HEV的变速器结构和模式改变的方法
阅读：181发布：2023-02-17
专利汇可以提供HEV的变速器结构和模式改变的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种HEV的 变速器 结构包括：发 电机 ，其设置于与 发动机 输入轴 相同的轴上且与行星 齿轮 部件的中心齿轮联结； 制动 器，其与中心齿轮或发电机联结；旋转限制器，用以选择性地限制发动机输入轴的旋转；第一副 传动轴 ，其连接到设置于与发动机输入轴相同的轴上的 电动机 以传递动 力 ；第二副传动轴，其连接到包括于行星齿轮部件中的环形齿轮以传递动力；以及 输出轴 ，其连接到第一副传动轴和第二副传动轴以将动力传递到轮。，下面是HEV的变速器结构和模式改变的方法专利的具体信息内容。
1.一种混合电动车辆HEV的变速器结构，包括：
发电机，其设置于与发动机输入轴相同的轴上且与行星齿轮部件的中心齿轮联结；
制动器，其与所述中心齿轮或所述发电机联结；
旋转限制器，用以选择性地限制所述发动机输入轴的旋转；
第一副传动轴，其连接到设置于与所述发动机输入轴相同的轴上的电动机以传递动力；
第二副传动轴，其连接到包括于所述行星齿轮部件中的环形齿轮以传递动力；以及输出轴，其连接到所述第一副传动轴和所述第二副传动轴以将动力传递到轮。
2.根据权利要求1所述的HEV的变速器结构，其中应用另外的制动器。
3.根据权利要求1所述的HEV的变速器结构，其中所述第一副传动轴、所述第二副传动轴和所述输出轴通过外接齿轮彼此连接。
4.一种混合电动车辆HEV的变速器中的模式改变的方法，所述方法包括以下步骤：
确定动力分流模式改变为并行模式；
确定在改变为并行模式的期间，设置于与发动机的发动机输入轴相同的轴上的电动机的驱动力是否足够；
当所述电动机的驱动力足以控制发动机速度时，将发动机扭矩设定为“0”；以及当所述电动机的驱动力不足够时，允许设置于与所述发动机输入轴相同的轴上的发电机控制发动机速度。
5.根据权利要求4所述的方法，其中当所述电动机的驱动力不足够时，确定在所述发电机控制所述发动机速度之前，所述发电机是否控制所述发动机速度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中当所述发电机不能控制所述发动机速度时，减小所述发动机扭矩且增加所述电动机的扭矩。
HEV的变速器结构和模式改变的方法
[0001] 相关申请的交叉引用
技术领域
背景技术
[0006] 对于HEV，动力分流(power split)方法被配置为具有使用动力分流装置的机械流(mechanical flow)。动力分流装置例如通过行星齿轮来分流动力流以将发动机的动力直接传递到输出轴。电的流动利用发动机的动力来对发电机提供动力，且利用产生的电力对电池进行充电，或用经充电的电池的能量来驱动电机。
[0007] 基于动力分流方法的HEV系统可独立于输出轴而操纵发动机，在车辆行驶时自由地启停内燃机，且实施电动车辆模式。
[0008] 然而，现有技术具有的问题在于，在改变HEV的变速器的模式时，动力可能中断或可能发生震动。
[0009] [现有技术文档]
[0010] 专利1：韩国专利特许公开第10-2014-0080638号，其以引用方式并入本文。
发明内容
[0011] 已作出本发明来解决上文提到的在现有技术中发生的问题，同时使现有技术实现的优点维持完整。
[0012] 本发明的一方面提供一种混合电动车辆(HEV)的变速器结构及其模式改变的方法。所述结构和方法能够在将HEV的变速器的动力分流模式改变为并行模式时防止动力中断现象和/或震动发生。
[0013] 根据本发明的示范性实施例，HEV的变速器结构包括发电机，其设置于与发动机输入轴相同的轴上且与行星齿轮部件的中心齿轮联结。制动器与中心齿轮或发电机联结。旋转限制器选择性地限制发动机输入轴的旋转。第一副传动轴连接到设置于与发动机输入轴相同的轴上的电动机以传递动力。第二副传动轴连接到包括在行星齿轮部件中的环形齿轮以传递动力。输出轴连接到第一副传动轴和第二副传动轴以将动力传递到轮。
[0014] 可应用另一制动器作为旋转限制器。第一副传动轴、第二副传动轴和输出轴可通过外部齿轮彼此连接。
