具有離心促動(dòng)式電機(jī)斷開(kāi)離合器的混合動(dòng)力總成及控制方法
【專利摘要】混合動(dòng)力車(chē)輛包括具有可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的電機(jī)。離心促動(dòng)式離合器具有第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件、第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和至少一個(gè)附接到第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的促動(dòng)構(gòu)件。第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的一個(gè)操作地連接到車(chē)輪。第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的另一個(gè)操作地連接到轉(zhuǎn)子。促動(dòng)構(gòu)件配置為在第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間傳遞一定量的扭矩，所述一定量的扭矩在第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度增大時(shí)，由于作用在促動(dòng)構(gòu)件上的離心力而降低。還提供了一種控制方法。
【專利說(shuō)明】具有離心促動(dòng)式電機(jī)斷開(kāi)離合器的混合動(dòng)力總成及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及一種混合動(dòng)力車(chē)輛，該車(chē)輛具有離心促動(dòng)式離合器以斷開(kāi)電機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]用于混合動(dòng)力車(chē)輛的電驅(qū)動(dòng)模塊包括電機(jī)，該電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置連接到車(chē)輛驅(qū)動(dòng)車(chē)軸。在特定車(chē)輛操作模式中電機(jī)提供推進(jìn)輔助。因?yàn)橛呻姍C(jī)提供的扭矩與齒輪比相乘，所以傳動(dòng)裝置的較高的齒輪比允許電機(jī)具有相對(duì)低的最大扭矩。電驅(qū)動(dòng)模塊可能由于多種因素，特別是由于電機(jī)的最高速度，而在齒輪比方面被限制。即，在高的車(chē)軸速度下，電機(jī)的速度將由于高的齒輪比而更高，因此齒輪比必須被保持低于會(huì)引起電機(jī)超出其最大速度的高的齒輪比。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]提供了一種混合動(dòng)力車(chē)輛，其具有離心促動(dòng)式離合器，以在車(chē)輪速度增大時(shí)將電機(jī)從車(chē)輪斷開(kāi)。具體地，混合動(dòng)力車(chē)輛具有帶有可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的電機(jī)。離心促動(dòng)式離合器具有第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件、第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和附接到第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的至少一個(gè)促動(dòng)構(gòu)件。第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的一個(gè)操作地連接到車(chē)輪。第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的另一個(gè)操作地連接到轉(zhuǎn)子。促動(dòng)構(gòu)件配置為在第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間傳遞一定量的扭矩，所述一定量的扭矩在第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度增大時(shí)，由于作用在促動(dòng)構(gòu)件上的離心力而降低。
[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)由于車(chē)輪速度降低且離心力由此降低而離合器接合時(shí)，電動(dòng)機(jī)可被控制為在離合器開(kāi)始閉合時(shí)阻止扭矩?cái)_動(dòng)。因此控制混合動(dòng)力車(chē)輛的方法包括:監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度，和當(dāng)監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度指示離心促動(dòng)式離合器打滑(例如當(dāng)車(chē)輪速度降低的時(shí)候離合器重新接合時(shí))時(shí)，改變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子扭矩中的一個(gè)或全部?jī)蓚€(gè)。
