專利名稱：用于控制多模式混合動力變速器的多次evt換檔的方法
技術領域：
本發(fā)明總體涉及用于機動車輛的混合動力系及其液壓控制。
背景技術：
機動車輛包括能操作推進車輛并驅動車載電子器件的動力系。動力系，或傳動系， 通常包括通過多速動力變速器給最終傳動系統(tǒng)提供動力的發(fā)動機。許多車輛由往復活塞式 內燃機(ICE)來驅動?；旌蟿恿囕v使用替代的動力源來推進車輛，從而最小化因為動力而對發(fā)動機的 依賴性。例如，混合動力電動車輛(HEV)結合電能和化學能，并且將其轉換為機械動力來推 進車輛并且驅動車輛系統(tǒng)。HEV通常采用獨立運行或與內燃機協(xié)同運行的一個或多個電機 來推進車輛。由于混合動力車輛可從除發(fā)動機以外的源得到其動力，所以在車輛停止或由 替代的(多個)動力源推進時可關閉混合動力車輛中的發(fā)動機。并聯混合動力結構通常由內燃機和一個或多個電動馬達/發(fā)電機組件來表征，其 全部直接機械地聯接到變速器。并聯混合動力設計采用結合的電動馬達/發(fā)電機，從而提 供牽引力并可取代常規(guī)的起動器馬達和交流發(fā)電機兩者。馬達/發(fā)電機電連接到能量存儲 裝置(ESD)。能量存儲裝置可以是化學蓄電池?？刂茊卧糜谡{整能量存儲裝置與馬達/ 發(fā)電機之間的電功率交換，以及第一和第二馬達/發(fā)電機之間的電功率交換。電動無級變速器(EVT)通過組合串聯和并聯混合動力系結構兩者的特征以及常 規(guī)非混合動力變速器的元件來提供連續(xù)可變速度比。EVT可設計成以固定檔(re)模式和 EVT模式兩者操作。當以固定檔模式操作時，取決于差速齒輪子組的選擇布置，變速器輸出 構件的旋轉速度是來自于發(fā)動機的輸入構件的旋轉速度的固定比率。EVT還配置用于機械 獨立于最終傳動件的發(fā)動機操作。EVT可使用差速齒輪裝置將一部分其所傳遞的動力傳送通過(多個)電動馬達/ 發(fā)電機，它的其余動力被傳送通過機械的其他并聯路徑。所使用的差速齒輪裝置的一種形 式是周轉圓的行星齒輪裝置。然而，例如在不使用行星齒輪的情況下，如通過使用錐齒輪或 其他差速齒輪裝置可以設計動力分離變速器。多個液壓致動的扭矩傳遞機構，例如離合器和制動器，可選擇性地接合以選擇性 地致動齒輪元件，以便在變速器的輸入與輸出軸之間建立不同的前進和倒檔速度比和模 式。術語“離合器”在下文中用于指代扭矩傳遞機構，包括但不限于通常稱為離合器和制動 器的裝置。從一個速度比或模式到另一個的換檔可響應于車輛狀況和操作者(駕駛員)需 求?！八俣缺取蓖ǔ６x為變速器輸入速度除以變速器輸出速度。因而，低檔范圍具有高速 度比，高檔范圍具有相對較低的速度比。EVT的不同操作狀態(tài)可稱為范圍或模式。

發(fā)明內容
提供一種用于在混合動力系中執(zhí)行換檔的方法。所述動力系配置用于以多個電動 無級變速模式(EVT)操作且包括內燃機、第一電機和第二電機。所述方法包括確定是否需要多次換檔操作(multiple-shiftmaneuver)。所述多次換檔操作包括從初始EVT模式換檔 到中間EVT模式且然后從中間EVT模式換檔到目標EVT模式。所述方法確定是否需要單級 輸入曲線來執(zhí)行多次換檔操作且產生單級輸入速度曲線。所述方法將單級輸入速度曲線與第一或第二多次換檔型式進行匹配。所述多次 換檔型式均由多次換檔操作期間缺乏固定檔推進來表征，包括從初始EVT模式換檔到中間 EVT模式，換檔到目標EVt模式。所述方法通過采用準異步過渡換檔事件和電動變矩器過渡 換檔事件兩者來執(zhí)行所述第一和第二多次換檔型式中的一種。準異步過渡換檔事件采用第一待接合的離合器和第一待分離的離合器，且包括引 起第一待分離的離合器的受控滑移，同時提供來自于至少一個電機的反作用扭矩。準異步 過渡換檔事件與所提供的電機的反作用扭矩成比例地將來自于第一待分離的離合器的扭 矩卸載。準異步過渡換檔事件在完成第一待分離的離合器的卸載之前開始第一待接合的離 合器的滑移接合，在整個換檔事件的持續(xù)時間期間，第一待分離的離合器和第一待接合的 離合器中的至少一個由非零滑移速度來表征。電動變矩器過渡換檔事件采用第二待接合的離合器和第二待分離的離合器，且包 括完全卸載第二待分離的離合器并用至少一個電機來控制變速器的輸出扭矩。電動變矩器 過渡換檔事件然后同步接合第二待接合的離合器。所述方法在不采用或進入固定檔推進的 情況下執(zhí)行所述第一和第二多次換檔型式中的一種。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其他特征和優(yōu)點將從下面結合附圖和所附權利要 求對為實施本發(fā)明的優(yōu)選實施例和其它模式的詳細描述中變得顯而易見。


圖1是具有根據本發(fā)明的多模式、電動無級混合動力變速器的示例性車輛動力系 的示意性杠桿圖；圖2是列出對于圖1中所示的變速器的每個操作模式而言被接合的扭矩傳遞機構 的真值表；和圖3是各個操作區(qū)域相對于圖1中所示的變速器的輸入和輸出速度的圖形圖示；圖4A是使用固定檔比執(zhí)行的多次換檔操作的速度曲線的示意性圖形圖示；圖4B是使用單輸入速度曲線的多次換檔操作的速度曲線的示意性圖形圖示；圖5是示出了用于根據本發(fā)明使用單輸入速度曲線來執(zhí)行多次換檔操作的控制 方法的示意性流程圖；圖6是詳細地示出了電動變矩器過渡換檔事件的示意性流程圖；和圖7是詳細地示出了準異步過渡換檔事件的示意性流程圖
具體實施例方式要求保護的本發(fā)明在混合動力型車輛動力系的背景中描述要求保護的發(fā)明，所述 動力系具有多模式、多速、電動無級混合動力變速器，所述變速器僅被意在提供可包含和實 施本發(fā)明的代表性應用。要求保護的發(fā)明并不限于在附圖中所示的具體動力系裝置中。此 外，在此所示的混合動力系已經被大大簡化，應當理解的是，本領域技術人員將認識到關于 混合動力系或者混合動力型車輛的標準操作的進一步信息。
參考附圖，其中在整個若干附圖中相似的參考標記標識相似的部件，圖1示出了 總體上以10標記的示例性車輛動力系統(tǒng)的示意性杠桿圖。動力系10包括可重新起動的發(fā) 動機12，發(fā)動機12經由多模式、電動無級混合動力型動力變速器14選擇性地驅動連接到最 終傳動系統(tǒng)16或與最終傳動系統(tǒng)16動力流連通。杠桿圖是機械裝置(如自動變速器)的部件的示意圖。每個獨立的杠桿表示行星 齒輪組，其中行星齒輪的三個基本機械部件均由節(jié)點表示。因而，單個杠桿包含三個節(jié)點 一個用于太陽輪構件，一個用于行星齒輪行星架構件，一個用于齒圈構件。每個杠桿的節(jié)點 之間的相對長度可以用于表示每個相應齒輪組的齒圈-太陽輪比。繼而，這些杠桿比用于 改變變速器的傳動比以實現合適的比和比級數。各個行星齒輪組的節(jié)點和變速器的其它部 件(例如，馬達/發(fā)電機)之間的機械聯接件或互連件由細的水平線表示。扭矩傳遞裝置 (例如離合器和制動器)表示為交叉的指形物。如果所述裝置是制動器，則一組指形物被固 接。變速器14被設計成用于從發(fā)動機12例如通過輸入構件18接收其驅動動力的至 少一部分。變速器輸入構件18 (本質上為軸)可以是發(fā)動機輸出軸(也稱為“曲軸”)。可 替換地，瞬時扭矩阻尼器(未示出)可實施在發(fā)動機12與變速器14的輸入構件18之間。 