CN112572128A - 用于集成式起动机/发电机的双向分离器的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“用于集成式起动机/发电机的双向分离器的系统和方法”。提供了用于车辆传动系中的起动机/发电机的方法和系统。在一个示例中，一种系统可包括：集成式起动机/发电机(ISG)，其经由皮带驱动系统旋转地联接到发动机曲轴，所述皮带驱动系统包括被配置为仅沿第一扭矩传递方向接合所述ISG的轴的第一分离器和被配置为仅沿第二扭矩传递方向接合所述ISG的所述轴的第二分离器，所述第二扭矩传递方向与所述第一扭矩传递方向相反。以这种方式，可减少使所述ISG在驱动所述皮带驱动系统与由所述皮带驱动系统驱动之间转变时发生的轮毂负荷，同时也可减少所述转变的响应时间。

Description

用于集成式起动机/发电机的双向分离器的系统和方法
技术领域
本说明书总体上涉及用于控制车辆动力传动系统中的集成式起动机/发电机的方法和系统。
背景技术
车辆可包括起动-停止技术，其中在车辆保持开启的同时关闭车辆的发动机。例如，可在发动机怠速期间关闭发动机，从而减少车辆排放并提高燃料经济性。此类车辆可利用诸如集成式起动机/发电机(ISG)的装置。在一些示例中，ISG可将扭矩传递到发动机的曲轴，以经由联接到发动机的前部的皮带和带轮系统来起动发动机。该相同的皮带和带轮系统可用于在再生操作模式期间将扭矩传递回ISG以对系统电池进行再充电。因此，皮带和带轮系统必须被设计成沿两个不同方向传递扭矩：在发动机起动期间将扭矩从ISG传递到发动机，以及在再生期间将扭矩从发动机传递到ISG。
当前的ISG皮带和带轮系统可包括具有张紧器的单个皮带驱动器，所述张紧器用于在ISG将扭矩传递到发动机或从发动机接收扭矩时维持系统中的张力。这在将ISG从在发动机转动起动期间驱动皮带和带轮系统转变到一旦发动机运行以对系统电池充电就由系统驱动时带来固有的困难。在转变期间，当ISG不再操作来使发动机转动起动时，ISG降低转速。同时，发动机曲轴加速，从而导致ISG与曲轴之间的旋转相位快速变化。该相位变化导致皮带和带轮系统处的旋转速度差，所述旋转速度差通过经由皮带卷收突然增加ISG旋转速度来均衡。ISG的所得的大的旋转加速度在整个皮带和带轮系统中引起高皮带张力，这在系统中的所有带轮上产生高轮毂负荷，这可能使系统部件劣化。
提供在传递扭矩与接收扭矩之间转变皮带驱动的电动马达时减少劣化的皮带和带轮系统的其他尝试包括电动马达与发动机之间的变速器系统。Barker等人在WO 2007/116220A1中示出了一种示例性方法。其中，变速器安装在发动机曲轴与皮带式交流发电机/起动机(BAS)系统之间。当发动机运行时，扭矩经由变速器以一比一的比率从发动机的曲轴传递到BAS。相反，当需要发动机重新起动时，由BAS产生的扭矩以三比一的比率通过变速器传递到发动机的曲轴。这减少了皮带所承载的扭矩量，以减少部件劣化。
然而，本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，Barker的变速器包括两个行星齿轮系，这增加了车辆成本和复杂性。此外，变速器可能产生车辆乘员不可接受的操作噪声。此外，变速器可能随时间推移而劣化，从而增加车辆维修成本。
发明内容
在一个示例中，上述问题可通过一种系统来解决，所述系统包括：集成式起动机/发电机(ISG)，其经由皮带驱动系统旋转地联接到发动机曲轴，所述皮带驱动系统包括被配置为沿第一扭矩传递方向接合ISG的轴并且沿第二相反的扭矩传递方向脱离ISG的轴的第一分离器和被配置为沿第二扭矩传递方向接合ISG的轴并且沿第一扭矩传递方向脱离ISG的轴的第二分离器。以这种方式，可减少在驱动皮带驱动系统与由皮带驱动系统驱动之间转变ISG时产生的轮毂负荷，而无需复杂的变速器。
作为一个示例，第一分离器可包括第一离合器弹簧和第一带轮，所述第一带轮与第一皮带接合以将第一带轮旋转地联接到发动机曲轴，并且第二分离器可包括第二离合器弹簧和第二带轮，所述第二带轮与第二皮带接合以将第二带轮旋转地联接到发动机曲轴。因此，皮带驱动系统可包括两个隔离的皮带驱动器，第一皮带驱动器包括第一分离器和第一皮带，并且第二皮带驱动器包括第二分离器和第二皮带。每个皮带驱动器可经由对应的离合器弹簧的接合或脱离而仅沿一个方向传递扭矩。例如，第一离合器弹簧可仅沿第一扭矩传递方向将第一带轮可操作地联接到ISG轴，并且因此将ISG轴联接到曲轴，并且第二离合器弹簧可仅沿第二扭矩传递方向将第二带轮可操作地联接到ISG轴，并且因此将ISG轴联接到曲轴。作为一个示例，第一扭矩传递方向可包括ISG在发动机上施加扭矩，诸如当ISG作为马达操作时。相反，第二扭矩传递方向可包括发动机在ISG轴上施加扭矩，诸如当ISG作为发电机操作时。此外，无论扭矩传递方向如何，第一张紧器都可在第一皮带的“松弛”皮带跨度中维持张力，并且无论扭矩传递方向如何，第二张紧器都可在第二皮带的“松弛”皮带跨度中维持张力。通过保持每个皮带驱动器中的张力，ISG随时准备着经由单独的皮带驱动器沿任一方向瞬时传递扭矩，并且减小在两个扭矩传递方向之间切换时产生的轮毂负荷。以这种方式，ISG可在作为马达操作与作为发电机操作之间快速转变，而不会由于高轮毂负荷而使皮带驱动系统部件劣化。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由在具体实施方式之后的权利要求限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示意性地描绘了内燃发动机的示例性气缸。
图2是车辆传动系的示意图。
图3示意性地示出了可用于将发动机旋转地联接到集成式起动机/发电机的附件皮带驱动系统。
图4示出了定位在皮带驱动的集成式起动机/发电机的轴上的双向分离器的截面图。
图5是用于调整具有双向分离器的皮带驱动的集成式起动机/发电机的操作的示例性方法的流程图。
图6示出了用于基于车辆状况来调整皮带驱动的集成式起动机/发电机的操作的预示性示例性时间线。
具体实施方式
以下描述涉及用于集成式起动机/发电机(ISG)的系统和方法。ISG可旋转地联接到发动机，诸如图1中所描绘的发动机。发动机和ISG两者都可包括在车辆传动系(例如，动力传动系统)中，诸如图2所示的示例性传动系。具体地，ISG可经由附件皮带驱动系统旋转地联接到发动机，所述附件皮带驱动系统包括两个单独的皮带驱动器和双向分离器，诸如图3所示的附件皮带驱动系统。如图4所示，双向分离器可包括用于将扭矩传递到ISG的轴或从ISG的轴传递扭矩的两个相对的分离器。例如，第一分离器可经由第一皮带驱动器将扭矩从ISG传递到发动机的曲轴，并且当扭矩从发动机传递到ISG时可超越(overrun)。相比之下，第二分离器可经由第二皮带驱动器将扭矩从曲轴传递到ISG，并且当扭矩从ISG传递到发动机时可超越。因此，当ISG作为马达操作时，第一分离器可与ISG的轴接合，并且当ISG作为发电机操作时，第二分离器可与ISG的轴接合。图5处示出了用于将ISG作为马达和发电机操作的示例性方法。图6示出了用于基于车辆工况来调整ISG的操作的示例性时间线。
现在参考附图，图1描绘了内燃发动机10的气缸14的示例性配置，所述内燃发动机10可包括在车辆5中。发动机10可至少部分地通过包括控制器12的控制系统并且通过来自车辆操作员130经由输入装置132的输入来进行控制。在此示例中，输入装置132包括加速踏板和踏板位置传感器134以用于产生比例踏板位置信号PP。发动机10的气缸(在本文中也被称为“燃烧室”)14可包括燃烧室壁136，其中活塞138定位在所述燃烧室壁136中。活塞138可联接到曲轴140，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。在一些示例中，起动机马达(图1中未示出)可经由飞轮联接到曲轴140以实现发动机10的起动操作。
发动机10的气缸14可经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除了气缸14之外，进气通道146还可与发动机10的其他气缸连通。在一些示例中，进气通道中的一者或多者可包括增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出配置有涡轮增压器的发动机10，所述涡轮增压器包括布置在进气通道142与144之间的压缩机174以及沿着排气通道148布置的排气涡轮176。当增压装置被配置为涡轮增压器时，压缩机174可至少部分地通过排气涡轮176经由轴180提供动力。然而，在其他示例中，诸如当发动机10设置有机械增压器时，压缩机174可通过来自马达或发动机的机械输入提供动力，并且可以可选地省略排气涡轮176。
包括节流板164的节气门162可设置在发动机进气通道中，以用于改变提供给发动机气缸的进气的流速和/或压力。例如，节气门162可定位在压缩机174的下游，如图1中所示，或者可替代地设置在压缩机174的上游。可提供节气门位置传感器以测量节流板164的位置。
除了气缸14之外，排气通道148还可从发动机10的其他气缸接收排气。排气传感器128被示出为在排放控制装置178的上游联接到排气通道148。例如，排气传感器128可从用于提供排气空燃比(AFR)的指示的各种合适的传感器中选择，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如所描绘的)、HEGO(加热型EGO)、NOx传感器、HC传感器或CO传感器。排放控制装置178可为三元催化器、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或者它们的组合。
