CN102092277A - 混合动力和双动力源车辆手动变速箱换挡扭矩填补 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种车辆(10)。车辆(10)包括多个车轮(20)、第一动力源(12)、第二动力源(13)和接口设备(18)。第一动力源(12)通过离合器(16)被连接到至少一个车轮(20)且用于提供第一扭矩给车轮(20)。离合器(16)用于在换挡期间通过从至少一个车轮(20)分离第一动力源(12)从而选择性地把第一扭矩从车轮(20)去除。第二动力源(13)被连接到车轮(20)。接口设备(18)用于控制在换挡期间从第二动力源到第二车轮的第二扭矩的供应。

Description

混合动力和双动力源车辆手动变速箱换挡扭矩填补
技术领域
本发明涉及一种具有双动力源的车辆。
背景技术
双动力车辆包括在发动机运行模式中消耗燃料的发动机和在马达运行模式中消耗电力的电马达。
这种车辆在以马达运行模式运行时不排放污染物，同时发动机填补或避免马达的缺点。这些缺点包括用于给电池充电以给马达供电的较长时间，而电池通常允许马达仅运行相对较短时间。车辆的所述配置可提供更好的燃料消耗效率。
本申请的目的是要实现混合动力车辆以及具有双动力源的车辆的更平顺的换挡。该车辆提供一种运输手段同时动力源为车辆的转动车轮提供扭矩。
这些车辆可具有手动变速器、半自动变速器(MTA)、或自动变速器。变速器通常被称为变速箱。变速器具有齿轮，该齿轮被设置为提供不同的齿轮比。不同的齿轮比允许变速箱扩展输出旋转速度范围以对应输入扭矩范围。齿轮比在换挡过程中被改变。
本申请的一个主要思想是一种车辆，其换挡或变挡而没有扭矩中断，其能实现更高的舒适性和加速性。换挡过程中被中断的发动机扭矩可被电马达扭矩填补或填补。
本申请提供给车辆的车轮提供扭矩的第一方法和第二方法。该第一方法提供扭矩给相同车轮，而第二方法提供扭矩给车辆的不同车轮。
关于第一方法，该第一方法包括从第一动力源通过离合器给一个或多个车轮提供第一扭矩的步骤。该第一扭矩随后在换挡过程中被利用离合器从车轮去除以把第一动力源从车轮脱离。车轮由此经历没有第一扭矩。换挡涉及车辆的变速器的齿轮比的改变。
至车轮的第二扭矩在换档过程中被利用踏板指示(indicate)。车辆的驾驶员能利用该踏板提供这种指示。来自第二动力源的第二扭矩依照该指示随后被应用到车轮。
事实上，第二扭矩填补了在换档期间的第一扭矩空缺。该扭矩填补提供了优点，该优点为车辆的乘客提供了更为舒适的驾驶。车辆也能具有较好的燃料效率。
关于第二方法，该第二方法包括从第一动力源给一个或多个第一车轮提供第一扭矩的步骤。该第一扭矩随后在换档期间被利用离合器从第一车轮去除。至一个或多个第二车轮的第二扭矩随后在换档期间被利用踏板指示。该第二扭矩然后在换档期间从第二动力源被应用到第二车轮。
第一和第二方法提供了施加扭矩到车辆的车轮的不同的方法。
关于第一和第二方法，换档期间所应用的第二扭矩的数量可利用离合器踏板的位置信息确定或控制的。离合器踏板控制变速器与第一动力源之间的接合。离合器踏板的位置信息指示了第一动力源是与离合器上接合还是脱离接合。而且，第二扭矩的测定也包括使用下一档的位置信息。下一档可指向更高档或更低档。该档涉及到变速器的齿轮比
在换档期间发动机速度也可被改变或调节。这种调节可利用加速器踏板的位置信息。加速位置可表示车辆驾驶员想要高速、低速或匀速的车辆。在本申请的另一个方面，这种调节也可以利用离合器踏板的位置信息或利用下一档的位置信息。
