[发明专利]具有变速箱的混合传动系以及控制所述混合传动系的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合传动系。本发明还涉及一种配置有所述混合传动系的车辆，一种用于控制混合传动系方法，一种用于控制所述混合传动系的计算机程序，以及一种包括程序代码的计算机程序制品。

背景技术

混合动力车辆能够由主要发动机和次要发动机驱动，所述主要发动机可以是燃式发动机，所述次要发动机可以是电机。电机将会配备有至少一个能量存储器，例如用于电能的电化学存储器，并且配备有调节设备以调节电能在能量存储器与电机之间的流动。电机可以从而取决于车辆的操作状态交替用作电动机和发电机。当车辆制动时，电机将会产生电能，所述电能进入能量存储器。这通常被称作制动能量回收，由此车辆通过电机和燃式发动机制动。被存储的电能将会随后用于车辆的操作。

行星齿轮系通常包括设置成相对于彼此旋转的三个部件，即，太阳轮、行星齿轮架和齿圈。知晓太阳齿轮和齿圈具有的齿数可以在操作期间确定三个部件的相对转速。行星齿轮系的各部件中的一个可以连接到燃式发动机的输出轴。行星齿轮系的这个部件将会因此以等于燃式发动机的输出轴速度的速度旋转。行星齿轮系的第二部件可以连接到变速箱的输入轴。行星齿轮系的这个部件将会因此以与变速箱的输入轴速度相同的速度旋转。行星齿轮系的第三部件连接到电机的转子以实现混合操作。行星齿轮系的这个部件将会因此以与电机的转子速度相同的速度旋转，如果它们被直接地连接到彼此。替代地，电机可以经由具有速比的传动装置连接到行星齿轮系的第三部件，在这种情况下，它们可以以不同的速度旋转。电机的速度和/或转矩可以被无级地调节。在要将期望的速度和/或转矩给予变速箱的输入轴的操作状态中，控制单元将会使用燃式发动机的速度的知识以计算第三部件需要被驱动的速度，以使得变速箱的输入轴以期望的速度旋转。控制单元将会启动电机以将计算出的速度提供给第三部件并且从而将期望的速度提供给变速箱的输入轴。

取决于被连接到行星齿轮系的变速箱的配置，可以避免各档位之间的转矩中断，但是通常需要在变速箱中的分离且复杂的装置以消除或减少转矩中断，以便实现无级换档的感觉。

将燃式发动机的输出轴、电机的转子以及变速箱的输入轴连接到行星齿轮系使得可以免除常规离合器机构。在车辆的加速期间，增大的转矩必须从燃式发动机和电机被传递到变速箱并且从而被传递到车辆的驱动轮。由于燃式发动机和电机都连接到行星齿轮系，因此通过燃式发动机和电机传递的最大可能转矩将会受到它们的最大转矩中小于其它的那个的限制，已将它们之间的速比考虑在内。在电机的最大转矩小于燃式发动机的最大转矩的状态中，已将它们之间的速比考虑在内，电机将不能向行星齿轮系产生足够的反作用转矩，结果是燃式发动机将不能向变速箱并且从而向车辆的驱动轮传递其最大转矩。能够向变速箱传递的最大转矩传递从而受到电机的能力限制。这还通过被称为“行星公式”的公式而指出。

常规离合器将变速箱的输入轴与燃式发动机断开连接，在变速箱中的换档过程期间使用常规离合器涉及以下缺点，例如加热离合器盘，导致离合器盘磨损和更大的燃料损耗。此外，常规离合器机构相对较重并且昂贵。常规离合器还在车辆中占据相对较大空间。

用于在车辆中的驱动装置的可用空间通常是受限的。如果驱动装置包括数个部件，诸如燃式发动机、电机、变速箱和行星齿轮系，则配置必须紧凑。如果将要包括其它部件，诸如制动能量回收装置，则要实施更严格的要求，作为驱动装置一部分的部件要具有紧凑设计。与此同时，作为驱动装置一部分的部件必须被设计为具有能够吸收必要的力和转矩的尺寸。

特定类型的车辆、具体是货车和公共汽车需要多个档位。这增加了变速箱的部件的数量，以及变速箱的尺寸也必须被设定为使得所述变速箱能够吸收在这样的重型车辆中产生的较大的力和转矩，由此增加变速箱的尺寸和重量。

驱动装置的部件也需要较高可靠性和较高操作安全性。变速箱包含片状离合器的情况受到磨损的影响，所述磨损影响变速箱的可靠性和使用寿命。

动能在制动能量回收期间被转换成电能，所述电能进入能量存储器、诸如蓄能器中。影响能量存储器的使用寿命的一个因素是能量存储器向电机供应电流并且从所述电机接收电流的循环的数量。循环的数量越大，能量存储器的使用寿命将会越短。

在特定操作状态中，期望的是关闭燃式发动机，目的是节约燃料并且以便防止燃式发动机的排气后处理系统冷却。车辆将会接下来通过电机驱动。当需要在混合传动系中贡献转矩时，或当能量存储器需要充电时，燃式发动机必须迅速且高效地启动。