[0005]因此，因?yàn)殡x心促動(dòng)式離合器可配置為使得，電機(jī)在充分低于車(chē)輛最大速度的速度下從車(chē)輪斷開(kāi)，可以操作地連接在電機(jī)和車(chē)輪之間的任何傳動(dòng)裝置的齒輪比作為電機(jī)上的約束被消除。即，離心促動(dòng)斷開(kāi)的離合器可允許更高的齒輪比和更小、更低扭矩的電機(jī)來(lái)提供與不能從車(chē)輪斷開(kāi)的電機(jī)相同的輸出扭矩和車(chē)輛最大速度。電機(jī)可用于推進(jìn)輔助，例如用于車(chē)輛中的低速至中速(例如O至80千米每小時(shí))下的電動(dòng)全輪驅(qū)動(dòng)操作模式，所述車(chē)輛可通過(guò)主動(dòng)力總成在低速至高速(例如O至200千米每小時(shí))下被驅(qū)動(dòng)。例如，相比于不能在高速下斷開(kāi)并且具有低傳動(dòng)裝置齒輪比的情況的電機(jī)，本電機(jī)的尺寸可被降低50%。因?yàn)殡姍C(jī)將在相對(duì)高的速度下被斷開(kāi)，因此其在高速下被減慢或停止，降低旋轉(zhuǎn)損失。另夕卜，離合器是通過(guò)離心力自促動(dòng)的，消除了對(duì)于例如電動(dòng)或液壓促動(dòng)器的促動(dòng)系統(tǒng)的需要，并消除了相關(guān)動(dòng)力要求和旋轉(zhuǎn)損失。[0006]對(duì)實(shí)施本教導(dǎo)的最佳模式的以下詳細(xì)描述在連同附圖時(shí)，本教導(dǎo)的上述特征和優(yōu)勢(shì)及其他特征和優(yōu)勢(shì)將顯而易見(jiàn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是具有動(dòng)力總成的車(chē)輛的示意性圖示，所述動(dòng)力總成包括電驅(qū)動(dòng)模塊，該電驅(qū)動(dòng)模塊帶有根據(jù)本教導(dǎo)的一個(gè)方面的離心促動(dòng)式離合器。
[0008]圖2是圖1的離心促動(dòng)式離合器的側(cè)視示意性圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0009]參考附圖，其中在若干幅視圖中相似的附圖標(biāo)記代表相似的部件，圖1示意性地示出了具有框架11 (以虛線顯示)的混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)輛10，所述框架11具有連接到第一對(duì)車(chē)輪14的第一車(chē)軸12和連接到第二對(duì)車(chē)輪18的第二車(chē)軸16。在一個(gè)實(shí)施例中，車(chē)輪14是前車(chē)輪，車(chē)輪18是后車(chē)輪。在圖1中，車(chē)輪14、18顯示為附接到輪胎19。每個(gè)車(chē)軸12、16具有兩個(gè)分開(kāi)的車(chē)軸部分，其經(jīng)由各自的差速器15、17連接，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知。每個(gè)車(chē)輪14、18具有摩擦制動(dòng)機(jī)構(gòu)20，顯示為盤(pán)式制動(dòng)器。第一車(chē)軸可連接到變速器22，第二車(chē)軸16可連接到電驅(qū)動(dòng)模塊24。變速器22可以是自動(dòng)變速器，且可以包括或不包括電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)，使得變速器22可以是或不是混合動(dòng)力變速器。變速器22連接到發(fā)動(dòng)機(jī)26，所述發(fā)動(dòng)機(jī)26具有與變速器22的輸入軸(未示出)操作地連接的輸出軸(未示出)，并通過(guò)變速器22將扭矩經(jīng)由差速器15提供到第一車(chē)軸12，用于車(chē)輛10的推進(jìn)。變速器22、發(fā)動(dòng)機(jī)26、能量存儲(chǔ)裝置28、控制器30和電驅(qū)動(dòng)模塊24共同建立混合動(dòng)力總成31，所述混合動(dòng)力總成31提供用于車(chē)輛10的向前推進(jìn)的各種操作模式。
[0010]電驅(qū)動(dòng)模塊24包括電機(jī)32，其通過(guò)離心促動(dòng)式離合器34和傳動(dòng)裝置37選擇地、操作地連接到車(chē)軸16和車(chē)輪，以提供驅(qū)動(dòng)扭矩到車(chē)輪18。電機(jī)32在不可旋轉(zhuǎn)的電機(jī)殼體38內(nèi)具有環(huán)形定子35和被定子35圍繞的轉(zhuǎn)子36。定子35和轉(zhuǎn)子36用虛線指示在殼體38中。定子35固定到殼體38，并可通過(guò)傳輸導(dǎo)體40接收來(lái)自存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)裝置28中的能量的電流。如這里所討論的，控制器30基于車(chē)輛運(yùn)行條件而控制到電機(jī)32的功率流。如果電機(jī)32利用交流電流，例如如果其具有三相線圈，則控制器30還可以具有一體的功率變換器，以將能量存儲(chǔ)裝置28提供的直流電流轉(zhuǎn)換為為驅(qū)動(dòng)定子34所需要的交流電流。替換地，如果功率變換器不一體化在控制器30中，則分開(kāi)的功率變換器可操作地連接到控制器30和定子35。