本申请包括第一和第二车辆。第一和第二车辆具有双动力源和一个或多个车轮。第一车辆的双动力源驱动车辆的相同车轮，同时，第二车辆的双动力源驱动不同的车轮。
关于第一车辆，该第一车辆包括多个车轮、第一动力源、第二动力源和接口装置。
第一动力源通过离合器被连接到一个或多个车轮。第一动力源被用来提供第一扭矩给一个或多个车轮。离合器目的在于在换档期间通过从车轮上去除第一动力源从而有选择性的从车轮去除第一扭矩。该去除允许改变到下一齿轮比。
同样地，第二动力源被连接到一个或多个车轮。第二动力源依照接口装置的控制在换档期间提供第二扭矩给车轮。车辆驾驶员可以利用接口装置控制第二扭矩以填补换档期间的第一扭矩的间断。
关于第二车辆，该第二车辆包括多个车轮，第一动力源，第二动力源及接口装置。
类似地，第一动力源通过离合器被连接到一个或多个第一车轮。第一动力源用于提供第一扭矩给第一车轮，同时，离合器用于在换档期间通过把第一动力源从第一车轮上脱离接合而有选择性的从第一车轮去除第一扭矩。第二动力源被连接到一个或多个第二车轮，同时，接口装置控制换档期间从第二动力源到第二车轮的第二扭矩的供应。
第一和第二车辆具有换档期间避免扭矩中断的优点，因此为车辆的乘客提供了更为舒适的驾乘。车辆可以使用手动，半自动，或全自动变速器。
由于避免了换档期间的扭矩中断，第一和第二车辆具有为车辆的乘客提供更为舒适的行驶的优点。
关于第一和第二车辆，接口装置包括踏板，其中，踏板的位置被用来指示或控制换档期间提供或应用到车轮的第二扭矩的数量。车辆驾驶员可利用踏板控制到车轮的第二扭矩的供应。
大多数情况下，踏板指的是加速器踏板，其提供所述功能。通常，踏板也可指按钮，其安装至车辆的方向盘，或安装至用于选择加减档的排档杆(paddle shifter)。
另外，接口装置可包括离合器踏板。该离合器踏板选择性地启动离合器以脱离第一动力源至车轮的接合。
第一动力源可包括内燃机，而第二动力源可包括由蓄能器(ccumulator)供电的电马达。燃烧发动机将燃料，例如柴油或汽油，转化为转动能，而电马达将电能转化为转动能。
为配合第二动力源的能量与速度，第二动力源可通过机械减速器被连接到车轮。
另外，车辆可包括变速器，其被连接到车轮并通过离合器被接合到第一动力源。换句话说，变速器有选择性的传输第一动力源的扭矩到车轮。
为驱动车轮，变速器包括最终驱动件(final drive)，其连接到车轮。最终驱动件指的是相对大的齿轮。最终驱动件包括环齿轮。第二动力源可直接连接到最终驱动件或通过嵌齿轮(clog wheel)连接到最终驱动件。不同地，最终驱动件可从第一或第二动力源接收扭矩以传输到车轮。
变速器通常通过差速齿轮箱被连接到车轮。差速齿轮箱允许不同的车轮以不同的速度转动。当车辆运行到弯道时车轮具有不同的速度。
本提供一种用于车辆的第二动力源。车辆包括多个车轮和第一动力源，该第一动力源通过离合器被连接到一个或多个车轮。第一动力源用于提供第一扭矩给车轮，而离合器用于有选择性的在换档期间从车轮去除第一扭矩。该去除借助把第一动力源从车轮脱离接合完成。第二动力源被连接到一个或多个车轮且用于换档期间依照接口装置的控制提供第二扭矩到车轮。
本申请提供接口装置给车辆。车辆包括多个车轮，第一动力源和第二动力源用于提供第一扭矩给车轮，而离合器用于在换档期间有选择性的从车轮去除第一扭矩。该去除借助把第一动力源从车轮脱离接合完成。第二动力源被连接到车轮。接口装置用于在换档期间控制从第二动力源给车轮的第二扭矩的供应。
在下列描述中，提供了细节以描述本申请的实施例。但是，对于本领域技术人员没有这些细节该实施例也可实施，这是显而易见的。
