CN101898556A

CN101898556A - 用于控制多模式混合动力变速器的多次evt换档的方法

Info

Publication number: CN101898556A
Application number: CN2010101937668A
Authority: CN
Inventors: J-J·F·萨; L·A·卡明斯基
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-05-29
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2030-05-31
Also published as: DE102010021799A1; US20100305791A1; CN101898556B; DE102010021799B4; US8068948B2

Abstract

本发明涉及用于控制多模式混合动力变速器的多次EVT换档的方法。一种执行换档的方法包括：确定是否需要多次换档操作；是否需要单级输入曲线；以及产生单级输入速度曲线。所述曲线与第一或第二多次换档型式进行匹配，所述第一或第二多次换档型式都不采用固定档推进。所述型式采用准异步过渡换档事件和电动变矩器过渡换档事件。准异步事件引起待分离的离合器的受控滑移，同时提供来自于电机的反作用扭矩，将来自于待分离的离合器的扭矩卸载成与反作用扭矩成比例。在完成待分离的离合器的卸载之前待接合的离合器开始滑移接合。待分离的离合器和待接合的离合器中的至少一个在整个准异步事件内具有非零滑移速度。电动变矩器事件采用待接合的离合器和待分离的离合器，完全卸载待分离的离合器，同时用电机来控制输出扭矩，同步并接合待接合的离合器。

Description

用于控制多模式混合动力变速器的多次EVT换档的方法

技术领域

本发明总体涉及用于机动车辆的混合动力系及其液压控制。

背景技术

机动车辆包括能操作推进车辆并驱动车载电子器件的动力系。动力系，或传动系，通常包括通过多速动力变速器给最终传动系统提供动力的发动机。许多车辆由往复活塞式内燃机(ICE)来驱动。

混合动力车辆使用替代的动力源来推进车辆，从而最小化因为动力而对发动机的依赖性。例如，混合动力电动车辆(HEV)结合电能和化学能，并且将其转换为机械动力来推进车辆并且驱动车辆系统。HEV通常采用独立运行或与内燃机协同运行的一个或多个电机来推进车辆。由于混合动力车辆可从除发动机以外的源得到其动力，所以在车辆停止或由替代的(多个)动力源推进时可关闭混合动力车辆中的发动机。

并联混合动力结构通常由内燃机和一个或多个电动马达/发电机组件来表征，其全部直接机械地联接到变速器。并联混合动力设计采用结合的电动马达/发电机，从而提供牵引力并可取代常规的起动器马达和交流发电机两者。马达/发电机电连接到能量存储装置(ESD)。能量存储装置可以是化学蓄电池。控制单元用于调整能量存储装置与马达/发电机之间的电功率交换，以及第一和第二马达/发电机之间的电功率交换。

电动无级变速器(EVT)通过组合串联和并联混合动力系结构两者的特征以及常规非混合动力变速器的元件来提供连续可变速度比。EVT可设计成以固定档(FG)模式和EVT模式两者操作。当以固定档模式操作时，取决于差速齿轮子组的选择布置，变速器输出构件的旋转速度是来自于发动机的输入构件的旋转速度的固定比率。EVT还配置用于机械独立于最终传动件的发动机操作。

EVT可使用差速齿轮装置将一部分其所传递的动力传送通过(多个)电动马达/发电机，它的其余动力被传送通过机械的其他并联路径。所使用的差速齿轮装置的一种形式是周转圆的行星齿轮装置。然而，例如在不使用行星齿轮的情况下，如通过使用锥齿轮或其他差速齿轮装置可以设计动力分离变速器。

多个液压致动的扭矩传递机构，例如离合器和制动器，可选择性地接合以选择性地致动齿轮元件，以便在变速器的输入与输出轴之间建立不同的前进和倒档速度比和模式。术语“离合器”在下文中用于指代扭矩传递机构，包括但不限于通常称为离合器和制动器的装置。从一个速度比或模式到另一个的换档可响应于车辆状况和操作者(驾驶员)需求。“速度比”通常定义为变速器输入速度除以变速器输出速度。因而，低档范围具有高速度比，高档范围具有相对较低的速度比。EVT的不同操作状态可称为范围或模式。

发明内容

提供一种用于在混合动力系中执行换档的方法。所述动力系配置用于以多个电动无级变速模式(EVT)操作且包括内燃机、第一电机和第二电机。所述方法包括确定是否需要多次换档操作(multiple-shiftmaneuver)。所述多次换档操作包括从初始EVT模式换档到中间EVT模式且然后从中间EVT模式换档到目标EVT模式。所述方法确定是否需要单级输入曲线来执行多次换档操作且产生单级输入速度曲线。

所述方法将单级输入速度曲线与第一或第二多次换档型式进行匹配。所述多次换档型式均由多次换档操作期间缺乏固定档推进来表征，包括从初始EVT模式换档到中间EVT模式，换档到目标EVt模式。所述方法通过采用准异步过渡换档事件和电动变矩器过渡换档事件两者来执行所述第一和第二多次换档型式中的一种。

准异步过渡换档事件采用第一待接合的离合器和第一待分离的离合器，且包括引起第一待分离的离合器的受控滑移，同时提供来自于至少一个电机的反作用扭矩。准异步过渡换档事件与所提供的电机的反作用扭矩成比例地将来自于第一待分离的离合器的扭矩卸载。准异步过渡换档事件在完成第一待分离的离合器的卸载之前开始第一待接合的离合器的滑移接合，在整个换档事件的持续时间期间，第一待分离的离合器和第一待接合的离合器中的至少一个由非零滑移速度来表征。

电动变矩器过渡换档事件采用第二待接合的离合器和第二待分离的离合器，且包括完全卸载第二待分离的离合器并用至少一个电机来控制变速器的输出扭矩。电动变矩器过渡换档事件然后同步接合第二待接合的离合器。所述方法在不采用或进入固定档推进的情况下执行所述第一和第二多次换档型式中的一种。

本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将从下面结合附图和所附权利要求对为实施本发明的优选实施例和其它模式的详细描述中变得显而易见。

附图说明

图1是具有根据本发明的多模式、电动无级混合动力变速器的示例性车辆动力系的示意性杠杆图；

图2是列出对于图1中所示的变速器的每个操作模式而言被接合的扭矩传递机构的真值表；和

图3是各个操作区域相对于图1中所示的变速器的输入和输出速度的图形图示；

图4A是使用固定档比执行的多次换档操作的速度曲线的示意性图形图示；

图4B是使用单输入速度曲线的多次换档操作的速度曲线的示意性图形图示；

图5是示出了用于根据本发明使用单输入速度曲线来执行多次换档操作的控制方法的示意性流程图；

图6是详细地示出了电动变矩器过渡换档事件的示意性流程图；和

图7是详细地示出了准异步过渡换档事件的示意性流程图

具体实施方式

要求保护的本发明在混合动力型车辆动力系的背景中描述要求保护的发明，所述动力系具有多模式、多速、电动无级混合动力变速器，所述变速器仅被意在提供可包含和实施本发明的代表性应用。要求保护的发明并不限于在附图中所示的具体动力系装置中。此外，在此所示的混合动力系已经被大大简化，应当理解的是，本领域技术人员将认识到关于混合动力系或者混合动力型车辆的标准操作的进一步信息。