发动机10的每个气缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，气缸14被示出为包括位于气缸14的上部区域处的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些示例中，发动机10的每个气缸(包括气缸14)可包括位于气缸的上部区域处的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。进气门150可由控制器12经由致动器152来控制。类似地，排气门156可由控制器12经由致动器154来控制。进气门150和排气门156的位置可由相应的气门位置传感器(未示出)确定。
在一些状况期间，控制器12可改变提供给致动器152和154的信号，以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。气门致动器可为电动气门致动型的、凸轮致动型的或其组合。可同时控制进气门正时和排气门正时，或可使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时的可能性中的任一者。每个凸轮致动系统可包括一个或多个凸轮，并且可利用可由控制器12操作来改变气门操作的可变排量发动机(VDE)、凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一者或多者。例如，气缸14可替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在其他示例中，进气门和排气门可由共同的气门致动器(或致动系统)或可变气门正时致动器(或致动系统)来控制。
气缸14可具有一定压缩比，所述压缩比是活塞138处于下止点(BDC)时的容积与处于上止点(TDC)时的容积之比。在一个示例中，压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在一些示例中，诸如在使用不同燃料的情况下，所述压缩比可增大。例如，当使用辛烷值较高的燃料或具有较高潜在蒸发焓的燃料时，可能发生这种情况。如果使用直接喷射，由于直接喷射对发动机爆震的影响，则压缩比也可增加。
在一些示例中，发动机10的每个气缸可包括用于引发燃烧的火花塞192。在选择的操作模式下，点火系统190可响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。信号SA的正时可基于发动机工况和驾驶员扭矩需求来调整。例如，可在或接近最大制动扭矩(MBT)正时提供火花以使发动机功率和效率最大化。控制器12可将发动机工况(包括发动机转速、发动机负荷和排气AFR)输入到查找表中，并输出用于输入的发动机工况的对应的MBT正时。
在一些示例中，发动机10的每个气缸可配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，气缸14被示出为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166可被配置为输送从燃料系统8接收的燃料。燃料系统8可包括一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨。燃料喷射器166被示出为直接联接到气缸14以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地向气缸中直接喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166向气缸14中提供所谓的燃料直接喷射(在下文中被称为“DI”)。尽管图1示出了喷射器166被定位到气缸14的一侧，但是喷射器166替代地可位于活塞的顶部上方，诸如靠近火花塞192的位置。由于一些醇基燃料具有较低挥发性，因此当使用醇基燃料操作发动机时，这种位置可改进混合和燃烧。替代地，喷射器可位于进气门顶部上方和附近以改善混合。燃料可经由高压燃料泵和燃料轨从燃料系统8的燃料箱输送给燃料喷射器166。替代地，燃料可通过单级燃料泵在较低压力下输送，在这种情况下直接燃料喷射的正时在压缩冲程期间比在使用高压燃料系统的情况下可能更受限制。此外，燃料箱可具有向控制器12提供信号的压力传感器。
应当明白，在替代实施例中，燃料喷射器166可为进气道喷射器，其将燃料提供到在气缸14上游的进气道中。此外，虽然示例性实施例示出了燃料经由单个喷射器喷射到气缸，但是发动机可替代地通过经由多个喷射器(诸如一个直接喷射器和一个进气道喷射器)喷射燃料来操作。在这种配置中，控制器可改变来自每个喷射器的相对喷射量。
在气缸的单个循环期间，燃料可由燃料喷射器166输送到气缸。此外，对于单个燃烧事件，每个循环可对所输送的燃料执行多次喷射。可在压缩冲程、进气冲程或其任何适当的组合期间执行多次喷射。
燃料系统8中的燃料箱可容纳不同燃料类型的燃料，诸如具有不同的燃料品质和不同的燃料成分的燃料。差异可包括不同的醇含量、不同的水含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的燃料共混物和/或它们的组合等。具有不同的蒸发热的燃料的一个示例包括作为具有较低的蒸发热的第一燃料类型的汽油和作为具有较高的蒸发热的第二燃料类型的乙醇。在另一个示例中，发动机可使用汽油作为第一燃料类型并使用含醇燃料共混物(诸如E85(其为约85％的乙醇和15％的汽油)或M85(其为约85％的甲醇和15％的汽油))作为第二燃料类型。其他可行物质包括水、甲醇、乙醇和水的混合物、水和甲醇的混合物、醇的混合物等。在又一个示例中，两种燃料可以是具有不同的醇成分的醇共混物，其中第一燃料类型可以是具有较低醇浓度的汽油醇共混物，诸如E10(约10％的乙醇)，而第二燃料类型可以是具有较大醇浓度的汽油醇共混物，诸如E85(约85％的乙醇)。另外，第一燃料和第二燃料在其他燃料品质方面也可能不同，诸如温度、粘度、辛烷值等的差异。此外，一个或两个燃料箱的燃料特性可能例如由于燃料箱重新填充的每日变化而经常变化。
在一些示例中，发动机10可联接到电动马达/电池系统，如下文将关于图2进一步描述的。例如，车辆5可为配备有起动-停止系统的轻度混合动力车辆，其中发动机10响应于发动机自动停止状况(并且在未接收到来自操作员130的关闭请求的情况下)而由控制器12选择性地关闭，并且然后响应于发动机重新起动(例如，自动起动)状况(并且在未接收到来自操作员的重新起动请求的情况下)而由控制器12重新起动。
控制器12在图1中被示出为微计算机，所述微计算机包括微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序(例如，可执行指令)和校准值的电子存储介质(在该特定示例中被示为非暂时性只读存储器芯片110)、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。控制器12可从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括先前讨论的信号并另外包括：来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自排气传感器128的信号EGO，其可由控制器12使用来确定排气的AFR；以及来自MAP传感器124的歧管绝对压力信号(MAP)。可通过控制器12从信号PIP产生发动机转速信号(每分钟转数(RPM))。来自MAP传感器124的歧管压力信号MAP可用于提供对进气歧管中的真空或压力的指示。控制器12可基于发动机冷却剂温度来推断发动机温度。
控制器12从图1的各种传感器接收信号，并且采用图1的各种致动器来基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。例如，当从各种传感器接收到信号时，控制器12就可自动地从自动停止重新起动发动机，如下面关于图5进一步描述的。
如上所述，图1仅示出了多缸发动机中的一个气缸。因而，每个气缸可类似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。应当明白，发动机10可包括任何合适数量的气缸，包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多个气缸。此外，这些气缸中的每一者可包括由图1参考气缸14所描述和描绘的各种部件中的一些或全部部件。
继续参考图2，示出了动力传动系统或传动系200的框图，所述动力传动系统或传动系200可包括在图1的车辆5中。因此，先前关于图1描述的类似部件被相同地编号并且可能不会进行重新介绍。例如，图2的动力传动系统包括图1所示的发动机10。此外，控制器12被示出为包括在控制系统17中。尽管仅示出了一个控制器12，但是控制系统17可包括一个或多个控制器，包括车辆系统控制器、发动机控制器、电机控制器、变速器控制器、能量存储装置控制器和制动器控制器中的一者或多者，所述控制器可通过控制系统17的控制器局域网进行通信。所述控制器中的每一者可向其他控制器提供信息，诸如传感器数据、致动器数据和诊断信息。在一些示例中，控制器可按层级进行配置，使得一个控制器是向一个或多个辅助控制器发出命令的主控制器。作为一个示例，车辆系统控制器可向发动机控制器提供命令，以实现基于车辆工况的驾驶员输入请求和其他请求。在其他示例中，如上所述的各种控制器中的一者或多者可集成在单个控制器(诸如控制器12)中，如图所示。因此，控制器12可用作车辆系统控制器、发动机控制器、电机控制器、变速器控制器、能量存储装置控制器和制动器控制器。作为另一个示例，控制器12可包括作为单个单元的车辆系统控制器和发动机控制器，而电机控制器、变速器控制器和制动器控制器是独立的控制器。然而，控制系统17的控制器的划分可能与具体列出的示例不同。
动力传动系统200可由发动机10和电机提供动力。在所示的示例中，电机是集成式起动机/发电机(ISG)240，其经由附件皮带驱动系统250机械地联接到发动机10的曲轴140。因此，ISG 240是皮带集成式起动机/发电机(BISG)，其中动力传动系统200被示出为P0轻度混合动力架构。附件皮带驱动系统250可包括一个或多个分离器，每个分离器包括单独的皮带滑轮。例如，附件皮带驱动系统250可包括两个相对的分离器，每个分离器被配置为沿单个方向传递扭矩。附件皮带驱动系统250将在下面关于图3进一步描述。
