專利名稱：用于起動混合動力系的發(fā)動機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于起動混合動力系中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法。
背景技術(shù)：
機(jī)動車輛包括可操作以推進(jìn)車輛并為車載車輛電子裝置供能的動力系。動力系或傳動系通常包括通過多速動力變速器為最終驅(qū)動系統(tǒng)供能的發(fā)動機(jī)。許多車輛由往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(ICE)來提供動力?；旌宪囕v利用多個替代的動力源來推進(jìn)車輛，從而使對發(fā)動機(jī)提供動力的依賴最小化。例如，混合電動車輛(HEV)結(jié)合電能和化學(xué)能，并將它們轉(zhuǎn)換為機(jī)械動力，以推進(jìn)車輛，并為車輛系統(tǒng)提供動力。HEV通常采用一個或多個電機(jī)器(馬達(dá)/發(fā)電機(jī))，這些電機(jī)器單獨地或者與內(nèi)燃發(fā)動機(jī)協(xié)作來推進(jìn)車輛。電機(jī)器將動能轉(zhuǎn)換為可以在能量存儲裝置中存儲的電能。然后，來自能量存儲裝置的電能可以轉(zhuǎn)換回至動能，以推進(jìn)車輛。電動車輛還包括用于推進(jìn)車輛的一個或多個電機(jī)器和能量存儲裝置。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種操作混合動力系的方法。所述動力系包括電池、以發(fā)動機(jī)速度運行的發(fā)動機(jī)以及以第一機(jī)器扭矩和第一機(jī)器速度運行的第一電機(jī)器。所述方法包括指令以大約零發(fā)動機(jī)速度運行的發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)起動。所述方法包括指令暫存階段，包括以所述第一機(jī)器扭矩加速所述第一電機(jī)器，使得所述第一電機(jī)器開始旋轉(zhuǎn)。所述第一機(jī)器速度將幅值從零增大至非零。在所述暫存階段期間，發(fā)動機(jī)速度保持在大約零。儲存旋轉(zhuǎn)的第一電機(jī)器的機(jī)械能。所述方法包括指令傳遞階段，包括指令所述第一機(jī)器扭矩的幅值增大和使所述第一電機(jī)器減速，使得所述第一機(jī)器速度朝零移動。將所述第一電機(jī)器的儲存的機(jī)械能傳遞到所述發(fā)動機(jī)，從而使所述發(fā)動機(jī)速度增加到大于零。增加所述發(fā)動機(jī)速度起動所述發(fā)動機(jī)。所述方法可以包括在所述傳遞階段期間通過為所述電池充電和使所述電池放電中之一來平衡所述混合動力系的功率輸出。根據(jù)結(jié)合附圖，從對用于實施本發(fā)明的最佳方式和其它實施例的以下詳細(xì)描述， 如在權(quán)利要求書中指出的本發(fā)明的以上特征和優(yōu)點及其它特征和優(yōu)點更加明顯。本發(fā)明還提供如下方案
1、一種操作混合動力系的方法，所述混合動力系具有電池、被構(gòu)造為以發(fā)動機(jī)速度運行的發(fā)動機(jī)以及被構(gòu)造為以第一機(jī)器扭矩和第一機(jī)器速度運行的第一電機(jī)器，所述方法包括
指令發(fā)動機(jī)起動，其中，所述發(fā)動機(jī)速度為大約零； 指令暫存階段，所述暫存階段包括
以所述第一機(jī)器扭矩加速所述第一電機(jī)器，使得所述第一電機(jī)器開始旋轉(zhuǎn)，并且所述第一機(jī)器速度從零變?yōu)榉橇悖?br> 使所述發(fā)動機(jī)速度保持在大約零，以及儲存旋轉(zhuǎn)的第一電機(jī)器的機(jī)械能；以及指令傳遞階段，所述傳遞階段包括 指令所述第一機(jī)器扭矩的幅值增大， 使所述第一電機(jī)器減速，使得所述第一機(jī)器速度趨于零，以及將所述第一電機(jī)器的儲存的機(jī)械能傳遞到所述發(fā)動機(jī)，從而使所述發(fā)動機(jī)速度增加到大于零，其中，增加所述發(fā)動機(jī)速度起動所述發(fā)動機(jī)。2、根據(jù)方案1所述的方法，其特征在于，其還包括在所述傳遞階段期間通過為所述電池充電和使所述電池放電中之一來平衡所述混合動力系的功率輸出。3、根據(jù)方案2所述的方法，其特征在于，所述混合動力系還包括第二電機(jī)器，所述第二電機(jī)器被構(gòu)造為以第二機(jī)器扭矩和第二機(jī)器速度操作，并且還包括
其中，所述暫存階段還包括
以所述第二機(jī)器扭矩來加速所述第二電機(jī)器，使得所述第二電機(jī)器開始旋轉(zhuǎn)，并且所述第二機(jī)器速度從零變?yōu)榉橇悖约?br> 儲存旋轉(zhuǎn)的第二電機(jī)器的機(jī)械能；以及其中，所述傳遞階段還包括 指令所述第二機(jī)器扭矩的幅值增大，
使所述第二電機(jī)器減速，使得所述第二機(jī)器速度朝零移動，以及將所述第二電機(jī)器的儲存的機(jī)械能傳遞到所述發(fā)動機(jī)。4、根據(jù)方案3所述的方法，其特征在于，所述混合動力系包括至少兩個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，并且還包括
在所述暫存階段之前，在第一接合狀態(tài)中設(shè)置所述至少兩個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)； 在所述暫存階段期間保持所述第一接合狀態(tài)；以及在所述傳遞階段期間保持所述第一接合狀態(tài)。5、根據(jù)方案4所述的方法，其特征在于，加速所述第一電機(jī)器包括在所述傳遞階段期間使所述第一電機(jī)器沿與所述發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。6、根據(jù)方案5所述的方法，其特征在于，所述混合動力系被構(gòu)造為具有至少三個自由的速度。7、一種起動混合動力系中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，所述混合動力系具有電池、被構(gòu)造為以發(fā)動機(jī)速度運行的發(fā)動機(jī)、被構(gòu)造為以第一機(jī)器扭矩和第一機(jī)器速度運行的第一電機(jī)器以及被構(gòu)造為以第一滑動速度運行的第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，所述方法包括
指令發(fā)動機(jī)起動，其中，所述發(fā)動機(jī)速度為大約零； 指令暫存階段，所述暫存階段包括
以所述第一機(jī)器扭矩加速所述第一電機(jī)器，使得所述第一電機(jī)器開始旋轉(zhuǎn)，并且所述第一機(jī)器速度從零速度變?yōu)榉橇闼俣龋?使所述發(fā)動機(jī)速度保持在大約零，
加速所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的所述第一滑動速度，使得所述第一滑動速度從零速度移到非零速度，以及儲存旋轉(zhuǎn)的第一電機(jī)器的機(jī)械能；以及指令傳遞階段，所述傳遞階段包括 指令所述第一機(jī)器扭矩的幅值增大， 使所述第一電機(jī)器減速，使得所述第一機(jī)器速度朝零移動， 使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)減速，使得所述第一滑動速度移向零速度，以及將所述第一電機(jī)器的儲存的機(jī)械能傳遞到所述發(fā)動機(jī)，從而使所述發(fā)動機(jī)速度增加到大于零，其中，增加所述發(fā)動機(jī)速度起動所述發(fā)動機(jī)。8、根據(jù)方案7所述的方法，其特征在于，使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的所述第一滑動速度減速包括使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)接合。9、根據(jù)方案7所述的方法，其特征在于，使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的所述第一滑動速度減速不包括使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)接合，并且其中，使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的所述第一滑動速度減速受來自所述第一電機(jī)器的扭矩控制。10、根據(jù)方案9所述的方法，其特征在于，所述混合動力系還包括第二電機(jī)器，所述第二電機(jī)器被構(gòu)造為以第二機(jī)器扭矩和第二機(jī)器速度運行，并且還包括
其中，所述暫存階段還包括
