度相关的一个或多个选定的档位。
【附图说明】
[0008]本发明的这些和其他的目的、特征和优点将通过本发明的说明性实施例的以下【具体实施方式】变得显而易见，这些说明将联系附图进行理解。附图的各种特征不是按比例绘制的，这些说明是为了清楚地促进本领域技术人员结合【具体实施方式】理解本发明。
[0009]在附图中:
[0010]图1是混合电力驱动系统的示意性框图；而
[0011]图2是用于为混合动力车辆提供图1的混合电力驱动系统的方法。
【具体实施方式】
[0012]参考图1，根据本发明的一个实施例，用于并行混合动力车辆90的混合电力驱动系统10 (或可替代地描述为传动系)如下面描述。在系统10中，电机集成在发动机和变速器之间。例如，变速器40连接到位于变速器40和电机(具体为电动机44)之间的扭矩转换器20上。扭矩转换器20可任选地包括锁止离合器22。可任选的锁止离合器22在制动期间，即一个负扭矩请求到驱动系统时会关闭。当制动解除且加速踏板接合，即一个正扭矩请求到驱动系统时，可任选的锁止离合器22会打开。取决于变速器被接合的档位以及车辆的速度，锁止离合器在加速时会可选地打开。可替代地，在某些条件下，在制动过程中也不会有将离合器锁止的可能。
[0013]内燃发动机12和电动机44都机械地连接至变速器40，以为车辆90提供发动机和/或电动机的驱动动力。离合器24机械地连接至内燃发动机12和电动机44并位于内燃发动机12和电动机44之间。能量储存系统(ESS) 140 (或可替代地描述为电力供应器)被配置为传送动力到电动机44并从电动机44接收动力。电力供应器140与可充电的高电压(HV)电池46电连接(例如，往复传输电压和电流)，该电池被配置为使用来自电动机44的动力进行充电，其利用了同时连接至能量储存系统140和电动机44的电动机电力转换器/控制器45。混合系统控制器47连接至车辆/发动机控制器58、变速器控制逻辑42和电力转换器45，以优化再生制动并控制电压和电流进入和流出能量储存系统140的电池46。如箭头48所示，变速器40连接至车辆90的差动器52。
[0014]电动机控制器/混合系统控制器47 (还称作混合系统控制器)被配置为响应于混合电力驱动系统10的再生制动模式(还称作再生制动过程)，该模式由操作者的命令(如操作者压下制动踏板以开始车辆的制动)而启动。电动机控制器/混合系统控制器47启动部分再生制动模式的管理，并通过连接至变速器与变速器的控制逻辑42相互作用，从而设置档位选择和锁止离合模式。另外，车辆/发动机控制器58被配置为连接至混合系统控制器47，如图1所示。
[0015]在再生制动模式下，能量可被回收到ESS中。电动机控制器/混合系统控制器47启动变速器40的换档到允许在再生制动模式下可用的多个速度中的电动机44最大速度的档位。因此，变速器40选定的档位(例如，因产生在发动机12的传统的非混合操作中通常不会使用的转速(RPM)而不可用的较低档位)可以用于最大化电机的速度，在此，即为电动机44的速度。由此，电动机44可以以较高的速度运行，以优化从电动机回收动力(在再生制动模式中)到ESS 140。
[0016]在可替代的方案中，电动机控制器/混合系统控制器47可以启动变速器40的换档到一个或多个档位，这些档位是更低的可用档位，或比行驶车辆目前使用的档位更低。控制器可以启动电动机44的一个或多个速度的选择以增加或最大化电动机的速度。电动机44的速度高于电动机耦接到发动机时的速度，并且因此，根据本文中的公开，离合器24允许解耦并增加电动机的速度。
[0017]在上面讨论的本发明的实施例中，通过车辆的操作者执行的制动首先启动再生制动模式，为响应于该模式，电动机控制器/混合系统控制器47进行电的/机械的行动以启动再生制动模式。一旦从操作者接收到命令，再生制动模式可以停止，并且发动机可用于向车辆提供动力。当发动机的动力被请求以重新将发动机连接至电动机并且由此连接到变速器时(该请求可能是当操作者按压车辆的加速器时的操作者的命令)离合器关闭。
[0018]如果电池是在充满电时，或者如果控制器响应于操作者的命令(例如，操作者按压在车辆的加速器上)而启动电动机和发动机的再耦接时，通过再生制动所回收的能量将停止。
[0019]参照图2，根据本发明实施例关于如图1中所示的系统10的方法100包括:在步骤104中，将电动机44定位在并行混合车辆传动系10中的发动机12和变速器40之间。如图1所示，在步骤108中，将离合器24定位在传动系中的发动机12和电动机44之间。在步骤116中，将电储存系统140耦接到传动系以传送动力到电动机44并从电动机44接收动力。在步骤120中，在再生制动模式下，启动离合器24以可操作地将发动机12和电动机44解耦。在步骤124中，电动机控制器/混合系统控制器47被配置为启动变速器40的换档到最大化电动机44速度的档位以优化从电动机44到ESS 140的再生能量存储。可以通过