專利名稱：速比變換方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種速比變換方法。本發(fā)明用于保證速比變化，特 別是同時保證施加在車輛的輪子的軸上的轉矩的連續(xù)性。本發(fā)明還 用于限定施加在輪子的軸上的轉矩在速比變換時為零的時間，即特 別保證施加在輪子上的力矩的連續(xù)性。本發(fā)明特別有利地用于汽車 領域，但是也可以用在任何類型的混合動力陸地車輛中。
背景技術：
在下面，術語"啟動"用于表示使熱力發(fā)動機的曲軸旋轉。術 語"行駛"用于表示當車輛從零速度變?yōu)榉橇闼俣葧r的車輛運動。 術語"致動"用于當電機處于電壓下時的電機。已知一些所謂的混合動力車，其將熱能的應用與電能的應用結 合來實現(xiàn)對車輛的牽引。所述能量的結合實施為優(yōu)化這樣的車輛的 能量效率。所述能量效率的優(yōu)化允許該混合動力車的消耗和污染大 大小于僅僅以熱能工作的車輛，這樣的車輛的效率也沒有被優(yōu)化。 已知多種用于混合動力車的動力傳動裝置。首先已知一些混合動力類型的傳動裝置，包括發(fā)動機和一對電 機。輪子的軸、發(fā)動機軸和兩個電機的軸通過機械組件彼此連接。 所述機械組件一般包括至少兩個外擺線的傳動裝置。這樣的傳動裝置描述在法國申請FR — A — 2832357中。還知道一些混合動力類型的傳動裝置，包括通過離合器彼此連 接的熱力發(fā)動機和僅僅一個電機。該熱力發(fā)動機的軸和該電機的 軸。這樣的裝置能夠在兩種不同模式中工作。在稱為電模式的第一 模式中，僅僅所述電機確保驅動車輛。在稱為混合模式的第二模式
中，該電機和熱力發(fā)動機共同確保驅動車輛。在混合模式中，由電機提供的動力允許完全通過調整熱力發(fā)動 機的轉矩和速率為使熱消耗優(yōu)化的工作點來調節(jié)施加在輪子的軸 上的轉矩。因此，每個傳動裝置的元件熱力發(fā)動機、離合器、電機和變 速箱受一個靠近的控制裝置操縱，所述靠近的控制裝置本身受到了 稱為監(jiān)控計算器的特定計算器，例如發(fā)動機計算器控制。所述監(jiān)控 計算器執(zhí)行了一些程序，從而特別地使它們之間同時進行傳動裝置 的不同元件的動作。所述同步實施為使得最好地響應駕駛者的加速 愿望。更精確地說，根據(jù)使用者希望隊加速和車輛行駛的狀況，該監(jiān) 控計算器，操縱所述裝置的不同元件，決定工作模式，協(xié)調不同元 件的過渡階段，和選擇發(fā)動機和電機的工作點。行駛狀況是指車輛 的參數(shù)以及能夠影響車輛駕駛的外部參數(shù)。該車輛的速度和加速度 例如是一些車輛的參數(shù)，而車輛行駛的傾斜或者陡度或者道路的濕 度構成了外部參數(shù)。

圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的傳動裝置1的簡示圖。該傳動裝置l包括熱力發(fā)動機2，離合器3，電機4，諸如變速箱或者變速器的 速度變化元件5，和一些構成了牽引鏈的輪子6?？商鎿Q地，變速 箱5可用速度變化器代替。更精確地說，離合器3包括第一離合器盤8和第二離合器盤9。 所述第一離合器盤8與熱力發(fā)動機2的軸10連接。該第二離合器 盤9與電機4的軸11連接。另外，該電機4的軸11和輪子6的軸 12分別連接變速箱5的入口 13和出口 14。正如所看到的，該傳動裝置1能夠在兩種不同模式下工作。在 電模式中，該輪子6的軸12僅僅被電機4驅動。該離合器3然后
打開，使得發(fā)動機2的軸10和該電機4的軸11彼此不連接。在所 述電模式下，該電機4一般表現(xiàn)為馬達。因此，在特定的實施例中， 該電機特別通過逆變器19在諸如電池的存儲系統(tǒng)18中取出能量。 該電池18發(fā)送連續(xù)的電壓信號。在電模式中，逆變器19因此將在 所述電池的端子20和21之間可觀察到的連續(xù)電壓信號轉變?yōu)榻涣?電壓信號，所述交流電壓信號施加在該電機4的相22 — 24上。在混合動力模式中，輪子6的軸12被熱力發(fā)動機2和電機4 驅動。該離合器3然后被關閉使得該發(fā)動機2的軸10和輪子6的 軸11彼此連接。電機4 一般表現(xiàn)為電機或者發(fā)電機并且將能量傳 給輪子6的軸12從而調節(jié)在輪子6的軸12上可觀測的轉矩為賦值 轉矩。以與上述同樣的方式，該電機4與該電池18傳遞能量。在電模式和混合動力模式中，在對應于汽車減速的恢復階段期 間，該電機4表現(xiàn)為發(fā)電機。在所述恢復階段期間，該電機4將能 量供應給電池18。所述逆變器19然后將在電機4的相22 — 24上觀 察到的交流電壓信號轉變?yōu)槭┘釉陔姵?8的端子20和21上的連 續(xù)電壓信號。在實踐中，電機4是一種三相同步機器。所述這種類型的機器 具有下述優(yōu)點緊湊并且具有良好的效率。在特定的實施例中，該傳動裝置1包括慣性飛輪25。該慣性飛 輪25導致保證過濾震動(ascyclisme)的功能，以便保證在熱力 發(fā)動機2的轉矩傳遞到輪子12的軸6時的連續(xù)性。另外，現(xiàn)有技術的傳動裝置l包括控制單元，所述控制單元由 監(jiān)控計算器26構成。所述監(jiān)控計算器26包括微處理器26. 1，程序 存儲器26. 2，數(shù)據(jù)存儲器26. 3和通過聯(lián)絡總線31將它們相連的輸 入輸出界面。數(shù)據(jù)存儲器26. 3包括一些對應于傳動裝置1的不同元件，即