以所述第二機(jī)器扭矩加速所述第二電機(jī)器，使得所述第二電機(jī)器開始旋轉(zhuǎn)，并且所述第二機(jī)器速度從零變?yōu)榉橇悖约?br> 儲存旋轉(zhuǎn)的第二電機(jī)器的機(jī)械能；以及其中，所述傳遞階段還包括 指令所述第二機(jī)器扭矩的幅值增大，
使所述第二電機(jī)器減速，使得所述第二機(jī)器速度朝零移動，以及將所述第二電機(jī)器的儲存的機(jī)械能傳遞到所述發(fā)動機(jī)。11、根據(jù)方案10所述的方法，其特征在于，使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的所述第一滑動速度減速受來自所述第一電機(jī)器和所述第二電機(jī)器的扭矩控制。12、一種起動混合動力系中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，所述混合動力系具有電池、被構(gòu)造為以發(fā)動機(jī)速度運行的發(fā)動機(jī)以及被構(gòu)造為以第一機(jī)器速度運行的第一電機(jī)器，所述方法包括
指令發(fā)動機(jī)起動，其中，所述發(fā)動機(jī)速度為大約零；
使所述第一電機(jī)器旋轉(zhuǎn)，使得所述第一機(jī)器速度從零變?yōu)榉橇悖a(chǎn)生機(jī)械能； 將所述發(fā)動機(jī)速度保持在大約零；以及
使所述第一電機(jī)器的旋轉(zhuǎn)停止，使得通過將所述第一電機(jī)器的所述機(jī)械能傳遞到所述發(fā)動機(jī)來使所述發(fā)動機(jī)速度增加到大于零，所述第一機(jī)器速度朝零移動，其中，增加所述發(fā)動機(jī)速度起動所述發(fā)動機(jī)。13、根據(jù)方案12所述的方法，其特征在于，其還包括通過為所述電池充電和使所述電池放電中之一來平衡所述混合動力系的功率輸出，同時將所述機(jī)械能從所述第一電機(jī)器傳遞到所述發(fā)動機(jī)。


圖1是具有兩個電機(jī)器和一個行星齒輪組的示例性混合車輛動力系的示意性杠
6桿圖示；
圖2是具有兩個電機(jī)器和兩個行星齒輪組的示例性混合車輛動力系的示意性杠桿圖
示；
圖3是具有兩個電機(jī)器和三個行星齒輪組的示例性混合車輛動力系的示意性杠桿圖
示；
圖4A是在示例性發(fā)動機(jī)起動過程期間在圖3中示出的混合動力系的扭矩的示意性曲線圖4B是在示例性發(fā)動機(jī)起動過程期間在圖3中示出的混合動力系的速度的示意性曲線圖4C是在示例性發(fā)動機(jī)起動過程期間在圖3中示出的混合動力系的功率的示意性曲線圖；以及
圖5是用于起動混合動力系的發(fā)動機(jī)的方法或算法的示意性流程圖。
具體實施例方式參照附圖，其中相同的附圖在若干幅附圖中對應(yīng)于相同的或類似的組件，在圖1 中示出了總體示為110的示例性車輛動力系統(tǒng)的杠桿圖示。動力系110包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī) 112，后者選擇性地驅(qū)動連接到混合動力變速器114。變速器114可以是多模式電動可變變速器，并且與最終驅(qū)動系統(tǒng)116動力流連通。杠桿圖是諸如自動變速器的機(jī)械裝置的組件的示意性表達(dá)。每個單獨的杠桿表示行星齒輪組，其中，行星齒輪的三個基本機(jī)械組件分別由節(jié)點表示。因此，單個杠桿包括三個節(jié)點一個用于太陽齒輪構(gòu)件，一個用于行星齒輪架構(gòu)件，一個用于環(huán)形齒輪構(gòu)件。每個杠桿的節(jié)點之間的相對長度可以用于表示每個各自的齒輪組的環(huán)形齒輪-太陽齒輪比。繼而這些杠桿比用于改變變速器的齒輪比，以實現(xiàn)適當(dāng)?shù)谋戎岛捅戎颠f進(jìn)。各個行星齒輪組的節(jié)點和變速器的其它組件(例如馬達(dá)/發(fā)電機(jī))之間的機(jī)械連接或互連由細(xì)水平線示出。扭矩傳遞機(jī)構(gòu)或扭矩傳遞裝置例如離合器和制動器示為交錯指狀物。如果該機(jī)構(gòu)是制動器，則指狀物中的其中一組固接。盡管參考汽車應(yīng)用詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到本發(fā)明的更廣闊的適用性。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，諸如“高于”、“低于”、“向上”、“向下”等之類的術(shù)語用于描述附圖，并不表示對如由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍構(gòu)成限制。變速器114被設(shè)計為經(jīng)由輸入構(gòu)件118從發(fā)動機(jī)112接收其驅(qū)動動力的一部分。 變速器輸入構(gòu)件118可以是發(fā)動機(jī)輸出軸(也稱作為曲軸)。輸入構(gòu)件118將動力傳遞到變速器114，變速器114通過輸出軸120將動力和扭矩分配給最終驅(qū)動系統(tǒng)116，以推進(jìn)車輛 (未示出)。電池122作為動力系110的能量存儲裝置，并且可以是化學(xué)電池、電池組或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的其它能量存儲裝置。在本文描述的示例性實施例中，其中混合動力系110用作為陸地車輛，變速器輸出軸120操作地連接到最終驅(qū)動系統(tǒng)116 (或傳動系統(tǒng))。最終驅(qū)動系統(tǒng)116可以包括前差速器或后差速器，或者其它扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，從而通過相應(yīng)的車軸或半軸(未示出)將扭矩輸出提供給一個或多個車輪。車輪可以是采用它們的車輛的前輪或后輪，或者它們可以是履帶式車輛的驅(qū)動齒輪。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，在不改變要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍的情況下，最終驅(qū)動系統(tǒng)116可以包括任何已知的構(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 )。動力系110使用至少一個差動齒輪布置，例如周轉(zhuǎn)行星齒輪組、第一行星齒輪組 124 (Pl)0 Pl包括第一齒輪構(gòu)件、第二齒輪構(gòu)件和第三齒輪構(gòu)件。第一行星齒輪組124 (Pl)具有三個齒輪構(gòu)件第一齒輪構(gòu)件130、第二齒輪構(gòu)件 132和第三齒輪構(gòu)件134。在圖1所示的構(gòu)造中，第一齒輪構(gòu)件130是環(huán)形齒輪，并圍繞作為太陽齒輪的第三齒輪構(gòu)件134。第二齒輪構(gòu)件132是行星架構(gòu)件。多個小齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在行星架即第二齒輪構(gòu)件132上。每個小齒輪與環(huán)形齒輪即第一齒輪構(gòu)件130和太陽齒輪即第三齒輪構(gòu)件134嚙合地接合。第一齒輪構(gòu)件130、第二齒輪構(gòu)件132和第三齒輪構(gòu)件134中的每個可以是齒輪構(gòu)件-環(huán)形齒輪、太陽齒輪或行星架中的任一種，這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到的。Pl的第一齒輪構(gòu)件、第二齒輪構(gòu)件和第三齒輪構(gòu)件可以在附圖中以任何順序被標(biāo)識為“第一”至“第三”(例如，從上至下、從下至上)。在圖1所示的變速器114的構(gòu)造中，Pl是簡單的行星齒輪組。然而，可以是單小齒輪的(簡單的)架組件或者雙小齒輪的(復(fù)合的)架組件。具有長的小齒輪的實施例也是可以的。這里可互換地被稱作馬達(dá)A的第一馬達(dá)/發(fā)電機(jī)或第一電機(jī)器156設(shè)置在發(fā)動機(jī) 112和Pl的第一齒輪構(gòu)件130之間。第一電機(jī)器156是能夠?qū)幽苻D(zhuǎn)換為電能和能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為動能的電機(jī)器。Pl的第三齒輪構(gòu)件134連續(xù)地連接到在這里可互換地被稱作馬達(dá) B的第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)或第二電機(jī)器158。變速器114包括三種扭矩傳遞機(jī)構(gòu)。在圖1示出的示例性實施例中，扭矩傳遞機(jī)構(gòu)是摩擦離合器。然而，可以采用其它的常規(guī)離合器構(gòu)造，例如爪形離合器、搖桿離合器或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的其它離合器。離合器可以是液壓致動的，從泵(未示出)接收加壓的液壓流體。