CN101875296A - 混合动力车辆及控制方法 - Google Patents

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Abstract

混合动力车辆(1)包含传动系统，该传动系统具有飞轮型能量储存和回收系统(10)，该系统(10)可以驱动自动手动转换变速箱(5)的输入轴(4)或者由自动手动转换变速箱(5)的输入轴(4)驱动。本装置最小化车辆传动系统游隙并且提供大量操作模式。

Description

混合动力车辆及控制方法
技术领域
本发明涉及混合动力车辆(hybrid vehicles)和控制混合动力车辆的方法。具体地，本发明涉及具有原动机(prime mover)和能量储存和回收系统的混合动力车辆。
背景技术
能量储存和回收系统的一种公知例子包含飞轮。
2008年4月14-17日出版的(美国)汽车工程师协会技术论文(SAEtechnical paper)2008-01-0083描述了一种由连接在车辆的发动机和变速箱之间并且用于通过齿轮组(gearset)驱动飞轮的无级变速器(CVT)组成的装置。该装置可以增加或减小由发动机提供的动力(power)。
在基于飞轮的能量储存和回收系统中，CVT速比的操纵实现能量储存和回收的控制。当设定速比以加速飞轮时，储存能量，并且当设定速比以减速飞轮时，回收能量。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于混合动力车辆的改良传动系统(drivetrain)。
根据本发明的第一方面，提供一种用于混合动力车辆的传动系统，其包含原动机、能量储存和回收系统以及变速箱，其中，能量储存和回收系统是高速飞轮，变速箱具有输入轴和输出轴，输出轴可驱动地连接到输入轴以提供多个传动比并且可操作的对至少一个负重轮(road wheel)提供驱动，输入轴的一端可通过第一离合器与原动机连接，输入轴的远端可通过第二离合器与飞轮连接。
传动系统可以进一步包含位于飞轮和第二离合器之间的无级变速器。
传动系统可以进一步包含位于无级变速箱和飞轮之间的减速箱。
传动系统可以进一步包含控制器，用以控制原动机、第一离合器和第二离合器以及流到飞轮和从飞轮流出的能量的操作。
控制器可以设置成，接收至少一个驾驶员要求的输入指示并且基于飞轮的当前蓄能状态、原动机的当前操作状态和当前驾驶员要求中的至少一个，控制原动机、第一离合器和第二离合器以及流到飞轮和从飞轮流出的能量的操作，从而满足当前操作需要。
变速箱可以是自动手动变速箱。
传动系统可以进一步包含可驱动地连接到输出轴的液压机(hydraulicmachine)以及连接到液压机的液压蓄能器，其中，在传动系统正常运转的过程中液压机由输出轴驱动从而使液压蓄能器蓄能，并且液压机设置成在变速箱的变速操作过程中从液压蓄能器中接收液压液(hydraulic fluid)从而在变速过程中对至少一个传动轮保持动力流。
液压机可以是油泵并且该油泵可以设置成对无级变速箱供应液压油，所述油泵连接到变速箱的输出轴。
传动系统可以进一步包含可驱动地连接到输入轴的电机以及可操作地连接到电机的电池，其中，电机设置成由输入轴驱动从而为电池充电。
第一离合器可以打开，第二离合器可以闭合，变速箱可以处于空档位置，并且输入轴可以由飞轮驱动从而为电池再充电。
当需要时，电机可以设置成利用储存在电池中的动力驱动输入轴。
电机和飞轮可以结合使用以驱动输入轴。
第一离合器可以打开，第二离合器可以闭合，并且变速箱可以处在空档位置且电机可以用于对飞轮再蓄能。
第一离合器和第二离合器可以都闭合并且原动机和飞轮可以都用于驱动输入轴从而驱动混合动力车辆。
优选地，原动机可以是内燃机。
可选择地，原动机可以是电力牵引马达(electric traction motor)。