發(fā)動機12將動力傳遞到變速器14，變速器14通過變速器輸出構件或軸20分配扭矩以驅動 最終傳動系統(tǒng)16并因此推進車輛(未示出)。在圖1中所描述的實施例中，發(fā)動機12可以是多種形式石油燃料的原動機中的任 一種，例如往復活塞式內燃機，包括火花點火式汽油發(fā)動機和壓縮點火式柴油發(fā)動機。發(fā)動 機12容易地適于將其可用動力在運行速度的范圍(例如從處于或接近600轉每分(RPM) 的怠速到超過6000RPM)提供給變速器14。無論發(fā)動機12如何連接到變速器14，輸入構件 18都連接到封裝在變速器14內的差速齒輪組，這在下面將更詳細地解釋。仍參考圖1，混合動力變速器14使用一個或多個差速齒輪裝置，優(yōu)選地本質上是 三個互連的周轉圓的行星齒輪組，其分別以24、26、28來總體表示。每個齒輪組都包括三個 齒輪構件第一、第二和第三構件。在本說明書和在權利要求中當涉及第一、第二和第三齒 輪組時，這些組在附圖中可以任何順序(例如從左到右，從右到左等)被記為“第一”到“第 三”。類似地，在本說明書和在權利要求中當涉及每一齒輪組的第一、第二和第三構件時，對 于每一齒輪組來說這些構件在附圖中可以任何順序(例如從上到下，從下到上，等)被記為 或標識為“第一”到“第三”。第一行星齒輪組24具有三個齒輪構件分別為第一構件30、第二構件32和第三 構件34。第一、第二和第三構件對應于圖1從上到下看所示的杠桿圖的第一、第二和第三節(jié) 點。在優(yōu)選實施例中，第一構件30包括包圍第三構件34的外齒輪構件(可稱為“齒圈”)， 第三構件34可包括內齒輪構件(可稱為“太陽輪”)。在該例中，第二構件32用作行星架構 件。即，多個行星齒輪構件(可被稱為“小齒輪”)轉動地安裝在第二構件/行星架32上。 每個行星齒輪構件與第一構件/齒圈30和第三構件/太陽輪34嚙合地接合。第二行星齒輪組26也具有三個齒輪構件分別為第一構件40、第二構件42和第 三構件44。在如上關于第一行星齒輪組24討論的優(yōu)選實施例中，第二行星齒輪組26的第 一構件40是包圍第三構件44的外“齒圈”構件，其中第三構件44是內“太陽輪”構件。齒 圈構件40與太陽輪構件44共軸地對準并且可相對于太陽輪構件44轉動。多個行星齒輪構件轉動地安裝在第二構件42上，第二構件42用作行星架構件，使得每個行星齒輪嚙合地 接合齒圈構件40和太陽輪構件44兩者。類似于第一齒輪組24和第二齒輪組26，第三行星齒輪組28也分別具有第一構件 50、第二構件52和第三構件54。然而，在該布置中，在表示第三行星齒輪組28的杠桿的中 間節(jié)點上所示的第二構件52是外“齒圈”。齒圈(第二構件52)相對于太陽輪/第三構件 54共軸地對準并且可相對于太陽輪/第三構件54轉動。第一構件50在該具體齒輪組中是 行星架，且在上部節(jié)點上顯示。這樣，多個行星或小齒輪構件轉動地安裝在行星架/第一構 件50上。每個小齒輪構件都對準以嚙合地接合齒圈(第二構件52)和相鄰小齒輪構件或 者太陽輪(第三構件54)和相鄰小齒輪構件。在一個實施例中，第一行星齒輪組24和第二行星齒輪組26每個都包括簡單的行 星齒輪組，而第三行星齒輪組包括復合的行星齒輪組。然而，如上所述的行星架構件中的每 個可以是單小齒輪(簡單的)行星架組件或者是雙小齒輪(復合的)行星架組件。具有長 小齒輪的實施例也是可能的。第一行星齒輪組24、第二行星齒輪組26和第三行星齒輪組28相結合使得第一行 星齒輪組24的第二構件32如通過中心軸36聯結到(即，連續(xù)地連接到)第二行星齒輪組 26的第二構件42和第三行星齒輪組28的第三構件54。這樣，這三個齒輪構件32、42、54 被剛性地附接以便共同轉動。發(fā)動機12 (例如通過整體式轂襯38)連續(xù)地連接到第一行星齒輪組24 (即，第一 構件30)，以便與其共同轉動。第一行星齒輪組24的第三構件34例如通過第一套軸46連 續(xù)地連接到第一馬達/發(fā)電機組件56 (在此也稱作“馬達A”)。第二行星齒輪組26的第三 構件44例如通過第二套軸48連續(xù)地連接到第二馬達/發(fā)電機組件58 (在此也稱作“馬達 B”)。第三行星齒輪組28的第二構件52 (齒圈)例如通過整體式轂襯連續(xù)地連接到變速器 輸出構件20。第一套軸46和第二套軸48可包圍中心軸36。第一扭矩傳遞裝置70 (在此可互換地稱作離合器“Cl”)將第一齒輪構件50與固 定構件(在圖1中由變速器殼體60來表示)選擇性地連接。第二套軸48并從而齒輪構件 44和馬達/發(fā)電機58通過選擇性地接合第二扭矩傳遞裝置72 (在此可互換地稱作離合器 “C2”)被選擇性地連接到第三行星齒輪組28的第一構件50。第三扭矩傳遞裝置74(在此 可互換地稱作離合器“C3”)將第二行星齒輪組26的第一齒輪構件40選擇性地連接到變速 器殼體60。第一套軸46并從而第三齒輪構件34和第一馬達/發(fā)電機56通過選擇性地接 合第四扭矩傳遞裝置76 (在此可互換地稱作離合器“C4”)也被選擇性地連接到第二行星齒 輪組26的第一構件40。第五扭矩傳遞裝置78(在此可互換地稱作離合器“C5”)將發(fā)動機12的輸入構件 18和第一行星齒輪組24的第一齒輪構件30選擇性地連接到變速器殼體60。離合器C5是 輸入制動離合器，在發(fā)動機12關閉時選擇性地鎖定輸入構件18。鎖定輸入構件18為再生 制動能量提供更多的反作用。如下文所示，參考圖2，C5不包含在變速器14的模式/檔位 /空檔換檔操作中。第一扭矩傳遞裝置70和第二扭矩傳遞裝置72 (Cl和C2)可被稱為“輸出離合器”。 第三扭矩傳遞裝置74和第四扭矩傳遞裝置76 (C3和C4)可被稱為“保持離合器”。在圖1中所示的示例性實施例中，各種扭矩傳遞裝置70、72、74、76、78(C1_C5)都是摩擦離合器。然而，可采用其他常規(guī)的離合器構造，例如本領域技術人員可認識到的齒式 離合器、搖桿式離合器等。離合器C1-C5可被液壓致動，從而接收來自泵(未示出)的加壓 液壓流體。例如通過使用常規(guī)的液壓流體控制回路，實現對離合器C1-C5的液壓致動，如本 領域技術人員能想到的那樣。在混合動力系10被用于陸地車輛的在此描述的示例性實施例中，變速器輸出軸 20操作性地連接到最終傳動系統(tǒng)(或“傳動系”)。所述傳動系可包括前差速器或后差速 器，或其他扭矩傳遞裝置，其將扭矩輸出通過相應的車橋或半軸(未示出)提供給一個或多 個車輪。車輪可以是采用所述車輪的車輛的前輪或后輪，或者它們可以是履帶式車輛的驅 動齒輪。本領域技術人員將應當認識到，在不改變本發(fā)明的范圍的情況下，最終傳動系統(tǒng)可 包括任何已知的構造，包括前輪驅動(FWD)、后輪驅動(RWD)、四輪驅動(4WD)或全輪驅動 (AffD)。全部行星齒輪組24、26、28，以及第一馬達/發(fā)電機56和第二馬達/發(fā)電機58 (馬 達A和馬達B)優(yōu)選地關于中間中心軸36或其它軸線被共軸定向。馬達A或馬達B可采用 環(huán)形構造，從而允許一個或兩者大體包圍所述三個行星齒輪組24、26、28。這種構造可減少 總封裝，即混合動力變速器14的直徑和縱向尺寸最小化。混合動力變速器14從多個扭矩產生裝置接收輸入驅動扭矩?！