发动机10可经由起动机马达296或经由ISG 240起动。ISG 240可为高压电机(例如，以在12V与300V之间的范围内的电压操作)，具有比起动机马达296更高的输出扭矩容量，并且可为马达和/或发电机(例如，马达/发电机)。例如，当经由与ISG 240电连通的能量存储装置275被供应电力时，ISG 240可作为马达操作。作为另一个示例，当向能量存储装置275供应电力时，ISG 240可作为发电机操作。因此，可操作ISG 240以向发动机10提供扭矩或者将发动机扭矩转换为电能以存储在能量存储装置275中(例如，在再生模式下)。ISG240可如控制系统17所指示向发动机10提供正扭矩或负扭矩。例如，能量储存装置275可为电池、电容器或电感器。作为示例，ISG 240可操作以在起动之前预先定位发动机10以减小压缩的空气弹簧效应，在关闭期间向发动机10添加负扭矩以使发动机更快地静止，在关闭后定位发动机10以在随后的起动期间减小压缩的空气弹簧效应，并且向发动机10添加附加的正扭矩以实现更快的发动机加速。
双向DC/DC转换器281可将电能从高压总线274传递到低压总线273，或反之亦然。低压电池295电联接到低压总线273。能量存储装置275电联接到高压总线274。低压电池295可选择性地向起动机马达296供应电能，例如，所述起动机马达296可为低压电机(例如，以12V操作)。
发动机输出扭矩可通过双质量飞轮215传递到动力传动系统分离离合器236的输入侧或第一侧235。分离离合器236可为电致动的或液压致动的。分离离合器236的第一侧235被示出为机械地联接到曲轴140，并且分离离合器236的第二下游侧234被示出为经由轴241机械地联接到变矩器206。另外，由发动机10产生的扭矩可经由扭矩致动器204进行调整，所述扭矩致动器204可为燃料喷射器、节气门、火花塞等。
变矩器206包括被配置为向输入轴270输出扭矩的涡轮286。输入轴270将变矩器206机械地联接到自动变速器208。变矩器206还包括变矩器旁路锁止离合器(TCC)212。当TCC 212被锁定时，扭矩从泵轮285直接传递到涡轮286。TCC 212可由控制系统17电操作。替代地，TCC 212可为液压锁定的。在一个示例中，变矩器206可被称为自动变速器208的部件。
当使变矩器锁止离合器212完全脱离时，变矩器206经由变矩器涡轮286与变矩器泵轮285之间的流体传递将发动机扭矩传递到自动变速器208，由此实现扭矩倍增。相比之下，当使变矩器锁止离合器212完全接合时，发动机输出扭矩经由变矩器离合器直接地传递到变速器208的输入轴270。替代地，可使变矩器锁止离合器212部分地接合，从而使得能够调整直接地传递到变速器208的扭矩量。控制器12可被配置为响应于各种发动机工况和/或基于驾驶员的请求而通过调整变矩器锁止离合器212来调整由变矩器206传递的扭矩量。
自动变速器208包括挡位离合器(例如，挡位1至10)211和前进离合器210。例如，自动变速器208可为固定传动比变速器。可使挡位离合器211和前进离合器210选择性地接合以改变输入轴270的实际总转数与车轮216的实际总转数的比率。通过经由换挡控制电磁阀209调整被供应到离合器的流体，可使挡位离合器211接合或脱离。来自自动变速器208的扭矩输出可经由输出轴260传递到车轮216以推进车辆。具体地，自动变速器208可响应于在将输出驱动扭矩传递到车轮216之前的车辆行驶状况而在输入轴270处传递输入驱动扭矩。控制器12(或控制系统17的单独的变速器控制器)选择性地激活或接合TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210。控制器12还选择性地停用TCC 212、挡位离合器211和前进离合器210或使之脱离。
变矩器206还包括泵283，所述泵283对流体加压以操作分离离合器236、前进离合器210和挡位离合器211。泵283经由泵轮285驱动，当使分离离合器236接合时，所述泵轮285以与曲轴140相同的速度旋转。
此外，可通过接合摩擦车轮制动器218将摩擦力施加到车轮216。在一个示例中，摩擦车轮制动器218可响应于驾驶员压下制动踏板和/或响应于控制器12或控制系统17的单独的制动器控制器内的指令而接合。通过相同的方式，通过响应于驾驶员释放制动踏板和/或响应于由控制系统17接收的指令和/或信息而使车轮制动器218脱离，可减小施加到车轮216的摩擦力。
响应于使车辆加速的请求，控制器12可从加速踏板(例如，图1所示的加速踏板132)或其他装置获得驾驶员需求扭矩或动力请求。然后，控制器12(或控制系统17的单独的车辆系统控制器)将所请求的驾驶员需求扭矩的至少一部分分配给发动机10，并且将剩余部分分配给ISG 240。如果发动机10和ISG 240两者产生的总扭矩小于上限变速器输入扭矩阈值(例如，不得被超过的阈值)，则将扭矩输送到变矩器206，所述变矩器206然后将所请求的扭矩的至少一部分传递到变速器输入轴270。控制器12响应于可基于输入轴扭矩和车辆速度的换挡计划和TCC锁止计划而选择性地锁定TCC 212并且经由挡位离合器211接合挡位。在一些状况下，诸如当需要对能量存储装置275充电时，可在存在非零驾驶员需求扭矩时请求充电扭矩(例如，来自ISG 240的负电机扭矩)。控制器12可请求增加发动机扭矩以克服充电扭矩，从而满足驾驶员需求扭矩。
响应于使车辆速度减速并提供再生制动的请求，控制器12可基于车辆速度和制动踏板位置来提供负的期望的车轮扭矩。然后，控制器12可将负的期望的车轮扭矩的一部分分配给ISG 240(例如，期望的动力传动系统车轮扭矩)，并将剩余部分分配给摩擦制动器218(例如，期望的摩擦制动车轮扭矩)。此外，控制器12可基于唯一的换挡计划来对挡位211进行换挡以提高再生效率。ISG 240向曲轴140供应负扭矩。此外，例如，ISG 240的负扭矩可基于电能量存储装置275的工况而受到限制(例如，约束为小于阈值负扭矩)。不可由ISG240提供的期望的负车轮扭矩的任何部分可被分配给摩擦制动器218，使得期望的车轮扭矩由来自摩擦制动器218和ISG 240的负车轮扭矩的组合提供。
此外，作为一个示例，可通过调整点火正时、燃料脉冲宽度、燃料脉冲正时和/或空气充气的组合(例如，通过控制节气门开度和/或气门正时、气门升程和增压量)来控制发动机扭矩输出。在一些示例中，可逐缸地执行发动机控制以控制发动机扭矩输出。例如，控制器12(或控制系统17的单独的电机控制器)可通过调整流入和流出ISG 240的场和/或电枢绕组的电流来控制来自ISG 240的扭矩输出和电能产生。
控制器12经由位置传感器271接收变速器输入轴位置。控制器12可经由对来自位置传感器271的信号进行微分或者在预定时间间隔内对多个已知的角距离脉冲进行计数，而将变速器输入轴位置转换成输入轴转速。控制器12可从扭矩传感器272接收变速器输出轴扭矩。替代地，扭矩传感器272可为位置传感器或扭矩传感器和位置传感器的组合。如果扭矩传感器272是位置传感器，则控制器12可对预定时间间隔内的轴位置脉冲进行计数以确定变速器输出轴转速。控制器12还可对变速器输出轴转速进行微分，以确定变速器输出轴加速度。控制器12还可从传感器277接收附加变速器信息，所述传感器277可包括但不限于泵输出管线压力传感器、变速器流体压力传感器(例如，挡位离合器流体压力传感器)、电机温度传感器和环境温度传感器。此外，控制器12可经由车轮速度传感器221接收车轮速度信息。
现在参考图3，示出了图2中介绍的附件皮带驱动系统250的示意图300。因此，先前在图1和图2中介绍的部件在图3中被相同地编号，并且可能不会进行重新介绍。此外，提供参考轴399用于描述零件的相对布置。例如，示意图300示出了在如由参考轴399所指示的x-z平面中的附件皮带驱动系统250，并且是三维对象的二维表示。
附件皮带驱动系统250被示出为包括多个皮带、带轮和张紧器的皮带和带轮系统。具体地，示意图300示出了各自联接到ISG 240的第一张紧器302和第二张紧器304、ISG 240的轴306(在本文中也被称为ISG轴306)、定位在ISG轴306上的双向分离器310、定位在曲轴140上的第一带轮308、各自联接到发动机10的壳体的第二带轮312和第三带轮314、联接到第一张紧器302的第一皮带316以及联接到第二张紧器304的第二皮带318。
第一张紧器302包括用于第一皮带316的滑轮，并且可为用于发动机起动的后滑轮，如将在本文中详细描述的。第二张紧器304包括用于第二皮带318的滑轮，并且可为用于发电的前滑轮，如也将在本文中详细描述的。第一带轮308、第二带轮312和第三带轮314中的每一者可包括用于第一皮带316和第二皮带318的单独的滑轮，使得第一皮带316和第二皮带318在每个带轮处不重叠。例如，第一皮带316可定位在每个带轮的第一后滑轮上，并且第二皮带318可定位在每个带轮的第二前滑轮上，所述第二前滑轮水平地(例如，沿x方向)并且竖直地(例如，沿z方向)与第一滑轮对准并且定位成比第一滑轮朝页面外(例如，沿正y方向)更远。作为另一个示例，第一带轮308、第二带轮312和第三带轮314可各自包括沿y方向(例如，朝页面外)堆叠的两个单独的带轮。应当注意，为了说明清楚起见，第二皮带318被示出为与第一皮带316间隔开并且比第一皮带316厚，但是应当理解，第二皮带318与第一带轮308、第二带轮312和第三带轮314中的每一者在对应滑轮上物理接触并且可具有与第一皮带316相同或不同的厚度。此外，如下面将关于图4所描述的，双向分离器310包括用于第一皮带316和第二皮带318的单独的分离器。用于在曲轴140与ISG轴306之间传递扭矩的每个皮带和对应的分离器、带轮滑轮、张紧器等在本文中将被统称为皮带驱动器(例如，用于第一皮带316、张紧器302等的第一皮带驱动器，以及用于第二皮带318、第二张紧器304等的第二皮带驱动器)。