参考附图，其中在整个若干附图中相似的参考标记标识相似的部件，图1示出了总体上以10标记的示例性车辆动力系统的示意性杠杆图。动力系10包括可重新起动的发动机12，发动机12经由多模式、电动无级混合动力型动力变速器14选择性地驱动连接到最终传动系统16或与最终传动系统16动力流连通。

杠杆图是机械装置(如自动变速器)的部件的示意图。每个独立的杠杆表示行星齿轮组，其中行星齿轮的三个基本机械部件均由节点表示。因而，单个杠杆包含三个节点：一个用于太阳轮构件，一个用于行星齿轮行星架构件，一个用于齿圈构件。每个杠杆的节点之间的相对长度可以用于表示每个相应齿轮组的齿圈-太阳轮比。继而，这些杠杆比用于改变变速器的传动比以实现合适的比和比级数。各个行星齿轮组的节点和变速器的其它部件(例如，马达/发电机)之间的机械联接件或互连件由细的水平线表示。扭矩传递装置(例如离合器和制动器)表示为交叉的指形物。如果所述装置是制动器，则一组指形物被固接。

变速器14被设计成用于从发动机12例如通过输入构件18接收其驱动动力的至少一部分。变速器输入构件18(本质上为轴)可以是发动机输出轴(也称为“曲轴”)。可替换地，瞬时扭矩阻尼器(未示出)可实施在发动机12与变速器14的输入构件18之间。发动机12将动力传递到变速器14，变速器14通过变速器输出构件或轴20分配扭矩以驱动最终传动系统16并因此推进车辆(未示出)。

在图1中所描述的实施例中，发动机12可以是多种形式石油燃料的原动机中的任一种，例如往复活塞式内燃机，包括火花点火式汽油发动机和压缩点火式柴油发动机。发动机12容易地适于将其可用动力在运行速度的范围(例如从处于或接近600转每分(RPM)的怠速到超过6000RPM)提供给变速器14。无论发动机12如何连接到变速器14，输入构件18都连接到封装在变速器14内的差速齿轮组，这在下面将更详细地解释。

仍参考图1，混合动力变速器14使用一个或多个差速齿轮装置，优选地本质上是三个互连的周转圆的行星齿轮组，其分别以24、26、28来总体表示。每个齿轮组都包括三个齿轮构件：第一、第二和第三构件。在本说明书和在权利要求中当涉及第一、第二和第三齿轮组时，这些组在附图中可以任何顺序(例如从左到右，从右到左等)被记为“第一”到“第三”。类似地，在本说明书和在权利要求中当涉及每一齿轮组的第一、第二和第三构件时，对于每一齿轮组来说这些构件在附图中可以任何顺序(例如从上到下，从下到上，等)被记为或标识为“第一”到“第三”。

第一行星齿轮组24具有三个齿轮构件：分别为第一构件30、第二构件32和第三构件34。第一、第二和第三构件对应于图1从上到下看所示的杠杆图的第一、第二和第三节点。在优选实施例中，第一构件30包括包围第三构件34的外齿轮构件(可称为“齿圈”)，第三构件34可包括内齿轮构件(可称为“太阳轮”)。在该例中，第二构件32用作行星架构件。即，多个行星齿轮构件(可被称为“小齿轮”)转动地安装在第二构件/行星架32上。每个行星齿轮构件与第一构件/齿圈30和第三构件/太阳轮34啮合地接合。

第二行星齿轮组26也具有三个齿轮构件：分别为第一构件40、第二构件42和第三构件44。在如上关于第一行星齿轮组24讨论的优选实施例中，第二行星齿轮组26的第一构件40是包围第三构件44的外“齿圈”构件，其中第三构件44是内“太阳轮”构件。齿圈构件40与太阳轮构件44共轴地对准并且可相对于太阳轮构件44转动。多个行星齿轮构件转动地安装在第二构件42上，第二构件42用作行星架构件，使得每个行星齿轮啮合地接合齿圈构件40和太阳轮构件44两者。

类似于第一齿轮组24和第二齿轮组26，第三行星齿轮组28也分别具有第一构件50、第二构件52和第三构件54。然而，在该布置中，在表示第三行星齿轮组28的杠杆的中间节点上所示的第二构件52是外“齿圈”。齿圈(第二构件52)相对于太阳轮/第三构件54共轴地对准并且可相对于太阳轮/第三构件54转动。第一构件50在该具体齿轮组中是行星架，且在上部节点上显示。这样，多个行星或小齿轮构件转动地安装在行星架/第一构件50上。每个小齿轮构件都对准以啮合地接合齿圈(第二构件52)和相邻小齿轮构件或者太阳轮(第三构件54)和相邻小齿轮构件。

在一个实施例中，第一行星齿轮组24和第二行星齿轮组26每个都包括简单的行星齿轮组，而第三行星齿轮组包括复合的行星齿轮组。然而，如上所述的行星架构件中的每个可以是单小齿轮(简单的)行星架组件或者是双小齿轮(复合的)行星架组件。具有长小齿轮的实施例也是可能的。

第一行星齿轮组24、第二行星齿轮组26和第三行星齿轮组28相结合使得第一行星齿轮组24的第二构件32如通过中心轴36联结到(即，连续地连接到)第二行星齿轮组26的第二构件42和第三行星齿轮组28的第三构件54。这样，这三个齿轮构件32、42、54被刚性地附接以便共同转动。

发动机12(例如通过整体式毂衬38)连续地连接到第一行星齿轮组24(即，第一构件30)，以便与其共同转动。第一行星齿轮组24的第三构件34例如通过第一套轴46连续地连接到第一马达/发电机组件56(在此也称作“马达A”)。第二行星齿轮组26的第三构件44例如通过第二套轴48连续地连接到第二马达/发电机组件58(在此也称作“马达B”)。第三行星齿轮组28的第二构件52(齿圈)例如通过整体式毂衬连续地连接到变速器输出构件20。第一套轴46和第二套轴48可包围中心轴36。

第一扭矩传递装置70(在此可互换地称作离合器“C1”)将第一齿轮构件50与固定构件(在图1中由变速器壳体60来表示)选择性地连接。第二套轴48并从而齿轮构件44和马达/发电机58通过选择性地接合第二扭矩传递装置72(在此可互换地称作离合器“C2”)被选择性地连接到第三行星齿轮组28的第一构件50。第三扭矩传递装置74(在此可互换地称作离合器“C3”)将第二行星齿轮组26的第一齿轮构件40选择性地连接到变速器壳体60。第一套轴46并从而第三齿轮构件34和第一马达/发电机56通过选择性地接合第四扭矩传递装置76(在此可互换地称作离合器“C4”)也被选择性地连接到第二行星齿轮组26的第一构件40。

第五扭矩传递装置78(在此可互换地称作离合器“C5”)将发动机12的输入构件18和第一行星齿轮组24的第一齿轮构件30选择性地连接到变速器壳体60。离合器C5是输入制动离合器，在发动机12关闭时选择性地锁定输入构件18。锁定输入构件18为再生制动能量提供更多的反作用。如下文所示，参考图2，C5不包含在变速器14的模式/档位/空档换档操作中。

第一扭矩传递装置70和第二扭矩传递装置72(C1和C2)可被称为“输出离合器”。第三扭矩传递装置74和第四扭矩传递装置76(C3和C4)可被称为“保持离合器”。

在图1中所示的示例性实施例中，各种扭矩传递装置70、72、74、76、78(C1-C5)都是摩擦离合器。然而，可采用其他常规的离合器构造，例如本领域技术人员可认识到的齿式离合器、摇杆式离合器等。离合器C1-C5可被液压致动，从而接收来自泵(未示出)的加压液压流体。例如通过使用常规的液压流体控制回路，实现对离合器C1-C5的液压致动，如本领域技术人员能想到的那样。

