[發明專利]動力系控制方法和系統

有效

• 申請號: 200680003511.2
• 申請日: 2006-01-30
• 公開（公告）號: CN101111416A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: M·G·費爾德;M·P·伯克
• 申請（專利權）人: 托羅特拉克（開發）有限公司
• 主分類號: B60W10/06
• 分類號: B60W10/06;B60W10/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 原紹輝

本發明涉及機動車輛動力系的控制，尤其涉及可以提供從輸入到 輸出的無限減速(“齒輪空檔”)的無級變速傳動控制。

無級變速傳動一般包括一個變速器，也就是用來提供無級變速傳 動比的裝置，通過另外的齒輪來連接傳動輸入和輸出。這樣的傳動裝 置能獲得一種稱作“齒輪空檔”的狀態，在此種狀態下可以提供從輸 入到輸出的無級減速，所以即使傳動輸入轉動和通過傳動連接輸出， 傳動輸出依然是穩定的。一種已知的齒輪空檔傳動采用一個具有分別 連接太陽小齒輪、環齒輪和行星齒輪架這些周轉部分的三個轉軸的行 星分路齒輪。轉軸通過變速器連接傳動輸入且在無級變速比下可驅 動。另外的一個轉軸是通過一個齒輪系固定比來連接傳動輸入。第三 個轉軸是通過一個更遠的齒輪系來連接傳動輸出的，并且它的轉速是 另外兩個轉軸速度的函數，同樣地，這些熟悉行星齒輪的會立刻得到 重視。在一個特殊的變速傳動比下，第一和第二轉軸的運動取消了互 相的輸出，只留下第三轉軸，并且傳動輸出是穩定的。

依照慣例，傳動比表示為傳動的輸入速度除以它的輸出速度。以 這種方式表示時在齒輪空檔狀態下這個比值會趨近于無限。因此它為 了方便以傳動倒數比來代替，即傳動輸出速度除以輸入速度，在齒輪 空檔狀態下不具有趨近性(它僅僅變為零)同時也比較容易描述。

當然，大部分商業汽車傳動裝置依靠“啟動裝置”的一些形式， 例如一種常規的手工傳動裝置-駕駛員操作的離合器，或者一種常規的 自動分級比的扭矩轉換器，當汽車穩定的時發動機和車輪不連接，而 當汽車運動時允許發動機和車輪之間出現滯后。在齒輪空檔傳動中可 能(雖然不是必須的)省卻啟動裝置。該傳動裝置能僅僅因為改變變 速傳動比就能從后退齒輪通過齒輪空檔移動到前進齒輪，不需要不連 接發動機和車輪。在非常低的傳動倒數比時則可能通過齒輪空檔傳 動，如何控制動力系從來不與更多常規傳動裝置沖突的問題就被提出 來。

在一個理想的沒有摩擦損耗、柔度等的系統中，零傳動倒數比意 味著從傳動的輸入到輸出的無限的扭矩增加。也就是，輸入的任意扭 矩都將產生無限的扭矩輸出。當然，沒有實際的傳動能提供無限輸出 的扭矩。一種更實際的方法表征為這種情形，也就是說在下述條件下， 在穩定的狀態(例如，當發動機/傳動裝置輸入沒有加速時)下無論輸 出的扭矩是多少，傳動輸入的扭矩是零。傳動輸出產生傳動輸入為零 扭矩時的扭矩被稱為“奇點”。這種方式意味著發動機和傳動應該被 控制在齒輪空檔附近。

某些引起的問題和一種定位它們的方法已經在Torotrak(發展) 有限公司的在先專利US5521819和它的歐洲同族643648中論述過了。 但是，在之前的專利沒有發現并識別出，本發明在一個實際傳動中的 結果，由于摩擦損耗，具有不是一個而是兩個奇點，兩者都不是準確 地落在齒輪空檔。對應這兩個奇點發生的不同傳動倒數比，在靠近齒 輪空檔但位于它的兩邊-例如在低的前進和后退傳動倒數比。奇點只有 在“超限”條件下才會遇到-也就是說，通過傳動實施的扭矩在輸出時 傾向于減速傳動的輸出。在此條件下，動力輸出到傳動直達輸出，奇 點發生時動力等于傳動無效所損耗的動力。

這種理解對發動機和傳動的控制方式有著重要的含義。現有的在 大多數情況下完美運行的控制系統已經被發現在某些情況下會產生嚴 重故障，例如當“往復運動”和爬坡/下坡的時候。現在已經認識到在 這些狀態下遇到奇點并且必須允許其出現。

在另一方面，根據本發明，通過在奇點附近比值的動力系的合適 操作所獲得的優點已經被發現是令人吃驚的。尤其使利用傳動實施精 確的汽車低速控制成為可能，以致駕駛員對全范圍控制選擇成為可 能。

一個特殊的問題涉及發動機的超限。關于得到(1)發動機對傳動 是“可負荷的”的情況-也就是說，傳動輸入的扭矩傾向于使發動機減 速，和(2)發動機是“不可負荷的”相反的情況，傳動輸入的扭矩傾 向于推動發動機，兩者之間的區別是有益的。發動機的不可負荷發生 在超限時，比值遠離齒輪空檔。動力從車輪傳至發動機并且被其內部 摩擦消耗，造成“發動機剎車”。在這種情況下，在用電子儀器控制 動力系條件下，常規的是發動機斷油，對其實施零扭矩需求。然而， 超限并不總是引起發動機不可負荷。在奇點之間的傳動倒數比的狀態 下，發動機能一直負荷，即使在傳動輸出/車輪有一些超限扭矩。不考 慮在這種異常的條件下將導致奇點會經受的發動機速度的控制喪失。