附图说明
图1示出了双动力源车辆的第一实施例的方块图；
图2示出了换档期间为图1所示车辆提供扭矩的图表；
图3示出了提供图2所示扭矩的步骤的流程图；
图4示出了双动力源车辆的第二实施例的方块图；
图5示出了双动力源车辆的第三实施例的方块图；
图6示出了双动力源车辆的第四实施例的方块图；
图7示出了双动力源车辆的第五实施例的方块图；和
图8示出了双动力源车辆的第六实施例的方块图。
附图标记
10车辆
12燃烧发动机
13马达
14离合器踏板
15变速器
16离合器
17机械减速器
18加速器踏板
19差速齿轮
20车轮
22蓄能器
25速度
27数量
28扭矩
29位置
30位置
31速度
34扭矩
35位置
36数量
37速度
40流程图
41步骤
43步骤
50车辆
52发动机
53离合器
54变速器
57马达
58车轮
59发电机
61差速齿轮
63离合器踏板
65加速器踏板
67蓄能器
70最终驱动件
具体实施方式
图1至图8具有类似的部件。类似部件具有相同的部件编号或相同的名字。因此类似部件的描述通过引用在此并入。
图1示出了双动力源车辆10的方块图。
车辆10包括燃烧发动机12和电马达13。燃烧发动机12经由可接合离合器16而被连接至变速器15，而电马达13经由机械减速器17而被连接至变速器15和差速齿轮19。变速器15还被称为变速箱。离合器踏板14被连接至离合器16，加速器踏板18被连接至发动机12。
变速器15被连接至差速齿轮19，该差速齿轮被连接至车轮20，电马达13被连接至蓄能器22。该蓄能器22也被称为能量储存单元。
功能上，电马达13和燃烧发动机12每个都用作车辆10的动力源。离合器踏板14促动或控制离合器16，加速器踏板18经由车辆控制模块促动或控制燃烧发动机12的发动机速度。该车辆控制模块在图中未示出。
离合器16选择性的接合燃烧发动机12到变速箱15。燃烧发动机12将燃料，例如柴油或汽油，转化为扭矩，该扭矩通过离合器16被传输到变速箱15。蓄能器22为电马达13供电，这样电马达13能通过机械减速器17和差速齿轮19提供扭矩给车轮20。机械减速器17允许电马达13具有与燃烧发动机12提供的扭矩和速度相比较低的扭矩和较高的速度。
变速箱15从燃烧发动机12或从电马达13接收扭矩并将接收到的扭矩通过差速齿轮19传输到车轮20。变速箱15提供了几个齿轮比用于传输扭矩到车轮20。差速齿轮19允许在弯道行驶时不同的车轮以不同的速度运转。
特殊地，电马达13也可作为发电机，其从变速箱15接收扭矩并将接收到的扭矩转化为电力以为蓄能器22充电
通常，其他形式的动力源也能被用于车辆10，特殊地，车辆10不包括机械减速器17。
变速箱15可以指手动变速器、半自动变速器(MTA)、或自动变速器。MTA也被叫做自动换档变速箱(ASG)。自动变速器可涉及到双离合器变速器(DCT)。
图2示出了为图1所示车辆提供扭矩的图表。图3示出了如果提供该扭矩时的流程图。该扭矩允许驾驶员移动车辆10。
车辆10初始状态为停止。电马达13和发动机12均未与变速器15接合。
驾驶员然后踏或压加速器踏板18以把加速器踏板18定位在位置29处，如图2所示。这导致燃烧发动机12的旋转速度加速达到速度25，如图2所示。同时，驾驶员设置或转换变速器15到第一齿轮比。
后来，驾驶员通过释放离合器踏板14到位置30处而把燃烧发动机12与变速器15接合，如图2所示。该接合允许发动机12传输一定数量的扭矩27到车轮20，同时马达13提供零扭矩28或无扭矩到车轮20。
