CN116201895A - 用于旁通动力系中的变矩器的系统和方法 - Google Patents

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torque
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Abstract

提供了用于旁通动力系中的变矩器的系统和方法。该系统包括扭矩产生设备，该扭矩产生设备包括输出轴和变速器组件。变速器组件包括变速器输出轴和变矩器、变矩器旁通轴。变速器组件还包括选择性地将变矩器与扭矩产生设备联接的分离离合器和选择性地将变矩器旁通轴与扭矩产生设备联接的变矩器离合器。接合分离离合器和脱离变矩器离合器使得扭矩产生设备能够通过变矩器将扭矩传递到变速器输出轴。接合变矩器离合器和脱离分离离合器使得扭矩产生设备能够通过变矩器旁通轴将扭矩传递到变速器输出轴。

Description

用于旁通动力系中的变矩器的系统和方法
技术领域
引言
本公开总体上涉及一种用于旁通动力系中的变矩器的系统和方法。
背景技术
动力系可以包括扭矩产生设备和将扭矩从扭矩产生设备传递到变速器输出轴的变速器组件。
电动马达在车辆中被用作车辆的原动力的主要来源，例如在电池电动车辆(BEV)中，或者作为诸如内燃发动机的其他功率源的补充，例如在混合动力车辆中。与具有相当的功率输出的内燃发动机相比，电动发电机单元(MGU)典型地在低马达速度下提供相对高的扭矩输出，并且因此MGU可用于为车辆提供“低端”功率。然而，MGU典型地是车辆动力系的相对昂贵且重的部件，尤其是在需要较大扭矩和/或功率输出的情况下。
发明内容
提供了一种用于旁通动力系中的变矩器的系统。该系统包括扭矩产生设备，该扭矩产生设备包括输出轴和变速器组件。变速器组件包括变速器输出轴、变矩器和变矩器旁通轴。变速器组件还包括选择性地将变矩器与扭矩产生设备联接的分离离合器和选择性地将变矩器旁通轴与扭矩产生设备联接的变矩器离合器。接合分离离合器和脱离变矩器离合器使得扭矩产生设备能够通过变矩器将扭矩传递到变速器输出轴。接合变矩器离合器和脱离分离离合器使得扭矩产生设备能够通过变矩器旁通轴将扭矩传递到变速器输出轴。
基于驾驶条件，通过变矩器旁通轴的这种扭矩传递对于提高效率可能是期望的。当变矩器可以被旁通时的驾驶条件的示例包括在相对较高的速度下以及当由驾驶员通过加速踏板命令的扭矩请求不高时的操作。
在一些实施例中，该系统还包括允许在变矩器和变速器输出轴之间在一个方向上的扭矩传递的离合器。
在一些实施例中，扭矩产生设备是电动发电机单元。
在一些实施例中，该系统还包括计算机化变速器模式控制器，其操作程序以监测车辆操作条件和扭矩产生设备的输出轴速度。控制器还基于车辆操作条件和输出轴速度来控制分离离合器和变矩器离合器。
在一些实施例中，用于控制分离离合器和变矩器离合器的程序包括：当变矩器的操作是期望的时，接合分离离合器以使变矩器的叶轮与扭矩产生设备的输出轴一起自旋，并且脱离变矩器离合器以将变矩器旁通轴从扭矩产生设备的输出轴分离。用于控制分离离合器和变矩器离合器的程序还包括：当变矩器的操作不是期望的时，脱离分离离合器以将叶轮从扭矩产生设备的输出轴分离，并且接合变矩器离合器以使变矩器旁通轴与扭矩产生设备的输出轴一起自旋。
在一些实施例中，该系统还包括将加压流体提供到变矩器的液压泵。当变矩器的操作不是期望的时，计算机化变速器模式控制器进一步操作程序以降低由液压泵提供的液压。
在一些实施例中，变矩器包括配置成绕变矩器的旋转轴线旋转的可旋转外部壳体、配置成绕旋转轴线旋转的叶轮和配置成绕旋转轴线旋转的涡轮。分离离合器设置在变矩器内，并且选择性地将可旋转外部壳体连接到叶轮。变矩器旁通轴设置在变矩器内，并且被配置成绕旋转轴线旋转。变矩器离合器选择性地将可旋转外部壳体连接到变矩器旁通离合器。
在一些实施例中，变速器输出轴设置在变矩器内。变矩器还包括允许在涡轮和变速器输出轴之间在一个方向上的扭矩传递的离合器。
在一些实施例中，变速器输出轴设置在变矩器内。变矩器还包括允许在涡轮和变速器输出轴之间在一个方向上的扭矩传递的单向离合器。
根据一个替代实施例，提供了一种用于旁通车辆中的动力系中的变矩器的系统。该系统包括扭矩产生设备，该扭矩产生设备包括输出轴和变速器组件。变速器组件包括变速器输出轴和变矩器。变矩器包括配置成绕变矩器的旋转轴线旋转的可旋转外部壳体、配置成绕旋转轴线旋转的叶轮、配置成绕旋转轴线旋转的涡轮以及允许在涡轮和变速器输出轴之间在一个方向上的扭矩传递的单向离合器。变速器组件还包括设置在变矩器内并且配置成绕旋转轴线旋转的变矩器旁通轴、设置在变矩器内并选择性地将变矩器与扭矩产生设备联接的分离离合器、以及选择性地将变矩器旁通轴与扭矩产生设备联接的变矩器离合器。接合分离离合器和脱离变矩器离合器使得扭矩产生设备能够通过变矩器将扭矩传递到变速器输出轴。接合变矩器离合器和脱离分离离合器使得扭矩产生设备能够通过变矩器旁通轴将扭矩传递到变速器输出轴。