芭ぞ禺a生裝置”包 括發(fā)動機12和馬達/發(fā)電機56、58，作為能量從存儲在燃料箱中的燃料或從存儲在電能存 儲裝置中的電勢轉換(均未示出)的結果。發(fā)動機12、馬達A(56)和馬達B(58)可獨立運行或協(xié)同運行(與上述的行星齒輪 組以及選擇性地接合的扭矩傳遞機構結合)，從而轉動變速器輸出軸20。此外，馬達A和馬 達B優(yōu)選地構造成用于選擇性地操作為馬達和發(fā)電機。例如，馬達A和馬達B能夠將電能 轉換成機械能(例如，在車輛推進期間)，并且還能夠將機械能轉換成電能(例如，在再生制 動期間或者在從發(fā)動機12提供過多動力期間)。繼續(xù)參考圖1，具有分布式控制器結構的電子控制裝置(或“控制器”)在示例性 實施例中示意性地示出為基于微處理器的電子控制單元(E⑶)80。E⑶80包括帶有合適量 的可編程存儲器(總的以82表示)的存儲介質，所述存儲介質被編程為包括但不限于調整 多模式混合動力變速器操作的算法或方法100，如下文關于圖4更詳細地討論的那樣。如下文所述，控制裝置可操作以提供對在此示意性描繪并描述的動力系10的協(xié) 調系統(tǒng)控制。該控制裝置的組成元件可以是總體車輛控制系統(tǒng)的子組。該控制系統(tǒng)可操作 以綜合有關信息和輸入，并且執(zhí)行控制方法和算法以控制各種致動器，從而實現控制目標。 控制系統(tǒng)監(jiān)測目標和參數，包括但不限于燃料經濟性、排放物、性能、駕駛性能、以及對傳 動系硬件(例如但不限于發(fā)動機12、變速器14、馬達A、馬達B和最終傳動件16)的保護。分布式控制器結構(ECU80)可包括變速器控制模塊(TCM)、發(fā)動機控制模塊 (ECM)、變速器功率逆變器模塊(TPIM)、蓄電池組控制模塊(BPCM)?；旌蟿恿刂颇K (HCP)可被集成為提供對前述控制器的總體控制和協(xié)調。用戶接口(UI)操作性地連接到多個裝置(未示出)，車輛操作者通常通過所述裝 置控制或引導動力系的操作。用戶接口的示例性車輛操作者輸入包括加速踏板、制動踏板、 變速器檔位選擇器和車速巡航控制以及本領域技術人員可想到的其它輸入。每個前述控制器與其他控制器、傳感器、致動器等通信(例如經控制局域網(CAN)總線或通信結構)。CAN總線允許控制參數和指令在各種控制器之間的結構化通信。所使用 的通信協(xié)議是專用的。例如但不限于，一個可用的通信協(xié)議是汽車工程師學會標準J1939。 CAN總線和合適的協(xié)議提供了前述控制器和提供了例如防抱死制動、牽引控制和車輛穩(wěn)定 性等功能的其他控制器之間的穩(wěn)固信息傳遞和多控制器交互。發(fā)動機控制模塊操作性地連接到發(fā)動機12且與發(fā)動機12通信。發(fā)動機控制模塊 構造成用于經多個離散線路從各種傳感器中獲取數據并且控制發(fā)動機12的各種致動器。 發(fā)動機控制模塊接收來自混合動力控制模塊的發(fā)動機扭矩指令、產生期望的車橋扭矩、并 指示被傳送到混合動力控制模塊的實際發(fā)動機扭矩?？捎砂l(fā)動機控制模塊感測的各種其 他參數包括發(fā)動機冷卻劑溫度、變速器的發(fā)動機輸入速度、歧管壓力、和環(huán)境空氣溫度及壓 力?？捎砂l(fā)動機控制模塊控制的各種致動器包括但不限于燃料噴射器、點火模塊和節(jié)氣門 控制模塊。變速器控制模塊操作性地連接到變速器14，并且用以獲取來自各種傳感器的數據 并為變速器14提供指令信號。從變速器控制模塊到混合動力控制模塊的輸入可包括每一 離合器C1-C5的估計離合器扭矩，和變速器輸出軸20的轉動速度。額外的致動器和傳感器 可用于將來自變速器控制模塊的額外信息提供給混合動力控制模塊用于控制目的。前述控制器中的每一個可以是通用數字計算機，通常包括微處理器或中央處理單 元、只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、電可編程只讀存儲器(EPROM)、高速時鐘、模 擬數字(A/D)和數字模擬(D/A)電路、輸入/輸出電路和裝置(I/O)以及合適的信號調節(jié) 及緩沖器電路。每個控制器具有一組控制算法，包括存儲在ROM中并被執(zhí)行提供每一個計 算機的相應功能的常駐程序指令和標定值。在各種計算機之間的信息傳遞可使用前述CAN 來實現。響應于由用戶接口所捕獲到的操作者輸入，監(jiān)督式混合動力控制模塊控制器和如 上關于圖1所述的一個或多個其他控制器確定期望變速器輸出扭矩。混合動力變速器14 的選擇性地操作的部件被適當地控制并操縱以響應操作者需求。例如，在圖1所示的實施 例中，當操作者選擇前進驅動范圍并操縱加速踏板或制動踏板時，混合動力控制模塊確定 變速器的輸出扭矩，所述輸出扭矩影響車輛如何以及何時加速或減速。最終的車輛加速受 到其他變量的影響，這些變量包括如道路負載、道路坡度和車輛質量的因素。混合動力控制 模塊監(jiān)測扭矩產生裝置的參數狀態(tài)，并確定達到期望扭矩輸出所需的變速器的輸出。在混 合動力控制模塊的引導下，變速器14在從慢到快的輸出速度范圍上運行，以便滿足操作者 需求。E⑶80還接收來自傳感器的頻率信號，用于處理成輸入構件18的速度Ni和輸出構 件20的速度No，以便用于控制變速器14。系統(tǒng)控制器還可接收并處理來自壓力開關(未 示出)的壓力信號，用于監(jiān)測離合器施用腔壓力?？商鎿Q地，可采用用于大范圍壓力監(jiān)測的 壓力變送器。脈寬調制(PWM)和/或二進制控制信號由控制器80傳送到變速器14，用于控 制離合器C1-C5的填充和排空，以便施用和釋放離合器C1-C5。此外，控制器80可接收變速器流體貯槽溫度數據，例如來自于熱電偶輸入(未示 出)，以得到貯槽溫度?？刂破?0可提供從輸入速度Ni得到的PWM信號和貯槽溫度，用于 經一個或多個調節(jié)器控制管線壓力。離合器C1-C5的填充和排空可例如通過響應于PWM和二進制控制信號由螺線管控制的滑閥來實現?？刹捎檬褂每勺兎艢饴菥€管的調整閥以提供閥塞在閥體內的精確定位并 提供在施用期間對離合器壓力的相應精確控制。類似地，可采用一個或多個管線壓力調節(jié) 器(未示出)，以便根據控制信號建立所調節(jié)的管線壓力?？邕^離合器的離合器滑移速度可 例如從變速器輸入速度、輸出速度、馬達A速度和/或馬達B速度得出。多模式、電動無級混合動力變速器14配置用于多種變速器操作模式。圖2中提供 的真值表示出了扭矩傳遞機構C1-C4的示例性接合排定表以實現操作狀態(tài)或模式陣列。在 所述表中描述的各種變速器操作模式表示了對于每一操作模式來說特定離合器C1-C4中 的哪些被接合(致動)，以及哪些被釋放(停用)?？傮w而言，可執(zhí)行變速器14中的比率變化，使得扭矩擾動最小化，且換檔是平穩(wěn) 的且不引起車輛乘員的反感。此外，離合器C1-C4的釋放和施用應當以消耗最小量的能量 且不會負面影響離合器耐用性的方式執(zhí)行。影響這些考慮的一種主要因素是被控制的離合 器處的扭矩，所述扭矩可能根據諸如加速和車輛負載的性能需求而顯著變化。改進的換檔 可通過在施用或釋放時離合器處的零或接近零的反作用扭矩狀況來完成，所述狀況導致跨 過離合器的大致零滑移?？邕^離合器具有零滑移的離合器可稱為同步操作。電動無級操作模式可分為四大類輸入分離模式、輸出分離模式、復合分離模式和 串聯模式。