在混合动力系10被用于陆地车辆的在此描述的示例性实施例中，变速器输出轴20操作性地连接到最终传动系统(或“传动系”)。所述传动系可包括前差速器或后差速器，或其他扭矩传递装置，其将扭矩输出通过相应的车桥或半轴(未示出)提供给一个或多个车轮。车轮可以是采用所述车轮的车辆的前轮或后轮，或者它们可以是履带式车辆的驱动齿轮。本领域技术人员将应当认识到，在不改变本发明的范围的情况下，最终传动系统可包括任何已知的构造，包括前轮驱动(FWD)、后轮驱动(RWD)、四轮驱动(4WD)或全轮驱动(AWD)。

全部行星齿轮组24、26、28，以及第一马达/发电机56和第二马达/发电机58(马达A和马达B)优选地关于中间中心轴36或其它轴线被共轴定向。马达A或马达B可采用环形构造，从而允许一个或两者大体包围所述三个行星齿轮组24、26、28。这种构造可减少总封装，即混合动力变速器14的直径和纵向尺寸最小化。

混合动力变速器14从多个扭矩产生装置接收输入驱动扭矩。“扭矩产生装置”包括发动机12和马达/发电机56、58，作为能量从存储在燃料箱中的燃料或从存储在电能存储装置中的电势转换(均未示出)的结果。

发动机12、马达A(56)和马达B(58)可独立运行或协同运行(与上述的行星齿轮组以及选择性地接合的扭矩传递机构结合)，从而转动变速器输出轴20。此外，马达A和马达B优选地构造成用于选择性地操作为马达和发电机。例如，马达A和马达B能够将电能转换成机械能(例如，在车辆推进期间)，并且还能够将机械能转换成电能(例如，在再生制动期间或者在从发动机12提供过多动力期间)。

继续参考图1，具有分布式控制器结构的电子控制装置(或“控制器”)在示例性实施例中示意性地示出为基于微处理器的电子控制单元(ECU)80。ECU 80包括带有合适量的可编程存储器(总的以82表示)的存储介质，所述存储介质被编程为包括但不限于调整多模式混合动力变速器操作的算法或方法100，如下文关于图4更详细地讨论的那样。

如下文所述，控制装置可操作以提供对在此示意性描绘并描述的动力系10的协调系统控制。该控制装置的组成元件可以是总体车辆控制系统的子组。该控制系统可操作以综合有关信息和输入，并且执行控制方法和算法以控制各种致动器，从而实现控制目标。控制系统监测目标和参数，包括但不限于：燃料经济性、排放物、性能、驾驶性能、以及对传动系硬件(例如但不限于发动机12、变速器14、马达A、马达B和最终传动件16)的保护。

分布式控制器结构(ECU80)可包括变速器控制模块(TCM)、发动机控制模块(ECM)、变速器功率逆变器模块(TPIM)、蓄电池组控制模块(BPCM)。混合动力控制模块(HCP)可被集成为提供对前述控制器的总体控制和协调。

用户接口(UI)操作性地连接到多个装置(未示出)，车辆操作者通常通过所述装置控制或引导动力系的操作。用户接口的示例性车辆操作者输入包括加速踏板、制动踏板、变速器档位选择器和车速巡航控制以及本领域技术人员可想到的其它输入。

每个前述控制器与其他控制器、传感器、致动器等通信(例如经控制局域网(CAN)总线或通信结构)。CAN总线允许控制参数和指令在各种控制器之间的结构化通信。所使用的通信协议是专用的。例如但不限于，一个可用的通信协议是汽车工程师学会标准J1939。CAN总线和合适的协议提供了前述控制器和提供了例如防抱死制动、牵引控制和车辆稳定性等功能的其他控制器之间的稳固信息传递和多控制器交互。

发动机控制模块操作性地连接到发动机12且与发动机12通信。发动机控制模块构造成用于经多个离散线路从各种传感器中获取数据并且控制发动机12的各种致动器。发动机控制模块接收来自混合动力控制模块的发动机扭矩指令、产生期望的车桥扭矩、并指示被传送到混合动力控制模块的实际发动机扭矩。可由发动机控制模块感测的各种其他参数包括发动机冷却剂温度、变速器的发动机输入速度、歧管压力、和环境空气温度及压力。可由发动机控制模块控制的各种致动器包括但不限于燃料喷射器、点火模块和节气门控制模块。

变速器控制模块操作性地连接到变速器14，并且用以获取来自各种传感器的数据并为变速器14提供指令信号。从变速器控制模块到混合动力控制模块的输入可包括每一离合器C1-C5的估计离合器扭矩，和变速器输出轴20的转动速度。额外的致动器和传感器可用于将来自变速器控制模块的额外信息提供给混合动力控制模块用于控制目的。

前述控制器中的每一个可以是通用数字计算机，通常包括微处理器或中央处理单元、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、高速时钟、模拟数字(A/D)和数字模拟(D/A)电路、输入/输出电路和装置(I/O)以及合适的信号调节及缓冲器电路。每个控制器具有一组控制算法，包括存储在ROM中并被执行提供每一个计算机的相应功能的常驻程序指令和标定值。在各种计算机之间的信息传递可使用前述CAN来实现。

响应于由用户接口所捕获到的操作者输入，监督式混合动力控制模块控制器和如上关于图1所述的一个或多个其他控制器确定期望变速器输出扭矩。混合动力变速器14的选择性地操作的部件被适当地控制并操纵以响应操作者需求。例如，在图1所示的实施例中，当操作者选择前进驱动范围并操纵加速踏板或制动踏板时，混合动力控制模块确定变速器的输出扭矩，所述输出扭矩影响车辆如何以及何时加速或减速。最终的车辆加速受到其他变量的影响，这些变量包括如道路负载、道路坡度和车辆质量的因素。混合动力控制模块监测扭矩产生装置的参数状态，并确定达到期望扭矩输出所需的变速器的输出。在混合动力控制模块的引导下，变速器14在从慢到快的输出速度范围上运行，以便满足操作者需求。

ECU80还接收来自传感器的频率信号，用于处理成输入构件18的速度Ni和输出构件20的速度No，以便用于控制变速器14。系统控制器还可接收并处理来自压力开关(未示出)的压力信号，用于监测离合器施用腔压力。可替换地，可采用用于大范围压力监测的压力变送器。脉宽调制(PWM)和/或二进制控制信号由控制器80传送到变速器14，用于控制离合器C1-C5的填充和排空，以便施用和释放离合器C1-C5。

此外，控制器80可接收变速器流体贮槽温度数据，例如来自于热电偶输入(未示出)，以得到贮槽温度。控制器80可提供从输入速度Ni得到的PWM信号和贮槽温度，用于经一个或多个调节器控制管线压力。

离合器C1-C5的填充和排空可例如通过响应于PWM和二进制控制信号由螺线管控制的滑阀来实现。可采用使用可变放气螺线管的调整阀以提供阀塞在阀体内的精确定位并提供在施用期间对离合器压力的相应精确控制。类似地，可采用一个或多个管线压力调节器(未示出)，以便根据控制信号建立所调节的管线压力。跨过离合器的离合器滑移速度可例如从变速器输入速度、输出速度、马达A速度和/或马达B速度得出。