作為制動器的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可以選擇性地連接到動力系110的靜態(tài)元件，例如變速器114的變速器殼體160?？苫Q地稱作離合器Cl的第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)170選擇性地將第一齒輪構(gòu)件130 與在圖1中由變速器殼體160表示的靜態(tài)元件連接。第一齒輪構(gòu)件130還通過可互換地稱作離合器C2的第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)172的選擇性接合選擇性地可連接到第一電機(jī)器156。可互換地稱作離合器C3的第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)174選擇性地將第一電機(jī)器156連接到發(fā)動機(jī) 112。控制器180與動力系110的一些或全部元件通信，并對動力系110進(jìn)行控制?？刂破?80具有分布式控制器架構(gòu)，其可以是基于微處理器的電子控制單元(ECU)?？刂破?180包括具有適當(dāng)量的可編程內(nèi)存的存儲介質(zhì)，并能夠存儲和執(zhí)行一種或多種算法，以實現(xiàn)動力系110的控制?？刂破?80可以包括彼此通信且與動力系110通信的多個控制模塊或組件?？刂破?80還可以被構(gòu)造為執(zhí)行除了這里描述的算法或任務(wù)之外的算法或任務(wù)。發(fā)動機(jī)112、第一電機(jī)器156和第二電機(jī)器158可以單獨地運行，或者與第一行星齒輪組(Pl)和選擇性地可接合的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)(即，離合器C1-C3) —起運動，以使變速器輸出軸120旋轉(zhuǎn)。發(fā)動機(jī)112需要活塞在循環(huán)的點火階段之前運動。這意味著發(fā)動機(jī)112在其自身可以提供功率之前通過外力設(shè)為處于運動(旋轉(zhuǎn))?？梢砸远喾N方式來實現(xiàn)起動發(fā)動機(jī)112。如果動力系110包括起動機(jī)馬達(dá)(未示出)以及起動、照明和點火(SLI)電池，則可以使用起動機(jī)馬達(dá)(由SLI電池提供功率)來使發(fā)動機(jī)112旋轉(zhuǎn)至起動速度。這里可以將這種類型的起動稱作SLI起動。在附圖示出的混合動力系110中，第一電機(jī)器156可以用于使發(fā)動機(jī)112旋轉(zhuǎn)，同時使離合器C3接合。因此，來自電池122的功率可以用于通過施加足夠的扭矩快速地使第一電機(jī)器156和發(fā)動機(jī)112加速。這里可稱作立即起動的此類起動需要來自電池122的相對高的功率流，如同SLI起動那樣。動力系110可以被構(gòu)造為使得電池122具有功率限制， 如果超出該功率限制，則控制器180將不允許來自電池122的功率流。起動內(nèi)燃發(fā)動機(jī)112的另一方法使用第一電機(jī)器156和/或第二電機(jī)器158，但是以需要來自電池122的相對少的功率的方式來實現(xiàn)此目的。這種起動可以稱作慣性起動， 并且可在控制器180確定出條件有利于慣性起動時來執(zhí)行。慣性起動可以用作為動力系 110的唯一起動方法，或者作為SLI起動、立即起動或這兩者的可用的替代方式。 發(fā)動機(jī)112可以描述為以發(fā)動機(jī)速度運行，并且第一電機(jī)器156可以描述為以第一機(jī)器扭矩和第一機(jī)器速度運行。任何特定的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)(離合器Cl、C2或C3)可以描述為以第一滑動速度運行?；瑒铀俣仁强邕^扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的兩個選擇性地可連接的元件的相對旋轉(zhuǎn)，使得完全接合的離合器具有零滑動速度。離合器同步通常指使各離合器的滑動速度變?yōu)榱慊蚪咏诹?。?dāng)接收到指令以起動發(fā)動機(jī)112時，由于發(fā)動機(jī)摩擦和氣缸內(nèi)的真空，所以發(fā)動機(jī)速度為大約零?？刂破?80指令慣性起動的暫存階段(spooling phase)。暫存階段包括使用比執(zhí)行立即起動所將最初需要的扭矩量更少的扭矩量(第一機(jī)器扭矩)來加速第一電機(jī)器156或第二電機(jī)器158。對于第一電機(jī)器156，第一機(jī)器扭矩(TA)與角加速度有關(guān)，由下式表示TA = IA ^NAdot ；其中，IA是第一電機(jī)器156的慣性矩，而NAdot是第一電機(jī)器 156的旋轉(zhuǎn)加速度。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到，這個式子或這里表達(dá)的其它式子可以以類似的方式應(yīng)用于任一電機(jī)器。慣性起動可以包括單獨地通過以第二機(jī)器扭矩和第二機(jī)器速度運行的第二電機(jī)器158或者與第一電機(jī)器156組合使用來產(chǎn)生和存儲能量。在這個示例中，第一機(jī)器扭矩的應(yīng)用使得第二電機(jī)器158開始旋轉(zhuǎn)，并使得第二電機(jī)器158的速度從大約零速度變?yōu)榉?br> 零速度。根據(jù)旋轉(zhuǎn)的方向，速度變化可以認(rèn)為是增加(至正速度)或減小(至負(fù)速度)，但是旋轉(zhuǎn)速度的幅值總是增大。在這個示例中，離合器C3可以被鎖定(零滑動速度)，使得第一電機(jī)器156也是靜止的(零第一機(jī)器速度，NA)。因為最終驅(qū)動系統(tǒng)116的輸出速度為零或接近于零，所以隨著第二電機(jī)器158的速度增加，離合器C2和Cl的滑動速度也增加。隨著旋轉(zhuǎn)的第二電機(jī)器158獲得速度，其將來自電池122的電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。機(jī)械能儲存在旋轉(zhuǎn)的第二電機(jī)器158中，第二電機(jī)器158的作用類似于飛輪或機(jī)械電池(儲能器)。第二電機(jī)器158的機(jī)械能或動能(KE)可以用下式表示KE = * IB *NB2 ；其中，IB 是第二電機(jī)器158的慣性矩，而NB是第二電機(jī)器158的旋轉(zhuǎn)速度。在暫存階段期間，控制器180保持發(fā)動機(jī)速度為大約零。在儲存了第二電機(jī)器158 的足夠的機(jī)械能之后，控制器180指令傳遞階段。在傳遞階段期間，將來自暫存階段的儲存的機(jī)械能傳遞到發(fā)動機(jī)112，從而克服內(nèi)部的發(fā)動機(jī)摩擦，并使發(fā)動機(jī)112旋轉(zhuǎn)。
通過機(jī)械傳遞或電傳遞可以傳遞在暫存期間儲存在第二電機(jī)器158中的能量，以起動發(fā)動機(jī)112。為了撤回第二電機(jī)器158的儲存能量，控制器180指令第二電機(jī)器158減
速，使得第二機(jī)器速度趨于零。如果以機(jī)械方式將能量傳遞到發(fā)動機(jī)112，則控制器開始使離合器C2接合，使得 C2的滑動速度趨于零速度。離合器C2通過填充離合器氣缸以在驅(qū)動地連接到第一電機(jī)器 156的離合器板和驅(qū)動地連接到第一齒輪構(gòu)件130的板之間施加壓力來接合。離合器C2的接合或更可能是逐步接合使得第二電機(jī)器158的儲存的旋轉(zhuǎn)機(jī)械能通過第一電機(jī)器156和離合器C3傳遞到發(fā)動機(jī)112，使得發(fā)動機(jī)112開始旋轉(zhuǎn)。隨著發(fā)動機(jī)112將發(fā)動機(jī)速度增加到起動速度，發(fā)動機(jī)112最終起動。在慣性起動的暫存和傳遞階段期間，因為車輛和最終驅(qū)動系統(tǒng)116不運動，所以動力系110的輸出速度可以保持為零或接近于零。輸出速度可以通過車輛的質(zhì)量以及動力系110和最終驅(qū)動系統(tǒng)116內(nèi)的摩擦而保持為零，或者可以通過停車制動器(未示出)、制轉(zhuǎn)桿或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的類似裝置而保持為零。然而，如果輸出速度為非零(如果例如車輛正在旋轉(zhuǎn))，則可以仍然對動力系110執(zhí)行慣性起動。在極端冷的時段期間，電池122的功率會變得受到限制，從而電池122不能提供大功率。另外，發(fā)動機(jī)112可以在冷時比在熱時具有顯著更高的摩擦。在使用第一電機(jī)器156 或第二電機(jī)器158來執(zhí)行發(fā)動機(jī)112的立即起動所需的功率相對高的時段期間，慣性起動允許動力系110來起動發(fā)動機(jī)112，但是從電池122可獲得的功率相對低。