[0015] 根据本发明的示范性实施例，HEV的变速器的模式改变的方法包括，在HEV的变速器中确定将变速器的动力分流模式改变为并行模式的第一步骤。第二步骤是确定在改变为并行模式的期间，设置于与发动机输入轴相同的轴上的电动机的驱动力是否足够。第三步骤是当在第二步骤中的电动机的驱动力足以控制发动机速度时将发动机扭矩设定为“0”。第四步骤是当在第二步骤中的电动机的驱动力不足时，允许设置于与发动机输入轴相同的轴上的发电机控制发动机速度。
[0016] 当在第二步骤中电动机的驱动力不足时，第四步骤可包括在发电机控制发动机速度之前确定发电机是否控制发动机速度的准备步骤。
[0017] 如果在准备步骤中确定发电机控制发动机速度，那么过程可前进到第四步骤。如果在准备步骤中确定发电机不可以控制发动机速度，那么过程可前进到减小发动机扭矩且增加电动机的扭矩的另一步骤。
[0018] 应理解，本技术能以许多方式实施和利用，包括(不限于)过程、装置、系统、设备、用于现在已知和后来开发的应用的方法或计算机可读介质。本文揭示的系统的这些和其它特征将从以下描述和附图中变得更加明了。
附图说明
[0019] 本发明的以上和其它目的、特征和优点从以下结合附图的详细描述中将更明了。
[0020] 图1是说明根据本发明示范性实施例的混合电动车辆(HEV)的变速器结构的示意图。
[0021] 图2是说明根据本发明示范性实施例的HEV的变速器结构中的EV模式的示意图。
[0022] 图3是说明根据本发明示范性实施例的HEV的变速器结构中的动力分流模式的示意图。
[0023] 图4是说明根据本发明示范性实施例的HEV的变速器结构中的发动机直接连接模式的示意图。
[0024] 图5是说明根据本发明示范性实施例的HEV的变速器的模式转换方法的流程图。
[0025] 图6是说明根据本发明示范性实施例的HEV的变速器的模式转换方法中在将发动机扭矩设定为“0”之后的速度控制的曲线图。
[0026] 图7是说明根据本发明示范性实施例的HEV的变速器的模式转换方法中通过电动机的速度控制的曲线图。
[0027] 图中元件的符号
[0028] 10：输入轴
[0029] 20：第一副传动轴
[0030] 30：第二副传动轴
[0031] 40：输出轴
[0032] 100：行星齿轮部件
[0033] 200：发电机
[0034] 300：制动器
具体实施方式
[0035] 应理解，如本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语总体上包括机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商业车辆的乘用汽车、包括多种船只和船舶的水运工具、飞机等，并包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧插电式混合电动车辆、氢动力车辆以及其它替代燃料车辆(例如，从除了石油之外的资源得到的燃料)。
[0036] 虽然将示范性实施例描述为使用多个单元来执行示范性过程，但应理解，示范性过程也可由经组合且布置为提供相同功能优点的较少或较多部件的一个或多个模块或单元执行。另外应理解，术语控制器/控制单元指代包括存储器和处理器的硬件装置。存储器被配置成存储模块，且处理器被具体地配置成执行所述模块以实行下文进一步描述的一或多个过程。
[0037] 此外，本发明的控制逻辑可体现为含有由处理器、控制器/控制单元或类似物执行的可执行程序指令的计算机可读介质上的非暂时性计算机可读介质。计算机可读介质的实例包括，但不限于，ROM、RAM、压缩光盘(CD)-ROM、磁带、软磁盘、闪存驱动器、智能卡和光学数据存储装置。计算机可读记录介质也可分布于网络联结的计算机系统中，使得计算机可读介质例如由远程信息处理服务器或控制器区域网络(CAN)以分布式方式存储和执行。
[0038] 本文使用的术语是仅为了描述特定实施例的目的，且既定不限制本发明。如本文使用，单数形式“一”和“所述”既定也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指示。将进一步理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中使用时指定所陈述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或其群组的存在或添加。如本文使用，术语“和/或”包括相关联所列项目中的一个或多个的任何及全部组合。