第一皮带316和第二皮带318中的每一者可为多V型皮带，并且每个滑轮可包括被成形为接合每个皮带的带凹槽的外表面。然而，应当理解，每个皮带和每个滑轮的外表面可具有任何其他合适的配置。例如，第一皮带316和第二皮带318可各自包括单V型配置，并且每个滑轮可包括单个凹槽。作为另一个示例，第一皮带316和第二皮带318可各自被配置为扁平皮带，并且每个滑轮可包括用于接合扁平皮带的大致扁平部分。在其他示例中，第一皮带316和第二皮带318可具有不同的配置，并且对应的滑轮可被相应地配置。例如，第一皮带316可为多V型皮带，并且第一张紧器302的滑轮(以及第一带轮308、第二带轮312和第三带轮314中的每一者上的对应后滑轮)可包括多个凹槽，而第二皮带318可为单V型皮带，并且第二张紧器304的滑轮(以及第一带轮308、第二带轮312和第三带轮314中的每一者上的对应的前滑轮)可包括单个凹槽。
此外，因为皮带驱动器彼此独立，所以第一带轮308、第二带轮312和第三带轮314中的一者或多者上的后滑轮可具有与前滑轮不同的直径，从而导致第一皮带驱动器和第二皮带驱动器的带轮比不同。作为一个示例，第一皮带驱动器可具有比第二皮带驱动器更大的带轮比，以在发动机起动期间增加转动起动扭矩。作为另一个示例，第二皮带驱动器可具有比第一皮带驱动器更小的带轮比，以实现在低发动机转速下的再生。
如示意图300所示，无论ISG 240是向曲轴140施加扭矩还是从曲轴140接收扭矩，第一张紧器302都可将第一皮带316在双向分离器310与第二带轮312之间的第一跨度保持张紧。例如，当ISG 240沿顺时针方向驱动曲轴140时，第一皮带316的第一跨度在未被第一张紧器302保持张紧的情况下将是松弛的。类似地，无论ISG 240是向曲轴140施加扭矩还是从曲轴140接收扭矩，第二张紧器304都可将第二皮带318在双向分离器310与第三带轮314之间的第二跨度保持张紧。例如，当曲轴140正在驱动ISG 240时，第二皮带318的第二跨度在未被第二张紧器304保持张紧的情况下将是松弛的。此外，第一张紧器302独立于第二张紧器304维持第一皮带316中的张力，所述第二张紧器304独立于第一张紧器302维持第二皮带318中的张力。因此，附件皮带驱动系统250包括两个隔离的皮带驱动器以将扭矩从ISG240传递到曲轴140(例如，经由第一皮带316)以及将扭矩从曲轴140传递到ISG 240(例如，经由第二皮带318)，并且每个皮带驱动器在整个工况下维持张力，以实现与单皮带驱动器相比在ISG240处提供扭矩与接收扭矩之间更快地转变。
继续参考图4，截面图400示意性地示出了双向分离器310。因此，先前在图2和图3中介绍的部件在图4中被相同地编号，并且可能不会进行重新介绍。此外，如参考轴399所示，截面图400示出了垂直于图3的示意图300的y-z平面中的双向分离器310，并且是三维对象的二维表示。应当注意，为了说明清楚起见，图3中介绍的皮带(例如，第一皮带316和第二皮带318)和张紧器(例如，第一张紧器302和第二张紧器304)在图4中未示出，但是应当理解为它们是存在的。
双向分离器310包括定位在直接安装在ISG轴306上的公共轮毂(hub)405的第一超越分离器带轮402(在本文中也被称为第一分离器402)和第二超越分离器带轮404(在本文中也被称为第二分离器404)。例如，轮毂405可具有穿过其中的轴安装孔，所述轴安装孔被成形为与ISG轴306的对应特征件接合。轴安装孔可将轮毂405联接到ISG轴306的一端，以使轮毂405和ISG轴306围绕共同轴线A共同旋转。此外，轮毂405可通过定位在ISG轴306的远端上的保持器426和密封盖428保持在适当位置，以覆盖远端并防止灰尘和碎屑侵入双向分离器310的内部空间中。
第一分离器402是双向分离器310的后滑轮(例如，在比第二分离器404更负的y方向上)，其沿第一方向传递扭矩，如箭头401所指示，并且第二分离器404是双向分离器310的前滑轮(例如，在比第一分离器402更正的y方向上)，其沿第二相反方向传递扭矩，如箭头403所指示。此外，第一分离器402可旋转地联接到图3中介绍的第一皮带316，并且第二分离器404可旋转地联接到图3中介绍的第二皮带318。也就是说，第一分离器402可经由第一皮带316将扭矩从ISG 240传递到曲轴140(图4中未示出)，并且当曲轴140的速度增加超过ISG轴306的速度时可超越(例如，“飞轮”)，并且第二分离器404可经由第二皮带318将扭矩从曲轴140传递到ISG 240，并且当曲轴140的速度降低到ISG轴306的速度以下时可能超越，如下面将详细描述的。因此，双向分离器310的每个分离器沿一个方向传递扭矩，其中扭矩传递的方向与另一个分离器相反。应当注意，曲轴以及因此ISG轴306可沿一个旋转方向旋转；因此，第一方向和第二方向不是指系统的绝对旋转方向，而是可指旋转的变化方向(诸如由于增加旋转速度或降低旋转速度)。
第二分离器404被示出为第一分离器402的不可叠加的镜像(例如，围绕竖直轴线反射的)。因此，为了简单起见，将详细描述第一分离器402的部件，其中第二分离器404的对应部件提供在括号中。
第一分离器402包括可旋转地联接到轮毂405的带轮406(第二分离器404包括带轮408)。带轮406(带轮408)具有被成形为接合第一皮带316(第二皮带318)的外表面。外表面被示出为具有凹槽407(用于第二分离器404的凹槽409)。第一皮带316(第二皮带318)因此可为多V型皮带。然而，如上文关于图3所提及的，带轮406(带轮408)的外表面可具有任何其他合适的配置，并且第一皮带316(第二皮带318)可能不是多V型皮带。例如，当第一皮带316(第二皮带318)是单V型皮带时，带轮406(带轮408)可具有单个凹槽，或者带轮406(带轮408)可具有用于接合扁平皮带的大致扁平部分。带轮406(带轮408)还包括内表面，所述内表面可与离合器弹簧410(离合器弹簧412)接合，以便将带轮406(带轮408)和轮毂405联接在一起，如下面将详细描述的。带轮406(带轮408)可由任何合适的材料(诸如钢、铝或聚合物材料)制成。
第一轴承构件422(用于第二分离器404的第一轴承构件424)在带轮406(带轮408)的第一轴向端处将带轮406(带轮408)可旋转地支撑在轮毂405上。第一轴承构件422(第一轴承构件424)可为任何合适类型的轴承构件，诸如尼龙或金属衬套或滚珠轴承。第二轴承构件430(用于第二分离器404的第二轴承构件432)定位在带轮406(带轮408)的第二相对轴向端处，以便将带轮406(带轮408)可旋转地支撑在轮毂405的带轮支撑表面上。第二轴承构件430(第二轴承构件432)可以任何合适的方式安装到带轮406(带轮408)和轮毂405。在图4所示的示例中，第二轴承构件430(第二轴承构件432)围绕带轮支撑表面成型(例如，通过其中轮毂405形成模具的一部分的注塑成型过程)并且可围绕轮毂405旋转。
提供隔离弹簧418(用于第二分离器404的隔离弹簧420)以适应第一皮带316(第二皮带318)相对于ISG轴306的速度的振荡。隔离弹簧418(隔离弹簧420)可为螺旋扭转弹簧，其具有：第一螺旋端，其保持在环形狭槽中，所述环形狭槽邻接承载架(carrier)434(用于第二分离器404的承载架436)上的径向延伸的驱动器壁；以及第二螺旋端，其接合轮毂405上的类似驱动器壁。在所示的示例中，隔离弹簧418(隔离弹簧420)在第一端与第二端之间具有多个线圈。线圈可间隔开选定的量，并且隔离弹簧418(隔离弹簧420)可处于选定的轴向压缩量下，使得第一螺旋端和第二螺旋端与承载架434(承载架436)和轮毂405上的相应壁邻接。可提供推力板438(用于第二分离器404的推力板440)以接收由隔离弹簧418(隔离弹簧420)的轴向压缩产生的承载架434(承载架436)的轴向推力。替代地，代替螺旋扭转弹簧，隔离弹簧418(隔离弹簧420)可为压缩弹簧。作为另外的替代方案，隔离弹簧418(隔离弹簧420)可为两个或更多个隔离弹簧中的一个，其中每个隔离弹簧是压缩弹簧。
隔离弹簧418(隔离弹簧420)可由任何合适的材料(诸如合适的弹簧钢)制成，并且可具有任何合适的横截面形状。例如，隔离弹簧418(隔离弹簧420)被示出为具有大致矩形的横截面形状，其对给定的占用体积赋予相对较高的扭转阻力(例如，弹簧常数)。然而，可用其他横截面形状(诸如圆形横截面形状或正方形横截面形状)获得其他合适的弹簧常数。
在图4所示的示例中，套筒414(套筒416)设置在隔离弹簧418(隔离弹簧420)与离合器弹簧410(离合器弹簧412)之间。如图所示，套筒414(套筒416)可为螺旋构件，但是其他合适的配置也是可能的(例如，中空圆柱形形状)。例如，套筒414(套筒416)可包括在隔离弹簧是扭转弹簧的示例中，其中套筒414(套筒416)通过限制可用于隔离弹簧418(隔离弹簧420)的径向膨胀的空间量而充当扭矩限制器。因此，当由带轮406(带轮408)提供的扭矩超过选定极限时，隔离弹簧418(隔离弹簧420)膨胀，直到其受到套筒414(套筒416)约束为止。
在图4的示例中，离合器弹簧410(离合器弹簧412)是包括螺旋式卷绕弹簧的单向卷绕弹簧离合器。离合器弹簧410(离合器弹簧412)具有可与承载架434(承载架436)的径向壁接合并且可固定地连接到承载架434(承载架436)的第一端，而离合器弹簧410(离合器弹簧412)的第二相对端可自由浮动。因为第一分离器402沿第一方向传递扭矩并且第二分离器404沿第二方向传递扭矩，所以将再次分别描述第一分离器402和第二分离器404。