熱力發(fā)動機2，離合器3，電機4和變速箱5的特征的數(shù)據(jù)D1 — DN。 數(shù)據(jù)D1 — DN中的某些對應于例如所述元件2 — 5的響應時間。其他 的數(shù)據(jù)D1 — DN例如對應于可應用于連接到元件2 — 5的軸上的最大 轉矩和最小轉矩。輸入一輸出界面26.4接收在傳感器(未示出)出口可觀測的 信號M1 — MN。所述傳感器允許檢測車輛的行駛狀況。例如， 一些加 速傳感器和速度傳感器允許相應地獲悉在給定瞬時的加速和速度。 傾斜傳感器可以允許了解該車輛是否位于斜度中。另外，所述界面 26.4接收對應于駕駛員期望的輪子的轉矩的信號MACC。所述信號 MACC與駕駛員借助其腳按壓在踏板29上致動該踏板29的下陷程度 相關。根據(jù)數(shù)據(jù)D1 — DN，行駛狀況和駕駛員期望的加速，微處理器 26. 1執(zhí)行了導致運行傳動裝置1在特定模式下的程序P1-PN中的一 個，并且調整輪子6的軸12上可觀測的轉矩。因此，當執(zhí)行程序 P1 — PN中的一個時，該微處理器26控制所述界面26.4使得信號 0MTH， 0EMB， 0MEL和0BV分別發(fā)射給熱力發(fā)動機2，離合器3，電 機4和變速箱5從而對它們進行控制。在運轉模式改變的情況下，程序P1-PN中的一些導致了保證一 種模式向另一種模式過渡的信號發(fā)射OMTH， 0EMB， 0MEL和0BV。另外，傳動裝置1的元件2 — 5分別包括一個未示出的內部控 制系統(tǒng)。所述控制系統(tǒng)允許調節(jié)在與所述元件2 — 5相連的軸上觀 測的轉矩的值。在一個實施例中，要求大的加速度而車輛處在速度變換中，監(jiān) 控計算器26控制不同元件2 — 5使得傳動裝置1在混合模式下工作。 施加在輪子6的軸12上的轉矩盡可能大。為了駕駛員方面的弱加 速的要求，事實上該監(jiān)控計算器26控制了元件2 — 5使得啟動發(fā)動
機并且將其軸10與電機4的軸ll盡可能快地相連而不期望變化速 比。當熱力發(fā)動機2進入與速比變換同時啟動時，將涉及熱力發(fā)動 機的同步啟動。所述同步啟動導致了特定的暫態(tài)速度，在其間需要 同時形成速比變換和車輛模式變換。事實上，在該暫態(tài)時，車輛從 電模式進入混合模式，同時改變速比。暫態(tài)的管理要求計算器26 對元件進行特別的控制。該暫態(tài)特別重要，因為它可以在每小時行駛中出現(xiàn)大于50次， 不管該車輛的速度如何以及接合的變速箱的比例如何。為了暫態(tài)對 駕駛員來說盡可能舒服，必須使速比變換和熱力發(fā)動機使用時間最 小。另外，在暫態(tài)期間必須保持監(jiān)視駕駛員期望的加速水平。施加 在輪子的軸上的轉矩在暫態(tài)期間還必須盡可能連續(xù)并且聲音的舒 適性必須被最大化。事實上，必須避免熱力發(fā)動機的超速運行，并 且必須考慮發(fā)動機啟動時的噪音。圖2示出了現(xiàn)有技術的傳動裝置1的不同元件2 — 5上可觀測 的信號吋序圖。所述信號在同步啟動時被觀測，即此時該熱力發(fā)動 機的啟動與速比變化同時進行。更精確地說，圖2示出了轉矩信號CEMB， CEML和CMTH，它們分 別對應在離合器3上，在電機4的軸11上和在熱力發(fā)動機2的軸 IO上觀測的轉矩。圖2還示出了分別對應于待施加于輪子6的軸12上的賦值轉 矩和在輪子6的所述軸12上可有效觀測的轉矩的轉矩信號CCONS 和CREEL在時間上的發(fā)展。賦值CCONS轉矩信號是根據(jù)信號MACC 和來自傳感器的信號Ml —麗而形成的。信號0E鵬和0BV是由計算器26發(fā)射給離合器3和變速箱5從 而控制它們。更簡明地說，分別控制熱力發(fā)動機2和電機4的信號 0MTH和0MEL并沒有示出。最好，圖2在同一時序圖上示出了電機4的轉速WMEL和該熱 力發(fā)動機2的轉速麗TH在時間上的發(fā)展。在示出了轉矩信號CREEL、 CMEL和CMTH的附圖中，用虛線示 出賦值轉矩CC0NS。在瞬時t0，車輛已經(jīng)行駛。事實上，車輛在電模式下運動和運 轉。電機因此具有非零轉速和轉矩，而熱力發(fā)動機2停止。在瞬時 t0，駕駛員請求需要改變速比和需要啟動熱力發(fā)動機的加速。