然后，当发动机达到速度31，驾驶员随后改变或者转换档位。在如图2所示的情况，驾驶员在换档期间想要保持或者提供扭矩到车轮20。
然后驾驶员利用一只脚踏压离合器踏板14到位置32处，同时利用另一只脚继续保持加速器踏板18在位置29处。
加速器踏板18在档位改变之前及换档期间保持在相同的位置29处。该相同位置29起到避免不期望的加速或减速的作用，如果驾驶员在释放加速器踏板18之后又不同的再定位加速器踏板18的位置，那么不期望的加速或减速的情况会发生。
被踏压的离合器踏板14将发动机12从变速器15分离以允许变速器15改变到下一齿轮比。该分离也将发动机扭矩从车轮20断开或去除。发动机速度然后被调整或改变用于接合下一齿轮比，如图3中步骤43所示。发动机速度通过车辆控制模块依照加速器踏板18的位置及下一齿轮比进行调整。在此，下一齿轮比指向第二齿轮比。
然后，利用加速器踏板18的位置29，扭矩34的数量由车辆控制模块确定，如图3中步骤41所示。然后电马达13接合变速器15用于提供扭矩34到车轮20。马达扭矩34起到填补发动机扭矩间断的作用，这样车轮20经历了期望的扭矩或接近期望的扭矩，换句话说，马达扭矩34利用加速器踏板位置29对发动机扭矩间断进行填补。
该步骤具有在换档期间去除由发动机扭矩间断引起的一定不适的优点。另外，在换档期间发动机加速度可保持为正。
随后，在速度37处，离合器踏板14被释放到位置35处以连接发动机12到变速器15，因此完成换档。这可使发动机12提供一定数量36的扭矩到车轮20，同时马达扭矩34被去除，如图2所示。
通常，提供扭矩的该方法可以被应用到两轮驱动或四轮驱动车辆。该车辆具有双动力源。扭矩34的确定也可包括利用离合器踏板位置及下一齿轮比。发动机速度调整可包括利用离合器踏板位置。
驾驶员可利用加速器踏板18以指示所期望的发动机速度，该速度在换档后比换档前高或者低。驾驶员也可利用加速器踏板18以指示换档后空转发动机速度。另外，驾驶员可转换或改变到下一齿轮比，其可高可低。
图4示出了第二双动力源车辆50的方块图。
车辆50包括燃烧发动机52，其通过离合器53被连接到变速箱54。变速箱54通过电马达57被连接至车轮58。离合器53通过发电机59被连接到变速箱54，同时，电马达57通过差速齿轮61被连接到车轮58。离合器踏板63被连接到离合器53同时加速器踏板65被设置用于控制发动机52与马达57。蓄能器67被电连接到发电机59和电马达57。
发电机59将发动机52的旋转运动转化为电能，其被存储在蓄能器67内。蓄能器67提供电能给马达57。变速箱54包括行星齿轮用于提供不同齿轮比。
通常，车辆50包括一个或多个马达57。马达57具有齿轮组用于提供扭矩给车轮58。电马达57涉及到车轮马达，其被并入车轮毂且直接驱动车轮。
电马达57和发动机52可在同时一起或在不同时段分别给车轮58提供扭矩。电马达57和发动机52可被连接到车辆50的不同车轮或相同车轮。在一个例子中，发动机52被连接到前轮同时电马达57被连接到车辆50的后轮。
车辆50具有另一实施例，其用于使用图2和3所示的换档期间提供扭矩的方法。
图5至8示出了图1所示双动力源车辆10的不同实施例的方块图。该不同实施例利用图2和3所示的换档期间提供扭矩的方法。
不同实施例示出了执行图1所示实施例的例子。图5到图8具有与图1相似的部件和结构。因此相同部件和结构通过通过引用而在此并入。
图5示出了执行图1所示双动力源车辆10的第一实例。在该例中，电马达13通过机械减速器17被连接到最终驱动件70。变速箱15也被连接到最终驱动件70，最终驱动件70被连接到差速齿轮19。最终驱动件70也被叫做最终驱动齿轮(final drive pinion)。最终驱动件70具有齿用于接合差速齿轮19。