在輸入分離模式，一個馬達/發(fā)電機(例如，馬達A或馬達B)被齒輪傳動連接， 使得其速度與變速器輸出成正比地變化，且另一個馬達/發(fā)電機(例如，馬達A或馬達B 中的另一個)被齒輪傳動連接，使得其速度是輸入和輸出構件速度的線性組合。在輸出分 離模式，一個馬達/發(fā)電機被齒輪傳動連接，使得其速度與變速器輸入構件成正比地變化， 且另一個馬達/發(fā)電機被齒輪傳動連接，使得其速度是輸入構件和輸出構件速度的線性組 合。然而，復合分離模式使得兩個馬達/發(fā)電機均被齒輪傳動連接，使得它們的速度是輸入 和輸出構件速度的線性組合，但與輸入構件的速度或輸出構件的速度都不成正比。最后，當以串聯模式運行時，一個馬達/發(fā)電機被齒輪傳動連接，使得其速度與變 速器輸入構件的速度成正比地變化，且另一個馬達/發(fā)電機被齒輪傳動連接，使得其速度 與變速器輸出構件的速度成正比地變化。當以串聯模式運行時，在輸入構件和輸出構件之 間沒有直接機械動力變速器路徑，因而所有動力必須電動傳輸。在如上所示的四大類電動無級操作模式中的每一個中，馬達速度都是輸入速度和 輸出速度的線性組合。因此，這些模式具有兩個速度自由度(為了簡便起見縮寫為“D0F”)。 數學上，這類模式的扭矩(T)和速度(N)方程采用以下形式 其中a和b是由變速器齒輪裝置所確定出的系數。EVT模式類型可從b系數矩陣 的結構中確定。即，如果I^1 = K2 = O或K1 = I^2 = O,那么模式是串聯模式。如果bi, ！ = 0或b1>2 = 0，那么模式是輸入分離模式。如果b2>1 = 0或b2,2 = 0，那么模式是輸出分 離模式。例如如果！^丨！^丨！^丨和、』中的每一個都非零，那么模式是復合分離模式。電動無級變速器還可包含一個或多個固定檔(re)模式。通常，固定檔模式是由于 閉合(即致動)比選擇電動無級模式所需數目多的一個額外的離合器引起。在固定檔模式 中，輸入速度和每個馬達速度與輸出速度成比例。因此，這些模式具有僅一個速度自由度。 數學上，該類模式的扭矩和速度方程采用以下形式
其中a和b是由變速器齒輪裝置所確定出的系數。如果I^1非零，那么在以固定檔 模式運行期間，馬達A可有助于輸出扭矩。如果b1>2非零，那么在以固定檔模式運行期間， 馬達B可有助于輸出扭矩。如果b1>3非零，那么在以固定檔模式運行期間，發(fā)動機可有助于 輸出扭矩。如果b1>3為零，那么模式是純電動固定檔模式。電動無級變速器還可配置用于具有三個速度自由度的一個或多個模式。這些模式 可能包括或可能不包括反作用扭矩源以使變速器能夠產生與發(fā)動機扭矩或馬達扭矩成比 例的輸出扭矩。如果具有三個速度自由度的模式能夠產生輸出扭矩，那么發(fā)動機和連接為 反作用于發(fā)動機扭矩的任何馬達的扭矩將與輸出扭矩大體成比例。如果馬達不被連接為反 作用于發(fā)動機扭矩，那么其扭矩可被指令成獨立于變速器輸入和輸出速度控制其速度。在具有三個速度自由度的模式中，通常不可能獨立于輸出扭矩容易地控制蓄電池 功率。該類型模式產生與系統(tǒng)中每一個反作用扭矩源成比例的輸出扭矩。由三個扭矩源中 的每一個所提供的總輸出動力的一部分可通過改變馬達速度和輸入速度來調節(jié)?？紤]到 流入或流出能量存儲裝置的功率是發(fā)動機、輸出和其中一個馬達的輸出扭矩以及速度的函 數，這些模式此后被稱為電動變矩器(eTC)模式。數學上，該類模式的扭矩和速度方程采用 以下形式 其中a和b是由變速器齒輪裝置所確定出的系數。如果非零，那么當運行在 eTC模式中時，馬達A用作反作用構件并且其扭矩與輸出扭矩成比例。如果ai>1為零，那么 馬達A被斷開并且其扭矩不由輸出扭矩來確定。如果、2非零，那么當運行在eTC模式中 時，馬達B用作反作用構件并且其扭矩與輸出扭矩成比例。如果為零，那么馬達B被斷 開并且其扭矩不由輸出扭矩來確定。如果^3非零，那么在固定檔模式運行期間發(fā)動機可 有助于輸出扭矩。如果a1>3為零，那么輸入被斷開并且其扭矩不由輸出扭矩來確定。如果 a^au、和a1>3都為零，那么模式是不能產生輸出扭矩的空檔模式。圖2中示出四個空檔模式。在空檔1中，全部離合器被釋放?？諜n1可以在整個 車輛停止且處于關閉狀態(tài)時使用，因此在整個動力系10中沒有動力分配(電、機械的或其 他形式的)被有效地分配。在空檔1中，12伏發(fā)動-照明-點火(SLI)蓄電池可用于發(fā)動 機起動。在空檔2中，僅離合器C3被接合，馬達A和馬達B可反作用于發(fā)動機12以便起動 或充電能量存儲裝置。類似于空檔2，在變速器14處于空檔3時，馬達A和馬達B可反作用 于發(fā)動機12以便起動或充電能量存儲裝置，并且離合器C4作為唯一被接合的扭矩傳遞裝 置。在空檔4中，第三離合器C3和第四離合器C4都處于被致動狀態(tài)。在這種情況下，馬達 A被鎖定或“固接”，馬達B與發(fā)動機12齒輪傳動連接用于發(fā)動機起動。第一行星齒輪組24和第二行星齒輪組26與第一馬達/發(fā)電機56和第二馬達/ 發(fā)電機58協(xié)作，連同第一離合器Cl和第二離合器C2的選擇性地接合，以構建電動變矩器(eTC)。例如，當變速器14運行在eTC模式時，取決于有效控制排定表，馬達A和/或馬達 B的電輸出可被調節(jié)成用于控制從發(fā)動機12經變速器差速齒輪裝置到輸出構件20的扭矩 傳遞。當起動車輛時，通過接合第一離合器Cl建立ETCl模式。在ETCl模式中，馬達A借 助于第一行星齒輪組24和第三行星齒輪組28反作用于發(fā)動機12，馬達B空轉。在ETCl模 式中，通過逐漸增加由馬達A產生的電功率(即馬達A的反作用力)的量，靜止的車輛可被 平穩(wěn)地起動，同時發(fā)動機12保持處于適當的速度。存在使用在此所闡述的變速器構造可用的兩個其他可替代eTC模式。ETC2模式， 還稱為“復合eTC”，可通過接合離合器C2并分離其余離合器來啟動。在ETC2模式中，馬達 A借助于第一行星齒輪組24和第三行星齒輪組28反作用于發(fā)動機12，同時馬達B使發(fā)動 機12和馬達A反作用到輸出構件20。通過協(xié)作管理由馬達A和馬達B所產生的電功率輸 出的量來操作發(fā)動機扭矩的分配。第三eTC模式，ETC12模式，可通過接合離合器Cl和離合器C2兩者來啟動。類似 于ETCl模式，馬達A借助于第一行星齒輪組24和第三行星齒輪組28反作用于發(fā)動機12。 然而，在這種情形下，馬達B固接到變速器殼體60。在ETC12模式中，通過逐漸增加由馬達 A產生的反作用力(可與馬達A產生的電功率成比例)，車輛可被平穩(wěn)地加速，同時發(fā)動機 12保持處于適當的速度。當發(fā)動機12處于關閉狀態(tài)時，變速器14可使用eTC模式離合器控制排定表來改 變由馬達A所產生的電能的量，以便逐漸增大馬達A和/或馬達B的驅動扭矩。例如，當發(fā) 動機12處于關閉狀態(tài)時，如果變速器14被切換至ETCl模式，那么發(fā)動機12將經由輸入構 件18產生反作用力。在無需啟動發(fā)動機12的情況下，馬達A的驅動輸出于是可得到控制， 并且保持連續(xù)且不中斷的變速器輸出扭矩。本文所述的示例性動力系10具有三個固定檔(re)、或“直接”操作模式。在變速 器14的該實施例的所有固定檔模式中，通過操作發(fā)動機12來向前驅動車輛。離合器C1、C3 和C4的選擇性地接合將變速器14切換至rei模式中。