[0011]轉(zhuǎn)子36具有連接到轉(zhuǎn)子36且與轉(zhuǎn)子36共同旋轉(zhuǎn)(B卩，以與轉(zhuǎn)子36相同的速度)的轉(zhuǎn)子軸42。如這里所使用的，當(dāng)兩個(gè)部件被彼此連接而以相同速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩個(gè)部件被配置為“共同旋轉(zhuǎn)”或被連接用于“共同旋轉(zhuǎn)”。轉(zhuǎn)子軸42連接到離心促動(dòng)式離合器的鼓44。速度傳感器46被安裝在轉(zhuǎn)子軸42上，并將指示轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度的傳感器信號(hào)經(jīng)由傳輸導(dǎo)體48發(fā)送到控制器30。速度傳感器46由此使得控制器30能夠監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度。速度傳感器46可以是電機(jī)解析器或電機(jī)解碼器。替換地，可以通過(guò)控制器30，使用存儲(chǔ)在控制器的處理器中的算法，基于流動(dòng)通過(guò)控制器30、傳輸導(dǎo)體40和定子35的電流，并基于相關(guān)電壓，來(lái)確定轉(zhuǎn)子36的速度?？梢酝ㄟ^(guò)控制器30，使用存儲(chǔ)在控制器的處理器中的算法，基于流動(dòng)到定子35的電流的量，確定轉(zhuǎn)子36的扭矩。[0012]最佳如圖2所示，離心促動(dòng)式離合器34還具有環(huán)形軸襯50，其徑向地圍繞鼓44。如這里所使用的，環(huán)形軸襯50被稱為第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，鼓44被稱為第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。在圖1中示出的一個(gè)實(shí)施例中，鼓44被連接到轉(zhuǎn)子軸42并隨轉(zhuǎn)子軸42共同旋轉(zhuǎn)，并因此與轉(zhuǎn)子36處于相同速度。在圖1中所示的實(shí)施例中，軸襯50隨傳動(dòng)裝置37的構(gòu)件60旋轉(zhuǎn)。特別地，輪轂62從軸襯50徑向地向內(nèi)延伸，且通過(guò)軸64連接，以隨構(gòu)件60旋轉(zhuǎn)。
[0013]如圖2所示,離心促動(dòng)式離合器34具有一對(duì)促動(dòng)構(gòu)件70、72，在該實(shí)施例中,所述一對(duì)促動(dòng)構(gòu)件70、72是配重板70、72，并可以被這樣稱呼。在其它實(shí)施例中，離合器34可具有單個(gè)促動(dòng)構(gòu)件，或多于兩個(gè)促動(dòng)構(gòu)件。在其他實(shí)施例中，促動(dòng)構(gòu)件可以是爪式離合器的一部分，配置為在第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度增大時(shí)，由于離心力而使離合器脫開(kāi)。
[0014]每個(gè)配重板70、72分別具有外部74A、74B，和連接到相應(yīng)外部74A、74B并可隨之運(yùn)動(dòng)的內(nèi)部76A、76B。外部74A、74B通過(guò)銷(xiāo)78A、78B附接到軸襯50。銷(xiāo)78A穿過(guò)在外部74A的一個(gè)端部附近的外部74A中的開(kāi)口 80A進(jìn)入軸襯50，從而使板70可相對(duì)于軸襯50樞轉(zhuǎn)，其中銷(xiāo)78A的中心軸線用作板70的樞轉(zhuǎn)軸線。類(lèi)似地，銷(xiāo)78B穿過(guò)在外部74B的一個(gè)端部附近的外部74B中的開(kāi)口 80B進(jìn)入軸襯50，從而使板72可相對(duì)于軸襯50樞轉(zhuǎn)，其中銷(xiāo)78B的中心軸線用作板72的樞轉(zhuǎn)軸線。在圖2中，板70、72顯示在完全接合位置中，該位置中內(nèi)部76A、76B完全與鼓44接觸。即，內(nèi)部76A、76B的整個(gè)內(nèi)表面75A、75B與鼓44接觸。如這里所解釋的，板70、72配置為當(dāng)軸襯50沿第一方向(圖2中的順時(shí)針?lè)较?的旋轉(zhuǎn)速度不高于第一預(yù)定旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，處于完全接合位置。