通常，电马达13被连接到变速器可选齿轮的车轮侧。机械减速器17能被去除，这样电马达13直接与最终驱动件70接合。可选的，电马达13也可直接与嵌齿轮接合，其与最终驱动件70永久连接。最终驱动件70可以是环齿轮的形式。
图6示出了执行图1所示双动力源车辆10的第二实例。在该例中，电马达13与最终驱动件70并行地连接到差速齿轮19。
图7示出了执行图1所示双动力源车辆10的第三实例。在该例中，电马达13被连接到不受燃烧发动机12驱动的车轮20。燃烧发动机12被连接到其他车轮20。
图8示出了执行图1所示双动力源车辆10的第四实例。在该例中，车轮20可受电马达13与发动机12驱动。
总之，本发明实施例的主要方面是利用手动变速器在换档期间控制电马达与发动机速度。当然其甚至对具有MAT，DCT或甚至传统自动变速器在换档期间使用电马达扭矩也是可能和可以有利的。
简言之，实施例控制了手动变速器换档期间的发动机12和马达13的速度。实施例对使用MAT，DCT及传统自动变速器的换档期间也是有利的。
不同的，实施例提供了控制换档期间发动机速度的方法。上述实施例中的系统或车辆10和50支持该控制。系统10和50分别具有电马达13和57及传感器，其可检测即将到达的档位，该传感器例如是变速器输入齿轮速度比传感器(transmission input gear-speed ratio sensor)。速度控制的方法包括驾驶员换档期间把脚放在相同的加速器踏板位置的步骤。传感器，而不是驾驶员，指示发动机12或52应该达到什么速度。电马达13或57根据由加速器踏板位置确定的驾驶员需求提供扭矩。当离合器踏板14或63被释放且离合器16或53开始传输发动机扭矩时，电马达扭矩被减少。
这与其他控制发动机速度的方法是不同的，其他方法中，驾驶员仅通过加速器踏板对即将到达的档位控制到车轮的扭矩。例如，在加速中对于第三到第四齿轮比的转变，当换档期间离合器踏板被踏压，驾驶员将放松加速器踏板到较低的发动机速度。如果驾驶员保持或维持相同的加速器踏板位置，发动机速度将升高并因此产生糟糕的或不舒服的驾驶。
尽管上述描述包括许多特异性，但其不应该被解释为实施例的范围的限制，仅仅只是提供了可预测实施例的示例。特别地，上述实施例的优点不应该被解释为实施例的范围的限制，仅仅只是解释了如果所述实施例付诸实际的话可能产生的成果。这样，实施例的范围应该由权利要求确定，而不是所给的示例。

Claims (15)

1.一种车辆(10)，包括：
多个车轮(20)，
第一动力源(12)，其通过离合器(16)被连接到至少一个车轮(20)，第一动力源(12)提供第一扭矩到所述至少一个车轮(20)，离合器(16)在换档期间通过把第一动力源(12)从所述至少一个车轮(20)脱离接合从而有选择性的从所述至少一个车轮(20)去除第一扭矩，
第二动力源(13)，其被连接到所述至少一个车轮(20)，和
接口装置(18)，其用于控制在换档期间从第二动力源(13)到所述至少一个车轮(20)的第二扭矩的供应。
2.一种车辆(10)，包括：
多个车轮(20)，
第一动力源(12)，其通过离合器(16)被连接到至少一个第一车轮(20)，第一动力源(12)用于提供第一扭矩到所述至少一个第一车轮(20)，离合器(16)用于在换档期间通过把第一动力源(12)从所述至少一个第一车轮(20)脱离接合从而有选择性的从所述至少一个第一车轮(20)去除第一扭矩，
第二动力源(13)，其被连接到至少一个第二车轮(20)，和