传动系统可以包括用于启动发动机的启动马达，并且该启动马达可以选择性地用于对飞轮再蓄能。
传动系统可以进一步包括至少一个可连接到上述输入轴的远端的附件。
根据本发明的第二方面，提供一种具有根据前述本发明第一方面所构建的传动系统的混合动力车辆。
根据本发明的第三方面，提供一种操作混合动力车辆的方法，其中该车辆包括传动系统，该传动系统包含变速箱、可通过第一离合器与变速箱的输入轴的一端连接的原动机、可通过第二离合器与上述输入轴的远端连接的高速飞轮形式的能量储存和回收装置，以及可驱动地连接到输入轴以提供多个传动比并且可操作地对至少一个负重轮提供驱动的输出轴，本方法包含以多种预先确定的操作模式中的一种模式操作传动系统从而满足当前操作需要，其中当前操作需要基于飞轮的蓄能状态、原动机的操作状态和驾驶员要求中的至少一个。
本方法可以进一步包含对操作需要排列优先次序并且选择操作模式以满足最优先的需要。
本方法可以进一步包含检测车辆减速要求，确立运行需要以对飞轮蓄能，以及作为响应，打开第一离合器并且闭合第二离合器，藉此将能量从车辆转移到飞轮。
本方法可以包含确立原动机动力的运行需要并且以动力转变模式操作传动系统，其中，当第一离合器打开时，增加发动机速度直到其与输入轴的转动速度实质匹配，然后闭合第一离合器并打开第二离合器。
本方法可以包含确立车辆加速的需要，确定仅通过释放储存在飞轮中的能量是否可以满足该要求，并且，如果可以，选择低排放模式，其中第二离合器接合，将能量从飞轮转移到输入轴并且选择变速箱中的高档位。
本方法可以包含确立车辆加速的需要，确定仅通过释放储存在飞轮中的能量是否可以满足要求，并且，如果不可以，选择高动力模式，其中第二离合器接合，并且将能量从飞轮转移到输入轴，选择变速箱中的低档位并且增加原动机的动力输出。
原动机可以是内燃机并且本方法可以包含确立启动内燃机的需要并且选择飞轮启动模式，包含选择变速箱中的空档的步骤，闭合第一离合器的步骤以及闭合第二离合器的步骤，藉此将储存在飞轮中的能量用于启动发动机。
本方法可以包含确立对飞轮蓄能的运行需要的步骤以及选择飞轮蓄能模式的步骤，包含启动原动机，选择变速箱中的空档，闭合第一离合器并且闭合第二离合器，藉此将来自原动机的能量转移到能量储存和回收装置。
传动系统可以进一步包含由输入轴驱动的发电机以及连接到发电机的电池，并且本方法可以包含确立对电池充电的需要并且通过停用原动机以电池充电模式操作传动系统，分离第一离合器，闭合第二离合器并且选择变速箱中除了空档以外的档位，藉此车辆仅由能量储存和回收装置提供动力并且发电机由能量储存和回收装置驱动，因此为电池充电。
当前操作需要可以基于电池荷电状态、飞轮蓄能状态、原动机操作状态和驾驶员要求中的至少一个。
传动系统可以进一步包含可驱动地连接到变速箱的输出轴的液压机、连接到泵的液压蓄能器，并且本方法可以包含确立对变速的运行需要以及在换档过程中通过促使液压机对输出轴施加扭矩以换档填补模式操作传动系统。
当前操作需要可以基于液压蓄能器蓄能状态、飞轮蓄能状态、原动机操作状态和驾驶员要求中的至少一个。
变速箱可以是自动手动变速箱。
原动机可以是内燃机，传动系统可以进一步包含用于发动机的启动马达，并且本方法可以包含确立飞轮蓄能的当前运行需要，通过打开第一离合器以飞轮蓄能模式操作传动系统，选择变速箱中的空档，接合第二离合器，指示启动马达使输入轴运转，藉此将能量转移到能量储存和回收系统。
原动机可以是内燃机，传动系统可以进一步包含用于发动机的启动马达，并且本方法可以包含确立飞轮蓄能的当前运行需要，通过闭合第一离合器和第二离合器以启动机蓄能模式操作传动系统，选择变速箱中的空档，禁止燃料流到发动机，启动马达使发动机运转，藉此将能量通过变速箱从启动马达转移到能量储存和回收系统。