[0015]每個(gè)板在板的與相應(yīng)的銷(xiāo)78A、78B相對(duì)的端部處具有相應(yīng)的開(kāi)口 82A、82B。彈簧84A的一個(gè)端部固定到板70的銷(xiāo)78A，另一個(gè)端部穿過(guò)開(kāi)口 82B固定到板72。類(lèi)似地，彈簧84B的一個(gè)端部固定到板72的銷(xiāo)78B，另一個(gè)端部穿過(guò)開(kāi)口 82A固定到板70。彈簧84A配置為將板72的沒(méi)有用銷(xiāo)固定的端部朝向相對(duì)的板70的用銷(xiāo)固定的端部偏置。類(lèi)似地，彈簧84B配置為將板70的沒(méi)有用銷(xiāo)固定的端部朝向相對(duì)的板72的用銷(xiāo)固定的端部偏置板。然而，板70、72每一個(gè)具有足夠的重量，從而當(dāng)軸襯50沿第一旋轉(zhuǎn)方向(在圖2中是順時(shí)針?lè)较?旋轉(zhuǎn)時(shí)，離心力將使每個(gè)板70、72的沒(méi)有用銷(xiāo)固定的端部徑向向外運(yùn)動(dòng)，克服彈簧84A、84B的偏置力，從而在軸襯50的第二預(yù)定旋轉(zhuǎn)速度下，板70、72運(yùn)動(dòng)到以虛線顯示的完全松開(kāi)位置70A、72A處。虛線還顯示出彈簧84A、84B的松開(kāi)位置。在完全松開(kāi)位置70A、72A中，板70、72和鼓44之間不存在接觸，因此不存在通過(guò)離合器34的扭矩傳遞。
[0016]當(dāng)軸襯50沿第一方向(圖2中的順時(shí)針?lè)较?的旋轉(zhuǎn)速度低于第一預(yù)定速度(該速度下離心力不足夠大來(lái)將板70、72從其完全接合位置移開(kāi))時(shí)，配重板70、72在軸襯50和鼓44之間傳遞扭矩。配重板70、72配置為當(dāng)軸襯50沿第一旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)速度大于第二預(yù)定速度時(shí)，運(yùn)動(dòng)使得它們?cè)谝蕴摼€顯示的松開(kāi)位置70A、72A處完全脫離與鼓34的接觸，以阻止軸襯50和鼓44之間的扭矩傳遞。第二預(yù)定速度大于第一預(yù)定速度。當(dāng)軸襯50以第一預(yù)定速度和第二預(yù)定速度之間的速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，板70、72的某一部分可能接觸鼓44。S卩，板70,72的較靠近銷(xiāo)78A、78B的部分仍可與鼓接觸，即使開(kāi)口 82A、82B附近的部分可能已經(jīng)從鼓34徑向向外運(yùn)動(dòng)。在該速度范圍內(nèi)，存在經(jīng)由離合器34發(fā)生某些扭矩傳遞的可能性。即，離合器34可具有小于其處于完全接合狀態(tài)中時(shí)的扭矩容量的扭矩容量。在摩擦離合器的情況中，例如圖2中實(shí)施例所顯示的情況，當(dāng)軸襯50的旋轉(zhuǎn)速度增大、且作用在板70、72上的離心力增大以抵抗彈簧84A、84B的偏置力時(shí)，離心促動(dòng)式離合器34的扭矩容量降低。[0017]除了第一構(gòu)件60 (其是隨軸襯50旋轉(zhuǎn)的外齒齒輪)外，圖1的傳動(dòng)裝置37還包括第二構(gòu)件61,其是另外一個(gè)外齒齒輪,與第一構(gòu)件60哨合。構(gòu)件60、61在這里可被稱為齒輪。構(gòu)件61安裝在車(chē)軸16上，且配置為與車(chē)軸16共同旋轉(zhuǎn)。盡管在所示實(shí)施例中傳動(dòng)裝置37是一對(duì)相互嚙合的齒輪，在其他實(shí)施例中，傳動(dòng)裝置37可以替換地是任何其他運(yùn)動(dòng)輪系，例如行星齒輪裝置，且可包括可選擇性地接合的離合器和制動(dòng)器，從而可通過(guò)該傳動(dòng)裝置建立不同的齒輪比。然而，在所示實(shí)施例中，傳動(dòng)裝置37建立從軸襯50到車(chē)軸16的單獨(dú)一個(gè)齒輪比。該齒輪比等于第二構(gòu)件61的齒數(shù)除以第一構(gòu)件60的齒數(shù)。如在圖1中很明顯的，第二構(gòu)件61具有比第一構(gòu)件60更大的直徑，從而傳動(dòng)裝置37的齒輪比大于I。傳動(dòng)裝置37因而增大扭矩相乘，并降低從轉(zhuǎn)子36到車(chē)軸16的速度。
[0018]離合器34是“自促動(dòng)”的，因?yàn)閮H離心力使其脫開(kāi)，且軸襯50的旋轉(zhuǎn)速度的減慢降低離心力，使得允許離合器34接合。由此，不使用液壓流體來(lái)接合離合器34，且不導(dǎo)致與之相關(guān)的泵送損失和旋轉(zhuǎn)損失。離合器34的接合狀態(tài)取決于軸襯50的速度，取決于軸襯50與鼓44的相對(duì)速度，并且在軸襯50的速度高于第二預(yù)定速度時(shí)，與轉(zhuǎn)子36的速度無(wú)關(guān)。
[0019]在一個(gè)實(shí)施例中，板70、72的重量和彈簧84A、84B的硬度可配置為使得，第二預(yù)定速度(在該速度下板70、72處于完全脫開(kāi)位置)出現(xiàn)在高于其中不需要電機(jī)輔助且僅發(fā)動(dòng)機(jī)26提供推進(jìn)力時(shí)的車(chē)輛速度的情況下。離合器34可由此脫開(kāi)，并引起操作模式在第一車(chē)輛速度范圍(該速度處離合器34完全接合，因此電機(jī)32將推進(jìn)力提供到車(chē)軸16)和第二車(chē)輛速度范圍(該第二車(chē)輛速度范圍高于第一速度范圍，此時(shí)離合器34完全脫開(kāi))之間的轉(zhuǎn)換。因?yàn)檩S襯50經(jīng)由車(chē)軸16操作地連接到車(chē)輪18，因此車(chē)輪18的旋轉(zhuǎn)速度影響離合器34的施加力，但是在離合器34已經(jīng)由于離心力而通過(guò)自促動(dòng)操作地使電機(jī)32從車(chē)輪18分開(kāi)后，轉(zhuǎn)子36的速度對(duì)離合器34的施加力沒(méi)有影響。控制器30可停止到定子35的功率流，或可以提供功率流以將反向扭矩施加到定子35上，以使得轉(zhuǎn)子36慢下來(lái)和停止，同時(shí)在高于第二預(yù)定速度的速度下僅發(fā)動(dòng)機(jī)26在車(chē)軸12處提供推進(jìn)力。