多模式、电动无级混合动力变速器14配置用于多种变速器操作模式。图2中提供的真值表示出了扭矩传递机构C1-C4的示例性接合排定表以实现操作状态或模式阵列。在所述表中描述的各种变速器操作模式表示了对于每一操作模式来说特定离合器C1-C4中的哪些被接合(致动)，以及哪些被释放(停用)。

总体而言，可执行变速器14中的比率变化，使得扭矩扰动最小化，且换档是平稳的且不引起车辆乘员的反感。此外，离合器C1-C4的释放和施用应当以消耗最小量的能量且不会负面影响离合器耐用性的方式执行。影响这些考虑的一种主要因素是被控制的离合器处的扭矩，所述扭矩可能根据诸如加速和车辆负载的性能需求而显著变化。改进的换档可通过在施用或释放时离合器处的零或接近零的反作用扭矩状况来完成，所述状况导致跨过离合器的大致零滑移。跨过离合器具有零滑移的离合器可称为同步操作。

电动无级操作模式可分为四大类：输入分离模式、输出分离模式、复合分离模式和串联模式。在输入分离模式，一个马达/发电机(例如，马达A或马达B)被齿轮传动连接，使得其速度与变速器输出成正比地变化，且另一个马达/发电机(例如，马达A或马达B中的另一个)被齿轮传动连接，使得其速度是输入和输出构件速度的线性组合。在输出分离模式，一个马达/发电机被齿轮传动连接，使得其速度与变速器输入构件成正比地变化，且另一个马达/发电机被齿轮传动连接，使得其速度是输入构件和输出构件速度的线性组合。然而，复合分离模式使得两个马达/发电机均被齿轮传动连接，使得它们的速度是输入和输出构件速度的线性组合，但与输入构件的速度或输出构件的速度都不成正比。

最后，当以串联模式运行时，一个马达/发电机被齿轮传动连接，使得其速度与变速器输入构件的速度成正比地变化，且另一个马达/发电机被齿轮传动连接，使得其速度与变速器输出构件的速度成正比地变化。当以串联模式运行时，在输入构件和输出构件之间没有直接机械动力变速器路径，因而所有动力必须电动传输。

在如上所示的四大类电动无级操作模式中的每一个中，马达速度都是输入速度和输出速度的线性组合。因此，这些模式具有两个速度自由度(为了简便起见缩写为“DOF”)。数学上，这类模式的扭矩(T)和速度(N)方程采用以下形式：

[\begin{matrix} T_{a} \\ T_{b} \end{matrix}] = [\begin{matrix} a_{1,1} & a_{1,2} \\ a_{2,1} & a_{2,2} \end{matrix}] [\begin{matrix} T_{i} \\ T_{o} \end{matrix}]

和

[\begin{matrix} N_{a} \\ N_{b} \end{matrix}] = [\begin{matrix} b_{1,1} & b_{1,2} \\ b_{2,1} & b_{2,2} \end{matrix}] [\begin{matrix} N_{i} \\ N_{o} \end{matrix}]

其中a和b是由变速器齿轮装置所确定出的系数。EVT模式类型可从b系数矩阵的结构中确定。即，如果b_2，1＝b_1，2＝0或b_1，1＝b_2，2＝0，那么模式是串联模式。如果b_1，1＝0或b_1，2＝0，那么模式是输入分离模式。如果b_2，1＝0或b_2，2＝0，那么模式是输出分离模式。例如如果b_1，1、b_1，2、b_2，1、和b_2，2中的每一个都非零，那么模式是复合分离模式。

电动无级变速器还可包含一个或多个固定档(FG)模式。通常，固定档模式是由于闭合(即致动)比选择电动无级模式所需数目多的一个额外的离合器引起。在固定档模式中，输入速度和每个马达速度与输出速度成比例。因此，这些模式具有仅一个速度自由度。数学上，该类模式的扭矩和速度方程采用以下形式：

[T_{b}] = [\begin{matrix} a_{1,1} & a_{1,2} & a_{1,3} \end{matrix}] [\begin{matrix} T_{a} \\ T_{i} \\ T_{o} \end{matrix}]

和

[\begin{matrix} N_{a} \\ N_{b} \\ N_{i} \end{matrix}] = [\begin{matrix} b_{1,1} & b_{1,2} & b_{1,3} \end{matrix}] [N_{o}]

其中a和b是由变速器齿轮装置所确定出的系数。如果b_1，1非零，那么在以固定档模式运行期间，马达A可有助于输出扭矩。如果b_1，2非零，那么在以固定档模式运行期间，马达B可有助于输出扭矩。如果b_1，3非零，那么在以固定档模式运行期间，发动机可有助于输出扭矩。如果b_1，3为零，那么模式是纯电动固定档模式。

电动无级变速器还可配置用于具有三个速度自由度的一个或多个模式。这些模式可能包括或可能不包括反作用扭矩源以使变速器能够产生与发动机扭矩或马达扭矩成比例的输出扭矩。如果具有三个速度自由度的模式能够产生输出扭矩，那么发动机和连接为反作用于发动机扭矩的任何马达的扭矩将与输出扭矩大体成比例。如果马达不被连接为反作用于发动机扭矩，那么其扭矩可被指令成独立于变速器输入和输出速度控制其速度。

在具有三个速度自由度的模式中，通常不可能独立于输出扭矩容易地控制蓄电池功率。该类型模式产生与系统中每一个反作用扭矩源成比例的输出扭矩。由三个扭矩源中的每一个所提供的总输出动力的一部分可通过改变马达速度和输入速度来调节。考虑到流入或流出能量存储装置的功率是发动机、输出和其中一个马达的输出扭矩以及速度的函数，这些模式此后被称为电动变矩器(eTC)模式。数学上，该类模式的扭矩和速度方程采用以下形式：

[\begin{matrix} T_{a} \\ T_{b} \\ T_{i} \end{matrix}] = [\begin{matrix} a_{1,1} & a_{1,2} & a_{1,3} \end{matrix}] [T_{o}]

和

[N_{b}] = [\begin{matrix} b_{1,1} & b_{1,2} & b_{1,3} \end{matrix}] [\begin{matrix} N_{a} \\ N_{i} \\ N_{o} \end{matrix}]

其中a和b是由变速器齿轮装置所确定出的系数。如果a_1，1非零，那么当运行在eTC模式中时，马达A用作反作用构件并且其扭矩与输出扭矩成比例。如果a_1，1为零，那么马达A被断开并且其扭矩不由输出扭矩来确定。如果a_1，2非零，那么当运行在eTC模式中时，马达B用作反作用构件并且其扭矩与输出扭矩成比例。如果a_1，2为零，那么马达B被断开并且其扭矩不由输出扭矩来确定。如果a_1，3非零，那么在固定档模式运行期间发动机可有助于输出扭矩。如果a_1，3为零，那么输入被断开并且其扭矩不由输出扭矩来确定。如果a_1，1、a_1，2、和a_1，3都为零，那么模式是不能产生输出扭矩的空档模式。

图2中示出四个空档模式。在空档1中，全部离合器被释放。空档1可以在整个车辆停止且处于关闭状态时使用，因此在整个动力系10中没有动力分配(电、机械的或其他形式的)被有效地分配。在空档1中，12伏发动-照明-点火(SLI)蓄电池可用于发动机起动。