在一些实施例中，该系统还包括计算机化变速器模式控制器，其操作程序以控制分离离合器和变矩器离合器。
在一些实施例中，用于控制分离离合器和变矩器离合器的程序包括：当变矩器的操作是期望的时，接合分离离合器以使变矩器的叶轮与扭矩产生设备的输出轴一起自旋，并且脱离变矩器离合器。用于控制分离离合器和变矩器离合器的程序包括：当变矩器的操作不是期望的时，脱离分离离合器以将叶轮从扭矩产生设备的输出轴分离，并且接合变矩器离合器。
在一些实施例中，扭矩产生设备是电动发电机单元。
根据一个替代实施例，提供了一种用于旁通动力系中的变矩器的方法。该方法包括操作动力系，包括操作包括输出轴的扭矩产生设备和操作变速器组件。变速器组件包括变速器输出轴、变矩器和变矩器旁通轴。变速器组件还包括选择性地将变矩器与扭矩产生设备联接的分离离合器和选择性地将变矩器旁通轴与扭矩产生设备联接的变矩器离合器。该方法还包括在计算机化处理器内监测车辆操作条件和基于车辆操作条件控制分离离合器和变矩器离合器。控制分离离合器和变矩器离合器包括：当变矩器的操作是期望的时，接合分离离合器以使变矩器的叶轮与扭矩产生设备的输出轴一起自旋，并且脱离变矩器离合器以将变矩器旁通轴从扭矩产生设备的输出轴分离。控制分离离合器和变矩器离合器包括：当变矩器的操作不是期望的时，脱离分离离合器以将叶轮从扭矩产生设备的输出轴分离，并且接合变矩器离合器以使变矩器旁通轴与扭矩产生设备的输出轴一起自旋。
在一些实施例中，操作动力系包括操作车辆内的动力系。
在一些实施例中，动力系还包括在一个方向上连接变速器输出轴和变矩器的离合器。
在一些实施例中，动力系还包括在一个方向上连接变速器输出轴和变矩器的单向离合器。
在一些实施例中，动力系还包括在一个方向上连接变速器输出轴和变矩器的可选择的单向离合器。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1. 一种用于旁通动力系中的变矩器的系统，包括：
扭矩产生设备，其包括输出轴；
变速器组件，其包括：
变速器输出轴；
变矩器；
变矩器旁通轴；
分离离合器，其选择性地将所述变矩器与所述扭矩产生设备联接；和
变矩器离合器，其选择性地将所述变矩器旁通轴与所述扭矩产生设备联接；
其中，接合所述分离离合器和脱离所述变矩器离合器使得所述扭矩产生设备能够通过所述变矩器将扭矩传递到所述变速器输出轴；并且
其中，接合所述变矩器离合器和脱离所述分离离合器使得所述扭矩产生设备能够通过所述变矩器旁通轴将扭矩传递到所述变速器输出轴。
技术方案2. 根据技术方案1所述的系统，还包括允许在所述变矩器和所述变速器输出轴之间在一个方向上的扭矩传递的离合器。
技术方案3. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述扭矩产生设备是电动发电机单元。
技术方案4. 根据技术方案1所述的系统，还包括计算机化变速器模式控制器，其操作程序以：
监测车辆操作条件和所述扭矩产生设备的输出轴速度；和
基于车辆操作条件和所述输出轴速度来控制所述分离离合器和所述变矩器离合器。
技术方案5. 根据技术方案4所述的系统，其中，用于控制所述分离离合器和所述变矩器离合器的所述程序包括：
当所述变矩器的操作是期望的时，接合所述分离离合器以使所述变矩器的叶轮与所述扭矩产生设备的所述输出轴一起自旋，并且脱离所述变矩器离合器以将所述变矩器旁通轴从所述扭矩产生设备的所述输出轴分离；并且
当所述变矩器的所述操作不是期望的时，脱离所述分离离合器以将所述叶轮从所述扭矩产生设备的所述输出轴分离，并且接合所述变矩器离合器以使所述变矩器旁通轴与所述扭矩产生设备的所述输出轴一起自旋。
技术方案6. 根据技术方案5所述的系统，还包括将加压流体提供到所述变矩器的液压泵；并且
其中，当所述变矩器的所述操作不是期望的时，所述计算机化变速器模式控制器进一步操作程序以降低由所述液压泵提供的液压。
技术方案7. 根据技术方案1所述的系统，其中，所述变矩器包括：
可旋转外部壳体，其被配置成绕所述变矩器的旋转轴线旋转；
叶轮，其被配置成绕所述旋转轴线旋转；和
涡轮，其被配置成绕所述旋转轴线旋转；
其中，所述分离离合器设置在所述变矩器内，并且选择性地将所述可旋转外部壳体连接到所述叶轮；
其中，所述变矩器旁通轴设置在所述变矩器内，并且被配置成绕所述旋转轴线旋转；以及
其中，所述变矩器离合器选择性地将所述可旋转外部壳体连接到所述变矩器旁通离合器。