传动系统可以进一步包含可与上述输入轴的远端连接的发电机，并且本方法可以包含确立发电机驱动的需要并且通过停用原动机选择低排放发电机驱动模式，打开第一离合器，选择变速箱中的空档，并且闭合第二离合器，藉此将来自飞轮的能量转移到发电机。
传动系统可以进一步包含可与上述输入轴的远端连接的发电机和连接到发电机的电池，并且本方法可以包含确立零排放平稳速度驾驶的需要，以及选择零排放驱动模式，其中发电机和飞轮结合使用以驱动输入轴。
附图说明
现在结合附图，仅通过举例的方式说明本发明的部分实施例。
图1是根据本发明的实施例的车辆的示意框图；
图2是详细表示图1的一部分的示意框图；
图3是根据第二实施例的可选择装置的示意框图。
具体实施方式
参照图1和图2，车辆1具有4缸内燃机2以及第一和第二对车轮3A、3B。在本例子中，发动机2设置成仅驱动一对车轮3A。
发动机2通过电动液压离合器(electro-hydraulic clutch)6连接到自动转换手动变速箱5的输入轴4的一端。变速箱5和离合器6都受控于电子控制模块(ECM)7。输入轴4的另一端连接到传动系(driveline)8。输入轴4可以通过齿轮组(图中未示出)连接到变速箱的输出轴9从而在两者之间提供多个传动比(drive ratios)。传动系8可以通过第二电动液压离合器11、无级变速器12和减速器(reduction gear)13驱动高速飞轮10并且可以由高速飞轮10驱动。主减速器单元(final drive unit)14连接在变速箱5的输出轴9和第一对车轮3A之间。
在一个示例性实施例中，飞轮10具有60,000RPM的最大运行转速。应当理解的是这里的术语“高速飞轮”是指最大运行转速比发动机2的最大转速快数倍从而在提供相当大的储存能量时减小飞轮10的尺寸的飞轮。这里的术语“飞轮的蓄能状态(SOC)”是指储存在飞轮10中的能量总量。当飞轮10静止时，其SOC为0％，当飞轮10以最大运行速度转动时，其SOC为100％。
在一个示例性实施例中，减速器的速比为8.31比1。也就是说飞轮10比进入CVT 12的轴转动快8.31倍。
电动操作的油泵15将加压油(pressurised oil)供应到CVT 12。CVT 12和第二离合器11也受ECM 7的控制。ECM 7从发动机速度传感器16、飞轮速度传感器17、油门踏板位置传感器(accelerator pedal position sensor)18和制动踏板位置传感器(brake pedal position sensor)19接收输入信号。
第一离合器6和第二离合器11受控于ECM 7以提供打开(或分离)状态和闭合(或接合)状态中的至少一种。
ECM 7设置成通过ECU 20、变速箱5、第一离合器6和第二离合器11、CVT 12以及流入飞轮10和从飞轮10中流出的能量控制发动机的操作从而提供多个预先确定的操作模式中的一种模式从而满足当前的运行需要。ECM 7从例如制动踏板位置传感器19和油门踏板位置传感器18的传感器中接收驾驶员要求的各种输入并且接收指示当前操作状况的输入，例如来自速度传感器16的发动机速度、来自速度传感器17的飞轮速度以及来自车辆速度传感器(图中未示出)的车辆速度，并且利用这些输入确定车辆的当前运行需要。
在ECM 7的一个实施例中，其包括基于优先权的逻辑，以便在通过超过一种运行模式可以满足运行需要时基于多种输入确定选择哪个操作模式。
也就是说ECM 7设置成对操作需要排列优先次序，并且选择操作模式以满足与最优先的需要。应当理解的是可以存在多种满足需要的操作模式，并且ECM 7选择最适于满足当前需要的一种模式。
只要在变速箱5中选择前进档(forward gear)并且第二离合器11闭合时，转动能量可以在车轮3A和飞轮10之间转移。