在瞬時tO和tl之間，傳動裝置1進入到第一暫態(tài)階段。在該 第一階段，賦值轉矩CC0NS具有對應于駕駛員加速要求的值V1。監(jiān) 控計算器26控制電機4使得其轉矩信號CMEL線性減小并且在瞬時 tl為零。因為熱力發(fā)動機2并不與電機軸相連，因而在輪子6的軸 12上觀測的轉矩信號CREEL遵從轉矩信號CMEL的變化。如下面所 將看到的，在輪子6上觀測的轉矩信號CREEL的取消將允許當前速 比脫開。另外，該電機4的轉速WMTH傾向增加。該熱力發(fā)動機2 停止。該熱力發(fā)動機2因此具有零轉矩CMTH和零轉速WMTH。在離 合器3上沒有觀測到任何轉矩。在瞬時tl和t2之間，該傳動裝置進入到第二暫態(tài)階段。在該 第二階段中，使熱力發(fā)動機2啟動并且使用了該熱力發(fā)動機的轉矩。 但是，首先，從所述轉矩信號CREEL在瞬時tl處為零起，該計算 器26發(fā)送信號31到變速箱5。該信號31控制了當前的速比脫開。 該賦值轉矩信號CC0NS —直具有值VI。另外信號32由監(jiān)控計算器 26發(fā)送給離合器3。該信號32控制所述離合器3，使得該離合器3 將脫開轉矩CARR傳遞給熱力發(fā)動機2以便使其開始轉動。電機4因此處于速度調節(jié)并且因此間接補償離合器3提取的轉 矩。因此，在該第二階段，該離合器的轉矩信號CEMB線性減小并
且在瞬時t2達到等于脫開轉矩CARR的值的負值。對應于熱力發(fā)動 機2的啟動轉矩的熱力發(fā)動機的轉矩信號CMTH因此可以觀測到。 該熱力發(fā)動機2因此具有增加的但是保持小于電機4的轉速WMEL 的轉速體TH。該第二加速階段用于使熱力發(fā)動機2進入其第一壓縮。 在櫻井進入其第一壓縮之后，該熱力發(fā)動機2在足夠自動續(xù)航的速 度WMTH下運轉。
在瞬時t2和t3之間，該傳動裝置1進入第三暫態(tài)階段。在該 第三階段中，賦值轉矩CC0NS總是具有值VI。而在輪子6的軸12 上可觀測的轉矩信號CREEL—直是零。在瞬時t2，當電機4和熱力 發(fā)動機2的轉速麗EL， WMTH大致相等時，信號34由計算器26發(fā) 動給離合器3。該信號34控制離合器3的閉合。從離合器3閉合起， 熱力發(fā)動機2和電機4的轉速麗TH，麗EL混同起來。在第三階段 中，該電機4和熱力發(fā)動機2的速度WMEL，麗TH朝向目標值WF匯 聚。事實上，該電機4的速度WMEL和麗TH線性增加并且在瞬時t3 達到目標速度WF。在瞬時t3和t4之間，該傳動裝置1進入第四暫態(tài)階段。在該 第四暫態(tài)階段中，產生了轉矩恢復。該賦值轉矩信號CC0NS以例如 一個比例的分檔的方式增加并且從瞬時t3起達到值V2。另外，在 瞬時t3， 一旦熱力發(fā)動機和電機4的速度已經(jīng)達到目標速度WF， 則通過監(jiān)控計算器26將一個信號35發(fā)送給變速箱5。該信號35控 制變速箱5使得接合到一個新的速比。從接合該新的速比起，該計 算器26控制熱力發(fā)動機2，使得在輪子6的軸12上可觀測的轉矩 信號CREEL逐漸朝向賦值轉矩信號CC0NS 。該電機4的轉矩信號CMEL 一直為零。發(fā)動機轉速麗TH和電機轉速麗EL都是線性增加。
因此，當同步啟動時，利用了變速箱5處于靜止的凹陷期限 TC1，從而啟動熱力發(fā)動機。該凹陷期限TC1位于瞬時tl和t3之
間。因為該變速箱5處于靜止并且該輪子6的軸12上觀測的轉矩 為零，因此熱力發(fā)動機2的啟動沒有導致對輪子6的軸12上可觀 測的轉矩CREEL的任何影響。然而，該速比變換方法特別導致了兩個主要問題。首先，該凹 陷期限TC1由熱力發(fā)動機2的啟動時間而延長。事實上， 一旦速比 在第一階段結束時脫開，就僅僅在熱力發(fā)動機2在第二和第三階段 期間被啟動和同步之后接合新的速比。另外，該凹陷期限TC1與轉 矩信號CMTH的跟蹤檢査質量一起大幅變化。而該轉矩信號CMTH的 跟蹤檢查質量主要取決于汽車的行駛條件。因此例如該凹陷時間 TC1在熱力發(fā)動機2啟動時比在熱力發(fā)動機停止時更短。另外，為了正確接合速比，該熱力發(fā)動機2和電機4的速度 麗TH，麗EL必須非常精確地達到目標速度WF。在輪子6的軸12上 可觀測的轉矩CREEL必須完全為零。而很難保證在熱力發(fā)動機2的 軸10與電機4的軸11快速連接時該電機4和熱力發(fā)動機2的精確 速度。事實上，很難實現(xiàn)用于降低的速比的變換的同步啟動。另外， 在快速連接時，電機4的軸11具有這樣的慣性很難，甚至是不 可能控制施加在與裝置1的不同元件2 — 5相連的軸上的轉矩。缺 少對轉矩的控制導致了變速箱5的傳動止塊的提前磨損?？焖龠B接 是指在0 — 200毫米之間實現(xiàn)連接。因此，現(xiàn)有技術的啟動方法沒有允許相應對于所述同步啟動所 必須的標準。事實上，通過這樣的方法，速比變換時間很長而且被 分散。另外存在與變速箱5的損壞相關的接合困難。本發(fā)明提出了在同步啟動時，降低凹陷期間并且限制施加到傳 動裝置的不同元件上的機械強度。為此，在本發(fā)明中，傳動裝置的己知設計通過機械獨立于電機