对于第一分离器402，当扭矩从ISG轴306施加到轮毂405(例如，通过向ISG 240供应电流)使得轮毂405以比带轮406更快的速度旋转时，带轮406的内表面与离合器弹簧410的线圈之间的摩擦相对于离合器弹簧410的第一端(例如，固定到承载架434的一端)沿围绕轴线A的第一旋转方向驱动离合器弹簧410的线圈中的至少一个至少某个角度。一个或多个线圈之间相对于第一端的移动致使离合器弹簧径向膨胀，这增加了离合器弹簧410的线圈与带轮406的内表面之间的抓力，以将带轮406联接到轮毂405。承载架434通过隔离弹簧418将扭矩从轮毂405传递到离合器弹簧410。继而，离合器弹簧410的第一端将扭矩从承载架434传递到带轮406。因此，带轮406达到轮毂405的速度。另外，带轮406将来自ISG轴306的扭矩施加到第一皮带316，所述第一皮带316继而可将扭矩施加到发动机曲轴(例如，经由图3所示的第一带轮308)。因此，当轮毂305比带轮406旋转得更快时，离合器弹簧410将带轮406可操作地连接到承载架434并因此连接到轮毂405。相比之下，当带轮406比轮毂405旋转得更快时，诸如当发动机转速(以及因此曲轴转速)增加时可能发生的，离合器弹簧410径向收缩，从而减小离合器弹簧410的线圈与带轮406的内表面之间的抓力。因此，在带轮406与轮毂405之间不发生扭矩传递，并且带轮406可自由转动。
对于第二分离器404，当扭矩从第二皮带318施加到带轮408以以比ISG轴306更快的速度驱动带轮408时，带轮408的内表面与离合器弹簧412的线圈之间的摩擦相对于离合器弹簧412的第一端(例如，固定到承载架436的一端)沿围绕轴线A的第二旋转方向驱动离合器弹簧412的线圈中的至少一个至少某个角度。一个或多个线圈之间相对于第一端的移动致使离合器弹簧径向膨胀，这增加了离合器弹簧412的线圈与带轮408的内表面之间的抓力，以将带轮408联接到轮毂405。因此，离合器弹簧412的第一端将扭矩从带轮408传递到承载架436。承载架436继而通过隔离弹簧420将扭矩传递到轮毂405。因此，轮毂405达到带轮408的速度。因此，当带轮408比轮毂405旋转得更快时，离合器弹簧412将带轮408可操作地连接到承载架436并因此连接到轮毂405。相比之下，当轮毂405比带轮408旋转得更快时，诸如当发动机转速(以及因此曲轴转速)降低时可能发生的，离合器弹簧412径向收缩，从而减小离合器弹簧412的线圈与带轮408的内表面之间的抓力。因此，当轮毂405比带轮408旋转得更快时，带轮408不可操作地连接到轮毂405。因此，在带轮408与轮毂405之间不发生扭矩传递，并且带轮408可自由转动。
因此，包括第一皮带和第一分离器的第一皮带驱动器仅沿第一扭矩传递方向在ISG与发动机之间(例如，在ISG轴与曲轴之间)传递扭矩，并且包括第二皮带和第二分离器的第二皮带驱动器仅沿与第一扭矩传递方向相反的第二扭矩传递方向在ISG与发动机之间传递扭矩。以这种方式，两个皮带驱动器独立地与ISG轴接合(例如，联接)和脱离(例如，分离)。
接下来，图5示出了用于基于车辆和发动机工况来调整具有两个单独的皮带驱动器和双向分离器的皮带驱动的ISG的操作的示例性方法500。例如，ISG可为由图2至图4中描述的附件皮带驱动系统250驱动的ISG 240，并且双向分离器可为图3和图4中描述的双向离合器310。用于执行方法500的指令可由控制器(例如，图1和图2的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器(诸如以上参考图1和图2描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可采用发动机系统的发动机致动器以根据以下描述的方法来调整发动机操作。
在502处，方法500包括：估计和/或测量工况。工况可包括车辆和发动机工况两者，例如，车辆速度、系统电池(例如，图2的能量存储装置275)的荷电状态(SOC)、发动机状态、发动机负荷、发动机温度、发动机转速、驾驶员需求扭矩、车辆点火状态等。可基于可用数据来测量或推断工况。例如，可将SOC推断为总充电容量的百分比充电。发动机状态可指发动机是开启(例如，以非零转速进行操作，且发动机气缸内发生燃烧)还是关闭(例如，处于静止，且发动机气缸中不发生燃烧)。车辆点火状态可指点火开关的位置。作为一个示例，点火开关可处于“关闭”位置，其指示车辆是关闭的(例如，动力关掉，且车辆速度为零)；或处于“开启”位置，其中车辆是开启的(例如，有动力供应给车辆系统)。发动机状态和车辆状态可不同。例如，当在自动停止期间发动机关闭时，车辆可为开启的。在一个示例中，当执行发动机自动停止时，车辆可为静止的。在另一个示例中，当执行发动机自动停止时，车辆可处于运动中(例如，滑行)。
在504处，方法500包括确定是否已经请求发动机起动。例如，发动机起动可通过车辆操作员将点火开关切换到“接通”位置，诸如通过转动点火钥匙、压下点火按钮、或者从远程装置(诸如钥匙扣、智能电话、平板电脑等)请求发动机起动来请求。在另一个示例中，发动机起动可由控制器请求以从自动停止重新起动发动机。例如，控制器可响应于SOC下降到第一阈值SOC以下而请求发动机起动。第一阈值SOC可为正的非零电池SOC水平(例如，30％)，低于所述水平，系统电池就可能无法在自动停止期间支持或执行附加的车辆功能和/或重新起动发动机。作为另一个示例，控制器可响应于在自动停止期间驾驶员需求扭矩增加到阈值扭矩以上而请求发动机起动。阈值扭矩可为与来自驾驶员的推进车辆的请求相对应的正的非零的扭矩量。
如果尚未请求发动机起动，则方法500前进到506并且包括确定发动机是否开启。例如，当发动机已经开启时，可不请求发动机起动。作为另一个示例，当发动机是关闭的并且将保持关闭时(例如，诸如在钥匙关断事件之后或在发动机自动停止期间)，可不请求发动机起动。因此，控制器可区分未请求发动机起动的两种状况，以便相应地调整ISG操作。
如果发动机未开启，则方法500前进到508并且包括维持发动机关闭。例如，发动机将保持静止(例如，发动机转速为零)，且发动机气缸中没有发生燃烧。在发动机关闭且没有请求发动机起动的情况下，ISG将保持停用(例如，关闭)并且将不被操作。然后，方法500可结束。作为一个示例，可诸如响应于工况的变化(例如，车辆的点火状态的变化)而重复方法500，使得可在工况改变时调整ISG操作。
返回到504，如果已经请求发动机起动，则方法500前进到510并且包括将ISG作为马达操作以使发动机转动起动。例如，控制器可从系统电池向ISG供应电力以将ISG作为马达操作。当电流流过ISG的绕组时，其产生与ISG的永磁体相互作用的磁场，从而导致ISG的轴旋转。因此，当ISG作为马达操作时，电力被转换成机械动力。此外，可通过调整通过绕组的电流来调整ISG轴旋转的速度。在至少一些示例中，当操作ISG以使发动机转动起动时，ISG可以最大转速操作以便将发动机的转速快速增加到期望转速。
使发动机转动起动包括经由第一皮带驱动器将扭矩从ISG的轴施加到发动机的曲轴，如在512处所指示。如上文关于图3和图4所述，包括第一皮带(例如，图3的第一皮带316)和双向分离器的第一分离器(例如，图4的第一分离器402)的第一皮带驱动器可沿第一扭矩传递方向将扭矩从ISG的轴(例如，图3和图4的ISG轴306)传递到第一皮带，所述第一皮带继而将扭矩传递到发动机的曲轴(例如，图1至图3的曲轴140))。例如，ISG轴可经由第一离合器弹簧与第一分离器的第一带轮(例如，滑轮)接合，所述第一离合器弹簧仅在ISG轴比第一带轮旋转得更快时才将ISG轴(例如，经由安装在其上的共同旋转轮毂)可操作地连接到第一带轮。此外，第一张紧器(例如，图3的第一张紧器302)可将第一皮带保持张紧，以有效地将扭矩从ISG轴传递到皮带以及从皮带传递到曲轴。因此，当ISG作为马达操作时，随着ISG轴的转速增加，第一皮带的转速以及因此发动机曲轴的转速由于经由第一分离器的扭矩传递而增加。
方法500在510处还包括经由第二张紧器(例如，图3的第二张紧器304)维持第二皮带驱动器中的张力而无扭矩传递，如在514处所指示。第二皮带驱动器可包括双向分离器的第二分离器(例如，图4的第二分离器404)，所述第二分离器还包括用于第二皮带(例如，图3的第二皮带318)的第二带轮(例如，滑轮)。当操作ISG以使发动机转动起动(例如，沿第一扭矩传递方向)时，第二分离器可自由转动而不与ISG的轴接合，并且可仅沿与第一扭矩传递方向相反的第二扭矩传递方向与ISG的轴接合。例如，ISG轴可经由第二离合器弹簧保持与第二带轮分离，当ISG轴比第二带轮旋转得更快时，所述第二离合器弹簧将第二带轮与ISG轴可操作地断开。以这种方式，当ISG作为马达操作时，扭矩不经由第二皮带和第二分离器在ISG轴与曲轴之间传递。然而，通过利用第二张紧器保持第二皮带中的张力，皮带驱动系统准备好从利用来自ISG的扭矩驱动发动机瞬时转变为利用来自发动机的扭矩驱动ISG。
在516处，方法500包括在发动机中开始燃烧。例如，可将燃料供应到发动机气缸并点燃(例如，经由联接到每个气缸的火花塞)以产生燃烧反应。作为一个示例，一旦通过将ISG作为马达操作将发动机转动起动到期望转速，就可提供燃料和火花。
在518处，方法500包括停用ISG。例如，当发动机中的燃烧开始时，发动机曲轴可从由经由第一皮带驱动器来自ISG的扭矩驱动转变为由燃烧驱动。因此，可中断向ISG的电力供应以停用ISG，从而消除ISG向皮带驱动系统供应的扭矩(例如，从第一扭矩传递方向消除扭矩)。停用ISG还包括经由第一分离器将第一皮带驱动器与ISG轴隔离，同时经由第一张紧器维持第一皮带中的张力，如在520处所指示。如上面所讨论的，第一分离器可仅沿第一扭矩传递方向与ISG轴接合。例如，曲轴可在发动机由于燃烧而加速时加速，从而沿第二扭矩传递方向施加扭矩到第一皮带。沿第二扭矩传递方向施加扭矩到第一皮带可致使第一分离器的离合器弹簧与ISG轴脱离，以使第一带轮与ISG轴分离。因此，第一分离器在操作期间不沿第二扭矩传递方向接合，并且第一分离器可旋转(例如，超越)而不在第一皮带与ISG轴之间传递扭矩(例如，沿第二扭矩传递方向)。