[0020]車(chē)輪速度傳感器88可操作地連接到控制器30，并將指示車(chē)輪18和車(chē)軸16的旋轉(zhuǎn)速度的傳感器信號(hào)提供至控制器30?？刂破?0使用傳動(dòng)裝置37的齒輪比將車(chē)軸16的旋轉(zhuǎn)速度與軸襯50的旋轉(zhuǎn)速度關(guān)聯(lián)。車(chē)輪速度傳感器88可以是防抱死制動(dòng)傳感器。車(chē)輪速度傳感器88將傳感器信號(hào)提供到控制器30，所述傳感器信號(hào)指示車(chē)軸16的速度和軸襯50的速度，并由此指示離合器34的扭矩容量，例如離合器34是否完全接合、完全松開(kāi)或處于兩種狀態(tài)之間并潛在地傳送一些扭矩?？梢詫⑥D(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度與車(chē)軸16的旋轉(zhuǎn)速度中的一個(gè)或全部?jī)蓚€(gè)與控制器30中的查找表中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)對(duì)比，以建立車(chē)輛10的三種不同的速度區(qū)域?？梢宰R(shí)別第一速度區(qū)域，其中離合器34被接合，且離合器容量超過(guò)電機(jī)32的扭矩容量。電機(jī)容量也將被存儲(chǔ)在查找表中。電機(jī)扭矩容量通常由功率限制，所述功率是扭矩和速度的積，并由此隨速度增大而減小?？梢宰R(shí)別同步區(qū)域，其中電機(jī)32被保持旋轉(zhuǎn)，以阻止轉(zhuǎn)子36和板70、72之間的打滑。最后，可識(shí)別完全脫開(kāi)(即完全松開(kāi))區(qū)域，其中沒(méi)有扭矩通過(guò)離合器34傳遞(即軸襯50處于高于第二預(yù)定速度的速度)，且電機(jī)32可由此減慢到零速，或減慢到與離合器34相等的速度，如下所述。
[0021]因?yàn)檩S襯50的速度可不同于鼓44的速度，因此當(dāng)從離合器34的脫開(kāi)狀態(tài)到接合狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，即當(dāng)軸襯50的速度減慢時(shí)，存在板70、72和鼓44之間離合器34打滑的可能性。然而，控制器30具有存儲(chǔ)的算法，該算法控制轉(zhuǎn)子36的速度和通過(guò)轉(zhuǎn)子36施加的扭矩，以降低或消除打滑，從而旋轉(zhuǎn)能量不作為熱量被浪費(fèi)，或被從車(chē)輪18突然去除以加速轉(zhuǎn)子36。至少可以部分地基于轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度計(jì)算打滑，所述旋轉(zhuǎn)速度如從電機(jī)速度傳感器46接收到的傳感器信號(hào)所指示。例如，轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度中的變化可以指示板70、72與鼓44的最初接觸或板70、72從鼓44的松開(kāi)。
[0022]因?yàn)樵诟哂谳S襯50的第二預(yù)定速度的情況下希望其中僅發(fā)動(dòng)機(jī)26驅(qū)動(dòng)車(chē)輛10的操作模式，所以當(dāng)控制器30確定軸襯50的速度高于第二預(yù)定速度、且配重板70、72因此完全脫開(kāi)時(shí)，控制器30可使轉(zhuǎn)子36的速度(如通過(guò)電機(jī)速度傳感器46所指示)減慢或停止。因?yàn)楫?dāng)軸襯50的速度高于第二預(yù)定速度時(shí)轉(zhuǎn)子36不需要旋轉(zhuǎn)，所以傳動(dòng)裝置60的齒輪比可以更高，且相比于其他情況為了給車(chē)軸16提供相同量的扭矩所需要的尺寸相比，電機(jī)32可具有更小的尺寸。
[0023]由此，控制器30可使用存儲(chǔ)的算法，至少部分地基于轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度、車(chē)軸16的旋轉(zhuǎn)速度和電機(jī)32的扭矩來(lái)確定離心促動(dòng)式離合器34的扭矩容量。可以通過(guò)監(jiān)測(cè)定子35的電流來(lái)確定電機(jī)32的扭矩?；谌绱舜_定的離合器34的扭矩容量，控制器30則可提供控制信號(hào)，從而提供到轉(zhuǎn)子36的電流基于離心促動(dòng)式離合器34的扭矩容量調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度或扭矩或旋轉(zhuǎn)速度和扭矩二者，以降低或避免打滑。
[0024]由此，當(dāng)電機(jī)32需要操作地經(jīng)由離合器34和傳動(dòng)裝置37與車(chē)輪18連接時(shí)，隨著車(chē)輪18減慢，轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度可被用于檢測(cè)離合器34閉合的開(kāi)始，并可通過(guò)增加扭矩到電動(dòng)機(jī)32而反作用到電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，以消除或降低輸出扭矩?cái)_動(dòng)(例如，將離合器34的打滑同步為零)。