的啟動系統(tǒng)而完成。該啟動系統(tǒng)驅動熱力發(fā)動機而不改變施加在輪 子的軸上的轉矩。在本發(fā)明中，這不再是離合器而是將脫開轉矩傳 遞給熱力發(fā)動機以便使其啟動的啟動系統(tǒng)。因此，該啟動系統(tǒng)允許 該發(fā)動機的啟動問題與車輛驅動鏈和速比變換的問題脫開。根據(jù)本發(fā)明，為了在速比變化時從電模式進入到混合模式，在 發(fā)動機啟動并且準備通過離合器連接期間，電機的速度傾向朝向目 標速度。因此，該速比變換可以在熱力發(fā)動機已經(jīng)啟動之前進行。 根據(jù)本發(fā)明，不再期望為了接合新的速比熱力發(fā)動機與電機的軸相 連。在這樣的方法中，凹陷時間比現(xiàn)有技術的方法的凹陷時間短很 多。電機速度傾向朝向目標速度的同步時間因此在本發(fā)明中遠遠大 于在現(xiàn)有技術的方法中的同步時間。事實上，該同步時間與當在電 模式中進行速比變換時觀測的同步時間相同。另外，輪子的軸的慣 性遠遠小于使用現(xiàn)有技術的方法時的情況。該小的慣性有利于脫開 和接合速比。因此限制了變速箱的磨損和噪音。在使用本發(fā)明的方法中，在啟動了熱力發(fā)動機時，測驗分隔下 一個速比變換的啟動的期限是否足夠使該熱力發(fā)動機的軸與電機 的軸的連接在最后實現(xiàn)。如果該期限足夠，則允許連接。相反，如 果該期限不足夠，則允許啟動發(fā)動機，但是抑制所述連接，同時允 許汽車的速比變換。另外，該啟動系統(tǒng)的引入使得離合器和電機在同步啟動時的控 制簡化。新的設計因此避免了離合器和電機的致動之間的同步。本發(fā)明因此涉及了一種變換實施了功率傳動裝置的汽車的速 比變換方法，該汽車包括了停止的熱力發(fā)動機和電機。該電機一方 面由打開的離合器連接熱力發(fā)動機另一方面由變速箱連接輪子的 軸，
其特征在于，為了在變換速比時啟動該熱力發(fā)動機， -借助機械獨立于該電機的啟動系統(tǒng)旋轉啟動該熱力發(fā)動機。本發(fā)明因此將通過閱讀隨后的說明書以及所附的附圖而被很 好地理解。所述附圖示范性而非限制性地給出。附圖示出了-圖1 (已經(jīng)描述過)現(xiàn)有技術的功率傳動裝置的簡示圖；-圖2(已經(jīng)描述過) 一些時序，示出了當模式改變時現(xiàn) 有技術的傳動裝置的元件上觀測的信號在時間上的發(fā)展；-圖3:本發(fā)明的功率轉動裝置的簡示圖；一圖4: 一些時序圖，示出了當同步啟動時在本發(fā)明的傳動裝 置的元件上觀測的信號時間的發(fā)展；一圖5:根據(jù)將熱力發(fā)動機的啟動與速比變換分開的期限而實 施的本發(fā)明的方法的步驟的圖；禾口-圖6: —些時序圖，示出了在本發(fā)明的傳動裝置的元件上觀測 的信號在時間上的變化，其中將熱力發(fā)動機的啟動與速比變換分開 的期限并不足夠用來允許熱力發(fā)動機和電機之間的連接。圖3是出了本發(fā)明傳動裝置1. 1的簡示圖。作為現(xiàn)有技術的傳 動裝置l，該傳動裝置1.1包括熱力發(fā)動機2，離合器3，電機4， 變速元件5和輪子6。所述4個元件2 — 5和輪子6構成了驅動鏈(牽 引鏈)，并且與在現(xiàn)有技術的傳動裝置1中相同的方式設置。另外， 根據(jù)本發(fā)明，該傳動裝置1. l包括與熱力發(fā)動機2相連的啟動系統(tǒng) 7Q該啟動系統(tǒng)7因此從不參與驅動。因此被加工為產生一個剛好夠啟動熱力發(fā)動機2的功率，大致 小于該電機4的功率并且不需要升高的供應電壓的功率。 該啟動系統(tǒng)7連接到熱力發(fā)動機2并且驅動它旋轉，以便將其 啟動。該啟動系統(tǒng)7機械獨立于電機4。事實上該啟動系統(tǒng)7使熱 力發(fā)動機啟動，同時并不提取該傳動鏈的功率。因此，該熱力發(fā)動 機2的啟動不再影響施加在輪子6的軸12上的轉矩的連續(xù)性。在一個特定實施例中，該熱力發(fā)動機2包括連接其軸10的一 個端部的第一滑輪15。該啟動系統(tǒng)包括與其軸31的一個端部相連 的第二滑輪16。 一個皮帶17通過兩個滑輪15和16的槽，使得將 啟動系統(tǒng)7與熱力發(fā)動機2相連。在本發(fā)明中，該電機4一直連接到存儲裝置18，例如電池?？?變換的，該存儲裝置18是一個慣性機器或者超電容器。。在一個特定實施例中，傳動裝置1.1還可以包括慣性飛輪25。 在該熱力發(fā)動機2和離合器3之間，該慣性飛輪25與熱力發(fā)動機2 的軸IO相連。另外，本發(fā)明的傳動裝置1. l包括監(jiān)控計算器26。