返回到506，如果发动机开启(例如，发动机已经开启，或者发动机在504处起动)，则方法500前进到524并且包括确定是否指示以再生模式操作。作为一个示例，可指示以再生模式操作，以诸如响应于通过由ISG提供负车轮扭矩来降低车辆速度的请求而提供再生制动。作为另一个示例，以再生模式操作可另外或替代地包括系统电池的SOC小于第二较高阈值SOC。例如，第二阈值SOC可为防止系统电池过度充电的预定的非零充电百分比。因此，当系统电池的SOC小于第二阈值SOC时，系统电池可能能够接受由ISG产生的电荷，并且当系统电池的SOC大于或等于第二阈值SOC时，所述系统电池可被认为是充满电的。在一些示例中，可另外或替代地响应于系统电池的SOC降低到第三阈值SOC以下而请求以再生模式操作。例如，第三阈值SOC可为大于第一阈值SOC且小于第二阈值SOC的预定的非零充电百分比。可响应于达到第三阈值SOC而请求再生模式，以确保有足够的电池电量可用于为辅助车辆系统(例如，灯、娱乐系统等)供电。
如果未指示以再生模式操作，则方法500前进到526并且包括在ISG被停用的情况下继续发动机中的燃烧。例如，ISG可维持在中性模式，其中ISG不主动地作为马达操作，也不主动地作为发电机操作。可不从系统电池向ISG或从ISG向系统电池供应电力。然而，可能应注意的是，在ISG停用并且处于中性模式时，ISG轴转速将大致遵循曲轴转速。
作为一个示例，在ISG停用的情况下进行操作包括响应于曲轴加速而接合第二皮带驱动器并超越第一皮带驱动器，如在528处所指示。另外，当发动机处于恒定转速时，由于在其轴承上驱动ISG转子的扭矩要求较小，所以ISG将由第二皮带和第二分离器驱动。通过经由第一分离器超越第一皮带驱动器，第一皮带驱动器不用于将扭矩从ISG轴传递到发动机曲轴，并且扭矩不沿第一扭矩传递方向在ISG与发动机之间传递。
作为另一个示例，在ISG停用的情况下进行操作还包括响应于曲轴转速降低而接合第一皮带驱动器并超越第二皮带驱动器，如在530处所指示。例如，如果发动机快速减速(例如，在变速器换挡期间)，则第一皮带将经由第一分离器接合，而第二皮带将经由第二分离器脱离。通过经由第二分离器超越第二皮带驱动器，第二皮带驱动器不用于将扭矩从发动机曲轴传递到ISG轴，并且扭矩不沿第二扭矩传递方向在ISG与发动机之间传递。然后，方法500可结束。
返回到524，当指示再生模式时，方法500前进到532并且包括将ISG作为发电机操作以对系统电池充电。这包括经由第二皮带驱动器将扭矩从发动机曲轴施加到ISG轴，如在534处所指示，以及经由第一张紧器维持第一皮带驱动器中的张力而无扭矩传递，如在536处所指示。如上文关于图3和图4所述，第二皮带可将扭矩从曲轴传递到第二分离器(例如，沿第二扭矩传递方向)，所述第二分离器继而通过第二离合器弹簧的接合将扭矩传递到ISG轴。例如，仅当曲轴比第二带轮旋转得更快时，ISG轴才可与第二离合器弹簧接合以沿第二扭矩传递方向将ISG轴(例如，经由安装在其上的共同旋转的轮毂)可操作地连接到第二带轮。此外，第二张紧器可保持第二皮带张紧以有效地将扭矩从曲轴传递到皮带以及从皮带传递到ISG轴(例如，经由接合的第二分离器沿第二扭矩传递方向)。
此外，将ISG作为发电机操作可包括ISG经由第二皮带驱动器在发动机曲轴上施加负扭矩。因此，当没有发生再生制动时，可调整发动机操作参数以增加发动机扭矩输出，以便满足驾驶员需求扭矩。作为一个示例，可调整燃料喷射量和/或正时、火花正时和节气门位置中的一者或多者以增加发动机扭矩输出。相比之下，当ISG用于再生制动时，发动机扭矩输出可能不会增加。通过将扭矩从第二皮带驱动器施加到ISG轴，ISG轴可旋转，从而在绕组中感应出电流，所述电流可供应到系统电池和/或直接供应到辅助车辆系统。在一些示例中，可调整ISG旋转的速度以调整所产生的电流量。
相比之下，当ISG作为发电机操作并且扭矩沿第二扭矩传递方向在ISG与发动机之间传递时，第一分离器可在不与ISG的轴接合的情况下自由转动。例如，ISG轴可经由第一离合器弹簧保持与第一带轮脱离，当曲轴比第一带轮旋转得更快时，第一离合器弹簧将第一带轮与ISG轴可操作地断开。以这种方式，当ISG作为马达操作时，扭矩不经由第一皮带和第一分离器沿第二扭矩传递方向在ISG轴与曲轴之间传递。然而，通过在扭矩沿第二扭矩传递方向传递期间利用第一张紧器保持第一皮带中的张力，皮带驱动系统准备好从利用来自发动机的扭矩驱动ISG瞬时转变为利用来自ISG的扭矩驱动发动机。然后，方法500可结束。
以这种方式，ISG可在作为马达操作与作为发电机操作之间快速转变，而不会在皮带驱动系统中的带轮处产生高轮毂负荷，从而减少皮带驱动系统的劣化。此外，系统使得独立的皮带驱动器(例如，第一皮带驱动器和第二皮带驱动器)上的张紧器能够始终维持张力，即使当皮带驱动器不传递扭矩时，诸如当对应的分离器超越时。通过维持每个皮带驱动器中的张力，ISG可在驱动皮带驱动系统(例如，作为马达操作并沿第一扭矩传递方向产生扭矩)与由皮带驱动系统驱动(例如，作为发电机操作并且沿第二相反的扭矩传递方向接收扭矩)之间瞬时切换以减少响应时间。
接下来，图6示出了用于基于车辆状况来调整皮带驱动的ISG(例如，图2至图4的ISG 240)的操作的示例性时间线600。车辆速度在曲线图602中示出，发动机转速在曲线图604中示出，发动机燃料供应在曲线图606中示出，ISG的状态在曲线图608中示出，并且系统电池的SOC在曲线图610中示出。对于以上所有曲线图，水平轴线表示时间，其中时间沿水平轴线从左向右增加。竖直轴线表示每个标记的参数。对于曲线图602、604和610，标记参数的量值沿着竖直轴线从下到上增加。对于曲线图606，竖直轴线表示发动机燃料供应是“开启”(例如，燃料被供应到发动机)还是“关闭”(例如，燃料不被供应到发动机)，如所标记的。对于曲线图608，竖直轴线将ISG的状态示出为“关闭”、“马达”或“发电机”，如所标记的。
在时间t1之前，车辆被钥匙关断。因此，车辆和发动机两者都处于静止，各自的速度为零(分别为曲线图602和604)。因为发动机关闭，所以不向发动机提供燃料(曲线图606)。ISG也关闭(例如，处于中性模式)，不作为马达或发电机操作(曲线图608)。电池SOC相对恒定(曲线图610)，因为电池上没有明显的电气负载。此外，电池SOC大于第一下限阈值SOC(虚线612)，所述第一下限阈值SOC对应于某个SOC，在所述SOC以下，电池可能无法起动发动机和/或在起动时无法执行附加的车辆功能。因此，电池SOC足够高以实现发动机转动起动。电池SOC也小于响应于电池充满电的第二上限阈值SOC(虚线614)。
在时间t1处，车辆被钥匙接通。响应于钥匙接通事件而请求发动机起动。因此，ISG作为马达操作(曲线图608)，从而从系统电池汲取电力以在发动机曲轴上产生正扭矩并快速增加发动机转速。因此，当ISG作为马达操作时，电池SOC降低(曲线图610)。具体地，电力致使ISG的轴旋转，并且来自ISG轴的扭矩经由第一分离器传递到第一皮带驱动器，所述第一分离器经由第一离合器弹簧与轴接合并旋转地联接到轴。第一皮带驱动器继而沿第一扭矩传递方向将扭矩从ISG传递到发动机曲轴。相比之下，第二分离器经由第二离合器弹簧与ISG轴脱离并且自由地旋转而不在ISG轴与第二皮带驱动器之间传递扭矩，但是通过对应的张紧器维持第二皮带驱动器中的张力。以这种方式，第一皮带驱动器沿第一扭矩传递方向在ISG与发动机之间传递扭矩，而第二皮带驱动器不传递扭矩。
在时间t2处，向发动机提供燃料(曲线图606)以开始燃烧。因此，ISG不再作为马达操作，并且不再向ISG供应电力。此外，电池SOC(曲线图610)保持高于第三SOC阈值(虚线616)，以在不存在再生制动的情况下以再生模式操作。因此，ISG被停用并且不作为马达或发电机操作(曲线图608)。因此，扭矩不沿第一扭矩传递方向从ISG供应到发动机，并且第一分离器经由第一离合器弹簧与ISG轴脱离。此外，在时间t2与时间t3之间，车辆速度(曲线图602)从静止增加，诸如基于驾驶员需求。在图6的示例中，发动机转速(曲线图604)从怠速增加，以便满足驾驶员需求。然而，应当理解，由于变速器(例如，图2的变速器208)的操作，发动机转速可能不与车辆速度成正比，这可能导致不同的变速器齿轮比和变矩器滑移量。
在时间t3处，驾驶员请求车辆速度降低，诸如经由制动踏板的施加。响应于在请求制动时电池SOC(曲线图610)小于第二上限阈值SOC(虚线614)，ISG作为发电机(曲线图608)操作以用于再生制动。也就是说，第二分离器随着发动机转速减小(曲线图604)经由第二离合器弹簧接合ISG轴，从而经由第二皮带驱动器沿第二扭矩传递方向将扭矩从发动机曲轴传递到ISG轴。来自发动机的扭矩使ISG轴旋转，从而产生存储在电池处的电流。因此，电池SOC增加(曲线图610)，而来自ISG的负扭矩减小发动机转速(曲线图604)和车辆速度(曲线图602)。此外，第一分离器经由第一离合器弹簧与ISG轴脱离并且自由地旋转而不在ISG轴与第一皮带驱动器之间传递扭矩，但是通过对应的张紧器维持第一皮带驱动器中的张力。以这种方式，第二皮带驱动器沿第二扭矩传递方向在发动机与ISG之间传递扭矩，而第一皮带驱动器不传递扭矩。
在时间t4处，车辆停止，其中车辆速度为零(曲线图602)。作为响应，发动机关闭以进行自动停止。在发动机中停止燃料供应(曲线图606)，并且使发动机旋转减速至静止(曲线图604)。此外，在发动机关闭的情况下，ISG被停用(曲线图608)。然而，应当理解，车辆在自动停止期间保持钥匙接通。车辆的辅助系统(诸如照明和娱乐系统)继续消耗电力。因此，电池SOC在自动停止期间减小(曲线图610)。电池SOC保持高于第一下限阈值SOC(虚线612)，并且因此，由于电池SOC而不重新起动发动机。
在时间t5处，诸如响应于驾驶员扭矩请求而接收发动机重新起动请求。ISG再次作为马达操作以重新起动发动机(曲线图608)，消耗存储在电池处的电力以产生用于使发动机转动起动的机械能。如上所述，扭矩从旋转的ISG轴和接合的第一分离器传递到第一皮带驱动器，所述第一皮带驱动器继而将扭矩传递到发动机曲轴(例如，沿第一扭矩传递方向供应)以增加发动机转速(曲线图604)。