傳遞階段還可以包括將第二電機(jī)器158的儲存能量以電方式傳遞到發(fā)動機(jī)112。 在低扭矩和低功率下加速第二電機(jī)器158并且儲存了旋轉(zhuǎn)的第二電機(jī)器158的機(jī)械能之后，控制器180通過從旋轉(zhuǎn)的第二電機(jī)器158的儲存的機(jī)械能產(chǎn)生電能來指令第二馬達(dá)速度減小。然后，通過減慢第二電機(jī)器158所產(chǎn)生的功率被傳遞到第一電機(jī)器156，轉(zhuǎn)換回機(jī)械能，并用于充分地增加發(fā)動機(jī)速度以起動發(fā)動機(jī)112。根據(jù)在第二電機(jī)器158中儲存的機(jī)械能的量，來自電池122的附加功率可以傳遞到第一電機(jī)器156，從而有助于起動發(fā)動機(jī) 112。同樣，如果在第二電機(jī)器158中儲存有多余的機(jī)械能，則該多余的能量可以儲存在電池122中而不是傳遞到第一電機(jī)器156。與通過離合器C2的滑動接合而機(jī)械地傳遞相比， 以電方式將儲存在第二電機(jī)器158中的機(jī)械能傳遞到發(fā)動機(jī)112不需要離合器C1-C3中的任何一者的接合，因此，沒有在其中一個離合器的接合期間產(chǎn)生熱能量?，F(xiàn)在參照圖2并繼續(xù)參照圖1，示出的是總體標(biāo)識為210的示例性車輛動力系統(tǒng)的杠桿圖示。動力系210包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)212，后者選擇性地驅(qū)動地連接到混合動力變速器 214。變速器214可以是多模式電動可變變速器，并且與最終驅(qū)動系統(tǒng)216動力流連通。變速器214被設(shè)計為經(jīng)由輸入構(gòu)件218從發(fā)動機(jī)212接收其驅(qū)動動力的一部分。 變速器輸入構(gòu)件218將動力傳遞到變速器214，變速器214通過輸出軸220將動力和扭矩分配給最終驅(qū)動系統(tǒng)216，以推進(jìn)車輛(未示出)。發(fā)動機(jī)212可以是眾多形式的石油燃料原動機(jī)中的任何一種，例如往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其包括火花點火式汽油發(fā)動機(jī)和壓縮點火式柴油發(fā)動機(jī)。電池222作為動力系210的能量存儲裝置，并且可以是化學(xué)電池、電池組或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的其它能量存儲裝置?；旌蟿恿ψ兯倨?14使用一種或多種差動齒輪布置，例如周轉(zhuǎn)行星齒輪組。在圖2中示出的構(gòu)造使用第一行星齒輪組224 (Pl)和第二行星齒輪組226 (P2)。第一行星齒輪組2M和第二行星齒輪組2 均包括第一齒輪構(gòu)件、第二齒輪構(gòu)件和第三齒輪構(gòu)件。參照第一行星齒輪組224 (Pl)和第二行星齒輪組226 (P2)，這些組可以在附圖中以任何順序(例如，從左到右、從右到左等)被表示為“第一”至“第二”。同樣，在本說明書中且在權(quán)利要求書中，第一行星齒輪組2M和第二行星齒輪組2 的第一齒輪構(gòu)件、第二齒輪構(gòu)件和第三齒輪構(gòu)件可以在附圖中以任何順序(例如，從上至下、從下至上)被標(biāo)識為“第一”至“第二”。第一行星齒輪組2M是復(fù)合式行星齒輪組，并具有三個齒輪構(gòu)件第一齒輪構(gòu)件 230、第二齒輪構(gòu)件232和第三齒輪構(gòu)件234。在圖2示出的構(gòu)造中，第一齒輪構(gòu)件230是行星架構(gòu)件。第二齒輪構(gòu)件232是環(huán)形齒輪，并圍繞作為太陽齒輪的第三齒輪構(gòu)件234。多個小齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在行星架即第二齒輪構(gòu)件232上。然而，第一齒輪構(gòu)件230、第二齒輪構(gòu)件232和第三齒輪構(gòu)件234中的每個可以是齒輪元件-環(huán)形齒輪、太陽齒輪或行星架中的任一種，這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到的。第二行星齒輪組2 是簡單的行星齒輪組，并包括三個齒輪構(gòu)件第一齒輪構(gòu)件 M0、第二齒輪構(gòu)件242和第三齒輪構(gòu)件對4。在圖2示出的構(gòu)造中，第二行星齒輪組226的第一齒輪構(gòu)件對0、第二齒輪構(gòu)件242和第三齒輪構(gòu)件M4的布置類似于第一行星齒輪組 224的齒輪構(gòu)件的布置。P2的第二齒輪構(gòu)件對2 (環(huán)形齒輪)連續(xù)地連接到變速器輸出軸 220。上面描述的每個行星架構(gòu)件可以是單小齒輪的(簡單的)架組件或者雙小齒輪的 (復(fù)合的)架組件。具有長的小齒輪的實施例也是可以的。第一行星齒輪組224的第三齒輪構(gòu)件234通過中心軸236結(jié)合到(即，連續(xù)地連接到)第二行星齒輪組226的第三齒輪構(gòu)件 2440這樣，這兩個齒輪構(gòu)件234和244剛性地附接，從而共同旋轉(zhuǎn)。第一行星齒輪組224的第一齒輪構(gòu)件230連續(xù)地連接到第一馬達(dá)/發(fā)電機(jī)或第一電機(jī)器256。這里互換地稱作馬達(dá)A的第一電機(jī)器256能夠?qū)幽苻D(zhuǎn)換為電能，并能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為動能。第二行星齒輪組226的第三齒輪構(gòu)件244連續(xù)地連接到這里可互換地稱作馬達(dá)B的第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)或第二電機(jī)器258。變速器214包括四種扭矩傳遞機(jī)構(gòu)。在圖2示出的示例性實施例中，扭矩傳遞機(jī)構(gòu)是摩擦離合器。然而，可以采用其它的常規(guī)離合器構(gòu)造，例如爪形離合器、搖桿離合器或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的其它離合器。離合器可以是液壓致動的，從泵(未示出)接收加壓的液壓流體。作為制動器的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可以選擇性地連接到動力系210的靜態(tài)元件，例如變速器214的變速器殼體沈0?？苫Q地稱作離合器Cl的第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)270選擇性地將第二行星齒輪組226 的第一齒輪構(gòu)件240與在圖2中由變速器殼體260表示的靜態(tài)元件連接。第二行星齒輪組 226的第一齒輪構(gòu)件240通過可互換地稱作離合器C2的第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)272的選擇性接合選擇性地可連接到第一行星齒輪組224的第一齒輪構(gòu)件230。可互換地稱作離合器C3的第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)274將第二行星齒輪組226的第三齒輪構(gòu)件244選擇性地連接到變速器殼體沈0。第二行星齒輪組226的第三齒輪構(gòu)件244 和第二電機(jī)器258通過可互換地稱作離合器C4的第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)276的選擇性接合選擇性地可連接到第一行星齒輪組224的第二齒輪構(gòu)件232。變速器214的旋轉(zhuǎn)組件可以圍繞中間的中心軸236或另一軸線同軸地定向。第一