技术方案8. 根据技术方案7所述的系统，其中，所述变速器输出轴设置在所述变矩器内；并且
其中，所述变矩器还包括允许在所述涡轮和所述变速器输出轴之间在一个方向上的扭矩传递的离合器。
技术方案9. 根据技术方案7所述的系统，其中，所述变速器输出轴设置在所述变矩器内；并且
其中，所述变矩器还包括允许在所述涡轮和所述变速器输出轴之间在一个方向上的扭矩传递的单向离合器。
技术方案10. 一种用于旁通车辆中的动力系中的变矩器的系统，包括：
扭矩产生设备，其包括输出轴；
变速器组件，其包括：
变速器输出轴；
变矩器，其包括
可旋转外部壳体，其被配置成绕所述变矩器的旋转轴线旋转；
叶轮，其被配置成绕所述旋转轴线旋转；
涡轮，其被配置成绕所述旋转轴线旋转；和
单向离合器，其允许在所述涡轮和所述变速器输出轴之间在一个方向上的扭矩传递；
变矩器旁通轴，其设置在所述变矩器内，并且被配置成绕所述旋转轴线旋转；
分离离合器，其设置在所述变矩器内，并且选择性地将所述变矩器与所述扭矩产生设备联接；和
变矩器离合器，其选择性地将所述变矩器旁通轴与所述扭矩产生设备联接；
其中，接合所述分离离合器和脱离所述变矩器离合器使得所述扭矩产生设备能够通过所述变矩器将扭矩传递到所述变速器输出轴；并且
其中，接合所述变矩器离合器和脱离所述分离离合器使得所述扭矩产生设备能够通过所述变矩器旁通轴将扭矩传递到所述变速器输出轴。
技术方案11. 根据技术方案10所述的系统，还包括计算机化变速器模式控制器，其操作程序以控制所述分离离合器和所述变矩器离合器。
技术方案12. 根据技术方案11所述的系统，其中，用于控制所述分离离合器和所述变矩器离合器的所述程序包括：
当所述变矩器的操作是期望的时，接合所述分离离合器以使所述变矩器的叶轮与所述扭矩产生设备的所述输出轴一起自旋，并且脱离所述变矩器离合器；和
当所述变矩器的所述操作不是期望的时，脱离所述分离离合器以将所述叶轮从所述扭矩产生设备的所述输出轴分离，并且接合所述变矩器离合器。
技术方案13. 根据技术方案10所述的系统，其中，所述扭矩产生设备是电动发电机单元。
技术方案14. 一种用于旁通动力系中的变矩器的方法，包括：
操作所述动力系，其包括：
操作包括输出轴的扭矩产生设备；和
操作变速器组件，所述变速器组件包括：
变速器输出轴；
变矩器；
变矩器旁通轴；
分离离合器，其选择性地将所述变矩器与所述扭矩产生设备联接；和
变矩器离合器，其选择性地将所述变矩器旁通轴与所述扭矩产生设备联接；并且
在计算机化处理器内，
监测车辆操作条件；和
基于所述车辆操作条件控制所述分离离合器和所述变矩器离合器，其中，所述控制包括：
当所述变矩器的操作是期望的时，接合所述分离离合器以使所述变矩器的叶轮与所述扭矩产生设备的所述输出轴一起自旋，并且脱离所述变矩器离合器以将所述变矩器旁通轴从所述扭矩产生设备的所述输出轴分离；和
当所述变矩器的操作不是期望的时，脱离所述分离离合器以将所述叶轮从所述扭矩产生设备的所述输出轴分离，并且接合所述变矩器离合器以使所述变矩器旁通轴与所述扭矩产生设备的所述输出轴一起自旋。
技术方案15. 根据技术方案14所述的方法，其中，操作所述动力系包括在所述车辆内操作所述动力系。
技术方案16. 根据技术方案14所述的方法，其中，所述动力系还包括在一个方向上连接所述变速器输出轴和所述变矩器的离合器。
技术方案17. 根据技术方案14所述的方法，其中，所述动力系还包括在一个方向上连接所述变速器输出轴和所述变矩器的单向离合器。
技术方案18. 根据技术方案14所述的方法，其中，所述动力系还包括在一个方向上连接所述变速器输出轴和所述变矩器的可选择的单向离合器。
当结合附图时，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点从实施本公开的以下最佳模式的详细描述中变得显而易见。
附图说明
图1示意性地示出了根据本公开的动力系系统，该动力系系统包括电动发电机单元、变矩器、变矩器旁通轴和可用于选择性地通过变矩器和变矩器旁通轴传递扭矩的离合器；
图2示意性地示出了根据本公开的通过通信总线设备电子通信的图1的动力系系统的部件和计算机化变速器模式控制器；
图3示意性地示出了根据本公开的图2的计算机化变速器模式控制器；
图4示意性地示出了根据本公开的在电池电动车辆内操作的图1的动力系系统；
图5是示出根据本公开的用于控制动力系系统的方法的流程图，该动力系系统包括多个离合器，这些离合器用于选择性地通过变矩器和变矩器旁通轴传递扭矩；和
图6示意性地示出了根据本公开的包括集成分离离合器的示例性变矩器。
具体实施方式