此外，当离合器6和离合器11都闭合时，转动能量可以在发动机2和飞轮10之间转移。
CVT 12是传统设计，并且其速比以公知的方式通过操作控制从泵15流出的油的电磁阀(solenoid valves)而变化。阀的激活受ECM 7的控制。在一个示例性实施例中，CVT 12的速比范围是2.52比1到0.42比1。
发动机控制单元(ECU)20控制发动机2的动力输出并且从ECM 7和油门踏板位置传感器18接收信号。
下面将详细说明混合动力车辆的若干模式和运行需要。
首先，车辆1在仅由发动机2提供动力、第二离合器11打开并且选择除空档以外的档位的情况下以平稳速度行驶。飞轮速度(由速度传感器17监测)为零。
然后驾驶员通过仅抬起他的脚离开油门踏板或者通过抬起他的脚并踩下制动踏板发出减速要求。来自油门踏板位置传感器18和制动踏板位置传感器19的信号通知ECM 7这一要求。作为响应，ECM 7检查飞轮10的SOC并且将发现SOC为0％。这表明对飞轮10再蓄能的运行需要，因为，如果可能的话飞轮10保持在高的蓄能状态。然后ECM 7以能量回收模式操作传动系统并且打开发动机2和变速箱5之间的离合器6，闭合第二离合器11并且设定CVT速比以便能量可以通过CVT、输出轴9、输入轴4和传动系8从转动车轮3A转移到飞轮10。
因此飞轮10旋转加速增加其SOC、从车辆得到动能并且促使车辆1减速。打开离合器6具有这样的优点：其导致寄生损失(parasitic losses)减少而趋向于使车辆减速。因此，在这一机动动作(manoeuvre)过程中，更多的能量可以转移到或者储存在飞轮10中。
当驾驶员抬起他的脚离开油门踏板时，这一行为由制动踏板位置传感器19发信号给ECM 7。作为响应，ECM 7再接合离合器6并且打开第二离合器11以便在正常动力模式下驱动混合动力车辆。此时储存在飞轮10中的能量总量是其速度(由速度传感器17监测)的函数并且可以由ECM
7计算从而确定其新的SOC。
在减速机动动作过程中将能量储存到能量储存装置中的过程称为再生制动(regenerative braking)。能量储存装置，即本例子中的飞轮10，捕获制动组件中产生的本来会通过摩擦散失的热。
此刻ECM 7确定车辆是否可以仅依靠飞轮动力而以平稳速度行驶。如果确定从再生制动中回收的能量已经将飞轮的SOC增加到足以允许飞轮单独为混合动力车辆提供动力的水平，并且对于车辆驱动来说运行需要依然存在，则ECM 7选择低排放驱动模式。在操作的该低排放驱动模式中，ECM 7分离离合器6，闭合第二离合器11，设定适当的CVT速比并且选择变速箱5中适当的档位。此刻发动机2以怠速(idling speed)转动，同时飞轮10单独通过变速箱5驱动车轮。
当ECM 7通过监测飞轮速度检测到飞轮10已经耗尽其能量(SOC＝0％)时，其指示ECU 20增加怠速从而与输入轴4的转动速度相匹配，然后再接合离合器6从而再接合操作的正常驱动模式。其还分开第二离合器11以便车轮3A可以仅由发动机驱动。在再接合离合器6之前将发动机加速至与变速箱的输入轴速度相匹配确保从飞轮驱动扭矩到发动机驱动扭矩的平稳过渡。已知飞轮速度、减速比(reduction gear ratio)和CVT速比，可以(在ECM 7中)计算输入轴的速度。
如果在随后的机动动作中，驾驶员通过踩下油门踏板指示车辆加速的当前运行需要而发出加速要求，该要求及其量值由油门踏板位置传感器18检测并且转达给ECM 7。作为响应，ECM 7确定可以有多少比例的加速要求可以通过释放储存在飞轮10中的能量得到满足以及有多少需要将要通过发动机输出的增加而补充。
如果要求相对较低并且可以仅通过释放飞轮能量得到满足，则ECM 7选择加速的低排放模式，在该模式中，其接合第二离合器11并且设定CVT速比以便能量可以通过传动系8和输出轴9从飞轮10转移到车轮3A。ECU20不要求发动机动力增加，并且变速箱5中选择高档位(high gear)。