在时间t6处，将燃料供应到发动机以引发燃烧(曲线图606)。此外，电池SOC(曲线图610)已经降低到第三阈值SOC以下(虚线616)。作为响应，即使未请求车辆制动，在时间t6处，ISG也直接从作为马达操作转变为作为发电机操作(例如，沿第二扭矩传递方向接收扭矩)(曲线图608)。因此，扭矩从发动机曲轴传递到第二皮带驱动器，所述第二皮带驱动器继而经由接合的第二分离器沿第二扭矩传递方向将扭矩传递到ISG轴，并且电池SOC(曲线图610)随着车辆被驱动而增加。响应于电池SOC(曲线图610)达到第二阈值SOC(虚线614)，ISG被停用(曲线图608)。
以这种方式，ISG能够在转动起动期间将扭矩传递到发动机并且在再生期间从发动机吸收扭矩，而没有对皮带驱动系统部件施加应力。通过包括被设计成经由两个相对的分离器沿不同方向传递扭矩的两个隔离的皮带驱动器，可在每个皮带驱动器中维持张力，从而在ISG从作为马达操作转变到作为发电机操作时减少皮带驱动系统部件上的轮毂负荷。因此，可减少皮带驱动系统部件的劣化。此外，可减少ISG作为马达操作与ISG作为发电机操作之间的转变时间。此外，因为两个皮带驱动器是独立的，所以每个皮带驱动器可以不同的带轮比操作。例如，起动滑轮(例如，第一皮带驱动器)可具有比发电滑轮(例如，第二皮带驱动器)更大的带轮比，以使得每个滑轮的尺寸能够被适当设定以使一定量的扭矩被传递(例如，从ISG传递到发动机的曲轴以用于起动滑轮，以及从曲轴传递到ISG以用于发电滑轮)。因此，在作为马达操作时和在作为发电机操作时，可提高ISG的效率。
在用于集成式起动机/发电机的皮带驱动系统的两个单独的皮带滑轮上包括两个相对的分离器的技术效果是，无论集成式起动机/发电机与皮带驱动系统之间的扭矩传递的方向如何，都可在两个单独的皮带滑轮中始终维持张力。
作为一个示例，一种系统包括：集成式起动机/发电机(ISG)，其经由皮带驱动系统旋转地联接到发动机曲轴，所述皮带驱动系统包括被配置为沿第一扭矩传递方向接合ISG的轴并且沿第二相反的扭矩传递方向脱离ISG的轴的第一分离器和被配置为沿第二扭矩传递方向接合ISG的轴并且沿第一扭矩传递方向脱离ISG的轴的第二分离器。在前述示例中，另外或可选地，第一分离器包括第一离合器弹簧和第一带轮，所述第一带轮被成形为与第一皮带接合，所述第一皮带将第一带轮旋转地联接到发动机曲轴，并且第二分离器包括第二离合器弹簧和第二带轮，所述第二带轮被成形为与第二皮带接合，所述第二皮带将第二带轮旋转地联接到发动机曲轴。在前述示例中的一者或两者中，另外或可选地，第一分离器和第二分离器定位在轮毂上，所述轮毂直接安装在ISG的轴上并且围绕共同轴线共同旋转，并且系统还包括：第一张紧器，其被定位成无论扭矩传递方向如何都维持第一皮带中的张力；以及第二张紧器，其被定位成无论扭矩传递方向如何都维持第二皮带中的张力。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，第一离合器弹簧经由轮毂仅沿第一扭矩传递方向将第一带轮可操作地连接到ISG轴，并且第二离合器弹簧经由轮毂仅沿第二扭矩传递方向将第二带轮可操作地连接到ISG轴。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，第一离合器弹簧的径向膨胀仅沿第一扭矩传递方向在第一带轮与轮毂之间传递扭矩，并且第一扭矩传递方向包括ISG轴经由第一皮带将扭矩施加到发动机曲轴。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，第一离合器弹簧的径向膨胀是响应于轮毂比第一带轮旋转得更快，并且第一离合器弹簧响应于第一带轮比轮毂旋转得更快而径向收缩。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，第二离合器弹簧的径向膨胀仅沿第二扭矩传递方向在第二带轮与轮毂之间传递扭矩，并且第二扭矩传递方向包括发动机曲轴经由第二皮带将扭矩施加到ISG轴。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，第二离合器弹簧的径向膨胀是响应于第二带轮比轮毂旋转得更快，并且第二离合器弹簧响应于轮毂比第二带轮旋转得更快而径向收缩。
作为另一个示例，一种方法包括：响应于发动机起动请求，将集成式起动机/发电机(ISG)作为马达操作，包括将双向分离器的第一滑轮与ISG的轴接合，同时使双向分离器的第二滑轮与轴脱离，第一滑轮联接到第一皮带并且第二滑轮联接到第二皮带，第一皮带和第二皮带中的每一者将双向分离器旋转地联接到发动机的曲轴；以及响应于再生请求，将ISG作为发电机操作，包括将双向分离器的第二滑轮与ISG的轴接合，同时使第一滑轮与轴脱离。在前述示例中，另外或可选地，双向分离器包括直接安装在ISG的轴上的轮毂，轮毂与ISG的轴围绕共同轴线共同旋转。在前述示例中的一者或两者中，另外或可选地，响应于ISG的轴比曲轴旋转得更快，第一离合器弹簧将第一滑轮可操作地连接到轮毂并且第二离合器弹簧将第二滑轮与轮毂可操作地断开。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，响应于曲轴比ISG旋转得更快，第二离合器弹簧将第二滑轮可操作地连接到轮毂并且第一离合器弹簧将第一滑轮与轮毂可操作地断开。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，将ISG作为马达操作还包括：向ISG供应电力以使ISG的轴旋转；以及经由第一滑轮和第一带而不是第二滑轮和第二带将扭矩从ISG的轴传递到曲轴。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，将ISG作为发电机操作还包括：经由发动机的气缸中的燃烧来使曲轴旋转；以及经由第二皮带和第二滑轮而不是第一皮带和第一滑轮而将扭矩从曲轴传递到ISG的轴。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，再生请求是响应于降低车辆速度的请求和系统电池的荷电状态小于阈值荷电状态中的一者或多者。
作为另一个示例，一种用于车辆动力传动系统的系统包括：发动机，其包括曲轴；电机，其经由第一皮带驱动系统和第二皮带驱动系统旋转地联接到曲轴，第一皮带驱动系统被配置为仅将扭矩从电机传递到曲轴，并且第二皮带驱动系统被配置为仅将扭矩从曲轴传递到电机；以及控制器，其将指令存储在非暂时性存储器中，所述指令在被执行时致使控制器：响应于发动机起动请求而操作电机以经由第一皮带驱动系统将扭矩传递到发动机；并且响应于再生状况而操作电机以经由第二皮带驱动器从发动机接收扭矩。在前述示例中，另外或可选地，第一皮带驱动系统包括经由第一皮带旋转地联接到曲轴的第一分离器带轮，当扭矩从电机传递到曲轴时，第一分离器带轮旋转地联接到电机的轴，并且当扭矩从曲轴传递到电机时，第一分离器带轮与电机的轴旋转地分离。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，第一分离器带轮包括离合器弹簧，当扭矩从电机传递到曲轴时，离合器弹簧将第一分离器带轮旋转地联接到电机的轴，并且当扭矩从曲轴传递到电机时，离合器弹簧将第一分离器带轮与电机的轴旋转地分离。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，第二皮带驱动系统包括经由第二皮带旋转地联接到曲轴的第二分离器带轮，当扭矩从曲轴传递到电机时，第二分离器带轮旋转地联接到电机的轴，并且当扭矩从电机传递到曲轴时，第二分离器带轮与电机的轴旋转地分离。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，第二分离器带轮包括离合器弹簧，当扭矩从曲轴传递到电机时，离合器弹簧将第二分离器带轮旋转地联接到电机的轴，并且当扭矩从电机传递到曲轴时，离合器弹簧将第二分离器带轮与电机的轴旋转地分离。
在另一种表示中，一种系统包括：集成式起动机/发电机(ISG)，其经由第一离合器弹簧仅沿第一扭矩方向并且经由第二离合器弹簧仅沿第二扭矩方向旋转地联接到发动机曲轴，第二扭矩方向与第一扭矩方向相反，第一离合器弹簧和第二离合器弹簧都包括在双向分离器中。在前述示例中，另外或可选地，第一离合器弹簧仅沿第一扭矩传递方向将ISG的轴与第一带轮接合，并且第二离合器弹簧仅沿第二扭矩传递方向将ISG的轴与第二带轮接合。在前述示例中的一者或两者中，另外或可选地，第一带轮经由第一皮带旋转地联接到发动机曲轴，并且第二带轮经由第二皮带旋转地联接到发动机曲轴。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，第一扭矩方向是从ISG的轴到发动机曲轴，并且第二扭矩方向是从发动机曲轴到ISG。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，第一带轮沿第二扭矩方向超越，并且第二带轮沿第一扭矩方向超越。
应注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一种或多种。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可按所示的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样地，处理次序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。可取决于所使用的特定策略重复地执行所示的动作、操作和/或功能中的一者或多者。另外，所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示将编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施。
应当明白，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且不应以限制意义看待这些特定实施例，因为众多变化是可能的。例如，以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非明显的组合和子组合。