[0025]控制離合器34的打滑避免或最小化電機(jī)32使用期間能量從有用功轉(zhuǎn)化為離合器34中的熱量，并避免或最小化離合器34從斷開(kāi)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到接合狀態(tài)時(shí)的輸出擾動(dòng)。離合器34閉合的開(kāi)始和離合器34的扭矩容量可僅基于其他的離合器操作特性(例如離合器34的旋轉(zhuǎn)速度以及軸襯50相對(duì)于鼓44的旋轉(zhuǎn)方向或軸襯50和鼓44之間的扭矩的施加)來(lái)確定。為了避免其中電機(jī)32必須旋轉(zhuǎn)以避免阻力但不能施加大的扭矩的狀態(tài)，可使離心離合器34能夠自施加扭矩，這使得正電機(jī)扭矩加強(qiáng)跨離合器34的摩擦連接的容量。
[0026]如圖1中所示，轉(zhuǎn)子36附接到鼓44，且如圖2中所示，從電機(jī)32到車(chē)軸16的順時(shí)針扭矩將增大離合器34的施加力，且來(lái)自電機(jī)32的逆時(shí)針扭矩將減小離合器34的容量。這導(dǎo)致在車(chē)輛的使用電機(jī)的向前推進(jìn)和再生制動(dòng)的相同速度下的非對(duì)稱的扭矩容量。當(dāng)車(chē)輛減慢且離合器34關(guān)閉時(shí)，可同時(shí)發(fā)生再生制動(dòng)。
[0027]如果具有配重板70、72的軸襯50操作地連接到傳動(dòng)裝置37的第一構(gòu)件60，如圖1中所示，且離合器34被允許靠近靜止的電機(jī)32的轉(zhuǎn)子36，則離合器34將試圖拖曳轉(zhuǎn)子36達(dá)到其自己的速度，可能引起扭矩峰值或顛簸。為了消除離合器34接合時(shí)的顛簸的潛在可能，可利用電機(jī)速度感測(cè)(例如通過(guò)速度傳感器46，或通過(guò)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子36的電流)來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子36正在被通過(guò)離合器拖曳的開(kāi)始而旋轉(zhuǎn)。控制器30具有存儲(chǔ)的算法，其改變電流，并且由此改變轉(zhuǎn)子36施加的扭矩，以降低或消除離合器34的打滑速度、扭矩?cái)_動(dòng)和接合能量。
[0028]離心促動(dòng)式離合器34可布置為使得軸襯50附接到轉(zhuǎn)子36，而鼓44附接到傳動(dòng)裝置37的第一構(gòu)件60。在該情況中，當(dāng)車(chē)軸16的旋轉(zhuǎn)速度降至離合器34將促動(dòng)的速度時(shí)，離心促動(dòng)式離合器34可通過(guò)轉(zhuǎn)子36的加速旋轉(zhuǎn)而促動(dòng)。在該情況中，電機(jī)扭矩(例如基于電流感測(cè))可被用于檢測(cè)離合器接合。類(lèi)似地，無(wú)論配重板70、72被連接以隨第一構(gòu)件60旋轉(zhuǎn)(如圖1所示)或是隨轉(zhuǎn)子34旋轉(zhuǎn)(如在替換實(shí)施例中)，電機(jī)扭矩和通過(guò)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度和車(chē)軸16或車(chē)輪18的旋轉(zhuǎn)速度(例如經(jīng)由車(chē)輪速度傳感器88)檢測(cè)的離合器打滑可被用于發(fā)現(xiàn)離合器34的扭矩容量或脫開(kāi)?；诒O(jiān)測(cè)到的信息，控制器30可識(shí)別三種速度區(qū)域:主動(dòng)區(qū)域，其中離合器34的扭矩容量超過(guò)轉(zhuǎn)子36的扭矩(這通常隨速度而消除)；同步區(qū)域，其中控制器30控制轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度以避免打滑，但不增加扭矩；以及其中控制器30控制電流的區(qū)域，，例如通過(guò)停止到電動(dòng)機(jī)32的電流以允許轉(zhuǎn)子36旋轉(zhuǎn)減慢到靜止(零)旋轉(zhuǎn)速度，或其中轉(zhuǎn)子36在離合器34上的拖曳等于離合器34在轉(zhuǎn)子36上的拖曳的速度，這稱為平衡速度。
[0029]由此，控制混合動(dòng)力車(chē)輛(例如車(chē)輛10)的方法包括:監(jiān)測(cè)電機(jī)32的轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度，和當(dāng)監(jiān)測(cè)的轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度指示離心促動(dòng)式離合器34打滑時(shí)，改變轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子36的扭矩中的一個(gè)?？赏ㄟ^(guò)從電機(jī)速度傳感器46接收傳感器信號(hào)來(lái)監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度。該方法還可包括經(jīng)由車(chē)輪速度傳感器88監(jiān)測(cè)車(chē)軸16的旋轉(zhuǎn)速度。