在rei中，馬達A固接，并且發(fā)動機 使第一行星齒輪組24驅動到第三行星齒輪組28并從而驅動到輸出構件20。通過選擇性地 接合離合器C1、C2和C4實現TO2模式。在TO2中，馬達B固接，并且發(fā)動機12使第一行星 齒輪組24和第二行星齒輪組26驅動到第三行星齒輪組28并從而驅動到輸出構件20。類 似地，通過選擇性地接合離合器C2、C3和C4實現TO3模式。在TO3中，馬達A被鎖定，并且 發(fā)動機使第一行星齒輪組24驅動到第二行星齒輪組26和第三行星齒輪組28以及輸出構 件20。當運行在固定檔操作模式時，輸出構件速度No與輸入構件速度M和所選擇的傳動 比成正比:Ni = NoXGR0繼續(xù)參考圖2，變速器14也能以四個電動無級變速器(EVT)模式運行。在EVTl 和EVT4中，變速器14運行在輸入分離操作模式中，其中變速器14的輸出速度No與一個馬 達/發(fā)電機56、58(馬達A或馬達B)的速度成比例。具體地，通過選擇性地接合第一離合 器Cl和第三離合器C3實現EVTl模式。當在EVTl中時，馬達A用于借助第一行星齒輪組 24反作用于發(fā)動機12，到第三行星齒輪組28，以及輸出構件20，同時馬達B驅動第二行星 齒輪組26和第三行星齒輪組28。馬達A在EVTl下推進車輛?？商鎿Q地，通過致動離合器 C2和離合器C3可將變速器14選擇性地換檔到EVT4模式。在EVT4中，馬達A用于借助第 一行星齒輪組24反作用于發(fā)動機12，到第二行星齒輪組26和第三行星齒輪組28，以及輸出構件20，同時馬達B驅動第二行星齒輪組26和第三行星齒輪組28。馬達B在EVT4下推 進車輛。在EVT2和EVT3中，變速器14運行在復合分離模式中，其中變速器14的輸出速度 No與單個馬達/發(fā)電機的速度不成比例，而是兩個馬達/發(fā)電機速度的代數線性組合。更 具體地，通過選擇性地接合第一離合器Cl和第四離合器C4實現EVT2。在該模式中，馬達A 和馬達B操作以借助第一行星齒輪組和第二行星齒輪組反作用于發(fā)動機12?？商鎿Q地，通 過致動離合器C2和離合器C4可將變速器14選擇性地換檔到EVT3模式。當運行在EVT3 模式時，兩個馬達/發(fā)電機組件56、58借助全部三個行星齒輪組24、26、28反作用于發(fā)動機 12。參考圖3，示出變速器輸出速度No (沿水平軸線)對比輸入速度Ni (沿豎直軸線) 的曲線圖。圖3僅僅是每一操作模式相對于變速器14的該實施例的輸入和輸出速度的示 例性操作區(qū)域的圖形圖示。線91示出rei中的同步操作，即輸入速度與輸出速度的關系，其中離合器Cl、C3 和C4在跨過所述離合器具有基本零滑移速度的情況下運行。這樣，線91表示輸入速度和 輸出速度的關系，在此處，可發(fā)生在EVT模式之間的基本同步換檔。rei也是從輸入到輸出 的直接機械聯接可通過同時施用離合器Cl、C3和C4來實現的范圍(S卩，固定比或正比)。線93示出TO2中的同步操作，即輸入速度與輸出速度的關系，其中離合器Cl、C2 和C4在跨過所述離合器具有基本零滑移速度的情況下運行。類似地，線95示出運行在TO3 期間輸入與輸出速度之間的關系，其中，離合器C2、C3和C4在跨過所述離合器具有基本零 滑移速度的情況下運行。換檔比率線91向左是用于第一 EVT模式(EVTl)的示例性操作區(qū)域，其中Cl和C3 兩者均被施用，而C2和C4被釋放。換檔比率線91向右并且換檔比率線93向左是用于第 二 EVT模式(EVT2)的示例性操作區(qū)域，其中Cl和C4被施用，而C2和C3被釋放。換檔比率線93向右并且換檔比率線95向左是用于第三EVT模式(EVT3)的示例 性操作區(qū)域，其中C2和C4被施用，而Cl和C3被釋放。換檔比率線95向右是用于第四EVT 模式(EVT4)的示例性操作區(qū)域，其中C2和C3被施用，而Cl和C4被釋放。如關于離合器 C1-C5在此處所使用的，術語“被施用”或“被致動”表示跨過相應離合器的大的扭矩傳遞容 量。相反地，術語“被釋放”或“被停用”表示跨過相應離合器的小的或無扭矩傳遞容量。雖然上述指定的操作區(qū)域可通常利于混合動力變速器14的運行，但是這不意味 著暗示出在圖3中所描繪的各個EVT操作區(qū)域不能重疊或不重疊。然而，通常，可優(yōu)選操 作在所指定區(qū)域，因為每個特定操作模式優(yōu)選應用特別好地適合于該區(qū)域的各個方面(例 如，質量、尺寸、成本、慣性容量等)的齒輪組和馬達硬件。類似地，雖然上述指定的各個操 作區(qū)域通常優(yōu)選用于所指示的具體操作模式，但是這不意味著暗示出用于各個EVT模式的 操作區(qū)域不能被切換。通常，換檔到模式1被認為是減檔，并且根據關系隊/N。與更大的傳動比相關聯。 對比而言，換檔到模式4被認為是升檔，并且根據關系隊/N。與更小的傳動比相關聯。如在 下文所討論的，其他模式到模式的換檔次序也是可行的。作為例子，從EVTl到EVT3的換檔 也是升檔，而從EVT4到EVT2的換檔被認為是減檔。在動力系10的操作期間，可由ECU 80或混合動力控制模塊檢測啟動換檔序列。如果換檔序列沒有例如通過操作者指令或車輛操作狀況中的變化來啟動，那么ECU 80監(jiān)測 變速器14且將繼續(xù)其當前操作狀態(tài)。請求換檔次序可以是多次換檔操作，包括初始EVT模 式、中間EVT模式和目標EVT模式?，F在參考圖4A和4B，多次換檔操作能以多種方式發(fā)生。例如，圖1所示的示例性 動力系10配置成通過過渡通過固定檔模式來執(zhí)行多次換檔操作，如圖4A所示。替代地，如 下文更詳細所述，多次換檔操作可采用準異步(QA)和電動變矩器(eTC)模式。如圖4A所示，固定檔模式在發(fā)動機12和最終傳動件16之間形成比例的直接驅動 關系，由具體固定檔的傳動比(GR)確定。因而，過渡通過固定檔僅在發(fā)動機12運行時可用。 這些比例關系顯示為圖4A的線102和104，表示相應固定檔模式。在線102和104上，輸入 速度與輸出速度的關系為Ni =NoXGR。如果請求多次換檔操作，那么混合動力控制模塊 將確定發(fā)動機12是處于發(fā)動機運行狀態(tài)還是發(fā)動機關閉狀態(tài)。如果發(fā)動機12運行，那么 混合動力控制模塊將驅動在當前操作條件下哪個換檔次序提供更佳的換檔。圖4A示意性地示出了固定檔多次換檔操作110。輸入速度曲線Ni在線112上示 出。為了說明目的，固定檔多次換檔操作110將在本文借助于分別表示rei和TO2的線102 和104討論。因而，固定檔多次換檔操作110表示當輸入速度從左向右移動時，從EVT3經 過FG2換檔到EVT2、以及從EVT2經過FG2到EVTl。在固定檔多次換檔操作110期間，當輸入速度經過固定檔模式時，輸入速度(線 112)停留在對應固定比上。這些固定檔停留部分120和122(分別對應于rei和TO2)引起 了線112上的拐點。更重要的是，固定檔停留部分120和122可能由車輛操作者感覺為車 輛加速度、聲音或駕駛感覺的變化。圖4B示意性地示出了單級多次換檔操作160。與圖4A所示的固定檔多次換檔操 作110不同，在線162所示的輸入速度分別穿過線TO2和rei (線102和104)時，單級多次 換檔操作160不停留在固定傳動比上。當輸入速度增加時，變速器14從初始EVT模式換檔 到中間EVT模式到目標EVT模式。