當執(zhí)行程序 P1 — PN中的一個時，該微處理器26. 1控制界面26.4使得除了信號 0MTH， 0EMB， 0MEL， 0BV之外，信號0DEM發(fā)送給啟動系統(tǒng)7，以便 操縱它。該信號0MTH和0MEL分別控制熱力發(fā)動機2和電機4，使 得該熱力發(fā)動機2總是在優(yōu)選的工作點上運行，在該優(yōu)選的工作點 中對于給定的功率來說其消耗是最小的。另外，在轉變運轉模式中，程序P1-PN中的一些導致了允許從 一個模式轉變到另一個模式的信號0MTH， 0EMB， 0MEL， 0BV和0DEM 的發(fā)射。啟動系統(tǒng)7還包括內部控制系統(tǒng)，其沒有示出。該控制系統(tǒng)允 許調節(jié)該啟動系統(tǒng)7施加到熱力發(fā)動機2的軸10上的脫開轉矩的 值。該脫開轉矩整體上是很定的。在本發(fā)明中，離合器3是一個干離合器或者濕離合器。
圖4示出了在本發(fā)明傳動裝置1. 1的不同元件2 — 5上觀測的 信號的時序圖。正如圖2那樣，信號在同步啟動熱力發(fā)動機2時可 觀測到。賦值轉矩信號CC0NS在轉矩信號CREEL，CEMB，CMEL和CMTH 的時序圖中用虛線表示。為了簡化，僅僅示出了在同步啟動時起到主要作用的信號0BV， 0EMB禾卩0腦。在瞬時t0，該汽車已經(jīng)行駛。車輛因此已經(jīng)運動并且在電模式 下運轉，電模式中電機4已經(jīng)被致動。該電機4因此具有非零的轉 速麗EL和轉矩CMEL而該熱力發(fā)動機2停止。在瞬時t0',形式條 件要求在啟動熱力發(fā)動機2的同時或者之前改變速比。在瞬時tO'和tl'之間，傳動裝置1. 1進入到第一暫態(tài)階段。在 該第一階段中，賦值轉矩具有特別對應駕駛員的加速請求的值VI。 該電機4的在瞬時tO'等于VI的轉矩信號CMEL以線性和可分檔的 方式減小，盡管在瞬時tl'，該信號CMEL為零。因為該熱力發(fā)動機 2的軸10并沒有與該電機4的軸11相連，但是該轉矩信號CREEL 精確地遵從該電機4的轉矩信號CMEL的變化。另外，在第一階段 中，信號41被計算器26發(fā)動給啟動系統(tǒng)7。該信號41控制啟動系 統(tǒng)7使得該啟動系統(tǒng)7將脫開轉矩或者啟動轉矩傳遞給熱力發(fā)動機 并且驅動它轉動。 一旦該熱力發(fā)動機2進入第一壓縮，在一個實施 例中為在3和5之間，信號被計算器26發(fā)送給啟動系統(tǒng)7使得該 啟動系統(tǒng)被切斷，給停止該啟動系統(tǒng)。該熱力發(fā)動機的轉速WMTH 因此傾向于增加但是保持低于該電機的轉速WMEL。該發(fā)動機的轉矩 CMTH為零。在該離合器3上沒有觀測到任何轉矩，因為它不再參與 啟動熱力發(fā)動機2。再瞬時tl'和t2'之間，該傳動裝置1. 1進入到第二暫態(tài)階段。 再該第二階段，該賦值轉矩信號CC0NS—直具有值V1。在瞬時tr, 一旦該轉矩信號CREEL為零則由計算器26將信號42發(fā)送給變速箱 5。該信號控制變速箱5，使得當前的速比被脫開。最好，該速比在 這里是當轉矩信號CREEL為零時被脫幵?？商鎿Q的，對于脫開轉矩 下面的速比而言，該速比可以在轉矩信號CREEL不為零時通過特別 地控制元件2-5被脫開。該電機4的轉矩信號CMEL進入到負的擺 動中。該熱力發(fā)動機2的對應于該熱力發(fā)動機2的啟動轉矩的轉矩 信號CMTH可被觀測到。該電機4被控制使得其轉速麗EL朝向目標 速度WF匯聚。該熱力發(fā)動機2的轉速麗TH增加，盡管在瞬時t2， 它大于電機4的轉速WMEL。在該第二階段的最后，該熱力發(fā)動機2 在足夠進行自主航行的速度麗TH下運行。在所述瞬時t2，和t3，之間，該傳動裝置1. 1進入到第三暫態(tài)階 段中，該第三暫態(tài)階段為轉矩恢復階段。事實上，在該第三階段中， 該賦值轉矩CC0NS增加，而該熱力發(fā)動機2的軸10和該電機的軸 11開始連接。更精確地說，在該第三階段期間，所述賦值轉矩信號以分檔例 如一個比例的方式增并且從瞬時t2'起達到值V2。在瞬時52'，從 該電機4的轉速麗EL達到目標速度WF起，信號43由計算器26發(fā) 送給變速箱5。該信號43控制該變速箱5，使得接合新的速比。該 離合器3然后被控制為使得所述盤8和9彼此相對滑動。在離合器 3上可觀測的轉矩信號CEMB然后線性增加。不為零的熱力發(fā)動機2 的轉矩信號CMTH本身也以大致線性方式增加。因此，從隨后的速 比接合開始，產生了恢復轉矩。該轉矩信號CREEL增加以便達到在 瞬時53，的賦值轉矩信號CC0NS。該熱力發(fā)動機2的轉速麗TH傾向 該熱力發(fā)動機4的轉速麗EL。當兩個轉速麗EL和WMTH相等時，信 號44向該離合器發(fā)送。該信號44控制離合器3的閉合。從離合器 3閉合的瞬時開始，熱力發(fā)動機2和電機4的轉速WMTH， MEL混同。