如果加速要求相对较高并且ECM 7计算出需要飞轮动力和增加的发动机动力以满足要求，则其选择加速的高动力模式并且请求ECU 20相应地调整发动机动力输出。ECM 7还闭合离合器11(如前所述)并且将CVT12设定到适当的速比，然而，在该情况下也要指示变速箱5选择低档位(lower gear)。
因此，在这些加速机动动作中，飞轮10和发动机2一起通过输出轴9和主减速器14将驱动扭矩供应到输入轴4，随之供应到传动轮3A。最后，飞轮10将慢下来，因为其之前储存的能量释放，并且当飞轮10的SOC降至预先确定的限度或者降为0％时，ECM 7打开第二离合器11并且车辆1回复到正常驱动模式中仅由发动机提供动力。
如果发动机2没有运转但存在要其运转的运行需要，则旋转加速飞轮10可以用于使发动机2运转。因此图1和图2的实施例可以有利地装到混合动力车辆中操作停止/启动策略。例如，如果发动机2已经关闭以保存燃料，同时车辆在叉路口静止并且飞轮10正以足够的SOC转动，那么，当安全后再起步时，ECM 7可以选择操作的飞轮启动模式并且可以通过选择变速箱5中的空档以及闭合离合器6和离合器11而使发动机2运转。利用之前已经储存在飞轮10中的能量消除了从车辆电池中利用电荷启动发动机2的必要性。因此，一旦以这种方式启动，发动机2将无须提供任何动力补加电池电荷。因此将有燃料经济效益。
图1和图2的实施例可以执行的另一种策略如下所述。其涉及当发动机2未热并且飞轮速度为零时启动车辆1。这一特殊的冷启动模式的操作的目的是用一些转动能量使飞轮10预蓄能以便飞轮10可以辅助发动机2从静止状态发动车辆并且增加发动机变热的速度。
这一能力提供了具有原动机的小发动机混合动力车辆，其相当于配备有大发动机的传统车辆。发动机2利用电池和启动马达(starter motor)组合(图中未示出)通过传统的方法启动。由ECM 7选择变速箱5中的空档，并且由ECM 7闭合离合器6和离合器11。
ECM 7指示ECU 20增加发动机怠速并且设定CVT速比以便能量可以从转动的输入轴4转移到飞轮10。可选择地，可以通过将发动机节流阀(engine throttle)(图中未示出)设定到其充分打开位置并且选择适当的CVT速比至使飞轮10能够吸收多余的发动机动力从而增加发动机负荷。
因此发动机用于使飞轮10预蓄能到预选确定的速度/SOC。发动机速度和飞轮速度由传感器16、17监测并且传达给ECM 7。当飞轮10达到所期望的预先确定的速度时，可以将发动机速度减小至正常怠速(或者节流阀关闭)。
有利地，因为当对飞轮蓄能时，发动机负载，即做了比其未与飞轮连接时应当做的工作更多的工作，所以发动机冷却剂加热的更快，排气后处理系统(exhaust after-treatment system)也一样。这有利于燃料经济性。
当驾驶员准备起步时，也就是说，运行需要是车辆加速，则ECM 7选择双驱动模式的操作并且适当地控制离合器6和变速箱5并且重新设定CVT速比以便飞轮的能量(与来自发动机2的附加动力一起)可以通过变速箱5和主减速器14转移到车轮3。
以下将参照图3说明一些其它操作模式。图2和图3共有的组件具有相同的附图标记。
在图3的可选择装置中，第一动力输出装置(first power take-offdevice)21连接到变速箱5和第二离合器11之间的传动系8。该装置21用于驱动辅助装置，例如交流电机(alternator)、启动发电机(starter-generator)、空调压缩机(air conditioning compressor)。
为了清楚起见，图3中仅示出一个辅助装置，具体说是启动发电机单元22。启动发电机单元22电连接到车辆的电池23。单元22的发电机功能可以由变速箱输入轴4驱动，而输入轴4又可以由发动机2、飞轮10驱动或者由二者共同驱动。