[0030]該方法可包括，基于轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度和車(chē)軸16的旋轉(zhuǎn)速度確定離心促動(dòng)式離合器34的扭矩容量，和如果車(chē)軸16的旋轉(zhuǎn)速度小于預(yù)定速度，則基于離心促動(dòng)式離合器34的扭矩容量改變轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度，以降低離合器打滑。即，如果車(chē)軸16的旋轉(zhuǎn)速度對(duì)應(yīng)于小于第二預(yù)定速度的軸襯50的旋轉(zhuǎn)速度，則轉(zhuǎn)子36在速度方面被調(diào)節(jié)，以根據(jù)需要增大或降低離合器34的扭矩容量。
[0031]該方法還可以包括監(jiān)測(cè)到電機(jī)32的電流，并基于監(jiān)測(cè)的電流而確定轉(zhuǎn)子36的扭矩。如果轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)速度、車(chē)軸16的旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子36的扭矩指示離心促動(dòng)式離合器34沒(méi)有接合，則控制器30停止到電動(dòng)機(jī)32的電流。
[0032]盡管離心促動(dòng)式離合器34顯示為具有從一個(gè)端部向外樞轉(zhuǎn)的配重板70、72，并由此，當(dāng)板沒(méi)有完全樞轉(zhuǎn)脫離與鼓44的接合時(shí)的速度范圍期間會(huì)引起打滑，但是，在另一個(gè)實(shí)施例中，離合器34可以是離心促動(dòng)的爪式離合器，其中配重板也稱為爪。當(dāng)彈簧的偏置力被克服時(shí)，例如當(dāng)達(dá)到或超出預(yù)定旋轉(zhuǎn)速度時(shí)，這樣的實(shí)施例中的配種板不會(huì)向外樞轉(zhuǎn)，但會(huì)抵抗彈簧從軸襯50直接徑向向外運(yùn)動(dòng)。在這樣的實(shí)施例中的板更利落地接合和斷開(kāi)，不具有在完全松開(kāi)和完全接合之間的可能發(fā)生打滑速度范圍。
[0033]盡管已經(jīng)對(duì)執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來(lái)實(shí)施本發(fā)明的許多替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種混合動(dòng)力車(chē)輛，具有車(chē)輪，并且包括: 電機(jī)，其具有可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子； 離心促動(dòng)式離合器，具有第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件、第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和附接到第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的至少一個(gè)促動(dòng)構(gòu)件；其中第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的一個(gè)操作地連接到車(chē)輪，且第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的另一個(gè)操作地連接到轉(zhuǎn)子；其中所述至少一個(gè)促動(dòng)構(gòu)件配置為，在第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件之間傳遞一定量的扭矩，所述一定量的扭矩在第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度增大時(shí)由于所述至少一個(gè)促動(dòng)構(gòu)件上的離心力而降低。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，進(jìn)一步包括: 傳動(dòng)裝置，操作地連接到車(chē)輪，且具有一構(gòu)件，該構(gòu)件被連接以隨第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中操作地連接到車(chē)輪的所述一個(gè)旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，進(jìn)一步包括: 控制器，其操作地連接到電機(jī)，且可操作來(lái)確定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度； 其中控制器可操作來(lái)改變轉(zhuǎn)子的扭矩和旋轉(zhuǎn)速度中的至少一個(gè)，以降低所述至少一個(gè)促動(dòng)構(gòu)件與第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的所述另一個(gè)之間的打滑。