單級多次換檔操作160使用過渡換檔事件170和172來 保持平滑的單級輸入速度曲線。輸入速度線162并不停留在固定傳動比上，且車輛操作者 最多僅感覺到單次換檔。在針對固定檔多次換檔操作110提供的對應示例中，單級多次換檔操作160可從 EVT3(初始模式)換檔到EVt2(中間模式)且從EVT2到EVT1(目標模式)。本領域技術人 員將認識到，所述模式(初始模式、中間模式和目標模式)也可以稱為第一、第二和第三EVT 模式。重要的是變速器10沿單級輸入速度曲線換檔通過三個獨立EVT模式。如下文更詳 細所述，該具體單級多次換檔操作160可采用用于過渡換檔事件170的QA換檔和用于過渡 換檔事件172的eTC換檔。本領域技術人員也將認識到雖然圖4A和4B示出了減檔，但是 本文所述的控制方法可應用于升檔(例如，EVT1-EVT2-EVT3)。現在參考圖5，且繼續(xù)參考圖1-4B，示出了用于執(zhí)行多次換檔操作(例如圖4B所 示的單級多次換檔操作160)的控制方法200的示意性流程圖。方法200在起動或啟動步 驟202開始，可與車輛點火(可能不包括發(fā)動機12的實際點火)或其它起動事件相一致。 在步驟204，方法200監(jiān)測動力系10和變速器14的操作條件。方法或算法200在本文關于圖1所示的結構描述，優(yōu)選執(zhí)行為在上述控制系統(tǒng)的 控制器中的算法，以控制關于圖1所述的系統(tǒng)的操作。然而，本領域技術人員將認識到，本發(fā)明也可以并入其它動力系設置中，而不偏離要求保護的發(fā)明的意在范圍。在步驟206中，ECU 80或混合動力控制模塊可確定需要多次換檔操作。為了方法 200的目的，多次換檔操作同樣包括初始EVT模式、中間EVT模式和目標EVT模式。方法200 包括在步驟208中確定是否需要單級輸入曲線(與執(zhí)行圖4A所示的固定檔多次換檔操作 110相對而言)。當方法200確定不需要多次換檔操作或者不需要單級輸入曲線時，方法 200回到在步驟204監(jiān)測操作條件。如果需要，在步驟210，方法200產生單級輸入速度曲線，如圖4B的線162所示的 輸入速度曲線。在步驟212，方法200選擇換檔型式以將單級多次換檔操作160與步驟210 中產生的輸入速度曲線匹配。第一多次換檔型式包括首先在步驟214中采用eTc過渡換檔 事件，隨后在步驟216中采用QA過渡換檔事件。第二多次換檔型式包括首先在步驟218中 采用QA過渡換檔事件，隨后在步驟220中采用eTc過渡換檔事件。對于圖4B所示和上午所述的示例性單級多次換檔操作160，多次換檔操作包括對 于過渡換檔事件170借助于QA換檔從EVT3換檔到EVT2且對于過渡換檔事件172借助于 eTC從EVT2換檔到EVTl。因而，對于該示例性操作，方法200將選擇第二多次換檔型式和 步驟218和220。第一多次換檔型式和第二多次換檔型式兩者的特征都在于在初始EVT模式、中間 EVT模式和目標EVT模式期間缺乏固定檔推進。eTC過渡換檔事件和QA過渡換檔事件的執(zhí) 行在下文關于圖6和7更詳細描述。現在參考圖6，且繼續(xù)參考圖1-5，示出了執(zhí)行eTC過渡換檔事件的eTC方法300。 eTC方法300是示出了在圖5的方法200中的步驟214或220中的控制方法的更詳細過程。為了說明目的，eTC方法300將關于EVT2-EVT1減檔(通常對應于圖5的步驟220 和圖4B的過渡換檔事件172)描述。步驟220形成由圖5的步驟212選擇的第二換檔型式 的一部分。因而，EVT2是單級多次換檔操作160的中間模式，EVTl是目標(或最終)模式。 然而，應當注意的是，eTC方法300可用于其它模式到模式的換檔。eTC方法300在本文關于圖1所示的結構描述。然而，本領域技術人員將認識到， 本發(fā)明也可以并入其它動力系設置中，而不偏離要求保護的發(fā)明的意在范圍。示例性EVT2-EVT1換檔在離合器C4和Cl接合的情況下開始且在離合器C3和Cl 接合的情況下結束(如圖2所示)。因而，C4是待分離的離合器，C3是待接合的離合器。 eTC方法300在步驟302開始，此時啟動eTC換檔事件，且混合動力控制模塊(或動力系10 的控制結構的其它部分)在步驟304中確定待分離的離合器C4的釋放點(可與待接合的 離合器C3的滑移速度達到零相一致)。eTC方法300可任選地開始將與目標EVT模式相關聯的待接合的離合器預填 充(未示出)至預定預填充水平。待接合的離合器機構C3的離合器體積可以被填充至 80-90%，而不達到扭矩容量或者引起過度的滑移量(否則可能干擾當前操作模式)。該預 填充方案可通過減少順序填充時間而縮短eVT換檔事件的換檔時間。在步驟306，eTC方法300確定是否達到待分離的離合器C4的目標釋放點。一旦 達到C4的釋放點，eTC方法300就前進到步驟308。否則，eTC方法300返回到步驟304，以 再次確定C4的釋放點。任選地(未示出)，eTC方法300可包括中斷或中止指令，以基于變 化條件使變速器14換檔到其它操作模式。
在步驟308，eTC方法300開始待分離的離合器C4的扭矩控制，并且通過從離合 器活塞排除液體來卸載C4。步驟310驗證C4已經釋放(即不承載扭矩)。如果C4尚未釋 放，eTC方法300繼續(xù)扭矩控制并卸載C4(在步驟308中)，直到步驟310驗證C4被釋放。在步驟312，方法確定N。和N。d。。(N。的第一時間導數)曲線和待接合的離合器C3 的起動速度階段控制。速度階段控制通過使滑移速度N。朝零移動而開始同步C3。確定N。 doc將允許eTC方法300計算將滑移速度N。從其當前水平控制為零從而同步C3所花費的時 間。eTC方法300在步驟314命令和監(jiān)測C3離合器填充水平。如果待接合的離合器 C3被填充，eTC方法300在步驟316確定C3是否同步。如果C3未被填充或同步，那么eTC 方法300返回步驟312中的速度階段控制，直到C3被填充或同步。在待接合的離合器C3同步之后，在步驟318將全壓力施加到C3。將全壓力施加 到C3的活塞用于鎖定C3且開始跨過C3的扭矩傳遞。一旦C3被鎖定，那么eTC方法300 也可以斜增跨過C3的反作用扭矩界限。鎖定C3會將變速器14置于EVTl模式，從而完成 eTC過渡換檔事件172。eTC方法300于是完成并退出，結束多次換檔事件(圖5中的步驟 222)或者前進到QA過渡換檔事件(圖5中的步驟216)。應當注意到，在待分離的離合器C4的同步分離之后待接合的離合器C3的同步接 合均在馬達A的速度Na處于或接近零時發(fā)生。接近零的Na允許變速器14相對于功率輸出 平衡蓄電池功率，甚至在增加或減少輸入速度Ni時也是如此。此外，在從EVT2過渡至EVTl 模式時，變速器14連續(xù)地產生輸出扭矩?，F在參考圖7所示的流程圖且繼續(xù)參考圖1-6，示出了執(zhí)行QA過渡換檔事件的QA 方法400。QA方法400是示出了圖5的方法200中的步驟216或218的控制方法的更詳細 過程。異步換檔可以由跨過待分離的離合器和待接合的離合器中的至少一個的相對滑移在 整個換檔操作內不等于零來表征。此外，在換檔操作期間，待接合的離合器和待分離的離合 器中的至少一個承載扭矩，同時被可控地滑移。為了說明目的，QA方法400將關于EVT3-EVT2減檔(通常對應于圖5的步驟218 和圖4B的過渡換檔事件170)描述。