11電機(jī)器256或第二電機(jī)器258可以采用環(huán)形構(gòu)造，從而允許一者或兩者大體圍繞第一行星齒輪組2M和第二行星齒輪組226。第一電機(jī)器256和第二電機(jī)器258進(jìn)一步構(gòu)造為選擇性地操作為馬達(dá)和發(fā)電機(jī)。例如，第一電機(jī)器256和第二電機(jī)器258兩者能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能(例如，在車輛推進(jìn)期間)，并且還能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能(例如，在再生制動期間或者在來自發(fā)動機(jī)212的過量功率供給的時段期間)。控制器280與動力系210的一些元件或全部元件通信?？刂破?80具有分布式控制器架構(gòu)，其可以是基于微處理器的電子控制單元(ECU)?？刂破?80包括具有適當(dāng)量的可編程內(nèi)存的存儲介質(zhì)，并能夠存儲和執(zhí)行一種或多種算法，以實現(xiàn)動力系210的控制?？刂破?80可以包括彼此通信且與動力系210通信的多個控制模塊或組件?？刂破?80還可以被構(gòu)造為執(zhí)行除了這里描述的算法或任務(wù)之外的算法或任務(wù)。發(fā)動機(jī)212的立即起動可以通過動力系210如下執(zhí)行例如通過鎖定離合器C3并向第一電機(jī)器256施加足夠的扭矩，以使發(fā)動機(jī)212旋轉(zhuǎn)并起動。動力系210還可以被構(gòu)造為用于SLI起動。發(fā)動機(jī)212還可以使用第一電機(jī)器256和第二電機(jī)器258以慣性起動來起動。動力系210被構(gòu)造為實現(xiàn)慣性起動，而沒有在慣性起動期間使任何離合器(C1-C4)接合或脫離，從而在傳遞階段期間實現(xiàn)能量的傳遞。動力系210的示例性慣性起動以暫存階段開始。在暫存階段期間，低扭矩被施加到第一電機(jī)器256，以加速第一電機(jī)器256的旋轉(zhuǎn)速度。類似地，低扭矩被施加到第二電機(jī)器258，以加速第二電機(jī)器258的旋轉(zhuǎn)速度。然而，扭矩以相反的方向施加到第一電機(jī)器256 和第二電機(jī)器258，第一電機(jī)器256與第二電機(jī)器258以相反的方向旋轉(zhuǎn)。在暫存階段期間不需要應(yīng)用離合器C1-C4。因此，動力系210不需要使輔助泵(未示出)運行來實現(xiàn)離合器的液壓接合。隨著第二電機(jī)器258開始旋轉(zhuǎn)并儲存機(jī)械能，離合器 Cl的滑動速度成比例地增加。該示例假設(shè)輸出速度是固定的，但可能并非如此。在暫存階段期間，發(fā)動機(jī)212的摩擦作用類似于第一行星齒輪組224的鎖定的或靜態(tài)的元件。在第一電機(jī)器256和第二電機(jī)器258達(dá)到足夠的速度以具有儲存的足夠機(jī)械能來起動發(fā)動機(jī)212之后，慣性起動的傳遞階段開始。當(dāng)暫存階段完成時，到第一電機(jī)器 256和第二電機(jī)器258的扭矩減小至接近于零，因為需要較少的且最終不需要額外扭矩來進(jìn)一步使馬達(dá)加速。傳遞階段增大了施加到第一電機(jī)器256和第二電機(jī)器258的扭矩的幅值。此外， 傳遞階段使第一電機(jī)器256和第二電機(jī)器258中的至少一個減速，使得第一機(jī)器速度和第二機(jī)器速度中的至少一個趨于零。第一電機(jī)器256和第二電機(jī)器258兩者的速度可以趨于零。通過改變施加到第一電機(jī)器256和第二電機(jī)器258的扭矩，控制器280改變施加到發(fā)動機(jī)212的扭矩。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)器256和第二電機(jī)器258中的至少一個減速時，該馬達(dá)的儲存的機(jī)械能傳遞到發(fā)動機(jī)212，并且發(fā)動機(jī)速度開始增加。例如，提供足夠的扭矩使第二電機(jī)器258趨于零速度允許第一電機(jī)器256使第一行星齒輪組2M旋轉(zhuǎn)，猶如第三齒輪構(gòu)件234是固定的。與對圖1的動力系110執(zhí)行的機(jī)械慣性起動(在傳遞階段期間(或者在傳遞階段之前)需要離合器C2接合)相比，控制第一電機(jī)器256和第二電機(jī)器258的扭矩允許在沒有接合所述離合器中的一個的接合情況下將能量傳遞到發(fā)動機(jī)212，。動力系210的全部離合器C1-C4在慣性起動的整個持續(xù)期間保持其相同的接合狀態(tài)。如這里使用的，動力系210 的接合狀態(tài)統(tǒng)指離合器C1-C4中的每個離合器的接合和脫離。在慣性起動開始時，離合器 C1-C4中的每個離合器脫離。同樣，在慣性狀態(tài)完成時，離合器C1-C4中的每個離合器保持脫離。隨著發(fā)動機(jī)速度增大足以起動發(fā)動機(jī)212，離合器Cl的滑動速度還會趨于零。使滑動速度趨于零來使離合器Cl準(zhǔn)備用于同步接合，這可以使動力系210 (具有起動的發(fā)動機(jī)212)快速地進(jìn)入電動可變變速器(EVT)模式，并發(fā)動車輛(這會是起動發(fā)動機(jī)212的目的)?，F(xiàn)在參照圖3并繼續(xù)參照圖1-2，示出的是總體標(biāo)識為動力系310的示例性車輛動力系統(tǒng)的杠桿圖示。動力系310包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)312，后者選擇性地驅(qū)動地連接到混合動力變速器314。變速器314可以是多模式電動可變變速器，并且與最終驅(qū)動系統(tǒng)316動力流連通。變速器314被設(shè)計為經(jīng)由輸入構(gòu)件318從發(fā)動機(jī)312接收其驅(qū)動動力的一部分。 變速器輸入構(gòu)件318可以是發(fā)動機(jī)輸出軸(也稱作為曲軸)。輸入構(gòu)件318將動力和扭矩傳遞到變速器314，變速器314通過輸出軸320將動力和扭矩分配給最終驅(qū)動系統(tǒng)316，以推進(jìn)車輛(未示出)。發(fā)動機(jī)312可以是眾多形式的石油燃料原動機(jī)中的任何一種，例如往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其包括火花點火式汽油發(fā)動機(jī)和壓縮點火式柴油發(fā)動機(jī)。電池322作為動力系310的能量存儲裝置，并且可以是化學(xué)電池、電池組或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的其它能量存儲裝置?；旌蟿恿ψ兯倨?14使用一種或多種差動齒輪布置，例如周轉(zhuǎn)行星齒輪組第一行星齒輪組324 (P1)、第二行星齒輪組326 (P2)和第三行星齒輪組328 (P3)。第一行星齒輪組324、第二行星齒輪組3 和第三行星齒輪組3 均包括第一齒輪構(gòu)件、第二齒輪構(gòu)件和第三齒輪構(gòu)件。參照第一行星齒輪組324 (Pl)和第二行星齒輪組326 (P2)和第三行星齒輪組328 (P3)，這些組可以在附圖中以任何順序(例如，從左到右、從右到左等)被表示為“第一”至“第三”。同樣，在本說明書中且在權(quán)利要求書中，第一行星齒輪組324、第二行星齒輪組3 和第三行星齒輪組328的第一齒輪構(gòu)件、第二齒輪構(gòu)件和第三齒輪構(gòu)件可以在附圖中以任何順序(例如，從上至下、從下至上)被標(biāo)識為“第一”至“第三”。第一行星齒輪組3M具有三個齒輪構(gòu)件第一齒輪構(gòu)件330、第二齒輪構(gòu)件332和第三齒輪構(gòu)件334。在圖3示出的構(gòu)造中，第一齒輪構(gòu)件330是環(huán)形齒輪，并圍繞作為太陽齒輪的第三齒輪構(gòu)件334。第二齒輪構(gòu)件332是行星架構(gòu)件。多個小齒輪可旋轉(zhuǎn)地安裝在行星架即第二齒輪構(gòu)件332上。每個小齒輪與環(huán)形齒輪即第一齒輪構(gòu)件330和太陽齒輪即第三齒輪構(gòu)件334嚙合地接合。第一齒輪構(gòu)件330、第二齒輪構(gòu)件332和第三齒輪構(gòu)件334 中的每個可以是齒輪元件-環(huán)形齒輪、太陽齒輪或行星架中的任一種，這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識到的。第二行星齒輪組3 也包括三個齒輪構(gòu)件第一齒輪構(gòu)件340、第二齒輪構(gòu)件342 和第三齒輪構(gòu)件344。在圖3示出的構(gòu)造中，第二行星齒輪組3 的第一齒輪構(gòu)件340、第二齒輪構(gòu)件342和第三齒輪構(gòu)件344的布置類似于第一行星齒輪組324的齒輪構(gòu)件的布置。 第三行星齒輪組328的第二齒輪構(gòu)件352 (環(huán)形齒輪)連續(xù)地連接到變速器輸出軸320。