单元22的启动功能可以用于从电池23中收回储存的电能从而通过变速箱输入轴4使发动机2运转(发动机启动模式)或者通过传动系8旋转加速飞轮(飞轮再蓄能模式)。
在此可选择装置中，不是用电动泵(electric pump)对CVT 12供应油，而是提供液压总成(hydraulic assembly)作为替代。该液压总成具有复合泵(combined pump)和可驱动地连接到输出轴9的马达25以及液压蓄能器(hydraulic accumulator)24。方便地，液压总成还可以提供加压液压供应，用于开动离合器6和变速以及变速箱5中的选择机件。
因此变速箱的输出轴9提供用于操作液压泵机件25的能量从而为液压蓄能器24蓄能。反过来，液压总成24的马达功能可以用于通过从液压蓄能器24中在压力下回收流体用于驱动变速箱输出轴9。
上述参照图2说明的操作模式也可以由图3的实施例实现。图3的实施例还可以实现以下策略。
当车辆仅在飞轮动力的状况下运转时，可以关闭发动机2并且分离离合器6。由于启动发电机单元22脱离输入轴4运转，其在飞轮中由飞轮10驱动至电池蓄能模式，因此依旧对电池23蓄能，即使发动机2关闭。当ECM 7确定存在要由发动机2补充车辆动力的运行需要时，选择能量转移运行模式，并且离合器6依然打开，ECM 7指示ECU 20启动发动机2并且将其速增加度至与变速箱输入轴4的速度相匹配。当这样操作时，ECM 7闭合离合器6并且打开第二离合器11。动力因此平稳地转移到发动机2，此刻发动机也对启动发电机22提供驱动。
在对变速箱5的速比变化的运行需要作出响应而选择的换档填补模式的操作中，ECM 7指示液压总成在换档之间提供最大扭矩从而缓解可能出现的扭矩中断(torque interruption)。液压泵机件25的马达功能在适当的时间对变速箱输出轴9提供适当的扭矩量从而实现缓解可能出现的扭矩中断。当利用自动手动变速箱时这是非常有利的，因为在变速过程中，存在一段没有驱动可以传送的时间段。
由于启动发电机单元22具有驱动飞轮10或者由飞轮10驱动的能力，其可以用于旋转加速飞轮10或者使飞轮10慢下来至其最佳操作范围内。
有利地，启动功能可以用于在启动发动机2并且从静止开动之前对飞轮10预蓄能。因此，作为对利用发动机预蓄能的方法(如参照图2所述)的替换，启动发电机单元22如下所述用于飞轮蓄能模式。
ECM 7打开离合器6并且选择变速箱5中的空档。第二离合器11接合，ECM 7指示启动发电机单元22使传动系8运转(利用来自电池23的电力)。启动发电机单元22保持运转直到飞轮10达到预先确定的速度，该速度由ECM 7设定并且由速度传感器17监测。当该点达到时，ECM 7指示启动发电机单元22停止运转。
当飞轮10已经达到所需的转动速度时，则ECM 7选择发动机启动和结合的动力模式并且指示ECU 20启动发动机2，选择变速箱5中的前进档(或倒档)并且接合离合器6。此刻车辆可以在由飞轮动力补充的发动机动力的状况下起步。
在静止车辆中预蓄能飞轮10的此过程还可以利用安装在传统位置的发动机启动马达(图中未示出)实现，藉此其直接使发动机运转。在该启动机蓄能模式中，离合器11闭合并且和前面一样选择空档。离合器6闭合但发动机最初通过禁止燃料供应系统阻止点火。寄生损失可以通过关闭所有锥阀(poppet valves)而降低。此外，交流电机、空调和其它附件在飞轮蓄能过程中可以不运转。当所期望的飞轮速度达到时，这些附件可以运转并且允许发动机2点火。
在附件驱动模式中，如果车辆已经停止并且发动机关闭，但飞轮10依然以之前的驱动循环中储存的多余能量(高SCO)旋转加速，则该能量可以利用如下。例如，在空调泵连接到第一动力输出装置(power take-offdevice)21，离合器6打开，第二离合器11闭合并且选择变速箱5中的空档的情况下，飞轮可以为车辆的空调单元提供动力，其速度最后衰减为零。