步驟218形成由圖5的步驟212選擇的第二換檔型式 的一部分。因而，EVT3是單級多次換檔操作160的初始模式，EVT2是中間模式。然而，應當 注意的是，QA方法400可用于其它模式到模式的換檔。QA方法400在本文關于圖1所示的結構描述。然而，本領域技術人員將認識到，本 發(fā)明也可以并入其它動力系設置中，而不偏離要求保護的發(fā)明的意在范圍。QA方法400在步驟402開始，此時啟動QA過渡換檔事件，且混合動力控制模塊(或 動力系10的控制結構的其它部分)在步驟403中確定輸入速度和加速度曲線。輸入速度 和加速度曲線通?？蓮牟襟E210(圖5所示)中產生的單級輸入速度曲線162 (如圖4B所 示)獲得。其基于待接合的離合器的初始和目標速度以及表征曲線的“拐點”的某些標定 值。在步驟401和403之前、與步驟401和403同時或者在步驟401和403之后，控制 器將在步驟405確定QA過渡換檔事件是否優(yōu)選使用待接合的離合器Cl或待分離的離合器 C2來完成。有兩種方式來執(zhí)行準異步換檔使用待接合的離合器Cl或待分離的離合器Cl。 每個選擇具有某些優(yōu)勢和缺陷。任選地，控制器可命令流體分配給待接合的離合器Cl，將Cl預填充至預定預填充水平(小于實現全扭矩容量所需的水平)。如果決策步驟405確定QA過渡換檔事件將使用待接合的離合器Cl來完成，那么 步驟409將確定是否需要過比率(over ratio) /比率不足(under ratio)。過比率/比率 不足是發(fā)動機速度分別增加超過目標傳動比或降低低于目標傳動比時。在比率不足的一個 示例中，如果目標傳動比是1.00且輸出速度是lOOOrpm，目標發(fā)動機速度將是lOOOrpm。發(fā) 動機速度在升檔時從2000變?yōu)?00rpm，因而移動到目標比率之下。在同一示例中，如果輸 入速度對于升檔從800變?yōu)?200rpm，那么被認為是過比率。例如，如果換檔操作是使用待接合的離合器Cl的通電減檔，可需要過比率/比率 不足。相對而言，在待接合的離合器Cl用于完成升檔的通電情況下(即，正輸出扭矩和無 再生制動)，不需要比率不足。在通電減檔的情況下需要過比率，因為在比率不足的時段期 間待接合的離合器Cl將僅僅產生正輸出扭矩。如果待分離的離合器C2用于完成QA過渡 換檔事件，那么情況恰好相反。執(zhí)行離合器到離合器的換檔能以兩個不同的階段發(fā)生扭矩階段和速度階段。扭 矩階段指的是待分離的離合器被卸載和是否的時間。速度階段指的是一個構件的某構件速 度借助于使用待接合的離合器或待分離的離合器以及其它扭矩產生裝置(例如，發(fā)動機12 或馬達A或B)從舊速度目標朝新速度目標控制的時段。速度階段可包括控制輸入速度M 和離合器滑移速度Nc曲線中的任一個或兩者。一旦確定是否需要過比率/比率不足，換檔操作就進入扭矩階段，且QA方法400 然后將在步驟411或步驟413確定待接合的離合器Cl的滑移速度和加速度曲線。如果需 要過比率/比率不足，那么至少部分基于過比率/比率不足來確定待接合的離合器Cl的滑 移速度和加速度曲線，如步驟411所示。例如，待接合的離合器的滑移速度曲線首先設定目 標為等于過比率/比率不足速度的滑移速度，之后再次設定目標為零以在待接合的離合器 和待分離的離合器之間交換離合器扭矩時接合待接合的離合器。然而，如果不需要過比率 /比率不足，那么QA方法400前進到步驟413且在沒有過比率/比率不足的情況下確定待 接合的離合器的滑移和加速度曲線。在步驟415，動力系10的扭矩產生裝置(包括發(fā)動機12以及馬達A和B)用于控 制輸入速度。在步驟417和419，系統(tǒng)控制器將確定待接合的離合器Cl的滑移符號是否正 確。步驟419將確定Cl是否被填充，因而為完全接合和全扭矩傳遞做好準備。如果輸出扭 矩指令的符號與待接合的離合器的滑移符號相同，那么Cl的滑移符號認為是正確的。離合器扭矩和離合器滑移總是具有相同的符號(即，均為正或均為負)，且離合器 扭矩和輸出扭矩之間的傳遞函數具有固定的關系。因而，如果輸出扭矩指令為正，且傳遞函 數具有正系數，那么正離合器扭矩將產生正輸出扭矩。如果步驟417或417返回負符號，即 待接合的離合器滑移符號不正確或者Cl的施用腔未被填充，那么系統(tǒng)將返回到步驟415并 調節(jié)輸入速度，直到步驟417和419返回正符號。如果待接合的離合器Cl被填充且控制可以確定滑移符號正確，那么QA方法400 的步驟421將基于輸出扭矩指令來計算和施用待接合的離合器(Cl)扭矩，且然后通過排空 待分離的離合器來完成換檔次序的扭矩階段。由于待接合的離合器(Cl)扭矩與輸出扭矩 之間的傳遞函數固定，一旦輸出扭矩指令已知，就可以確定待接合的離合器Cl的扭矩。QA方法400然后過渡至速度階段。在步驟423，動力系扭矩產生裝置用于通過調節(jié)來自于發(fā)動機12、馬達A、馬達B及其組合的扭矩輸入來控制變速器輸入速度Ni和待接 合的離合器Cl的速度。在步驟425，系統(tǒng)將監(jiān)測、感測或以其它方式確定待接合的離合器 Cl的滑移量是否小于預定滑移閾值。如果待接合的離合器的滑移小于滑移閾值，那么控制 器將通過在步驟427鎖定Cl且然后退出QA方法400而作出響應。當待接合的離合器Cl的扭矩容量通過增加液壓壓力而增加時，發(fā)生待接合的離 合器Cl和待分離的離合器C2之間的扭矩交換。當待接合的離合器Cl的反作用扭矩的大 小增加時，馬達A和B的扭矩貢獻減小，且系統(tǒng)過渡至目標EVT模式。所述QA過渡換檔事件可以表征為準異步換檔，因為跨過待接合的離合器和待分 離的離合器中的至少一個的滑移速度在基本上整個過渡換檔事件內是非零的。此外，在換 檔操作期間，待接合的離合器和待分離的離合器中的至少一個承載扭矩，同時被可控地滑 移。因而，圖4B的線162上的輸入速度將不停留在任何固定傳動比上(例如線102和104)。 理想地，跨過待接合的離合器和待分離的離合器的滑移速度通過調節(jié)來自于發(fā)動機12或 一個馬達A和B的輸入扭矩來控制。如果在步驟405確定QA過渡換檔事件將使用待分離的離合器C2來完成換檔，那 么QA方法400前進到步驟429。在使用待分離的離合器C2時，速度階段首先發(fā)生，且在扭 矩階段期間待接合的離合器Cl接合。因而，待分離的離合器C2必須在同步待接合的離合 器Cl之前被可控地滑移，如429所示。任選地，待接合的離合器Cl可以被預填充至預定預 填充水平(小于實現全扭矩容量或離合器滑移的水平)。與之同時，待分離的離合器C2可 通過將C2的扭矩容量控制至低于反作用扭矩而滑移。待分離的離合器C2通過借助于減少C2的離合器填充腔中的液壓壓力來減少扭矩 容量而可控地滑移。當扭矩容量減少時，其等于離合器C2的反作用扭矩的大小。反作用扭 矩通常定義為通過扭矩傳遞裝置傳遞的扭矩大小。扭矩容量通常定義為能跨過離合器傳遞 的最大扭矩量，且通?；陔x合器壓力和離合器摩擦的大小。當離合器扭矩的大小超過扭 矩容量時，發(fā)生離合器滑移。反作用扭矩總是小于或等于扭矩容量。離合器壓力通過控制 由變速器的液壓回路施加到離合器的液壓壓力的大小來產生。為了在沒有不利地影響動力系10的扭矩輸出的情況下減少待分離的離合器C2的 反作用扭矩，控制器將足夠的能量傳遞給馬達A和B，使得其輸出扭矩等于跨過待分離的離 合器C2的反作用扭矩中的減少量，從而能夠保持變速器14的軸20處的輸出扭矩。