第三行星齒輪組3 也包括三個齒輪構(gòu)件第一齒輪構(gòu)件350、第二齒輪構(gòu)件352 和第三齒輪構(gòu)件354。然而，在該構(gòu)造中，在第三行星齒輪組3 的杠桿的中間節(jié)點(如在圖 3中看到的)上示出的第二齒輪構(gòu)件352是環(huán)形齒輪。在第三行星齒輪組328中，第一齒輪構(gòu)件350是行星架，并示為在上節(jié)點上(如在圖3中看到的)。第三齒輪構(gòu)件3M是太陽齒輪，并示為在下節(jié)點上(如在圖3中看到的)。在圖3示出的變速器314的構(gòu)造中，第一行星齒輪組3M和第二行星齒輪組326 是簡單的行星齒輪組，第三行星齒輪組3 是復(fù)合式行星齒輪組。然而，上面描述的每個行星架構(gòu)件可以是單小齒輪的(簡單的)架組件或者雙小齒輪的(復(fù)合的)架組件。具有長的小齒輪的實施例也是可以的。第一行星齒輪組324、第二行星齒輪組3 和第三行星齒輪組3 也是復(fù)合式的， 其中，第一行星齒輪組324的第二齒輪構(gòu)件332例如通過中心軸336結(jié)合到(S卩，連續(xù)地連接到)第二行星齒輪組326的第二齒輪構(gòu)件342和第三行星齒輪組328的第三齒輪構(gòu)件 354。這樣，這三個齒輪構(gòu)件332、342、354剛性地附接，以共同旋轉(zhuǎn)。第一行星齒輪組324的第三齒輪構(gòu)件334連續(xù)地連接到第一馬達(dá)/發(fā)電機(jī)或第一電機(jī)器356。這里互換地稱作馬達(dá)A的第一電機(jī)器356能夠?qū)幽苻D(zhuǎn)換為電能，并能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為動能。第二行星齒輪組326的第三齒輪構(gòu)件344連續(xù)地連接到這里可互換地稱作馬達(dá)B的第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)或第二電機(jī)器358。變速器314包括五種扭矩傳遞機(jī)構(gòu)。在圖3示出的示例性實施例中，扭矩傳遞機(jī)構(gòu)是摩擦離合器。然而，可以采用其它傳統(tǒng)的離合器構(gòu)造，例如爪形離合器、搖桿離合器或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可認(rèn)識到的其它離合器。離合器可以是液壓致動的，從泵(未示出)接收加壓的液壓流體。用作為制動器的扭矩傳遞機(jī)構(gòu)可以選擇性地連接到動力系310的靜態(tài)元件，例如變速器314的變速器殼體360。可互換地稱作離合器Cl的第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)370選擇性地將第三行星齒輪組3 的第一齒輪構(gòu)件350與在圖3中由變速器殼體360表示的靜態(tài)元件連接。第二行星齒輪組 326的第三齒輪構(gòu)件344和第二電機(jī)器358通過可互換地稱作離合器C2的第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu)372的選擇性接合選擇性地可連接到第三行星齒輪組328的第一齒輪構(gòu)件350
可互換地稱作離合器C3的第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)374將第二行星齒輪組326的第一齒輪構(gòu)件340選擇性地連接到變速器殼體360。第一行星齒輪組324的第三齒輪構(gòu)件334和第一電機(jī)器356通過可互換地稱作離合器C4的第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)376的選擇性接合還選擇性地可連接到第二行星齒輪組326的第一齒輪構(gòu)件340?？苫Q地稱作離合器C5的第五扭矩傳遞機(jī)構(gòu)378將發(fā)動機(jī)312的輸入構(gòu)件318 和第一行星齒輪組3 的第一齒輪構(gòu)件330選擇性地連接到變速器殼體360。離合器C5是輸入制動離合器，其在發(fā)動機(jī)312關(guān)閉時選擇性地鎖定輸入構(gòu)件318。鎖定輸入構(gòu)件318可以為再生制動能量提供更多的反作用。第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)370 (Cl)和第二扭矩傳遞機(jī)構(gòu) 372 (C2)是輸出離合器。第三扭矩傳遞機(jī)構(gòu)374 (C3)和第四扭矩傳遞機(jī)構(gòu)376 (C4)是保持1 合器。變速器314的旋轉(zhuǎn)組件可以圍繞中間的中心軸336或另一軸線同軸地定向。第一電機(jī)器356或第二電機(jī)器358可以采用環(huán)形構(gòu)造，從而允許一者或兩者大體圍繞第一行星齒輪組324、第二行星齒輪組3 或第三行星齒輪組328。第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358構(gòu)造為選擇性地操作為馬達(dá)和發(fā)電機(jī)。例如，第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能(例如，在車輛推進(jìn)期間)，并且還能夠?qū)C(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能(例如，在再生制動期間或者在來自發(fā)動機(jī)312的過量功率供給的時段期間)。控制器380與動力系310的一些元件或全部元件通信。控制器380具有分布式控制器架構(gòu)，其可以是基于微處理器的電子控制單元(ECU)?？刂破?80包括具有適當(dāng)量的可編程存儲的存儲介質(zhì)，并能夠存儲和執(zhí)行一種或多種算法，以實現(xiàn)動力系310的控制?？刂破?80可以包括彼此通信且與動力系310通信的多個控制模塊或組件。控制器380還可以被構(gòu)造為執(zhí)行除了這里描述的算法或任務(wù)之外的算法或任務(wù)。動力系310可以構(gòu)造為通過例如如下操作來用于發(fā)動機(jī)312的立即起動鎖定離合器C3，并將足夠的扭矩應(yīng)用到第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358，以使發(fā)動機(jī)312旋轉(zhuǎn)和起動。動力系310還可以構(gòu)造為用于由SLI電池(未示出)供能的SLI起動。發(fā)動機(jī)312還可以使用第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358以慣性起動起動。繼續(xù)參照圖1-3，在圖4A、圖4B和圖4C中繪出了一個示例性慣性起動的示例性特征。動力系 310構(gòu)造為實現(xiàn)慣性起動，并且在慣性起動期間任何離合器(C1-C5)沒有接合或脫離，例如為了在傳遞階段期間實現(xiàn)能量的傳遞。圖4A示意性地示出了在示例性慣性起動期間的扭矩特征。扭矩曲線圖410示出了時間軸412 (χ軸)和扭矩軸414 (y軸)。來自發(fā)動機(jī)312的輸入扭矩(Ti)示出在線420 上，來自第一電機(jī)器356的第一機(jī)器扭矩(TA)示出在線422上，而來自第二電機(jī)器358的第二機(jī)器扭矩(TB)示出在線似4上。圖4B示意性地示出了在示例性慣性起動期間的速度特征。速度曲線圖430示出了時間軸432 (χ軸)和速度軸434 (y軸)。速度曲線圖430的時間軸432基本上對應(yīng)于扭矩曲線圖410的時間軸412。發(fā)動機(jī)312的輸入速度或發(fā)動機(jī)速度(Ni)示出在線440上， 第一電機(jī)器356的第一機(jī)器速度(NA)示出在線442上，而第二電機(jī)器358的第二機(jī)器速度 (NB)示出在線444上。該示例假設(shè)輸出速度是固定的，但可能并非如此。圖4C示意性地示出了在示例性慣性起動期間的功率特征。功率曲線圖450示出了時間軸452 (χ軸)和功率軸454 (y軸)。功率軸450的時間軸452基本上對應(yīng)于扭矩曲線圖410的時間軸412和速度曲線圖430的時間軸432。發(fā)動機(jī)312的輸入功率(Pi)示出線460上，第一電機(jī)器356的第一機(jī)器功率(PA)示出在線462上，而第二電機(jī)器358的第二機(jī)器功率(PB)示出在線464上。此外，來自電池322的功率流(PBAT)示出在線466上。在圖4A、圖4B和圖4C中示出的曲線圖410、430和450沒有按精確比例繪出。因此，例如，線420上的輸入扭矩(Ti)值與線422上的第一機(jī)器扭矩(TA)值的比例可能不表示精確的關(guān)系。雖然時間軸412、432、452彼此對應(yīng)，但是每個時間段的精確值或單位沒有被定義，并且將取決于動力系310、控制器380的最終構(gòu)造和車輛的整體控制策略。在圖4A、圖4B和圖4C中用曲線示出的動力系310的示例性慣性起動以暫存階段開始。暫存階段通?？梢砸暈閺?至2的時間段。在暫存階段期間，低扭矩被施加到第一電機(jī)器356，以加速第一電機(jī)器356的旋轉(zhuǎn)速度。同樣，低扭矩被施加到第二電機(jī)器358，以加速第二電機(jī)器358的旋轉(zhuǎn)速度。因此，來自電池322的功率受到控制，如線466所示，并且沒有突增至立即起動所需的高電平。對于該慣性起動，扭矩沿相同的方向施加到第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358，如