如本文所使用，除非另有指定，否则术语“大约”被解释为表示所述范围的±5％。
以下权利要求特别地指出被视为新颖且非明显的特定组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”要素或“第一”要素或者其等效物。这些权利要求应当理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被视为包括在本公开的主题内。
根据本发明，提供了一种系统，其具有：集成式起动机/发电机(ISG)，其经由皮带驱动系统旋转地联接到发动机曲轴，所述皮带驱动系统包括被配置为沿第一扭矩传递方向接合ISG的轴并且沿第二相反的扭矩传递方向脱离ISG的轴的第一分离器和被配置为沿第二扭矩传递方向接合ISG的轴并且沿第一扭矩传递方向脱离ISG的轴的第二分离器。
根据一个实施例，第一分离器包括第一离合器弹簧和第一带轮，所述第一带轮被成形为与第一皮带接合，所述第一皮带将第一带轮旋转地联接到发动机曲轴，并且第二分离器包括第二离合器弹簧和第二带轮，所述第二带轮被成形为与第二皮带接合，所述第二皮带将第二带轮旋转地联接到发动机曲轴。
根据一个实施例，第一分离器和第二分离器定位在轮毂上，所述轮毂直接安装在ISG的轴上并且围绕共同轴线共同旋转，并且系统还包括：第一张紧器，其被定位成无论扭矩传递方向如何都维持第一皮带中的张力；以及第二张紧器，其被定位成无论扭矩传递方向如何都维持第二皮带中的张力。
根据一个实施例，第一离合器弹簧经由轮毂仅沿第一扭矩传递方向将第一带轮可操作地连接到ISG轴，并且第二离合器弹簧经由轮毂仅沿第二扭矩传递方向将第二带轮可操作地连接到ISG轴。
根据一个实施例，第一离合器弹簧的径向膨胀仅沿第一扭矩传递方向在第一带轮与轮毂之间传递扭矩，并且第一扭矩传递方向包括ISG轴经由第一皮带将扭矩施加到发动机曲轴。
根据一个实施例，第一离合器弹簧的径向膨胀是响应于轮毂比第一带轮旋转得更快，并且第一离合器弹簧响应于第一带轮比轮毂旋转得更快而径向收缩。
根据一个实施例，第二离合器弹簧的径向膨胀仅沿第二扭矩传递方向在第二带轮与轮毂之间传递扭矩，并且第二扭矩传递方向包括发动机曲轴经由第二皮带将扭矩施加到ISG轴。
根据一个实施例，第二离合器弹簧的径向膨胀是响应于第二带轮比轮毂旋转得更快，并且第二离合器弹簧响应于轮毂比第二带轮旋转得更快而径向收缩。
根据本发明，一种方法包括：响应于发动机起动请求，将集成式起动机/发电机(ISG)作为马达操作，包括将双向分离器的第一滑轮与ISG的轴接合，同时使双向分离器的第二滑轮与轴脱离，第一滑轮联接到第一皮带并且第二滑轮联接到第二皮带，第一皮带和第二皮带中的每一者将双向分离器旋转地联接到发动机的曲轴；以及响应于再生请求，将ISG作为发电机操作，包括将双向分离器的第二滑轮与ISG的轴接合，同时使第一滑轮与轴脱离。
在本发明的一个方面，双向分离器包括直接安装在ISG的轴上的轮毂，轮毂与ISG的轴围绕共同轴线共同旋转。
在本发明的一个方面，响应于ISG的轴比曲轴旋转得更快，第一离合器弹簧将第一滑轮可操作地连接到轮毂并且第二离合器弹簧将第二滑轮与轮毂可操作地断开。
在本发明的一个方面，响应于曲轴比ISG旋转得更快，第二离合器弹簧将第二滑轮可操作地连接到轮毂并且第一离合器弹簧将第一滑轮与轮毂可操作地断开。
在本发明的一个方面，将ISG作为马达操作还包括：向ISG供应电力以使ISG的轴旋转；以及经由第一滑轮和第一皮带而不是第二滑轮和第二皮带而将扭矩从ISG的轴传递到曲轴。
在本发明的一个方面，将ISG作为发电机操作还包括：经由发动机的气缸中的燃烧来使曲轴旋转；以及经由第二皮带和第二滑轮而不是第一皮带和第一滑轮而将扭矩从曲轴传递到ISG的轴。
在本发明的一个方面，再生请求是响应于降低车辆速度的请求和系统电池的荷电状态小于阈值荷电状态中的一者或多者。
根据本发明，提供了一种用于车辆动力传动系统的系统，所述系统具有：发动机，其包括曲轴；电机，其经由第一皮带驱动系统和第二皮带驱动系统旋转地联接到曲轴，第一皮带驱动系统被配置为仅将扭矩从电机传递到曲轴，并且第二皮带驱动系统被配置为仅将扭矩从曲轴传递到电机；以及控制器，其将指令存储在非暂时性存储器中，所述指令在被执行时致使控制器：响应于发动机起动请求而操作电机以经由第一皮带驱动系统将扭矩传递到发动机；并且响应于再生状况而操作电机以经由第二皮带驱动器从发动机接收扭矩。
根据一个实施例，第一皮带驱动系统包括经由第一皮带旋转地联接到曲轴的第一分离器带轮，当扭矩从电机传递到曲轴时，第一分离器带轮旋转地联接到电机的轴，并且当扭矩从曲轴传递到电机时，第一分离器带轮与电机的轴旋转地分离。
根据一个实施例，第一分离器带轮包括离合器弹簧，当扭矩从电机传递到曲轴时，离合器弹簧将第一分离器带轮旋转地联接到电机的轴，并且当扭矩从曲轴传递到电机时，离合器弹簧将第一分离器带轮与电机的轴旋转地分离。
根据一个实施例，第二皮带驱动系统包括经由第二皮带旋转地联接到曲轴的第二分离器带轮，当扭矩从曲轴传递到电机时，第二分离器带轮旋转地联接到电机的轴，并且当扭矩从电机传递到曲轴时，第二分离器带轮与电机的轴旋转地分离。
根据一个实施例，第二分离器带轮包括离合器弹簧，当扭矩从曲轴传递到电机时，离合器弹簧将第二分离器带轮旋转地联接到电机的轴，并且当扭矩从电机传递到曲轴时，离合器弹簧将第二分离器带轮与电机的轴旋转地分离。

Claims (15)

1.一种系统，其包括：
集成式起动机/发电机(ISG)，其经由皮带驱动系统旋转地联接到发动机曲轴，所述皮带驱动系统包括被配置为沿第一扭矩传递方向接合所述ISG的轴并且沿相反的第二扭矩传递方向脱离所述ISG的所述轴的第一分离器和被配置为沿所述第二扭矩传递方向接合所述ISG的所述轴并且沿所述第一扭矩传递方向脱离所述ISG的所述轴的第二分离器。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一分离器包括第一离合器弹簧和第一带轮，所述第一带轮被成形为与第一皮带接合，所述第一皮带将所述第一带轮旋转地联接到所述发动机曲轴，并且所述第二分离器包括第二离合器弹簧和第二带轮，所述第二带轮被成形为与第二皮带接合，所述第二皮带将所述第二带轮旋转地联接到所述发动机曲轴。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述第一分离器和所述第二分离器定位在轮毂上，所述轮毂直接安装在所述ISG的所述轴上并且围绕共同轴线共同旋转，并且所述系统还包括：第一张紧器，其被定位成无论所述扭矩传递方向如何都维持所述第一皮带中的张力；以及第二张紧器，其被定位成无论所述扭矩传递方向如何都维持所述第二皮带中的张力。
4.如权利要求3所述的系统，其中所述第一离合器弹簧经由所述轮毂仅沿所述第一扭矩传递方向将所述第一带轮可操作地连接到所述ISG的轴，并且所述第二离合器弹簧经由所述轮毂仅沿所述第二扭矩传递方向将所述第二带轮可操作地连接到所述ISG的轴。
5.如权利要求3所述的系统，其中所述第一离合器弹簧的径向膨胀仅沿所述第一扭矩传递方向在所述第一带轮与所述轮毂之间传递扭矩，并且所述第一扭矩传递方向包括所述ISG的轴经由所述第一皮带将扭矩施加到所述发动机曲轴。
6.如权利要求5所述的系统，其中所述第一离合器弹簧的所述径向膨胀是响应于所述轮毂比所述第一带轮旋转得更快，并且所述第一离合器弹簧响应于所述第一带轮比所述轮毂旋转得更快而径向收缩。
7.如权利要求3所述的系统，其中所述第二离合器弹簧的径向膨胀仅沿所述第二扭矩传递方向在所述第二带轮与所述轮毂之间传递扭矩，并且所述第二扭矩传递方向包括所述发动机曲轴经由所述第二皮带将扭矩施加到所述ISG的轴。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述第二离合器弹簧的所述径向膨胀是响应于所述第二带轮比所述轮毂旋转得更快，并且所述第二离合器弹簧响应于所述轮毂比所述第二带轮旋转得更快而径向收缩。
9.一种方法，其包括：
响应于发动机起动请求，将集成式起动机/发电机(ISG)作为马达操作，包括将双向分离器的第一滑轮与所述ISG的轴接合，同时使所述双向分离器的第二滑轮与所述轴脱离，所述第一滑轮联接到第一皮带并且所述第二滑轮联接到第二皮带，所述第一皮带和所述第二皮带中的每一者将所述双向分离器旋转地联接到所述发动机的曲轴；以及
响应于再生请求，将所述ISG作为发电机操作，包括将所述双向分离器的所述第二滑轮与所述ISG的所述轴接合，同时使所述第一滑轮与所述轴脱离。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述双向分离器包括直接安装在所述ISG的所述轴上的轮毂，所述轮毂与所述ISG的所述轴围绕共同轴线共同旋转。
11.如权利要求10所述的方法，其中响应于所述ISG的所述轴比所述曲轴旋转得更快，第一离合器弹簧将所述第一滑轮可操作地连接到所述轮毂并且第二离合器弹簧将所述第二滑轮与所述轮毂可操作地断开。
12.如权利要求11所述的方法，其中响应于所述曲轴比所述ISG旋转得更快，所述第二离合器弹簧将所述第二滑轮可操作地连接到所述轮毂并且所述第一离合器弹簧将所述第一滑轮与所述轮毂可操作地断开。
13.如权利要求9所述的方法，其中将所述ISG作为所述马达操作还包括：
向所述ISG供应电力以使所述ISG的所述轴旋转；以及
经由所述第一滑轮和所述第一皮带而不是所述第二滑轮和所述第二皮带将扭矩从所述ISG的所述轴传递到所述曲轴。
14.如权利要求9所述的方法，其中将所述ISG作为所述发电机操作还包括：
经由所述发动机的气缸中的燃烧使所述曲轴旋转；以及
经由所述第二皮带和所述第二滑轮而不是所述第一皮带和所述第一滑轮将扭矩从所述曲轴传递到所述ISG的所述轴。
15.如权利要求9所述的方法，其中所述再生请求是响应于降低车辆速度的请求和系统电池的荷电状态小于阈值荷电状态中的一者或多者。
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