BEV利用存储的能量为MGU提供功率，MGU操作用于为车辆提供原动力。MGU的输出轴提供马达扭矩，该马达扭矩可以用于例如通过将扭矩传递到可操作地连接到车辆的车轮的变速器输出轴来为车辆提供原动力。车辆动力系可以包括变矩器。变矩器可以包括用于在变矩器输入轴和变矩器输出轴之间传递扭矩的流体联接设备。变矩器的流体联接器可以平滑化或过滤掉施加到变矩器输入轴或变矩器输出轴的振动和振荡扭矩。
MGU的输出轴或MGU输出轴可以连接到变矩器输入轴或与变矩器输入轴联接。变矩器输出轴可以连接到变速器输出轴或与变速器输出轴联接。扭矩可以从MGU通过变矩器传递到变速器输出轴。在一个实施例中，单向离合器可以用于将变矩器输出轴联接到变速器输出轴。单向离合器使得扭矩能够从变矩器输出轴传递到变速器输出轴，并且当来自变速器输出轴的扭矩施加到单向离合器时，单向离合器可以空转，使得来自变速器输出轴的扭矩不传递到变矩器输出轴。在一个实施例中，单向离合器可以是可选择的单向离合器(SOWC)。
变矩器包括流体联接设备，该流体联接设备包括附接到变矩器输入轴的叶轮、附接到变矩器输出轴的涡轮、加压液体和位于叶轮和涡轮之间的定子，该定子控制变矩器内的流体流动。随着输入轴转动，叶轮转动，这导致变矩器内的流体自旋。自旋的流体作用在涡轮上，导致涡轮转动。当叶轮转动得比涡轮快时，特别是在较慢的涡轮速度下，作用在相对较慢的涡轮上的流体的速度导致一种可以被描述为扭矩倍增的效应。作为扭矩倍增的结果，在变矩器输出轴上产生的扭矩大于施加到变矩器输入轴的扭矩。
变矩器可用于平滑化变速器的操作或过滤来自变速器的操作的振动。特别地，在低旋转速度下和在扭矩倍增有益的条件下，变矩器的操作的益处超过了由与变矩器的操作相关联的流体联接引起的潜在低效率。变矩器的操作在以性能模式启动期间、在低速下牵引物体期间以及在上坡行驶情况下可能是有用的。然而，在较高的旋转速度下，与变矩器的操作相关联的益处减少，并且与流体联接相关联的低效率增加，使得变矩器的操作在较高的旋转速度下变得不期望。一些变矩器包括锁定机构，该锁定机构用于在高旋转速度下将叶轮锁定到涡轮，使得变矩器的流体联接停止操作，并且与变矩器相关联的低效率得以减少。
在另一个实施例中，变矩器旁通轴可以选择性地用于通过单独的路径传递扭矩，从而旁通变矩器。这样的变矩器旁通轴可以通过变矩器离合器(TCC)的操作选择性地与MGU输出轴联接。当TCC处于锁定状态时，变矩器输入轴保持与MGU输出轴联接，而变矩器旁通轴附接到MGU输出轴。当TCC处于解锁状态时，扭矩可能不再通过变矩器旁通轴传递，并且扭矩通过变矩器传递。
变矩器最初开发用于与内燃发动机一起使用。包括自旋的叶轮的主动变矩器包括在变矩器内旋转的流体。变矩器内的自旋流体在变矩器内产生离心力。变矩器包括基于包括由变矩器内的自旋流体产生的离心力在内的因素的最大旋转速度。内燃发动机和变矩器可以包括类似的最大旋转速度。MGU可能能够具有比变矩器相对更高的旋转速度。结果，同时连接到变矩器和变矩器旁通轴的MGU的旋转速度可能受到变矩器的最大旋转速度的限制。
提供了一种用于旁通动力系中的变矩器的系统。该系统包括扭矩产生设备和将扭矩从扭矩产生设备传递到变速器输出轴的变速器组件。变速器组件包括变矩器、变矩器旁通轴、可操作用于选择性地将变矩器旁通轴联接到扭矩产生设备的TCC和可操作用于选择性地将变矩器联接到扭矩产生设备的分离离合器。扭矩产生设备可以包括MGU。锁定或接合分离离合器和脱离TCC使得扭矩产生设备能够在相对低的旋转速度下通过变矩器将扭矩传递到变速器输出轴。锁定或接合TCC和脱离分离离合器使得扭矩产生设备能够在相对较高的旋转速度下通过变矩器旁通轴将扭矩传递到变速器输出轴。
在相对高的旋转速度下旁通变矩器并将变矩器与MGU输出轴分离包括对系统的操作的益处。通过不使变矩器叶轮随MGU输出轴旋转，避免了在高旋转速度下操作将在变矩器内产生的离心力。因此，MGU的旋转速度不再受变矩器的最大旋转速度的限制。另外，使变矩器随MGU输出轴旋转，增加了MGU要克服的转动惯量，以改变旋转速度。这种增加的转动惯量消耗更多的电池能量来管理。通过将变矩器从MGU输出轴分离，MGU输出轴和附接的部件的转动惯量得以减小。另外，当变矩器启动时，变矩器内的流体由泵加压。当变矩器不操作并且从MGU输出轴分离时，变矩器内的液压压力可以被允许降低，并且对流体加压的液压泵上的负载可以减小或消除。液压泵上的这种减小的负载节省了能量。