15線422和線4 所示。第一電機(jī)器356與第二電機(jī)器358沿相同的方向旋轉(zhuǎn)，如線442和線444所示。在暫存階段期間，離合器C3接合。因此，動力系310需要操作泵，例如輔助泵(未示出)，以實現(xiàn)離合器C3的液壓接合。當(dāng)?shù)诙姍C(jī)器358在暫存階段期間開始旋轉(zhuǎn)并儲存機(jī)械能時，離合器Cl的滑動速度按比例增加。然而，離合器Cl在慣性起動期間未被接合。動力系310構(gòu)造為當(dāng)離合器C3被接合時具有至少三個自由程度的速度(至少三個自由的速度)。該三個自由的速度為發(fā)動機(jī)312的發(fā)動機(jī)速度(輸入速度)、輸出軸320的輸出速度和離合器Cl的滑動速度。因為輸出軸320的輸出速度通過最終驅(qū)動系統(tǒng)316由車輛的運動(不管是在運轉(zhuǎn)還是停止)來控制，所以控制第一電機(jī)器356的第一機(jī)器速度和第二電機(jī)器358的第二機(jī)器速度允許控制器380來控制離合器Cl的滑動速度和發(fā)動機(jī)312 的發(fā)動機(jī)速度。在暫存階段期間，發(fā)動機(jī)312的摩擦作用類似于第一行星齒輪組324的鎖定的或靜態(tài)的元件。然而，第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358能夠提供足夠的反作用扭矩，從而發(fā)動機(jī)312在暫存階段期間不需要提供任何反作用扭矩(或拖拉)。當(dāng)暫存階段完成時，第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358的所指令的扭矩(如線422和線4M所示)減小至接近于零， 因為需要較少的且最終不需要額外扭矩來進(jìn)一步加速第一機(jī)器速度和第二機(jī)器速度。在第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358達(dá)到足夠的速度以具有儲存的足夠機(jī)械能來起動發(fā)動機(jī)312之后，慣性起動的傳遞階段開始。傳遞階段可以通常視為在時間2之后的時間段。傳遞階段增加向第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358所指令的扭矩的幅值。此外， 傳遞階段將第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358減速，使得第一機(jī)器速度和第二機(jī)器速度兩者逐漸地趨于零。通過改變向第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358所指令的扭矩的幅值，控制器380 改變施加到發(fā)動機(jī)312的扭矩。當(dāng)?shù)谝浑姍C(jī)器356和第二電機(jī)器358被減速時，來自暫存階段的儲存的機(jī)械能傳遞到發(fā)動機(jī)312，并且發(fā)動機(jī)速度開始增加。為了加速發(fā)動機(jī)312，控制器380指令第二電機(jī)器358沿著與向第一電機(jī)器356指令的扭矩相反的方向提供扭矩。來自第二電機(jī)器358的正扭矩(如在扭矩曲線410上看到的)和來自第一電機(jī)器356的負(fù)扭矩(如在扭矩曲線410上看到的)的作用抵消，并克服了來自發(fā)動機(jī)312的負(fù)扭矩(即，約束發(fā)動機(jī)312的旋轉(zhuǎn)的拖拉扭矩)?？刂频谝浑姍C(jī)器356和第二電機(jī)器358的扭矩允許在沒有改變或變化離合器的接合的情況下將能量傳遞到發(fā)動機(jī)312。動力系310的全部離合器C1-C5在慣性起動的整個持續(xù)時間保持其相同的接合狀態(tài)。在第一接合狀態(tài)期間，在慣性起動的暫存階段之前和期間，離合器C1、C2、C4和C5 沒有被接合，并且沒有攜帶扭矩。然而，離合器C3被接合，使得第二行星齒輪組3 的第一齒輪構(gòu)件340固接至變速器殼體360。在第二接合狀態(tài)期間，在傳遞階段和發(fā)動機(jī)312的實際起動期間，離合器Cl、C2、C4和C5保持脫離，并且離合器C3保持接合。隨著發(fā)動機(jī)速度充分增加以起動發(fā)動機(jī)312，并且第二機(jī)器速度朝向零減小，離合器Cl的滑動速度趨于零。使離合器Cl的滑動速度趨于零來使離合器Cl準(zhǔn)備用于同步接合，這可以使動力系310 (具有起動的發(fā)動機(jī)312)快速地進(jìn)入電動可變變速器(EVT)模式，CN 102198831 A
說明書
14/15 頁 并通過第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358發(fā)動車輛或為電池322充電。如功率曲線圖450所示，如果在傳遞階段期間車輛停止(S卩，輸出速度等于零)，則從動力系310基本上沒有凈功率輸出。第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358可以為電池322 充電或者使電池322放電，同時將儲存的機(jī)械能傳遞到發(fā)動機(jī)312。如果動力系310是理想地高效的，則在傳遞階段期間將為零凈功率輸出，因為在第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358 中儲存的所有能量將傳遞到發(fā)動機(jī)312，保持為第一電機(jī)器356和第二電機(jī)器358的慣性， 或返回到電池322作為電能。現(xiàn)在參照圖5并繼續(xù)參照圖1-4，示出的是可用于對混合動力系控制和執(zhí)行慣性起動的算法500。算法500示為示意性流程圖。算法500可以使用在圖1-4中示出的一些結(jié)構(gòu)或全部結(jié)構(gòu)和控制策略，優(yōu)選地執(zhí)行為控制器180、觀0、380中的算法。然而，算法500還可以并入到其它混合動力系布置、控制方案或控制結(jié)構(gòu)中，并且算法500的適用性超出在圖1-3中示意性地示出的動力系110、 210、310。此外，在圖5中示出的算法500的步驟的具體順序不是必需的。步驟可以重新排序，步驟可以略去，并可以包括額外步驟。算法500在開始或初始化步驟510開始，在步驟510的時間期間，算法500監(jiān)控車輛的運行條件。初始化可以響應(yīng)于車輛操作員插入點火鑰匙或響應(yīng)于車輛被解鎖而發(fā)生。 替代地，算法500可以持續(xù)地運行或循環(huán)，而不管點火鑰匙(或無鑰匙)狀態(tài)。當(dāng)指令發(fā)動機(jī)起動時，算法500進(jìn)一步前進(jìn)，如在步驟512所示。在決策步驟514， 算法500判斷當(dāng)前的條件是執(zhí)行慣性起動還是立即起動。如果條件將不允許慣性起動，則算法前進(jìn)至步驟516，從而執(zhí)行立即起動。替代地，步驟514可以確定SLI起動是否是優(yōu)選的和可用的，或者確定是立即起動還是SLI起動是優(yōu)選的且可用的。如在步驟518所示，車輛的發(fā)動機(jī)的速度保持為零或接近于零。如果例如電池功率由于設(shè)計約束或極端溫度條件而受到限制，并且立即起動是不可用的且不是優(yōu)選的，則算法500將改為執(zhí)行慣性起動，并前進(jìn)至步驟520。在步驟520中，在低功率和扭矩下加速電機(jī)器(例如，馬達(dá)A)。步驟520還可以包括加速第二電機(jī)器(例如，馬達(dá)B)。在步驟522中，算法500產(chǎn)生并儲存馬達(dá)A的機(jī)械能。儲存的慣性能量的量與馬達(dá)A的速度成比例，因此，算法500可以包括馬達(dá)A的目標(biāo)速度。算法500使用馬達(dá)A作為機(jī)械電池(或飛輪)。步驟5M是決策步驟，其判斷馬達(dá)A的速度是否已經(jīng)達(dá)到足夠的水平來結(jié)束暫存階段。如果步驟5M確定馬達(dá)A的速度不表示已經(jīng)儲存了足夠的機(jī)械能來起動發(fā)動機(jī)，則算法500將返回步驟520，從而進(jìn)一步加速馬達(dá)A。步驟518-5 通常可以視為暫存階段。一旦在步驟522中已經(jīng)儲存了足夠的機(jī)械能，步驟5 就使算法500前進(jìn)至步驟 526。在步驟526中，增大向馬達(dá)A指令的扭矩的幅值，并且使馬達(dá)A減速，使得其速度趨于零。在步驟5 期間，控制馬達(dá)A的減速，以將能量傳遞到發(fā)動機(jī)，并使發(fā)動機(jī)增加至目標(biāo)發(fā)動機(jī)速度(發(fā)動機(jī)將起動的速度)。在步驟528中，將機(jī)械功率和電功率傳遞到發(fā)動機(jī)，并且使發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)，使得其速度加速以遠(yuǎn)離零。在使馬達(dá)A減速的同時使發(fā)動機(jī)加速使得馬達(dá)A的儲存的機(jī)械能傳遞至發(fā)動機(jī)。步驟5 還包括平衡電池、馬達(dá)A和發(fā)動機(jī)的功率輸出。如果例如需要額外的功率來起動發(fā)動機(jī)，則使電池放電，以提供進(jìn)一步的功率來起動發(fā)動機(jī)。然而，如果在旋轉(zhuǎn)的