在空档2中，仅离合器C3被接合，马达A和马达B可反作用于发动机12以便起动或充电能量存储装置。类似于空档2，在变速器14处于空档3时，马达A和马达B可反作用于发动机12以便起动或充电能量存储装置，并且离合器C4作为唯一被接合的扭矩传递装置。在空档4中，第三离合器C3和第四离合器C4都处于被致动状态。在这种情况下，马达A被锁定或“固接”，马达B与发动机12齿轮传动连接用于发动机起动。

第一行星齿轮组24和第二行星齿轮组26与第一马达/发电机56和第二马达/发电机58协作，连同第一离合器C1和第二离合器C2的选择性地接合，以构建电动变矩器(eTC)。例如，当变速器14运行在eTC模式时，取决于有效控制排定表，马达A和/或马达B的电输出可被调节成用于控制从发动机12经变速器差速齿轮装置到输出构件20的扭矩传递。当起动车辆时，通过接合第一离合器C1建立ETC1模式。在ETC1模式中，马达A借助于第一行星齿轮组24和第三行星齿轮组28反作用于发动机12，马达B空转。在ETC1模式中，通过逐渐增加由马达A产生的电功率(即马达A的反作用力)的量，静止的车辆可被平稳地起动，同时发动机12保持处于适当的速度。

存在使用在此所阐述的变速器构造可用的两个其他可替代eTC模式。ETC2模式，还称为“复合eTC”，可通过接合离合器C2并分离其余离合器来启动。在ETC2模式中，马达A借助于第一行星齿轮组24和第三行星齿轮组28反作用于发动机12，同时马达B使发动机12和马达A反作用到输出构件20。通过协作管理由马达A和马达B所产生的电功率输出的量来操作发动机扭矩的分配。

第三eTC模式，ETC12模式，可通过接合离合器C1和离合器C2两者来启动。类似于ETC1模式，马达A借助于第一行星齿轮组24和第三行星齿轮组28反作用于发动机12。然而，在这种情形下，马达B固接到变速器壳体60。在ETC12模式中，通过逐渐增加由马达A产生的反作用力(可与马达A产生的电功率成比例)，车辆可被平稳地加速，同时发动机12保持处于适当的速度。

当发动机12处于关闭状态时，变速器14可使用eTC模式离合器控制排定表来改变由马达A所产生的电能的量，以便逐渐增大马达A和/或马达B的驱动扭矩。例如，当发动机12处于关闭状态时，如果变速器14被切换至ETC1模式，那么发动机12将经由输入构件18产生反作用力。在无需启动发动机12的情况下，马达A的驱动输出于是可得到控制，并且保持连续且不中断的变速器输出扭矩。

本文所述的示例性动力系10具有三个固定档(FG)、或“直接”操作模式。在变速器14的该实施例的所有固定档模式中，通过操作发动机12来向前驱动车辆。离合器C1、C3和C4的选择性地接合将变速器14切换至FG1模式中。在FG1中，马达A固接，并且发动机使第一行星齿轮组24驱动到第三行星齿轮组28并从而驱动到输出构件20。通过选择性地接合离合器C1、C2和C4实现FG2模式。在FG2中，马达B固接，并且发动机12使第一行星齿轮组24和第二行星齿轮组26驱动到第三行星齿轮组28并从而驱动到输出构件20。类似地，通过选择性地接合离合器C2、C3和C4实现FG3模式。在FG3中，马达A被锁定，并且发动机使第一行星齿轮组24驱动到第二行星齿轮组26和第三行星齿轮组28以及输出构件20。当运行在固定档操作模式时，输出构件速度No与输入构件速度Ni和所选择的传动比成正比：Ni＝No×GR。

继续参考图2，变速器14也能以四个电动无级变速器(EVT)模式运行。在EVT1和EVT4中，变速器14运行在输入分离操作模式中，其中变速器14的输出速度No与一个马达/发电机56、58(马达A或马达B)的速度成比例。具体地，通过选择性地接合第一离合器C1和第三离合器C3实现EVT1模式。当在EVT1中时，马达A用于借助第一行星齿轮组24反作用于发动机12，到第三行星齿轮组28，以及输出构件20，同时马达B驱动第二行星齿轮组26和第三行星齿轮组28。马达A在EVT1下推进车辆。可替换地，通过致动离合器C2和离合器C3可将变速器14选择性地换档到EVT4模式。在EVT4中，马达A用于借助第一行星齿轮组24反作用于发动机12，到第二行星齿轮组26和第三行星齿轮组28，以及输出构件20，同时马达B驱动第二行星齿轮组26和第三行星齿轮组28。马达B在EVT4下推进车辆。

在EVT2和EVT3中，变速器14运行在复合分离模式中，其中变速器14的输出速度No与单个马达/发电机的速度不成比例，而是两个马达/发电机速度的代数线性组合。更具体地，通过选择性地接合第一离合器C1和第四离合器C4实现EVT2。在该模式中，马达A和马达B操作以借助第一行星齿轮组和第二行星齿轮组反作用于发动机12。可替换地，通过致动离合器C2和离合器C4可将变速器14选择性地换档到EVT3模式。当运行在EVT3模式时，两个马达/发电机组件56、58借助全部三个行星齿轮组24、26、28反作用于发动机12。

参考图3，示出变速器输出速度No(沿水平轴线)对比输入速度Ni(沿竖直轴线)的曲线图。图3仅仅是每一操作模式相对于变速器14的该实施例的输入和输出速度的示例性操作区域的图形图示。

线91示出FG1中的同步操作，即输入速度与输出速度的关系，其中离合器C1、C3和C4在跨过所述离合器具有基本零滑移速度的情况下运行。这样，线91表示输入速度和输出速度的关系，在此处，可发生在EVT模式之间的基本同步换档。FG1也是从输入到输出的直接机械联接可通过同时施用离合器C1、C3和C4来实现的范围(即，固定比或正比)。

线93示出FG2中的同步操作，即输入速度与输出速度的关系，其中离合器C1、C2和C4在跨过所述离合器具有基本零滑移速度的情况下运行。类似地，线95示出运行在FG3期间输入与输出速度之间的关系，其中，离合器C2、C3和C4在跨过所述离合器具有基本零滑移速度的情况下运行。

换档比率线91向左是用于第一EVT模式(EVT1)的示例性操作区域，其中C1和C3两者均被施用，而C2和C4被释放。换档比率线91向右并且换档比率线93向左是用于第二EVT模式(EVT2)的示例性操作区域，其中C1和C4被施用，而C2和C3被释放。

换档比率线93向右并且换档比率线95向左是用于第三EVT模式(EVT3)的示例性操作区域，其中C2和C4被施用，而C1和C3被释放。换档比率线95向右是用于第四EVT模式(EVT4)的示例性操作区域，其中C2和C3被施用，而C1和C4被释放。如关于离合器C1-C5在此处所使用的，术语“被施用”或“被致动”表示跨过相应离合器的大的扭矩传递容量。相反地，术语“被释放”或“被停用”表示跨过相应离合器的小的或无扭矩传递容量。

虽然上述指定的操作区域可通常利于混合动力变速器14的运行，但是这不意味着暗示出在图3中所描绘的各个EVT操作区域不能重叠或不重叠。然而，通常，可优选操作在所指定区域，因为每个特定操作模式优选应用特别好地适合于该区域的各个方面(例如，质量、尺寸、成本、惯性容量等)的齿轮组和马达硬件。类似地，虽然上述指定的各个操作区域通常优选用于所指示的具体操作模式，但是这不意味着暗示出用于各个EVT模式的操作区域不能被切换。