现在参考附图，其中相同的附图标记在几个视图中指代相同的特征，图1示意性地示出了动力系系统10，该动力系系统10包括电动发电机单元(MGU) 20、变矩器30、变矩器旁通轴40以及用于选择性地通过变矩器和变矩器旁通轴传递扭矩的离合器60、62和64。变矩器30、变矩器旁通轴以及离合器60、62和64可以被一起描述为变速器组件。动力系系统10可操作用于产生扭矩并将扭矩传递到输出轴50。变速器输出轴50可以操作性地连接到各种设备或机构，这些设备或机构可以通过由自旋的轴提供的扭矩来操作。在一个实施例中，变速器输出轴50可以连接到车辆的车轮，以便向车辆提供原动力。在另一个实施例中，变速器输出轴50可以连接到泵或发电机。
电动发电机单元20可以被描述为电机或电动马达，其可操作用于利用电能产生电动发电机输出扭矩，并且类似地可操作用于从传递到电动发电机单元20的扭矩产生电能。
变矩器30包括可操作用于在变矩器输入轴和变矩器输出轴之间提供流体联接的内部部件。变矩器30可以包括叶轮、定子和涡轮。叶轮、定子和涡轮中的每一个可以包括诸如叶片的特征，这些特征形成为影响与包含在变矩器30内的流体的期望相互作用。变矩器30可以包括可操作用于选择性地锁定变矩器30的机构，使得叶轮和涡轮被迫一致地自旋。变矩器30内的液压流体被加压，并且压力可以通过液压泵的操作来供应。
变矩器30通过离合器64连接到输出轴50。离合器64可以是各种类型的离合器中的一种。在一个实施例中，离合器64可以是单向离合器(或者被描述为机械二极管)，其允许变矩器30将扭矩传递到输出轴50，同时防止扭矩从输出轴50传递到变矩器30。当单向离合器可操作用于防止扭矩通过离合器传递时，离合器可以被描述为空转的。在一个实施例中，离合器64可以是可选择的单向离合器(SOWC)，其中离合器64可以是可控的，使得能够选择性地传递和/或防止扭矩在任一方向上通过SOWC传递。
离合器60可以被描述为分离离合器或分离离合器。离合器60可以是摩擦离合器(多片式或单面)或带有同步器的爪形离合器(带有具有齿轮齿或类似特征的元件的离合器，该特征可操作用于利用同步器设备选择性地彼此接合，该同步器设备用于在接合之前匹配离合器元件的速度)。
离合器62可以被描述为变矩器离合器(TCC)或变矩器旁通离合器。离合器62可以是摩擦离合器(多片式或单面)、带有同步器的爪形离合器或SOWC。
变矩器30为动力系系统10的操作提供益处，特别是在相对较低的旋转速度下。在这样的低速度下，离合器62可以脱离，从而将变矩器旁通轴40从MGU 20分离。然而，如本文所述，通过选择性地将变矩器30从MGU 20分离，并且改为将变矩器旁通轴连接到MGU 20，可以在相对高的旋转速度下获得益处。在一个实施例中，在扭矩正通过变矩器旁通轴40传递且离合器60脱离的情况下，离合器64可以被配置成在两个旋转方向上空转，并将变矩器30与扭矩和旋转隔离。在扭矩正通过变矩器旁通轴传递时隔离变矩器30使MGU 20免受由变矩器30施加的最大旋转速度限制的影响。另外，在扭矩正通过变矩器旁通轴传递时隔离变矩器30减小系统的转动惯量，从而使MGU 20更高效地操作。另外，在扭矩正通过变矩器旁通轴传递时隔离变矩器30使得能够降低变矩器30内的流体的压力，从而节省对流体加压所需的能量。
动力系系统10可以在几种变速器模式中的一种下操作。在变矩器模式下，离合器60接合，从而将变矩器30连接到MGU 20。在变矩器模式下，离合器62脱离，从而将变矩器旁通轴40从MGU 20分离。在变矩器模式下，离合器64可操作用于允许从变矩器30到输出轴50的扭矩传递。离合器64可以任选地可操作用于允许从输出轴50到变矩器30的扭矩传递。
在变矩器旁通模式中，离合器60脱离，从而将变矩器30从MGU 20分离。在变矩器旁通模式下，离合器62接合，从而将变矩器旁通轴40连接到MGU 20。在变矩器模式下，离合器64可操作用于空转，从而将变矩器30从输出轴50隔离。
在可以被描述为脱离变矩器转换模式的转换模式下，可以识别接合的离合器和脱离的离合器。在其中变矩器30将从操作状态改变到停用或隔离状态的一种转换中，接合的离合器可以是离合器62，并且脱离的离合器可以是离合器60。离合器62可以在一时间段内从脱离状态转换到接合状态，例如，施加在离合器摩擦片之间的压力在该时间段内斜坡上升。一旦离合器62完全接合，则离合器60可以在第二时间段内脱离。在该转换期间，离合器64可以从可操作用于在至少一个方向上传递扭矩转换到空转。
在可以被描述为接合变矩器转换模式的另一种转换(其中变矩器30将从停用状态改变到操作状态)中，接合的离合器可以是离合器60，并且脱离的离合器可以是离合器62。离合器60可以接合以使变矩器输入轴的速度与MGU输出轴的速度同步。MGU 20的指令扭矩可以增加，以克服在接合期间变矩器30的惯性。在该转换期间，离合器64可以从空转转换到可操作用于在至少一个方向上传递扭矩。离合器64作为单向离合器或SOWC的操作使得能够在变矩器输出轴达到与输出轴50同步时实现自动接合，以便以最小的驱动质量效应实现平滑接合。