17馬達(dá)A中存在剩余的功率，則電池可以被充電，從而再獲得該能量。如果足夠的機(jī)械能被傳遞到發(fā)動機(jī)，則發(fā)動機(jī)達(dá)到其目標(biāo)旋轉(zhuǎn)速度并起動。在步驟530中，算法500判斷發(fā)動機(jī)是否正在運行。如果發(fā)動機(jī)正在運行，則算法前進(jìn)至完成步驟532。步驟524-530通?？梢砸暈閭鬟f階段。然而，額外的或更少的步驟還可以視為傳遞階段的一部分，因為暫存階段和傳遞階段的標(biāo)識僅是示例性的。如果步驟530確定出發(fā)動機(jī)仍未運行(起動未完成或不能完成)，則算法前進(jìn)至步驟534。算法判斷在步驟534中是否留有在暫存階段中儲存的任何額外的慣性功率。如果還未消耗完全部慣性功率，則算法返回至步驟526，以將剩余的能量傳遞到發(fā)動機(jī)。然而，如果沒有保留進(jìn)一步的慣性功率，則算法放棄慣性起動，并返回至步驟512，以重新嘗試慣性起動或立即起動。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實施要求保護(hù)的本發(fā)明的最佳方式和其它實施例，但是本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到處于所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的用于實施本發(fā)明的各種替代設(shè)計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種操作混合動力系的方法，所述混合動力系具有電池、被構(gòu)造為以發(fā)動機(jī)速度運行的發(fā)動機(jī)以及被構(gòu)造為以第一機(jī)器扭矩和第一機(jī)器速度運行的第一電機(jī)器，所述方法包括指令發(fā)動機(jī)起動，其中，所述發(fā)動機(jī)速度為大約零； 指令暫存階段，所述暫存階段包括以所述第一機(jī)器扭矩加速所述第一電機(jī)器，使得所述第一電機(jī)器開始旋轉(zhuǎn)，并且所述第一機(jī)器速度從零變?yōu)榉橇?，使所述發(fā)動機(jī)速度保持在大約零，以及儲存旋轉(zhuǎn)的第一電機(jī)器的機(jī)械能；以及指令傳遞階段，所述傳遞階段包括 指令所述第一機(jī)器扭矩的幅值增大， 使所述第一電機(jī)器減速，使得所述第一機(jī)器速度趨于零，以及將所述第一電機(jī)器的儲存的機(jī)械能傳遞到所述發(fā)動機(jī)，從而使所述發(fā)動機(jī)速度增加到大于零，其中，增加所述發(fā)動機(jī)速度起動所述發(fā)動機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其還包括在所述傳遞階段期間通過為所述電池充電和使所述電池放電中之一來平衡所述混合動力系的功率輸出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合動力系還包括第二電機(jī)器，所述第二電機(jī)器被構(gòu)造為以第二機(jī)器扭矩和第二機(jī)器速度操作，并且還包括其中，所述暫存階段還包括以所述第二機(jī)器扭矩來加速所述第二電機(jī)器，使得所述第二電機(jī)器開始旋轉(zhuǎn)，并且所述第二機(jī)器速度從零變?yōu)榉橇悖约皟Υ嫘D(zhuǎn)的第二電機(jī)器的機(jī)械能；以及其中，所述傳遞階段還包括 指令所述第二機(jī)器扭矩的幅值增大，使所述第二電機(jī)器減速，使得所述第二機(jī)器速度朝零移動，以及將所述第二電機(jī)器的儲存的機(jī)械能傳遞到所述發(fā)動機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述混合動力系包括至少兩個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，并且還包括在所述暫存階段之前，在第一接合狀態(tài)中設(shè)置所述至少兩個扭矩傳遞機(jī)構(gòu)； 在所述暫存階段期間保持所述第一接合狀態(tài)；以及在所述傳遞階段期間保持所述第一接合狀態(tài)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，加速所述第一電機(jī)器包括在所述傳遞階段期間使所述第一電機(jī)器沿與所述發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述混合動力系被構(gòu)造為具有至少三個自由的速度。
7.一種起動混合動力系中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，所述混合動力系具有電池、被構(gòu)造為以發(fā)動機(jī)速度運行的發(fā)動機(jī)、被構(gòu)造為以第一機(jī)器扭矩和第一機(jī)器速度運行的第一電機(jī)器以及被構(gòu)造為以第一滑動速度運行的第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)，所述方法包括指令發(fā)動機(jī)起動，其中，所述發(fā)動機(jī)速度為大約零；指令暫存階段，所述暫存階段包括以所述第一機(jī)器扭矩加速所述第一電機(jī)器，使得所述第一電機(jī)器開始旋轉(zhuǎn)，并且所述第一機(jī)器速度從零速度變?yōu)榉橇闼俣龋?使所述發(fā)動機(jī)速度保持在大約零，加速所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的所述第一滑動速度，使得所述第一滑動速度從零速度移到非零速度，以及儲存旋轉(zhuǎn)的第一電機(jī)器的機(jī)械能；以及指令傳遞階段，所述傳遞階段包括 指令所述第一機(jī)器扭矩的幅值增大， 使所述第一電機(jī)器減速，使得所述第一機(jī)器速度朝零移動， 使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)減速，使得所述第一滑動速度移向零速度，以及將所述第一電機(jī)器的儲存的機(jī)械能傳遞到所述發(fā)動機(jī)，從而使所述發(fā)動機(jī)速度增加到大于零，其中，增加所述發(fā)動機(jī)速度起動所述發(fā)動機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的所述第一滑動速度減速包括使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)接合。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的所述第一滑動速度減速不包括使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)接合，并且其中，使所述第一扭矩傳遞機(jī)構(gòu)的所述第一滑動速度減速受來自所述第一電機(jī)器的扭矩控制。
10.一種起動混合動力系中的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，所述混合動力系具有電池、被構(gòu)造為以發(fā)動機(jī)速度運行的發(fā)動機(jī)以及被構(gòu)造為以第一機(jī)器速度運行的第一電機(jī)器，所述方法包括指令發(fā)動機(jī)起動，其中，所述發(fā)動機(jī)速度為大約零；使所述第一電機(jī)器旋轉(zhuǎn)，使得所述第一機(jī)器速度從零變?yōu)榉橇?，并產(chǎn)生機(jī)械能； 將所述發(fā)動機(jī)速度保持在大約零；以及使所述第一電機(jī)器的旋轉(zhuǎn)停止，使得通過將所述第一電機(jī)器的所述機(jī)械能傳遞到所述發(fā)動機(jī)來使所述發(fā)動機(jī)速度增加到大于零，所述第一機(jī)器速度朝零移動，其中，增加所述發(fā)動機(jī)速度起動所述發(fā)動機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于起動混合動力系的發(fā)動機(jī)的方法。一種操作混合動力系的方法包括指令被構(gòu)造為以大約零發(fā)動機(jī)速度運行的發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)起動。暫存階段包括以所述第一機(jī)器扭矩加速所述第一電機(jī)器，使得所述第一電機(jī)器開始旋轉(zhuǎn)。所述第一機(jī)器速度將幅值從零增大至非零，但發(fā)動機(jī)速度保持在大約零。儲存旋轉(zhuǎn)的第一電機(jī)器的機(jī)械能。傳遞階段包括指令所述第一機(jī)器扭矩的幅值增大和使所述第一電機(jī)器減速，使得所述第一機(jī)器速度減小。將所述第一電機(jī)器的儲存的機(jī)械能傳遞到所述發(fā)動機(jī)，從而使所述發(fā)動機(jī)速度增加到大于零，從而起動所述發(fā)動機(jī)。
文檔編號B60W10/06GK102198831SQ20111007059
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者塔麥 G., F. 薩 J-J. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司