4.如權(quán)利要求3所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，其中控制器基于電機(jī)速度傳感器、到電機(jī)的電流和與電流相關(guān)的電壓中的至少一個(gè)確定轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度。
5.如權(quán)利要求4所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，其中控制器操作地連接到車(chē)輪，且可操作為確定車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)速度；并且 其中控制器可操作來(lái)改變轉(zhuǎn)子的扭矩和轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度中的所述至少一個(gè)，以降低所述至少一個(gè)促動(dòng)構(gòu)件與第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件和第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件中的所述另一個(gè)之間的打滑，所述打滑通過(guò)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)速度所指示。
6.如權(quán)利要求5所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，其中控制器可操作來(lái)至少部分地基于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)速度確定離心促動(dòng)式離合器的扭矩容量；并且 其中控制器配置為基于離心促動(dòng)式離合器的扭矩容量改變轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子的扭矩中的所述至少一個(gè)。
7.如權(quán)利要求5所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，其中控制器可操作來(lái)至少部分地基于輪的旋轉(zhuǎn)速度確定離心促動(dòng)式離合器是否被脫開(kāi)；和 其中控制器可操作為停止到電機(jī)的電流，使得當(dāng)離心促動(dòng)式離合器脫開(kāi)時(shí)轉(zhuǎn)子減慢。
8.如權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車(chē)輛，其中第一可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件是軸襯，其操作地連接到車(chē)輪，第二可旋轉(zhuǎn)構(gòu)件是鼓，其被軸襯徑向地圍繞，且操作地連接到轉(zhuǎn)子，且所述至少一個(gè)促動(dòng)構(gòu)件是樞轉(zhuǎn)地附接到軸襯的配重板。
9.一種混合動(dòng)力車(chē)輛，其具有車(chē)軸和連接到所述車(chē)軸的車(chē)輪，且包括: 電機(jī)，其具有可旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子； 離心促動(dòng)式離合器，其具有: 軸襯、被軸襯徑向地圍繞的鼓和樞轉(zhuǎn)地附接到軸襯的配重板；其中配重板配置為當(dāng)軸襯沿第一方向的旋轉(zhuǎn)速度低于第一預(yù)定速度時(shí)在軸襯和鼓之間傳遞扭矩，且配重板配置為當(dāng)軸襯沿第一旋轉(zhuǎn)方向的旋轉(zhuǎn)速度高于第二預(yù)定速度時(shí)由于離心力而從鼓松開(kāi)，以阻止軸襯和鼓之間的扭矩傳遞；傳動(dòng)裝置，操作地連接到車(chē)軸，并具有被連接以隨軸襯旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件；其中該傳動(dòng)裝置在軸襯和車(chē)軸之間具有齒輪比；且其中，轉(zhuǎn)子配置為隨鼓旋轉(zhuǎn)，在車(chē)軸的旋轉(zhuǎn)速度大于除以齒輪比后的第二預(yù)定速度時(shí)，電機(jī)由此操作地從車(chē)軸斷開(kāi)。
10.一種控制混合動(dòng)力車(chē)輛的方法，包括: 監(jiān)測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度；和 當(dāng)監(jiān)測(cè) 到的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度指示將扭矩從轉(zhuǎn)子傳遞到車(chē)輪的離心促動(dòng)式離合器打滑時(shí)，改變轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)速度和轉(zhuǎn)子扭矩中的一個(gè)；并且其中離心促動(dòng)式離合器配置為在車(chē)輪的旋轉(zhuǎn)速度增大時(shí)由于離心力而脫開(kāi)，由此將轉(zhuǎn)子從車(chē)輪斷開(kāi)。
【文檔編號(hào)】B60K6/36GK103522889SQ201310269131
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】A.G.霍爾姆斯, M-J.金, S.A.塔諾斯基 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司