[0039] 下文将参考附图详细描述本发明的示范性实施例。
[0040] 如图1到3所示，根据本发明示范性实施例的混合电动车辆(HEV)的变速器结构包括与行星齿轮部件100的中心齿轮110联结的发电机200。制动器300与中心齿轮110或发电机200联结。旋转限制器400限制输入轴10的旋转。第一副传动轴20连接到电动机201，且第二副传动轴30连接到环形齿轮120。输出轴40连接到第一副传动轴20和第二副传动轴30。
[0041] 本发明可基于以下事实从HEV的变速器的动力分流模式改变为并行模式，即，发电机200、电动机201和行星齿轮部件100被设置于与发动机输入轴10相同的轴上。在此配置中，行星齿轮部件100包括环形齿轮120、齿轮架(carrier)130和中心齿轮110。
[0042] 如图1所示，发电机200设置于与发动机输入轴10相同的轴上且与行星齿轮部件100的中心齿轮110联结，进而控制变速比(shift ratio)。
[0043] 制动器300与中心齿轮110或发电机200联结以执行制动。在此情况下，制动器300为超速制动器(over drive brake)。
[0044] 旋转限制器400选择性地限制发动机输入轴10的旋转。
[0045] 优选地，可应用除制动器300之外的另一制动器。旋转限制器400可为单向离合器(OWC)或双向离合器(TWC)。
[0046] 此外，本发明的示范性实施例包括多个副传动轴20、30和一个输出轴40，它们的每一个均传递动力。
[0047] 第一副传动轴20连接到电动机201，所述电动机设置于与发动机输入轴10相同的轴上，以传递电动机201的动力。
[0048] 第二副传动轴30连接到包括在行星齿轮部件100中的环形齿轮120以传递动力。
[0049] 输出轴40连接到第一副传动轴20和第二副传动轴30以将动力传递到轮(未图示)。
[0050] 在此情况下，第一副传动轴20、第二副传动轴30和输出轴40通过外部齿轮彼此连接以促进动力传递。
[0051] 如上所述，根据本发明的示范性实施例，发电机200、电动机201和多个制动器被设置于结构中的输入轴10上，其中可进行输入分流(input split)和并行驱动以基于制动器实施如下表1中所示的不同模式(见图2到4)。
[0052] 表1
[0053]模式 OWC、TWC、制动器 ODB 描述
EV(图2) O 实施EV模式(驱动电动机)
HEV1(图3) 驱动输入分流系统
HEV2(图4) O 实施高速固定级齿轮(OD)
EV(图2) O 实施EV模式(驱动电动机)
HEV1(图3) 驱动输入分流系统
HEV2(图4) O 实施高速固定级齿轮(OD)
[0054] 现在参见图5到7，一旦启动，根据本发明示范性实施例的HEV的变速器的模式转换方法包括确定HEV的变速器的动力分流模式是否改变为并行模式的第一步骤(S10)。如果不是，那么方法循环返回且继续检查。如果动力分流模式改变为并行模式，那么方法前进到步骤(S20)。
[0055] 第二步骤(S20)确定电动机201的驱动力。如果驱动力足够，那么方法前进到步骤(S30)。如果驱动力不足，那么方法前进到步骤(S41)。
[0056] 第三步骤(S30)和第四步骤(S40)涉及控制发动机速度。以下描述是关于图1到4中所示的HEV的变速器结构的配置。
[0057] 如图5所示，在第一步骤(S10)中，方法确定动力分流模式是否改变为并行模式。如果是，那么方法前进到步骤(S20)。
[0058] 在第二步骤(S20)中，方法确定在第一步骤(S10)中HEV的变速器的模式改变为并行模式时，设置于与发动机输入轴10相同的轴上的电动机201的驱动力是否足够。如果确定驱动力足够，那么过程前进到第三步骤(S30)。如果确定驱动力不足够，那么过程可前进到第四步骤(S40)。
[0059] 在第三步骤(S30)中，当在第二步骤(S20)中电动机201的驱动力足够时，将发动机扭矩设定为“0”以控制发动机速度。
[0060] 在第四步骤(S40)中，当在第二步骤(S20)中电动机201的驱动力不足够时，设置于与发动机输入轴10相同的轴上的发电机200控制发动机速度。