图2示出了通过通信总线设备100电子通信的图1的动力系系统的部件和计算机化变速器模式控制器110。MGU 20、离合器60、离合器62和离合器64示出为电子地连接到通信总线设备100。另外，计算机化变速器模式控制器110和电子控制泵120示出为电子地连接到通信总线设备100。泵120将加压流体提供到图1的变矩器30。在一些实施例中，泵120可以替代地是机械控制的泵，其将不连接到通信总线设备100。通信总线设备100被配置成能够实现各种连接的设备之间的数据和命令通信。
图3示出了图2的计算机化变速器模式控制器。计算机化变速器模式控制器110包括计算机化处理设备210、蜂窝通信模块220、用户输入/输出设备230和存储器存储设备240。需注意，计算机化变速器模式控制器110可以包括其他部件，并且一些部件在一些实施例中不存在。
处理设备210可以包括存储处理器可执行指令的存储器，例如只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)，以及执行处理器可执行指令的一个或多个处理器。在处理设备210包括两个或更多个处理器的实施例中，处理器可以并行或分布式方式操作。处理设备210可以执行计算机化变速器模式控制器110的操作系统。处理设备210可以包括执行编程代码或包括可执行步骤的计算机化过程或方法的一个或多个模块。所示模块可以包括单个物理设备或跨越多个物理设备的功能。在图示实施例中，处理设备210还包括动力系状态模块212、离合器控制模块214以及马达和液压压力控制模块216，这些将在下面更详细地描述。
蜂窝通信模块220可以包括与总线设备的通信/数据连接，该总线设备被配置成向系统的不同部件传输数据，并且可以包括用于执行无线通信的一个或多个无线收发器。
用户输入/输出设备230包括硬件和/或软件，其被配置成使得处理设备210能够将信息提供到用户(例如，车辆驾驶员)并从用户接收输入。
存储器存储设备240是存储由计算机化变速器模式控制器110产生或接收的数据的设备。存储器存储设备240可以包括但不限于硬盘驱动器、光盘驱动器和/或闪存驱动器。
动力系状态模块212可以包括可操作用于监测、估计和/或预测动力系系统的各种部件的操作的程序。特别地，动力系状态模块212操作程序以确定图1的MGU 20的当前和/或预测速度范围，使得可以确定系统是否应该利用变矩器模式(即当变矩器的操作是期望的时)或变矩器旁通模式(即当变矩器的操作是不期望的时)，如本文所公开的。在一个实施例中，动力系状态模块212可以附加包括基于用户输入收集的数据，诸如驾驶员的加速踏板位置和/或用于预测使用动力系系统的车辆的即将到来的行为的导航数据。
离合器控制模块214可以包括可操作用于控制由所公开的动力系系统使用的操作离合器的程序。离合器控制模块214可以包括可用于将离合器保持在接合状态、将离合器保持在脱离状态以及在状态之间转换离合器的程序。离合器控制模块214还可以包括用于控制SOWC的操作的程序，控制SOWC是否允许或防止通过SOWC的扭矩传递。
马达和液压压力控制模块216可以包括可操作用于控制图1的MGU 20的操作的程序，例如，使得能够控制马达速度以使得MGU输出轴速度能够与变矩器输入轴速度同步。另外，马达和液压压力控制模块216可以包括可操作用于控制向图1的变矩器30供应加压流体的液压泵的启动和停用的程序，或者可操作用于降低提供给变矩器30的流体的压力的程序。
计算机化变速器模式控制器110被提供为能够执行编程代码来操作所公开的过程的示例性计算机化设备。可设想计算机化变速器模式控制器110和可在其中操作的模块的多个不同实施例，并且本公开不旨在限于本文提供的示例。
图4示意性地示出了在电池电动车辆300内操作的图1的动力系系统10。动力系系统10安装在电池电动车辆300内并且将输出扭矩供应到输出轴50。输出轴50示出为将机械功率提供到电池电动车辆300的后车轮。输出轴50可以向电池电动车辆300的前车轮、电池电动车辆300的后车轮或电池电动车辆300的前车轮和后车轮提供机械功率。MGU 20示出为包括MGU输出轴31。变矩器30示出为包括变矩器输入轴32和变矩器输出轴34。示出了变矩器旁通轴40。各种轴由简单的线、直角和指示轴的交点的圆来示出。应当理解，提供这些图示是为了简化描述在动力系系统10内传递扭矩的替代路径。动力系系统10可以包括变速器部件，诸如圆柱形轴、齿轮、行星齿轮组、多齿轮变速器组件和其他类似的机械设备。
计算机化变速器模式控制器110示出为与MGU 20、离合器60、离合器62、离合器64和液压泵120通信。计算机化变速器模式控制器110监测动力系系统10的操作，并提供对各种部件的控制。计算机化变速器模式控制器110可以附加地接收用户或服务输入，例如，修改变矩器被设定操作的速度范围。