在瞬時t3'和t4'之間，該傳動裝置1. 1進入到第四暫態(tài)階段。 在該第四暫態(tài)階段中，該裝置1.1的發(fā)動機元件2和4分別向一個 相對熱力發(fā)動機2的消耗而言優(yōu)化的賦值轉矩值匯聚，只要它們沒 有達到該值。所述賦值信號是由計算器26計算的，使得該熱力發(fā) 動機2在優(yōu)選的運轉點工作。更具體地說，該轉矩信號CCONS總是 具有值V2。該熱力發(fā)動機2的轉矩信號CMTH然后略微增加。而該 電機4的轉矩信號CMEL相對轉矩信號CMTH對稱地減小。因此，該 轉矩信號CREEL總是等于賦值信號CC0NS。該熱力發(fā)動機觀TH和電 機WMEL的轉速因為加入了 CMTH而增加。因此，當接合新的轉速比時，該離合器3打開并且在延伸于t0' 和t2'之間的預定期限期間，保持打開。該期限可以是速度改變所 必須的期限和/或者熱力發(fā)動機2所必須的速度的函數(shù)以便變成自 主行駛。另外，該離合器3能夠在啟動該熱力發(fā)動機2時被閉合， 該元件2-5然后以特別的方式被控制。該熱力發(fā)動機2在這里在取消了在輪子6的軸12上可觀測的 轉矩CREEL時被啟動。另外，該熱力發(fā)動機2在取消轉矩CREE1之 前或者之后啟動。事實上，信號41可以在該轉矩信號CREEL開始 減小之前，期間或者之后被發(fā)送。在輪子6的軸12上可觀測零轉矩的凹陷的時間TC2比現(xiàn)有技 術的方法的可觀測的虛線示出的凹陷的時間TC1短。因此，本發(fā)明 的方法的速比變換對于使用現(xiàn)有技術的方法來說更加可靠。事實 上，該賦值轉矩不被遵守的時間在用本發(fā)明的方法時比用現(xiàn)有技術 的方法短很多。另外，盡管兩個電機4對于相同的賦值轉矩CC0NS來說，以相 同的方式加工尺寸，本發(fā)明的裝置1. 1的電機4的轉速大于現(xiàn)有技 術的裝置1的電機的轉速。本發(fā)明的裝置1. 1因此允許在相對現(xiàn)有
技術的裝置1的同步啟動期間贏得了加速。該加速增益示出在陰影 示出的速度時序圖中。另外，在本發(fā)明中，當用啟動系統(tǒng)7傳動脫開轉矩時，由熱力 發(fā)動機2和電機4施加在離合器3上的動作是彼此獨立的動作。電 機4的動作是驅動車輛的動作。由熱力發(fā)動機2實施的動作是啟動 了熱力發(fā)動機的由啟動系統(tǒng)7實施的動作。另外，使用本發(fā)明的方法，熱力發(fā)動機2的啟動比使用現(xiàn)有技 術的方法更加有力。事實上，該啟動系統(tǒng)7以大致恒定的轉矩啟動 熱力發(fā)動機，不管車輛的運行條件如何。圖5示出了本發(fā)明的速度變換方法的變形。所述步驟的實施取 決于將該熱力發(fā)動機2的啟動于速比變換分開的期限。更具體地說，在第一步驟48中，檢測了是否該熱力發(fā)動機2 的啟動需求被進行了。該啟動需求于車輛的行駛條件有關。事實上， 該啟動需求特別取決于該計算器26接收到的信號Ml —麗和MACC。 如果其他的啟動需求沒有進行則返回到步驟48。另外，如果啟動需 求被作出則進入到第二步驟49。在該第二步驟49中，該計算器26控制啟動系統(tǒng)7，該啟動系 統(tǒng)7向熱力發(fā)動機2提供脫開轉矩，以便啟動它。在該熱力發(fā)動機 2已經(jīng)啟動之后，進入到第三步驟50。在該第三步驟50中，測驗將熱力發(fā)動機2的啟動與速比變換 分開的期限是否對于允許熱力發(fā)動機2的軸10和電機4的軸11之 間的連接來說過長。事實上，該計算器26特別管理了兩個不同的 方法，所述兩個不同的方法并行執(zhí)行了與該熱力發(fā)動機2的啟動 有關的第一方法和與車輛模式變換有關的第二方法。該第三步驟50 因此允許管理該發(fā)動機2和電機4之間根據(jù)產生速度變換的時刻的 連接。 更精確地說，檢測將熱力發(fā)動機2的啟動的先前的順序與速比 變換的后面的順序分開的期限CdR是否小于閥值期限TS。該閥值期 限TS可調整并且大致對應于對于熱力發(fā)動機2所必須的時間，以 便該熱力發(fā)動機啟動并且軸10與電機4的軸11連接。在一個實施 例中，該閥值期限TS等于350ms并且略微大于對于該熱力發(fā)動機2 的軸與該電機4的軸之間的連接所必須的平均期限。如果將熱力發(fā)動機2的啟動與速比變換分開的期限CdR大于閥 值期限TS，則進入到步驟51中。在該步驟51中，允許發(fā)動機2的 軸與電機4的軸相連。另外，如果將發(fā)動機2的啟動與速比變換分開的期限小于閥值 期限TS則進入禁止步驟。在該禁止步驟52中，在禁止期限Tl期 間，延遲了該發(fā)動機2的軸與電機4的軸之間的連接。在該禁止期 限Tl期間，該離合器盤8和9沒有相同地被允許進入彼此相對滑 動。在禁止期限T1期間，進行了速比變換。該禁止期限T1因此被計算，使得該速比變換具有被實現(xiàn)的時間。