通常，换档到模式1被认为是减档，并且根据关系N_i/N_o与更大的传动比相关联。对比而言，换档到模式4被认为是升档，并且根据关系N_i/N_o与更小的传动比相关联。如在下文所讨论的，其他模式到模式的换档次序也是可行的。作为例子，从EVT1到EVT3的换档也是升档，而从EVT4到EVT2的换档被认为是减档。

在动力系10的操作期间，可由ECU 80或混合动力控制模块检测启动换档序列。如果换档序列没有例如通过操作者指令或车辆操作状况中的变化来启动，那么ECU 80监测变速器14且将继续其当前操作状态。请求换档次序可以是多次换档操作，包括初始EVT模式、中间EVT模式和目标EVT模式。

现在参考图4A和4B，多次换档操作能以多种方式发生。例如，图1所示的示例性动力系10配置成通过过渡通过固定档模式来执行多次换档操作，如图4A所示。替代地，如下文更详细所述，多次换档操作可采用准异步(QA)和电动变矩器(eTC)模式。

如图4A所示，固定档模式在发动机12和最终传动件16之间形成比例的直接驱动关系，由具体固定档的传动比(GR)确定。因而，过渡通过固定档仅在发动机12运行时可用。这些比例关系显示为图4A的线102和104，表示相应固定档模式。在线102和104上，输入速度与输出速度的关系为：Ni＝No×GR。如果请求多次换档操作，那么混合动力控制模块将确定发动机12是处于发动机运行状态还是发动机关闭状态。如果发动机12运行，那么混合动力控制模块将驱动在当前操作条件下哪个换档次序提供更佳的换档。

图4A示意性地示出了固定档多次换档操作110。输入速度曲线Ni在线112上示出。为了说明目的，固定档多次换档操作110将在本文借助于分别表示FG1和FG2的线102和104讨论。因而，固定档多次换档操作110表示：当输入速度从左向右移动时，从EVT3经过FG2换档到EVT2、以及从EVT2经过FG2到EVT1。

在固定档多次换档操作110期间，当输入速度经过固定档模式时，输入速度(线112)停留在对应固定比上。这些固定档停留部分120和122(分别对应于FG1和FG2)引起了线112上的拐点。更重要的是，固定档停留部分120和122可能由车辆操作者感觉为车辆加速度、声音或驾驶感觉的变化。

图4B示意性地示出了单级多次换档操作160。与图4A所示的固定档多次换档操作110不同，在线162所示的输入速度分别穿过线FG2和FG1(线102和104)时，单级多次换档操作160不停留在固定传动比上。当输入速度增加时，变速器14从初始EVT模式换档到中间EVT模式到目标EVT模式。单级多次换档操作160使用过渡换档事件170和172来保持平滑的单级输入速度曲线。输入速度线162并不停留在固定传动比上，且车辆操作者最多仅感觉到单次换档。

在针对固定档多次换档操作110提供的对应示例中，单级多次换档操作160可从EVT3(初始模式)换档到EVt2(中间模式)且从EVT2到EVT1(目标模式)。本领域技术人员将认识到，所述模式(初始模式、中间模式和目标模式)也可以称为第一、第二和第三EVT模式。重要的是变速器10沿单级输入速度曲线换档通过三个独立EVT模式。如下文更详细所述，该具体单级多次换档操作160可采用用于过渡换档事件170的QA换档和用于过渡换档事件172的eTC换档。本领域技术人员也将认识到虽然图4A和4B示出了减档，但是本文所述的控制方法可应用于升档(例如，EVT1-EVT2-EVT3)。

现在参考图5，且继续参考图1-4B，示出了用于执行多次换档操作(例如图4B所示的单级多次换档操作160)的控制方法200的示意性流程图。方法200在起动或启动步骤202开始，可与车辆点火(可能不包括发动机12的实际点火)或其它起动事件相一致。在步骤204，方法200监测动力系10和变速器14的操作条件。

方法或算法200在本文关于图1所示的结构描述，优选执行为在上述控制系统的控制器中的算法，以控制关于图1所述的系统的操作。然而，本领域技术人员将认识到，本发明也可以并入其它动力系设置中，而不偏离要求保护的发明的意在范围。

在步骤206中，ECU 80或混合动力控制模块可确定需要多次换档操作。为了方法200的目的，多次换档操作同样包括初始EVT模式、中间EVT模式和目标EVT模式。方法200包括在步骤208中确定是否需要单级输入曲线(与执行图4A所示的固定档多次换档操作110相对而言)。当方法200确定不需要多次换档操作或者不需要单级输入曲线时，方法200回到在步骤204监测操作条件。

如果需要，在步骤210，方法200产生单级输入速度曲线，如图4B的线162所示的输入速度曲线。在步骤212，方法200选择换档型式以将单级多次换档操作160与步骤210中产生的输入速度曲线匹配。第一多次换档型式包括首先在步骤214中采用eTc过渡换档事件，随后在步骤216中采用QA过渡换档事件。第二多次换档型式包括首先在步骤218中采用QA过渡换档事件，随后在步骤220中采用eTc过渡换档事件。

对于图4B所示和上午所述的示例性单级多次换档操作160，多次换档操作包括对于过渡换档事件170借助于QA换档从EVT3换档到EVT2且对于过渡换档事件172借助于eTC从EVT2换档到EVT1。因而，对于该示例性操作，方法200将选择第二多次换档型式和步骤218和220。

第一多次换档型式和第二多次换档型式两者的特征都在于在初始EVT模式、中间EVT模式和目标EVT模式期间缺乏固定档推进。eTC过渡换档事件和QA过渡换档事件的执行在下文关于图6和7更详细描述。

现在参考图6，且继续参考图1-5，示出了执行eTC过渡换档事件的eTC方法300。eTC方法300是示出了在图5的方法200中的步骤214或220中的控制方法的更详细过程。

为了说明目的，eTC方法300将关于EVT2-EVT1减档(通常对应于图5的步骤220和图4B的过渡换档事件172)描述。步骤220形成由图5的步骤212选择的第二换档型式的一部分。因而，EVT2是单级多次换档操作160的中间模式，EVT1是目标(或最终)模式。然而，应当注意的是，eTC方法300可用于其它模式到模式的换档。

eTC方法300在本文关于图1所示的结构描述。然而，本领域技术人员将认识到，本发明也可以并入其它动力系设置中，而不偏离要求保护的发明的意在范围。

示例性EVT2-EVT1换档在离合器C4和C1接合的情况下开始且在离合器C3和C1接合的情况下结束(如图2所示)。因而，C4是待分离的离合器，C3是待接合的离合器。eTC方法300在步骤302开始，此时启动eTC换档事件，且混合动力控制模块(或动力系10的控制结构的其它部分)在步骤304中确定待分离的离合器C4的释放点(可与待接合的离合器C3的滑移速度达到零相一致)。

eTC方法300可任选地开始将与目标EVT模式相关联的待接合的离合器预填充(未示出)至预定预填充水平。待接合的离合器机构C3的离合器体积可以被填充至80-90％，而不达到扭矩容量或者引起过度的滑移量(否则可能干扰当前操作模式)。该预填充方案可通过减少顺序填充时间而缩短eVT换档事件的换档时间。