馬達A 和B的扭矩輸出然后可隨著待分離的離合器C2的扭矩容量和反作用扭矩的繼續(xù)減少而同 時增加。當C2開始滑移時，反作用扭矩與離合器容量扭矩相同，輸出扭矩與待分離的離合 器C2的反作用扭矩或者容量扭矩具有固定比率。一旦待分離的離合器C2滑移，QA方法400將進入速度階段。在步驟431，類似于 上述步驟413，確定待接合的離合器Cl的滑移速度和加速度曲線。理想地，如果換檔操作使 用待分離的離合器來完成，那么在排空待分離的離合器C2之前修改變速器輸入速度M和 待接合的離合器Cl的滑移速度，如步驟433所示。這與使用待接合的離合器Cl來完成換 檔的步驟409-427表示的順序相反，其中，在排空待分離的離合器C2之后修改變速器輸入 速度和待接合的離合器的速度。在步驟435，QA方法400以類似于上文關于步驟421所述類似的方式基于輸出扭 矩指令來計算和施用待接合的離合器扭矩。然而，與步驟421相比而言，步驟435完成了速度階段，因而不包括排空待分離的離合器C2。隨后，換檔次序進入扭矩階段。在步驟437和 439，QA方法400將確定待接合的離合器Cl的滑移符號是否正確且待接合的離合器Cl是 否被填充。如果是，那么QA方法400將在步驟441中鎖定待接合的離合器Cl且排空待分 離的離合器C2，之后退出換檔次序。再次參考圖4B和5，QA過渡換檔事件170和eTC過渡換檔事件172兩者的完成使 得單級多次換檔操作160完成。變速器14已經借助于QA過渡換檔事件170從初始EVT模 式(EVT3)換檔至中間EVT模式(EVT2)。變速器14然后借助于eTC過渡換檔事件172從中 間EVT模式(EVT2)換檔至目標EVT模式(EVTl)。此外，沿單級輸入曲線162已經發(fā)生了這 兩次換檔，且車輛駕駛員和乘員不會感測到一次以上的單次換檔。雖然已經詳細地描述了用于實施本發(fā)明的最佳模式和其它模式，但是，本領域技 術人員將認識到在所附權利要求范圍內用于實施本發(fā)明的各種替換設計和實施例。
權利要求
一種在混合動力系中執(zhí)行換檔的方法，所述混合動力系配置用于以多個電動無級變速模式(EVT)操作且具有內燃機、第一電機和第二電機，所述方法包括確定是否需要多次換檔操作，其中，所述多次換檔操作包括初始EVT模式、中間EVT模式和目標EVT模式；確定是否需要單級輸入曲線來執(zhí)行所述多次換檔操作；產生所述單級輸入速度曲線；將所述單級輸入速度曲線與第一多次換檔型式和第二多次換檔型式中的一個進行匹配，其中所述多次換檔型式均由在所述多次換檔操作期間缺乏固定檔推進來表征；通過采用準異步過渡換檔事件和電動變矩器過渡換檔事件兩者來執(zhí)行所述第一和第二多次換檔型式中的一種；其中，所述準異步過渡換檔事件采用第一待接合的離合器和第一待分離的離合器，且包括引起第一待分離的離合器的受控滑移；提供來自于至少一個電機的反作用扭矩；與所提供的電機的反作用扭矩成比例地將來自于第一待分離的離合器的扭矩卸載；以及在完成第一待分離的離合器的卸載之前，開始第一待接合的離合器的滑移接合，其中，第一待分離的離合器和第一待接合的離合器中的至少一個由在整個換檔事件的持續(xù)時間期間的非零滑移速度來表征；其中，所述電動變矩器過渡換檔事件采用第二待接合的離合器和第二待分離的離合器，且包括完全卸載第二待分離的離合器；用至少一個電機來控制變速器的輸出扭矩；同步第二待接合的離合器；以及接合第二待接合的離合器；并且其中，執(zhí)行所述第一和第二多次換檔型式中的一種由缺乏固定檔推進表征。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述多次換檔操作是減檔。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述第一多次換檔型式包括首先采用電動變矩 器過渡換檔事件且然后采用準異步過渡換檔事件。
4.根據權利要求2所述的方法，其中，所述第二多次換檔型式包括首先采用準異步過 渡換檔事件且然后采用電動變矩器過渡換檔事件。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述多次換檔操作是升檔。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述第二多次換檔型式包括首先采用準異步過 渡換檔事件且然后采用電動變矩器過渡換檔事件。
7.—種在混合動力系中執(zhí)行換檔的方法，所述混合動力系配置用于以多個電動無級變 速模式(EVT)操作且具有內燃機、第一電機和第二電機，所述方法包括確定是否需要多次換檔操作，其中，所述多次換檔操作包括初始EVT模式、中間EVT模 式和目標EVT模式；確定是否需要單級輸入曲線來執(zhí)行所述多次換檔操作；產生所述單級輸入速度曲線；將所述單級輸入速度曲線與多次換檔型式進行匹配，其中所述多次換檔型式由在所述 多次換檔操作的持續(xù)時間期間缺乏固定檔推進來表征；通過首先采用準異步過渡換檔事件且然后采用電動變矩器過渡換檔事件來執(zhí)行所述 多次換檔型式；其中，所述準異步過渡換檔事件采用第一待接合的離合器和第一待分離的離合器，且 包括引起第一待分離的離合器的受控滑移； 提供來自于至少一個電機的反作用扭矩；與所提供的電機的反作用扭矩成比例地將來自于第一待分離的離合器的扭矩卸載；以及在完成第一待分離的離合器的卸載之前，開始第一待接合的離合器的滑移接合，其中， 第一待分離的離合器和第一待接合的離合器中的至少一個由在整個換檔事件的持續(xù)時間 期間的非零滑移速度來表征；其中，所述電動變矩器過渡換檔事件采用第二待接合的離合器和第二待分離的離合 器，且包括完全卸載第二待分離的離合器； 用至少一個電機來控制變速器的輸出扭矩； 同步第二待接合的離合器；以及 接合第二待接合的離合器；并且其中，執(zhí)行所述第一和第二多次換檔型式中的一種由缺乏固定檔推進來表征。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制多模式混合動力變速器的多次EVT換檔的方法。一種執(zhí)行換檔的方法包括確定是否需要多次換檔操作；是否需要單級輸入曲線；以及產生單級輸入速度曲線。所述曲線與第一或第二多次換檔型式進行匹配，所述第一或第二多次換檔型式都不采用固定檔推進。所述型式采用準異步過渡換檔事件和電動變矩器過渡換檔事件。準異步事件引起待分離的離合器的受控滑移，同時提供來自于電機的反作用扭矩，將來自于待分離的離合器的扭矩卸載成與反作用扭矩成比例。在完成待分離的離合器的卸載之前待接合的離合器開始滑移接合。待分離的離合器和待接合的離合器中的至少一個在整個準異步事件內具有非零滑移速度。電動變矩器事件采用待接合的離合器和待分離的離合器，完全卸載待分離的離合器，同時用電機來控制輸出扭矩，同步并接合待接合的離合器。
文檔編號F16H1/28GK101898556SQ20101019376
公開日2010年12月1日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權日2009年5月29日
發(fā)明者J-J·F·薩, L·A·卡明斯基 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司