[0061] 在此情况下，当在第二步骤(S20)中电动机201的驱动力不足够时，第四步骤(S40)优选包括确定在发电机200控制发动机速度之前，发电机200是否可控制发动机速度的准备步骤(S41)。
[0062] 此外，如果在准备步骤(S41)中确定发电机200可控制发动机速度，那么过程前进到第四步骤(S40)。如果在准备步骤(S41)中确定发电机200不可控制发动机速度，那么过程优选前进到减小发动机扭矩并增加电动机201的扭矩的步骤(S42)。
[0063] 也就是说，根据本发明的示范性实施例，首先，确定从车辆的动力分流模式到并行模式的模式改变是否被执行。控制器(未图示)利用驾驶者的所需动力、车辆速度等计算和比较每一驱动模式的效率。
[0064] 再参见图5，在步骤(S20)中，确定电动机201的可用驱动力是否足够。如果电动机201的可用驱动力大于驾驶者的所需动力，那么在步骤(S30)中将发动机扭矩设定为0以控制发动机速度。
[0065] 参见图6，当电动机201的可用驱动力大于驾驶者的所需动力时，如果确定模式是并行模式，那么执行扭矩混合以便允许电动机201产生由发动机产生的扭矩。因此即使将发动机扭矩设定为0，车辆的驱动力也是恒定的。通过减小发动机空气体积以使发动机扭矩设定为0，仅产生具有与发动机摩擦力相同大小的发动机扭矩。接着，在发电机200中产生负扭矩以控制发动机速度。通过此做法，由于发动机扭矩为0，因此动力由于对发动机速度的控制而不传递到驱动轴，因此可平稳地执行速度控制。
[0066] 再参见图6，当发动机扭矩设定为0时，可执行燃料切断。在此情况下，发动机摩擦扭矩被施加于发动机，且即使负扭矩不施加于发电机200，发动机速度也减小。然而，当发电机200的速度为0时，需要运行制动器300。在此情况下，由于摩擦扭矩施加于发动机，因此对应于摩擦扭矩的震动可由于驱动力而发生。为了防止此情况，发电机200需要执行额外的推斥力控制。此外，当制动器300在发电机200的速度为0的附近运行时，由于发动机的旋转惯性，在车辆中发生震动。在此情况下，可控制发电机200以平稳地接近0。这里，产生的扭矩允许电动机201执行推斥力控制。
[0067] 由此，当电动机201的可用驱动力足够时，可选择如上所述的两种方法中的一种，且可适当地组合并使用两种方法。
[0068] 然而，当电动机201的可用驱动力不足够时，确定发动机速度是否可通过发电机200控制。在此情况下，当发电机200要控制发动机速度时，需要发动机的推斥力扭矩和用于控制发动机速度的扭矩。当发电机200的发动机的推斥力扭矩在发动机扭矩较大的情形中较大时，由于用于速度控制的发电机200的可用扭矩相对小，因此以小扭矩执行速度控制，因此要花费很长的时间来执行速度控制。因此，确定发电机200的可用扭矩足以允许发电机200执行速度控制。
[0069] 如图7所示，当发电机200可控制发动机速度时，发动机扭矩大致维持恒定，且发电机200控制发动机速度。当发电机200减小发动机速度时产生的扭矩影响驱动轴，因此，电动机201执行与对应扭矩一样多的推斥力控制。在此情况下，发动机可维持在高扭矩，使得发动机效率增加且防止由于喷射的变化所致的废气产生。
[0070] 在此情况下，当发电机200不可控制发动机速度时，发电机200减小发动机扭矩以控制发动机速度(当发动机扭矩减小时，发电机200的发动机的推斥力扭矩减小，因此用于速度控制的可用扭矩增加)。此外，电动机201产生与减小的发动机扭矩一样多的扭矩以使驱动力相同。
[0071] 当发电机200控制发动机速度，且当发电机200减小发动机速度时产生的扭矩影响驱动轴时，电动机201执行与对应的扭矩一样多的推斥力控制。
[0072] 从上文可见，本发明技术适当地控制制动器300、发动机、发电机200和电动机201以在将HEV的变速器的动力分流模式改变为并行模式时防止动力中断现象或震动发生，进而增强燃料效率和可销售性。
[0073] 如上所述，根据本发明的示范性实施例，可通过适当控制制动器、发动机、发电机和电动机，通过在将HEV的变速器的动力分流模式改变为并行模式时防止动力中断现象或震动发生来增强车辆的燃料效率、乘坐舒适性和可销售性。
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