在步骤306，eTC方法300确定是否达到待分离的离合器C4的目标释放点。一旦达到C4的释放点，eTC方法300就前进到步骤308。否则，eTC方法300返回到步骤304，以再次确定C4的释放点。任选地(未示出)，eTC方法300可包括中断或中止指令，以基于变化条件使变速器14换档到其它操作模式。

在步骤308，eTC方法300开始待分离的离合器C4的扭矩控制，并且通过从离合器活塞排除液体来卸载C4。步骤310验证C4已经释放(即不承载扭矩)。如果C4尚未释放，eTC方法300继续扭矩控制并卸载C4(在步骤308中)，直到步骤310验证C4被释放。

在步骤312，方法确定N_c和N_{c_doc}(N_c的第一时间导数)曲线和待接合的离合器C3的起动速度阶段控制。速度阶段控制通过使滑移速度N_c朝零移动而开始同步C3。确定N_{c_doc}将允许eTC方法300计算将滑移速度N_c从其当前水平控制为零从而同步C3所花费的时间。

eTC方法300在步骤314命令和监测C3离合器填充水平。如果待接合的离合器C3被填充，eTC方法300在步骤316确定C3是否同步。如果C3未被填充或同步，那么eTC方法300返回步骤312中的速度阶段控制，直到C3被填充或同步。

在待接合的离合器C3同步之后，在步骤318将全压力施加到C3。将全压力施加到C3的活塞用于锁定C3且开始跨过C3的扭矩传递。一旦C3被锁定，那么eTC方法300也可以斜增跨过C3的反作用扭矩界限。锁定C3会将变速器14置于EVT1模式，从而完成eTC过渡换档事件172。eTC方法300于是完成并退出，结束多次换档事件(图5中的步骤222)或者前进到QA过渡换档事件(图5中的步骤216)。

应当注意到，在待分离的离合器C4的同步分离之后待接合的离合器C3的同步接合均在马达A的速度N_A处于或接近零时发生。接近零的N_A允许变速器14相对于功率输出平衡蓄电池功率，甚至在增加或减少输入速度N_i时也是如此。此外，在从EVT2过渡至EVT1模式时，变速器14连续地产生输出扭矩。

现在参考图7所示的流程图且继续参考图1-6，示出了执行QA过渡换档事件的QA方法400。QA方法400是示出了图5的方法200中的步骤216或218的控制方法的更详细过程。异步换档可以由跨过待分离的离合器和待接合的离合器中的至少一个的相对滑移在整个换档操作内不等于零来表征。此外，在换档操作期间，待接合的离合器和待分离的离合器中的至少一个承载扭矩，同时被可控地滑移。

为了说明目的，QA方法400将关于EVT3-EVT2减档(通常对应于图5的步骤218和图4B的过渡换档事件170)描述。步骤218形成由图5的步骤212选择的第二换档型式的一部分。因而，EVT3是单级多次换档操作160的初始模式，EVT2是中间模式。然而，应当注意的是，QA方法400可用于其它模式到模式的换档。

QA方法400在本文关于图1所示的结构描述。然而，本领域技术人员将认识到，本发明也可以并入其它动力系设置中，而不偏离要求保护的发明的意在范围。

QA方法400在步骤402开始，此时启动QA过渡换档事件，且混合动力控制模块(或动力系10的控制结构的其它部分)在步骤403中确定输入速度和加速度曲线。输入速度和加速度曲线通常可从步骤210(图5所示)中产生的单级输入速度曲线162(如图4B所示)获得。其基于待接合的离合器的初始和目标速度以及表征曲线的“拐点”的某些标定值。

在步骤401和403之前、与步骤401和403同时或者在步骤401和403之后，控制器将在步骤405确定QA过渡换档事件是否优选使用待接合的离合器C1或待分离的离合器C2来完成。有两种方式来执行准异步换档：使用待接合的离合器C1或待分离的离合器C1。每个选择具有某些优势和缺陷。任选地，控制器可命令流体分配给待接合的离合器C1，将C1预填充至预定预填充水平(小于实现全扭矩容量所需的水平)。

如果决策步骤405确定QA过渡换档事件将使用待接合的离合器C1来完成，那么步骤409将确定是否需要过比率(over ratio)/比率不足(under ratio)。过比率/比率不足是发动机速度分别增加超过目标传动比或降低低于目标传动比时。在比率不足的一个示例中，如果目标传动比是1.00且输出速度是1000rpm，目标发动机速度将是1000rpm。发动机速度在升档时从2000变为800rpm，因而移动到目标比率之下。在同一示例中，如果输入速度对于升档从800变为1200rpm，那么被认为是过比率。

例如，如果换档操作是使用待接合的离合器C1的通电减档，可需要过比率/比率不足。相对而言，在待接合的离合器C1用于完成升档的通电情况下(即，正输出扭矩和无再生制动)，不需要比率不足。在通电减档的情况下需要过比率，因为在比率不足的时段期间待接合的离合器C1将仅仅产生正输出扭矩。如果待分离的离合器C2用于完成QA过渡换档事件，那么情况恰好相反。

执行离合器到离合器的换档能以两个不同的阶段发生：扭矩阶段和速度阶段。扭矩阶段指的是待分离的离合器被卸载和是否的时间。速度阶段指的是一个构件的某构件速度借助于使用待接合的离合器或待分离的离合器以及其它扭矩产生装置(例如，发动机12或马达A或B)从旧速度目标朝新速度目标控制的时段。速度阶段可包括控制输入速度Ni和离合器滑移速度Nc曲线中的任一个或两者。

一旦确定是否需要过比率/比率不足，换档操作就进入扭矩阶段，且QA方法400然后将在步骤411或步骤413确定待接合的离合器C1的滑移速度和加速度曲线。如果需要过比率/比率不足，那么至少部分基于过比率/比率不足来确定待接合的离合器C1的滑移速度和加速度曲线，如步骤411所示。例如，待接合的离合器的滑移速度曲线首先设定目标为等于过比率/比率不足速度的滑移速度，之后再次设定目标为零以在待接合的离合器和待分离的离合器之间交换离合器扭矩时接合待接合的离合器。然而，如果不需要过比率/比率不足，那么QA方法400前进到步骤413且在没有过比率/比率不足的情况下确定待接合的离合器的滑移和加速度曲线。

在步骤415，动力系10的扭矩产生装置(包括发动机12以及马达A和B)用于控制输入速度。在步骤417和419，系统控制器将确定待接合的离合器C1的滑移符号是否正确。步骤419将确定C1是否被填充，因而为完全接合和全扭矩传递做好准备。如果输出扭矩指令的符号与待接合的离合器的滑移符号相同，那么C1的滑移符号认为是正确的。

离合器扭矩和离合器滑移总是具有相同的符号(即，均为正或均为负)，且离合器扭矩和输出扭矩之间的传递函数具有固定的关系。因而，如果输出扭矩指令为正，且传递函数具有正系数，那么正离合器扭矩将产生正输出扭矩。如果步骤417或417返回负符号，即待接合的离合器滑移符号不正确或者C1的施用腔未被填充，那么系统将返回到步骤415并调节输入速度，直到步骤417和419返回正符号。