在一個實施例中，該禁 止期限為450ms。該禁止期限本身可調整并且大致大于閥值期限TS。 在禁止步驟52之后，進入到新的步驟53。在步驟53中，檢驗將禁止步驟的結束與速比變換分開的期限 是否大于或者小于閥值期限TS。如果將禁止步驟的結束與該速比變 換分開的期限小于閥值期限TS則重復步驟52。在相反的情況中， 進入步驟51。該步驟53可以在傳動裝置1. 1中實施，在傳動裝置1. 1中允許進行非常靠近的速比變換。另外，在步驟52之后，直接進入步驟51。在本發(fā)明的方法中，該熱力發(fā)動機2因此從起使用被需要開始 被啟動。然而，如果將其啟動與速比變換分開的期限小于閥值期限 TS則禁止其與電機4的軸11的連接。本發(fā)明的方法因此允許避免 由在熱力發(fā)動機2啟動時間中過近的速比變換導致的失敗的連接。 圖6示出了在本發(fā)明傳動裝置1. 1的不同元件2 — 5上在將熱力發(fā)動機2的啟動與速比變換分開的期限小于閥值期限TS時觀測的信號時序圖。該賦值信號CC0NS在這里用虛線表示在轉矩信號CREEL， CEMB， CMEL和CMTH的時序圖上。為了更加簡要，僅僅起到主要作用的信號0EMB， 0BV和0DEM被示出。在瞬時t0'，車輛運行并且在電模式下運轉。該電機4因此具 有非零的轉速麵EL和轉矩CMEL，而該熱力發(fā)動機2停止。在瞬時 t0'，該計算器26檢測了啟動該熱力發(fā)動機2的需求。在瞬時t0"和tl"之間，該傳動裝置1. 1進入到第一暫態(tài)階段。 在該第一階段期間，該賦值轉矩信號CC0NS具有對應于駕駛員加速 需求的值V1。在瞬時tl"前一點，信號59被計算器26發(fā)送給啟動 系統(tǒng)7。該信號控制啟動系統(tǒng)7使得該啟動系統(tǒng)7向熱力發(fā)動機2 提供脫開轉矩以便啟動它。該熱力發(fā)動機2的轉速WMTH因此傾向 于增加但是保持低于該電機4的轉速WMEL。該電機4的轉矩信號 CMEL等于賦值轉矩信號CC0NS。因此該轉矩信號CREEL與在該輪子 2的軸上期望的轉矩信號CC0NS混同。在離合器3上沒有觀測到任 何轉矩，因為它沒有參與熱力發(fā)動機2的啟動。在瞬時tl"和t2"之間，該傳動裝置1. 1進入到第二暫態(tài)階段。 該第二暫態(tài)階段是一個檢測和決策的階段。事實上，在瞬時U"， 該計算器26檢測到在該熱力發(fā)動機2的啟動和速比變換之間的期 限小于閥值期限TS。該計算器26因此如下面將看到的那樣控制該 元件2-5使得禁止該熱力發(fā)動機2的軸與該電機4的軸相連。在第 二暫態(tài)階段期間，該熱力發(fā)動機4的轉矩信號CMEL具有與該賦值 轉矩信號CC0NS相同的值。因為熱力發(fā)動機2的軸10不重視與電
機4的軸11相連，因此該轉矩信號CREEL與賦值轉矩信號CC0NS 混同。對應于該熱力發(fā)動機2的啟動轉矩的轉矩信號CMTH可在熱 力發(fā)動機2的軸IO上觀測。該熱力發(fā)動機2的轉速麗TH增加但是 保持小于該電機4的轉速觀EL。在瞬時t2，，和t3"之間，該裝置1. 1進入第三暫態(tài)階段。在該 第三暫態(tài)階段中，該計算器26控制該電機4使得該電機4的轉矩 CMEL線性減小，盡管在瞬時t3"它為零。因為熱力發(fā)動機2的軸并 不總是連接該電機4的軸11，該轉矩信號CREEL遵從該電機4的轉 矩信號CMEL的變化。在輪子6的軸12上觀測的轉矩信號CREEL的 取消將如下面所述那樣允許脫開正在進行的速比。從第三個階段開 始，該熱力發(fā)動機2被啟動并且準備被連接。該賦值轉矩信號CC0NS 總是為VI。在瞬時t3"和t4"之間，本發(fā)明的裝置進入第四暫態(tài)階段。在 該第四階段中，該賦值轉矩信號CC0NS的值總是等于VI。在瞬時 t3"，從在軸12上觀測的轉矩信號CREEL為零開始，向該變速箱發(fā) 送一個信號60以便控制脫開正在進行的速比。該電機4的轉矩信 號CMEL進入負的震動。該電機4的轉速麗EL向目標速度WF匯聚 以便如下面看到的那樣允許接合新的速比。在瞬時t4"和t5"之間，裝置1. 1進入第五暫態(tài)階段。在該第 五階段中，轉矩信號CC0NS以一比例增加并且達到在瞬時t4"的值 V2。在瞬時t4"，從該電機4達到目標速度WF開始，由計算器26 向變速箱5發(fā)送信號61。該信號61控制變速箱使得接合新的速比。 該連接的禁止在接合了新的速比時就結束。因此，從瞬時t4"開始， 離合器盤8和9進入彼此相對滑動。該熱力發(fā)動機2的轉矩信號 CMTH和離合器3的轉矩信號CE鵬因此都增加。因此，該轉矩信號 CREEL本身增加并且在瞬時t5"達到賦值轉矩信號CC0NS。該熱力