图5是示出用于控制动力系系统的方法400的流程图，该动力系系统包括多个离合器，这些离合器用于选择性地通过变矩器和变矩器旁通轴传递扭矩。方法400在步骤402开始。在步骤404，监测MGU输出轴速度。在步骤406，利用MGU输出轴速度来确定包括变矩器模式和变矩器旁通模式中的一种在内的期望的变速器模式。在步骤408，如果期望的变速器模式是变矩器模式，则方法400前进到步骤410。如果期望的变速器模式不是变矩器模式，则方法400前进到步骤416。
在步骤410，确定动力系系统是否已经处于变矩器模式。如果动力系系统处于变矩器模式，则方法400前进到步骤412，在步骤412，可操作用于选择性地将变矩器输入轴连接到MGU输出轴的分离离合器保持在接合状态或条件，并且可操作用于选择性地将变矩器旁通轴连接到MGU输出轴的变矩器离合器保持在脱离状态或条件。
如果在步骤410动力系系统还没有处于变矩器模式，则方法400前进到步骤414，并且命令转换模式，在转换模式下，分离离合器转换到接合状态，并且变矩器离合器转换到脱离状态。
在步骤416，确定动力系系统是否已经处于变矩器旁通模式。如果动力系系统处于变矩器旁通模式，则方法400前进到步骤418，在步骤418，变矩器离合器保持在接合状态或条件，并且分离离合器保持在脱离状态或条件。
如果在步骤416动力系系统还没有处于变矩器模式，则方法400前进到步骤420，并且命令转换模式，在转换模式下，变矩器离合器转换到接合状态，并且分离离合器转换到脱离状态。
在步骤422，确定动力系系统是否正在继续操作。如果系统正在继续操作，则方法400返回到步骤404以重复方法步骤。如果系统没有继续操作，则方法400前进到步骤424，在该步骤方法结束。方法400被提供为控制所公开的动力系系统并在变矩器模式和变矩器旁通模式之间进行选择的示例性方法。可设想许多替代方法和方法步骤，并且本公开不旨在限于本文提供的示例。
多种不同的变矩器配置可以用于所公开的系统和方法。图6示意性地示出了包括集成的分离离合器560的变矩器30的剖视图。变矩器30的上半部示出为包括变矩器旋转轴线。变矩器30的下半部可以与图示的上半部基本上相似或相同。变矩器30包括叶轮502、涡轮504和定子506。叶轮502和涡轮504被配置成绕变矩器旋转轴线501自旋。MGU输出轴连接到可旋转外部壳体510并将扭矩提供到可旋转外部壳体510。可旋转外部壳体510被配置成绕变矩器旋转轴线501自旋，并且可以与MGU输出轴一致地自旋。可旋转外部壳体510连接到分离离合器560。分离离合器560在可旋转外部壳体510和叶轮502之间提供连接。分离离合器560的接合导致叶轮502与可旋转外部壳体510一致地自旋。在工作时，变矩器30填充有加压液压流体。叶轮502的自旋作用在加压液压流体上，加压液压流体作用在涡轮504和定子506上，导致涡轮504转动。涡轮504连接到单向离合器564，单向离合器564允许或防止扭矩在涡轮504和变速器输出轴550之间在一个方向上传递。变速器输出轴550示出为绕变矩器旋转轴线501自旋的中空管。当接合时，分离离合器560使得变矩器30能够在变矩器模式下使用，如本文中所述。
示出了变矩器离合器562，其选择性地将可旋转外部壳体510连接到变矩器旁通轴540。在图6的实施例中，变矩器旁通轴540是变速器输出轴550的一部分或附接到变速器输出轴550，或者变矩器旁通轴540和变速器输出轴550是同一轴。通过接合变矩器离合器562，使得变矩器旁通轴540和附接的变速器输出轴550与可旋转外部壳体510一起自旋。
分离离合器560和变矩器离合器562的选择性接合和脱离能够实现变矩器模式(在该模式下，扭矩通过变矩器30的叶轮502和涡轮504传递)的操作和变矩器旁通模式(在该模式下，叶轮502和涡轮504可以与连接到MGU输出轴的可旋转外部壳体510隔离)的操作，并且能够实现通过变矩器旁通轴540在可旋转外部壳体510和输出轴550之间的扭矩传递。
虽然已经详细描述了实现本公开的最佳模式，但是本公开所涉及的领域的技术人员将认识到在所附权利要求的范围内用于实践本公开的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于旁通动力系中的变矩器的系统，包括：
扭矩产生设备，其包括输出轴；
变速器组件，其包括：
变速器输出轴；
变矩器；
变矩器旁通轴；
分离离合器，其选择性地将所述变矩器与所述扭矩产生设备联接；和
变矩器离合器，其选择性地将所述变矩器旁通轴与所述扭矩产生设备联接；
