带有超速离合器的功率分流式混合动力传动系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于混合动力电动车辆的动力传动系统。
【背景技术】
[0002]—类混合动力电动车辆的动力传动系统，通常被称为功率分流式动力传动系统，具有两个动力源。第一动力源包括内燃发动机，而第二动力源包括电动马达、发电机和电池的组合。发动机和发电机连同行星齿轮组、中间轴和马达一起建立流向车辆牵引车轮的机械式扭矩流动路径和机电式扭矩流动路径。电池是用于发电机和马达的能量存储设备。在任何发电机转速和车速，发动机功率被分成两个功率流动路径。发动机转速由发电机控制，这就意味着在容许的发电机转速范围内，发动机转速可与车速脱钩。当发电机使用发动机的机械动力输入产生电力时，这种操作模式被称为“正动力分配”。
[0003]由于行星齿轮组的机械性能，发电机可将动力分配给行星齿轮组来驱动车辆。这种操作模式被称为“负动力分配”。因此，发电机、马达和行星齿轮组的组合可被认为具有电无级变速器(e-CVT)的特性。
[0004]可激活发电机制动器使得发动机输出功率仅通过机械路径以固定齿轮比传递到动力传动系统的扭矩输出侧。因为没有倒挡齿轮(reverse gear)，所以第一动力源只能影响车辆的向前推进。发动机需要发电机控制或应用发电机制动器来传递用于前向驱动的输出功率。
[0005]当第二动力源被激活时，电动马达从电池汲取电力并独立于发动机驱动车辆以进行前向驱动和反向驱动两者。如果发动机产生的功率超过驾驶员需求，或者在捕获车辆动能的再生模式下，马达也可产生功率并给电池充电。此外，发电机能够从电池汲取电力并依靠发动机功率输出轴上的单向离合器的反作用而驱动以沿向前方向推进车辆。这种操作模式被称为“发电机驱动模式”。车辆系统控制器协调这两个动力源，使它们无缝地协同工作以在不超过动力传动系统系统限制的情况下满足驾驶员的扭矩需求。车辆系统控制器允许针对任何给定的车速和功率请求而连续调节发动机转速。机械式动力流动路径通过行星齿轮组为驱动轴提供有效的动力传递。
【发明内容】
[0006]根据本公开的混合动力车辆包括内燃发动机、第一电机和第二电机、牵引车轮以及通过啮合齿轮连接到牵引车轮的输出轴。啮合齿轮被构造为在输出轴与牵引车轮之间建立主减速比。车辆还包括第一齿轮传动装置和第二齿轮传动装置。第一齿轮传动装置可包括行星齿轮组，并被构造为选择性地将发动机扭矩传递到牵引车轮以及选择性地将电机扭矩传递到牵引车轮。第二齿轮传动装置包括离合器并可限定超速齿轮组，并被构造为选择性地将发动机扭矩传递到输出轴。当将发动机扭矩传递到车轮时，第二齿轮传动装置在发动机和输出轴之间限定超速转速和扭矩关系。车辆还包括控制器。控制器被配置为:响应于第一工况而使离合器接合；响应于离合器被接合和第二工况而将离合器保持在接合位置；以及响应于离合器被接合和第三工况而使离合器分离。
[0007]在各种实施例中，离合器可以是牙嵌式离合器或单向离合器。
[0008]第一工况可以是以下之一:在第一加速事件期间大致恒定的驾驶员功率需求；在第二加速事件之后驾驶员功率需求降低以及随后大致恒定的驾驶员功率需求；或者在发动机开启时的第三加速事件之后驾驶员功率需求降低和再生制动的激活。第二工况可包括车辆充电模式的改变。第三工况可对应于以下之一:超过第一相关联的阈值的驾驶员功率需求的降低；超过第二相关联的阈值的制动踏板的致动；超过第三相关联的阈值的驾驶员功率需求的增加；大致恒定的驾驶员功率需求和超过第四相关联的阈值的车速的降低；或者发动机关闭请求。
[0009]—种控制混合动力车辆的方法包括:以无级变速模式控制车辆；选择性地使超速机械联动装置接合。车辆具有功率分流式动力传动系统，该功率分流式动力传动系统向车辆车轮提供电功率传递路径并向车辆车轮提供第一机械功率传递路径。车辆还包括超速机械联动装置，该超速机械联动装置能够选择性地接合而以固定的转速关系将发动机扭矩传递到车辆车轮。超速机械联动装置可响应于第一工况而接合。
[0010]在一个实施例中，功率分流式动力传动系统包括发电机，超速机械联动装置包括选择性地连接到发动机的电磁单向离合器。在这样的实施例中，使超速机械联动装置接合包括:通过沿分离方向旋转发电机而使离合器超越；在超越时电子激活单向离合器；通过沿与分离方向相反的接合方向旋转发电机而使激活的离合器接合直到离合器被接合而防止沿接合方向进一步旋转为止；将由发电机承载的发动机扭矩传递到激活的离合器；以及在发动机扭矩被传递之后关闭发电机。在这样的实施例中，使超速机械联动装置分离包括:在离合器被激活并接合时开启发电机；旋转发电机以使离合器超越并分离；以及在超越的同时停用离合器。