可选择地，多余的飞轮能量可以用在电池充电模式中以通过启动发电机单元22的发电机功能对电池23充电。可以选择CVT速比(由ECM 7选择)以便交流电机或空调单元以它们最有效的速率操作。
在车辆长时间停放，比如说停放过夜的例子中，ECM 7可以预测(例如借助于车载导航系统)飞轮10和电池23到达最终目的地的各自的蓄能和充电状态。因此，每个这些能量储存装置的利用可以使最大燃料经济最优化。比如说，例如最终目的地是山脚下。ECU 7确保飞轮10在向下减速到停止之后完全蓄能并且确保电池处在低的荷电状态(通过控制启动发电机单元22的充电率)。然后当车辆停放时，储存的飞轮能量通过启动发电机单元22的发电机功能转移到电池23。在该程序进行过程中，ECU 7确保第二离合器11闭合，第一离合器6打开并且选择变速箱5中的空档。这种飞轮耗尽电池充电模式的操作很好的利用了本来会由摩擦耗尽的多余的飞轮能量。此外，其确保电池23处于为下一次使用准备的良好的荷电状态。
一旦能量转移完成，ECM 7可以选择除了空档以外的排档而停放(辅助停车制动保持车辆静止)。
在被称为间断驱动并以平稳速度行驶的另一种模式的操作中，车辆由飞轮10驱动，但当飞轮的SOC达到预先确定的下限时，ECM 7选择变速箱5中的空档，在第一离合器6和第二离合器11都接合的情况下启动发动机2并且以最优燃料利用/排放状态对其进行操作从而对飞轮10再蓄能，然后一旦飞轮10已经达到预先确定的SOC的高水平，ECM 7就分离第一离合器6，保持第二离合器接合，关闭发动机2并且接合之前接合的档位。
因此，总的来说，本发明提供一种用于混合动力车辆的传动系，其能够使各种传动系组件以最优的方式使用从而满足当前运行需要，同时最小化燃料使用和发动机排放。
在一个有利的实施例中，第一离合器是安装到飞轮的传统离合器，其中飞轮连接到发动机2的曲轴，并且自动手动变速箱以公知的方式直接安装到发动机，并且利用传统的组件，藉此减少费用和设计时间。
在另一个有利的实施例中，传动系统包括可与所述输入轴的远端连接的发电机和连接到发电机的电池，并且，当确立零排放平稳速度驾驶的需要时，选择零排放驱动模式，其中发电机和飞轮结合使用以驱动输入轴。发电机利用之前存放在电池中的电力。
本发明的一个优点是：由于飞轮可驱动地安装到变速箱的输入轴，故驱动中存在较少的间隙(backlash)，藉此改进传动系统并且减少冲击效应或冲击负荷(shock loading)。
在优选实施例中，使用自动转换手动变速器。这样的变速器是公知的。参例如见(美国)汽车工程师协会技术论文2004-01-3363。
装配有该类型变速器的车辆没有离合器踏板，通过电动液压执行机构(electro-hydraulic actuator)自动接合并且分离离合器。改进的换档杆能够实现电线换档操作，藉此，作为对驾驶员输入的响应，通过机电作动机构(electro-mechanical actuators)选择和转换变速箱中的档位。
在本发明的优选实施例中，设置变速箱以便档位选择和换档在电控制模块而不是驾驶员的控制下进行。
然而，应当理解的是，本发明可以利用其它类型的变速箱并且不仅限于利用自动手动变速箱。
所使用的离合器最好是对由车辆上提供的电控制单元产生的控制信号有反应的电动液压操作的离合器。
变速箱的输出轴可以设置成驱动前轴、后轴或者同时驱动前轴和后轴。
与其它公知的混合动力车辆构造相比，通过对同样的位置(即，变速箱输入轴)应用来自原动机和能量储存和回收装置的驱动扭矩，传动系游隙得以减小。
本发明还缓解了封装限制(packaging constraints)。