接口装置(18)，其用于控制在换档期间从第二动力源(13)到所述至少一个第二车轮(20)的第二扭矩的供应。
3.如权利要求1或2所述的车辆，
其特征在于，
接口装置(18)包括踏板，其中，踏板位置指示在换档期间用于提供给车轮(20)的第二扭矩的数量。
4.如权利要求3所述的车辆(10)，
其特征在于，
接口装置包括加速器踏板(18)。
5.如权利要求3或4所述的车辆(10)，
其特征在于，
接口装置还包括离合器踏板(14)，其用于有选择性的控制离合器(16)以将第一动力源(12)接合到车轮(20)。
6.如上述任一权利要求所述的车辆(10)，
其特征在于，
第一动力源包括燃烧发动机(12)。
7.如上述任一权利要求所述的车辆(10)，
其特征在于，
第二动力源包括电马达(13)。
8.如上述任一权利要求所述的车辆(10)，
其特征在于，
第二动力源通过机械减速器(17)被连接到车轮(20)。
9.如上述任一权利要求所述的车辆(10)，
其特征在于，
车辆(10)还包括变速器(15)，其被连接到车轮(20)并被有选择性地接合到第一动力源(12)。
10.如权利要求9所述的车辆(10)
其特征在于，
离合器包括连接到车轮(20)的最终驱动件(70)。
11.如权利要求10所述的车辆(10)
其特征在于，
第二动力源(13)连接到最终驱动件(70)。
12.一种用于车辆(10)的第二动力源(13)
该车辆(10)包括
多个车轮(20)，和
第一动力源(12)，其通过离合器(16)被连接到至少一个车轮(20)，第一动力源(12)用于提供第一扭矩给车轮(20)，离合器(16)用于在换档期间通过把第一动力源(12)从所述至少一个车轮(20)脱离接合从而有选择性的从所述至少一个车轮(20)去除第一扭矩，
其中，第二动力源(13)被连接到至少一个车轮(20)并在换档期间依照接口装置(18)的控制用于提供第二扭矩给该至少一个车轮(20)。
13.一种用于车辆(10)的接口装置(18)
车辆(10)包括
多个车轮(20)，
第一动力源(12)，其通过离合器(16)被连接到至少一个车轮(20)，第一动力源(12)用于提供第一扭矩给车轮(20)，离合器(16)用于在换档期间通过把第一动力源(12)从所述至少一个车轮(20)脱离接合从而有选择性的从所述至少一个车轮(20)去除第一扭矩，和
第二动力源(13)，其被连接到至少一个车轮(20)，
其中，接口装置(18)用于控制换档期间从第二动力源(13)到该至少一个车轮(20)的第二扭矩的供应。
14.一种用于给车辆(10)的车轮(20)提供扭矩的方法，该方法包括：
从第一动力源(12)提供第一扭矩给至少一个车轮(20)；
换档期间利用离合器从所述至少一个车轮(20)去除第一扭矩；
换档期间利用踏板(18)指示第二扭矩给所述至少一个车轮(20)；和
换档期间从第二动力源(13)应用第二扭矩给所述至少一个车轮(20)。
15.一种用于给车辆(10)的车轮(20)提供扭矩的方法，该方法包括：
从第一动力源(12)提供第一扭矩给至少一个第一车轮(20)；
换档期间利用离合器从所述至少一个第一车轮(20)去除第一扭矩；
换档期间利用踏板(18)指示第二扭矩给至少一个第二车轮(20)；和
换档期间从第二动力源(13)应用第二扭矩给所述至少一个第二车轮(20)。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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