[0011]在另一个实施例中，功率分流式动力传动系统包括发电机，超速机械联动装置包括选择性地连接到发动机的牙嵌式离合器。在这样的实施例中，使超速机械联动装置接合包括:根据目标转速范围而控制发电机以使离合器同步；使离合器接合；将由发电机承载的发动机扭矩传递到接合的离合器；以及在发动机扭矩被传递之后关闭发电机。在这样的实施例中，使超速机械联动装置分离包括:在离合器接合的同时开启发电机；将扭矩从离合器传递到发电机；以及使离合器分离。
[0012]—些实施例还包括响应于第二工况而保持超速联动装置。进一步的实施例可包括响应于第三工况而使超速机械联动装置分离以解除超速转速关系。
[0013]根据本公开的混合动力车辆包括内燃发动机、电机、牵引车轮、第一机械联动装置和第二机械联动装置。第一机械联动装置包括行星齿轮组并被构造为选择性地将发动机扭矩传递到牵引车轮以及选择性地将电机扭矩传递到牵引车轮。第二机械联动装置被构造为选择性地将发动机扭矩传递到牵引车轮。当传递扭矩时，第二机械联动装置在发动机和牵引车轮之间限定固定的转速关系。
[0014]根据本发明，提供一种控制混合动力车辆的方法，混合动力车辆具有功率分流式动力传动系统和超速机械联动装置，超速机械联动装置可选择性地接合而以固定的转速关系将发动机扭矩传递到车轮，该方法包括:以无级变速模式操作功率分流式动力传动系统；响应于第一工况，使超速机械联动装置接合以建立固定关系。
[0015]根据本发明的一个实施例，功率分流式动力传动系统包括发电机，超速机械联动装置包括选择性地连接到发动机的电磁单向离合器，其中，使超速机械联动装置接合包括:通过沿分离方向旋转发电机而使离合器超越；在超越的同时电子激活单向离合器；通过沿接合方向旋转发电机而使激活的离合器接合直到离合器被接合而防止沿接合方向进一步旋转为止；将发电机承载的发动机扭矩传递到激活的离合器；在发动机扭矩被传递之后关闭发电机。
[0016]根据本发明的一个实施例，功率分流式动力传动系统包括发电机，超速机械联动装置包括选择性地连接到发动机的牙嵌式离合器，其中，使超速机械联动装置接合包括:根据目标转速范围而控制发电机以使离合器同步；使离合器接合；将发电机承载的发动机扭矩传递到接合的离合器；在发动机扭矩被传递之后关闭发电机。
[0017]根据本发明的一个实施例，第一工况是:在第一加速事件期间，大致恒定的驾驶员功率需求；在第二加速事件之后，驾驶员功率需求降低和随后大致恒定的驾驶员功率需求；或者在第三加速事件之后，驾驶员功率需求降低以及再生制动的激活。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述方法还包括:响应于超速机械联动装置被接合与第二工况，将超速机械联动装置保持在接合状态。
[0019]根据本发明的一个实施例，第二工况包括车辆充电模式的改变。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述方法还包括:响应于超速机械联动装置被接合与第三工况，使超速机械联动装置分离以解除超速转速关系。
[0021]根据本发明的一个实施例，第三工况是:驾驶员功率需求的降低，所述降低超过第一相关联的阈值；制动踏板的致动超过第二相关联的阈值；驾驶员功率需求的增加，所述增加超过第三相关联的阈值；大致恒定的驾驶员功率需求和车速的降低，所述降低超过第四相关联的阈值；或者发动机关闭请求。
[0022]根据本发明的一个实施例，功率分流式动力传动系统包括发电机，超速机械联动装置包括选择性地连接到发动机的电磁单向离合器，其中，使超速机械联动装置分离包括:在离合器被激活并接合的同时开启发电机；旋转发电机以使离合器超越并分离；在超越的同时停用离合器。
[0023]根据本发明的一个实施例，功率分流式动力传动系统包括发电机，超速机械联动装置包括选择性地连接到发动机的牙嵌式离合器，其中，使超速机械联动装置分离包括:在离合器接合的同时开启发电机；将扭矩从离合器传递到发电机；使离合器分离。
[0024]根据本发明，提供一种混合动力车辆的动力传动系统，包括:发动机；电机；第一机械联动装置，包括行星齿轮组，被构造为选择性地将发动机扭矩传递到车辆牵引车轮并选择性地将电机扭矩传递到车轮；第二机械联动装置，被构造为选择性地将发动机扭矩传递到车