尽管本发明已经参照一个或多个实施例举例说明，但是本领域的技术人员应该理解本发明并不局限于所公开的实施例，在不背离由权利要求所确定的本发明的保护范围的条件下，可以想到公开的实施例的一个或多个变更或替换实施例。

Claims (17)

1.一种用于混合机动车辆的传动系统，包含原动机、能量储存和回收系统以及变速箱，其特征在于，能量储存和回收系统是高速飞轮，变速箱具有输入轴和输出轴，输出轴可驱动地连接到输入轴以提供多个传动比并且可操作地对至少一个负重轮提供驱动，输入轴的一端可通过第一离合器与原动机连接，输入轴的远端可通过第二离合器与飞轮连接。
2.根据权利要求1所述的用于混合动力车辆的传动系统，其特征在于，传动系统进一步包含位于飞轮和第二离合器之间的无级变速器。
3.根据权利要求1或2所述的用于混合动力车辆的传动系统，其特征在于，进一步包含控制器，用以控制原动机、第一离合器和第二离合器以及流到飞轮和从飞轮流出的能量的操作。
4.根据权利要求3所述的用于混合动力车辆的传动系统，其特征在于，控制器设置成，接收至少一个驾驶员要求的输入指示并且基于飞轮的当前蓄能状态、原动机的当前操作状态和当前驾驶员要求中的至少一个，控制原动机、第一离合器和第二离合器以及流到飞轮和从飞轮流出的能量的操作，从而满足当前操作需要。
5.根据前述任一权利要求所述的用于混合动力车辆的传动系统，其特征在于，变速箱是自动手动变速箱。
6.根据权利要求5所述的用于混合动力车辆的传动系统，其特征在于，进一步包含可驱动地连接到输出轴的液压机以及连接到液压机的液压蓄能器，其中，在传动系统正常运转的过程中液压机由输出轴驱动从而使液压蓄能器蓄能，并且液压机设置成在变速箱的变速操作过程中从液压蓄能器中接收液压液从而在变速过程中对至少一个传动轮保持动力流。
7.一种用于混合动力车辆的传动系统，其特征在于，该传动系统包含可驱动地连接到输入轴的电机以及可操作地连接到电机的电池，其中，电机设置成由输入轴驱动从而为电池充电。
8.根据权利要求7所述的用于混合动力车辆的传动系统，其特征在于，当需要时，电机设置成利用储存在电池中的动力驱动输入轴。
9.根据权利要求1到8中任一权利要求所述的用于混合动力车辆的传动系统，其特征在于，将第一离合器和第二离合器都闭合并且原动机和飞轮都用于驱动输入轴以驱动混合动力车辆。
10.根据权利要求1到9中任一权利要求所述的用于混合动力车辆的传动系统，其特征在于，原动机是内燃机。
11.根据权利要求10所述的用于混合动力车辆的传动系统，其特征在于，该传动系统包括用于启动发动机的启动马达，并且该启动马达选择性地用于对飞轮再蓄能。
12.一种具有如权利要求1到11中任一权利要求所述的传动系统的混合动力车辆。
13.一种操作混合动力车辆的方法，其中车辆包括传动系统，该传动系统包含变速箱、可通过第一离合器与变速箱的输入轴的一端连接的原动机、可通过第二离合器与上述输入轴的远端连接的高速飞轮形式的能量储存和回收装置，以及可驱动地连接到输入轴以提供多个传动比并且可操作地对至少一个负重轮提供驱动的输出轴，其特征在于，本方法包含以多种预先确定的操作模式中的一种模式操作传动系统从而满足当前操作需要，其中，当前操作需要基于飞轮的蓄能状态、原动机的操作状态和驾驶员要求中的至少一个。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，本方法进一步包含对操作需要排列优先次序并且选择操作模式以满足最优先的需要。
15.一种实质如参照附图所述的用于混合动力车辆的传动系统。
16.一种实质上如上参照附图所述的混合动力车辆。
17.一种操作实质上如上参照附图所述的混合动力车辆的方法。
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