其中，接合所述分离离合器和脱离所述变矩器离合器使得所述扭矩产生设备能够通过所述变矩器将扭矩传递到所述变速器输出轴；并且
其中，接合所述变矩器离合器和脱离所述分离离合器使得所述扭矩产生设备能够通过所述变矩器旁通轴将扭矩传递到所述变速器输出轴。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括允许在所述变矩器和所述变速器输出轴之间在一个方向上的扭矩传递的离合器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述扭矩产生设备是电动发电机单元。
4.根据权利要求1所述的系统，还包括计算机化变速器模式控制器，其操作程序以：
监测车辆操作条件和所述扭矩产生设备的输出轴速度；和
基于车辆操作条件和所述输出轴速度来控制所述分离离合器和所述变矩器离合器。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，用于控制所述分离离合器和所述变矩器离合器的所述程序包括：
当所述变矩器的操作是期望的时，接合所述分离离合器以使所述变矩器的叶轮与所述扭矩产生设备的所述输出轴一起自旋，并且脱离所述变矩器离合器以将所述变矩器旁通轴从所述扭矩产生设备的所述输出轴分离；并且
当所述变矩器的所述操作不是期望的时，脱离所述分离离合器以将所述叶轮从所述扭矩产生设备的所述输出轴分离，并且接合所述变矩器离合器以使所述变矩器旁通轴与所述扭矩产生设备的所述输出轴一起自旋。
6.根据权利要求5所述的系统，还包括将加压流体提供到所述变矩器的液压泵；并且
其中，当所述变矩器的所述操作不是期望的时，所述计算机化变速器模式控制器进一步操作程序以降低由所述液压泵提供的液压。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述变矩器包括：
可旋转外部壳体，其被配置成绕所述变矩器的旋转轴线旋转；
叶轮，其被配置成绕所述旋转轴线旋转；和
涡轮，其被配置成绕所述旋转轴线旋转；
其中，所述分离离合器设置在所述变矩器内，并且选择性地将所述可旋转外部壳体连接到所述叶轮；
其中，所述变矩器旁通轴设置在所述变矩器内，并且被配置成绕所述旋转轴线旋转；以及
其中，所述变矩器离合器选择性地将所述可旋转外部壳体连接到所述变矩器旁通离合器。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述变速器输出轴设置在所述变矩器内；并且
其中，所述变矩器还包括允许在所述涡轮和所述变速器输出轴之间在一个方向上的扭矩传递的离合器。
9.一种用于旁通车辆中的动力系中的变矩器的系统，包括：
扭矩产生设备，其包括输出轴；
变速器组件，其包括：
变速器输出轴；
变矩器，其包括
可旋转外部壳体，其被配置成绕所述变矩器的旋转轴线旋转；
叶轮，其被配置成绕所述旋转轴线旋转；
涡轮，其被配置成绕所述旋转轴线旋转；和
单向离合器，其允许在所述涡轮和所述变速器输出轴之间在一个方向上的扭矩传递；
变矩器旁通轴，其设置在所述变矩器内，并且被配置成绕所述旋转轴线旋转；
分离离合器，其设置在所述变矩器内，并且选择性地将所述变矩器与所述扭矩产生设备联接；和
变矩器离合器，其选择性地将所述变矩器旁通轴与所述扭矩产生设备联接；
其中，接合所述分离离合器和脱离所述变矩器离合器使得所述扭矩产生设备能够通过所述变矩器将扭矩传递到所述变速器输出轴；并且
其中，接合所述变矩器离合器和脱离所述分离离合器使得所述扭矩产生设备能够通过所述变矩器旁通轴将扭矩传递到所述变速器输出轴。
10.一种用于旁通动力系中的变矩器的方法，包括：
操作所述动力系，其包括：
操作包括输出轴的扭矩产生设备；和
操作变速器组件，所述变速器组件包括：
变速器输出轴；
变矩器；
变矩器旁通轴；
分离离合器，其选择性地将所述变矩器与所述扭矩产生设备联接；和
变矩器离合器，其选择性地将所述变矩器旁通轴与所述扭矩产生设备联接；并且
在计算机化处理器内，
监测车辆操作条件；和
基于所述车辆操作条件控制所述分离离合器和所述变矩器离合器，其中，所述控制包括：
当所述变矩器的操作是期望的时，接合所述分离离合器以使所述变矩器的叶轮与所述扭矩产生设备的所述输出轴一起自旋，并且脱离所述变矩器离合器以将所述变矩器旁通轴从所述扭矩产生设备的所述输出轴分离；和
当所述变矩器的操作不是期望的时，脱离所述分离离合器以将所述叶轮从所述扭矩产生设备的所述输出轴分离，并且接合所述变矩器离合器以使所述变矩器旁通轴与所述扭矩产生设备的所述输出轴一起自旋。
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