發(fā)動機2的轉速WMTH傾向該電機4的轉速麗EL。當兩個轉速WMEL 和麗TH相等時，向離合器3發(fā)送信號62。該信號62控制離合器3 的閉合。從離合器3閉合的瞬時開始，該熱力發(fā)動機2和電機4的 轉速WMTH混同。在瞬時t5"和t6"之間，傳動裝置1進入第六加速階段。在該 第六階段期間，如已經(jīng)描述的那樣，傳動裝置1. 1的發(fā)動機元件2 和4向它們的優(yōu)選轉矩賦值匯聚，只要還沒有達到該值。所述賦值 信號被設計為使得熱力發(fā)動機2在優(yōu)選工作點下運轉。更精確地說， 該轉矩信號CC0NS —直具有值V2。該熱力發(fā)動機2的轉矩信號CMTH 因此略微增加。而該電機4的轉矩信號CMEL在一個實施例中相對 轉矩信號CMTH對稱地減小。因此，該轉矩信號CREEL—直等于賦 值信號CC0NS。該熱力發(fā)動機和電機的轉速謂TH和麗EL隨著車輛的速度而線性增加。因此，不管該熱力發(fā)動機2的啟動在速比變換之前，期間或者 之后進行，該啟動系統(tǒng)7總是允許降低該速比變換的時間。事實上， 該輪子軸在目標速度WF上的同步總是由不受離合器3影響的電機4 實現(xiàn)。另外，在本發(fā)明中，因為該電機4的軸11的慣性沒有受控 制，因此速比的接合與脫開大致恒定，不管行駛條件如何。另外，當車輛行駛時，本發(fā)明的方法被實施，而該電機4停止。
權利要求
1.實施功率傳動裝置(1.1)的車輛速比變換方法，所述車輛包括一個電機(4)，該電機(4)一方面通過離合器(3)與熱力發(fā)動機(2)相連，另一方面與輪子(6)的軸(12)相連，其中為了啟動該熱力發(fā)動機(2)，當進行速比變換時該熱力發(fā)動機(2)停止，-而該車輛被唯一的電機(4)驅動，-借助機械獨立于該熱力發(fā)動機(4)并且與熱力發(fā)動機(2)相連的啟動系統(tǒng)(7)，啟動該熱力發(fā)動機(2)，其特征在于，-啟動系統(tǒng)(7)使熱力發(fā)動機(2)的啟動與車輛的速比變換分開，該速比變換在用離合器(3)將熱力發(fā)動機(2)與電機(4)連接之前進行。
2. 根據(jù)權利要求l的方法，其特征在于 -取消了在該電機(4)的軸(11)上可觀測的轉矩(CMEL)， -在接合了新的速比之前，使該電機(4)的轉速(WMEL)向目標速度(WF)匯聚，-進行新的速比的接合。
3. 根據(jù)權利要求2的方法，其特征在于 -在此時被打開的離合器在速比接合期間保持打開， -該離合器(3)在所述接合新的速比之后被閉合。
4. 根據(jù)權利要求3的方法，其特征在于，-通過實現(xiàn)轉矩的恢復，將熱力發(fā)動機(2)的軸(10)與電機 (4)軸(11)連接。
5. 根據(jù)權利要求3或者4所述的方法，其特征在于， -在熱力發(fā)動機(2)的軸(10)與電機(4)的軸(11)相連之后使該熱力發(fā)動機(2)和電機(4)分別向相對熱力發(fā)動機(2) 的消耗優(yōu)化的賦值轉矩匯聚。
6. 根據(jù)權利要求2 — 5中任一項所述的方法，其特征在于 -如果將熱力發(fā)動機(2)的啟動的先前的順序與速比變換的之后的順序分隔的期限小于對應于熱力發(fā)動機(2)所必須的期限的 用于和電機(4) 一起啟動和連接的閥值期限(TS)，和-允許熱力發(fā)動機(2)啟動，但是禁止熱力發(fā)動機(2)的軸 (10)和電機(4)的軸(11)連接，而新的速比的接合并沒有進 行。
7. 根據(jù)權利要求6的方法，其特征在于， -該閥值期限(TS)為大約350ms。
8. 根據(jù)權利要求l一7任一項所述的方法，其特征在于， -一旦熱力發(fā)動機(2)被啟動，期望經(jīng)過其第一壓縮以便自主航行，然后切斷啟動系統(tǒng)(7)。
9. 根據(jù)權利要求2 — 8中任一項所述的方法， 其特征在于，-在取消了在電機(4)的軸(11)上可觀測的轉矩(CMEL)之 前，期間或者之后，啟動所述熱力發(fā)動機(2)。
10. 能夠實施根據(jù)權利要求1_9中任一項所述的方法的汽車。
全文摘要
實施功率傳動裝置(1.1)的車輛速比變換方法，所述車輛包括一個電機(4)，該電機(4)一方面通過離合器(3)與熱力發(fā)動機(2)相連，另一方面與輪子(6)的軸(12)相連，其中為了啟動該熱力發(fā)動機(2)，當進行速比變換時該熱力發(fā)動機(2)停止，而該車輛被唯一的電機(4)驅動，借助機械獨立于該熱力發(fā)動機(4)并且與熱力發(fā)動機(2)相連的啟動系統(tǒng)(7)，啟動該熱力發(fā)動機(2)，其特征在于，啟動系統(tǒng)(7)使熱力發(fā)動機(2)的啟動與車輛的速比變換分開，該速比變換在用離合器(3)將熱力發(fā)動機(2)與電機(4)連接之前進行。
文檔編號B60W30/18GK101132942SQ200680006587
公開日2008年2月27日 申請日期2006年2月24日 優(yōu)先權日2005年3月1日
發(fā)明者G·羅克, O·布里, Y·勒南德爾 申請人:標致·雪鐵龍汽車公司