如果待接合的离合器C1被填充且控制可以确定滑移符号正确，那么QA方法400的步骤421将基于输出扭矩指令来计算和施用待接合的离合器(C1)扭矩，且然后通过排空待分离的离合器来完成换档次序的扭矩阶段。由于待接合的离合器(C1)扭矩与输出扭矩之间的传递函数固定，一旦输出扭矩指令已知，就可以确定待接合的离合器C1的扭矩。

QA方法400然后过渡至速度阶段。在步骤423，动力系扭矩产生装置用于通过调节来自于发动机12、马达A、马达B及其组合的扭矩输入来控制变速器输入速度Ni和待接合的离合器C1的速度。在步骤425，系统将监测、感测或以其它方式确定待接合的离合器C1的滑移量是否小于预定滑移阈值。如果待接合的离合器的滑移小于滑移阈值，那么控制器将通过在步骤427锁定C1且然后退出QA方法400而作出响应。

当待接合的离合器C1的扭矩容量通过增加液压压力而增加时，发生待接合的离合器C1和待分离的离合器C2之间的扭矩交换。当待接合的离合器C1的反作用扭矩的大小增加时，马达A和B的扭矩贡献减小，且系统过渡至目标EVT模式。

所述QA过渡换档事件可以表征为准异步换档，因为跨过待接合的离合器和待分离的离合器中的至少一个的滑移速度在基本上整个过渡换档事件内是非零的。此外，在换档操作期间，待接合的离合器和待分离的离合器中的至少一个承载扭矩，同时被可控地滑移。因而，图4B的线162上的输入速度将不停留在任何固定传动比上(例如线102和104)。理想地，跨过待接合的离合器和待分离的离合器的滑移速度通过调节来自于发动机12或一个马达A和B的输入扭矩来控制。

如果在步骤405确定QA过渡换档事件将使用待分离的离合器C2来完成换档，那么QA方法400前进到步骤429。在使用待分离的离合器C2时，速度阶段首先发生，且在扭矩阶段期间待接合的离合器C1接合。因而，待分离的离合器C2必须在同步待接合的离合器C1之前被可控地滑移，如429所示。任选地，待接合的离合器C1可以被预填充至预定预填充水平(小于实现全扭矩容量或离合器滑移的水平)。与之同时，待分离的离合器C2可通过将C2的扭矩容量控制至低于反作用扭矩而滑移。

待分离的离合器C2通过借助于减少C2的离合器填充腔中的液压压力来减少扭矩容量而可控地滑移。当扭矩容量减少时，其等于离合器C2的反作用扭矩的大小。反作用扭矩通常定义为通过扭矩传递装置传递的扭矩大小。扭矩容量通常定义为能跨过离合器传递的最大扭矩量，且通常基于离合器压力和离合器摩擦的大小。当离合器扭矩的大小超过扭矩容量时，发生离合器滑移。反作用扭矩总是小于或等于扭矩容量。离合器压力通过控制由变速器的液压回路施加到离合器的液压压力的大小来产生。

为了在没有不利地影响动力系10的扭矩输出的情况下减少待分离的离合器C2的反作用扭矩，控制器将足够的能量传递给马达A和B，使得其输出扭矩等于跨过待分离的离合器C2的反作用扭矩中的减少量，从而能够保持变速器14的轴20处的输出扭矩。马达A和B的扭矩输出然后可随着待分离的离合器C2的扭矩容量和反作用扭矩的继续减少而同时增加。当C2开始滑移时，反作用扭矩与离合器容量扭矩相同，输出扭矩与待分离的离合器C2的反作用扭矩或者容量扭矩具有固定比率。

一旦待分离的离合器C2滑移，QA方法400将进入速度阶段。在步骤431，类似于上述步骤413，确定待接合的离合器C1的滑移速度和加速度曲线。理想地，如果换档操作使用待分离的离合器来完成，那么在排空待分离的离合器C2之前修改变速器输入速度Ni和待接合的离合器C1的滑移速度，如步骤433所示。这与使用待接合的离合器C1来完成换档的步骤409-427表示的顺序相反，其中，在排空待分离的离合器C2之后修改变速器输入速度和待接合的离合器的速度。

在步骤435，QA方法400以类似于上文关于步骤421所述类似的方式基于输出扭矩指令来计算和施用待接合的离合器扭矩。然而，与步骤421相比而言，步骤435完成了速度阶段，因而不包括排空待分离的离合器C2。随后，换档次序进入扭矩阶段。在步骤437和439，QA方法400将确定待接合的离合器C1的滑移符号是否正确且待接合的离合器C1是否被填充。如果是，那么QA方法400将在步骤441中锁定待接合的离合器C1且排空待分离的离合器C2，之后退出换档次序。

再次参考图4B和5，QA过渡换档事件170和eTC过渡换档事件172两者的完成使得单级多次换档操作160完成。变速器14已经借助于QA过渡换档事件170从初始EVT模式(EVT3)换档至中间EVT模式(EVT2)。变速器14然后借助于eTC过渡换档事件172从中间EVT模式(EVT2)换档至目标EVT模式(EVT1)。此外，沿单级输入曲线162已经发生了这两次换档，且车辆驾驶员和乘员不会感测到一次以上的单次换档。

虽然已经详细地描述了用于实施本发明的最佳模式和其它模式，但是，本领域技术人员将认识到在所附权利要求范围内用于实施本发明的各种替换设计和实施例。

Claims

1.一种在混合动力系中执行换档的方法，所述混合动力系配置用于以多个电动无级变速模式(EVT)操作且具有内燃机、第一电机和第二电机，所述方法包括：

确定是否需要多次换档操作，其中，所述多次换档操作包括初始EVT模式、中间EVT模式和目标EVT模式；

确定是否需要单级输入曲线来执行所述多次换档操作；

产生所述单级输入速度曲线；

将所述单级输入速度曲线与第一多次换档型式和第二多次换档型式中的一个进行匹配，其中所述多次换档型式均由在所述多次换档操作期间缺乏固定档推进来表征；

通过采用准异步过渡换档事件和电动变矩器过渡换档事件两者来执行所述第一和第二多次换档型式中的一种；

其中，所述准异步过渡换档事件采用第一待接合的离合器和第一待分离的离合器，且包括：

引起第一待分离的离合器的受控滑移；

提供来自于至少一个电机的反作用扭矩；

与所提供的电机的反作用扭矩成比例地将来自于第一待分离的离合器的扭矩卸载；以及

在完成第一待分离的离合器的卸载之前，开始第一待接合的离合器的滑移接合，其中，第一待分离的离合器和第一待接合的离合器中的至少一个由在整个换档事件的持续时间期间的非零滑移速度来表征；

其中，所述电动变矩器过渡换档事件采用第二待接合的离合器和第二待分离的离合器，且包括：

完全卸载第二待分离的离合器；

用至少一个电机来控制变速器的输出扭矩；

同步第二待接合的离合器；以及

接合第二待接合的离合器；并且

其中，执行所述第一和第二多次换档型式中的一种由缺乏固定档推进表征。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多次换档操作是减档。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第一多次换档型式包括首先采用电动变矩器过渡换档事件且然后采用准异步过渡换档事件。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述第二多次换档型式包括首先采用准异步过渡换档事件且然后采用电动变矩器过渡换档事件。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多次换档操作是升档。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述第二多次换档型式包括首先采用准异步过渡换档事件且然后采用电动变矩器过渡换档事件。

7.一种在混合动力系中执行换档的方法，所述混合动力系配置用于以多个电动无级变速模式(EVT)操作且具有内燃机、第一电机和第二电机，所述方法包括：