本發(fā)明涉及混合動力車輛動力傳動系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

混合動力車輛動力傳動系統(tǒng)可輸送扭矩以經(jīng)由活塞發(fā)動機(jī)或電機(jī)推進(jìn)車輛。電機(jī)可有益于減少在車輛從零速或低速到較高速度的啟動期間的車輛燃料消耗。當(dāng)要求較高扭矩需求以增加車輛的行駛范圍時，可激活活塞發(fā)動機(jī)。然而，在牽引馬達(dá)能夠提供幾乎與所需的一樣多的扭矩的情況期間操作活塞發(fā)動機(jī)是不可取的，因?yàn)榛钊l(fā)動機(jī)比牽引馬達(dá)效率低。另外，盡管提供額外的電機(jī)以增加傳動系扭矩并延遲活塞發(fā)動機(jī)起動是可行的，但額外的電機(jī)的成本可過高。此外，當(dāng)結(jié)合多個扭矩源時，提供平滑的動力傳動系統(tǒng)扭矩可越來越困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明人在這里已經(jīng)意識到上述缺點(diǎn)并開發(fā)了混合動力車輛動力傳動系統(tǒng)，其包括：活塞發(fā)動機(jī)；電機(jī)；沿活塞發(fā)動機(jī)的排氣通道定位的渦輪發(fā)動機(jī)；以及機(jī)械地耦接到活塞發(fā)動機(jī)、電機(jī)和渦輪發(fā)動機(jī)的行星齒輪組。

通過結(jié)合來自電機(jī)、活塞發(fā)動機(jī)以及渦輪發(fā)動機(jī)的扭矩并經(jīng)由行星齒輪組輸送扭矩，提供以下技術(shù)結(jié)果是可行的：提供各種水平的動力傳動系統(tǒng)扭矩。另外，扭矩可以平滑漸進(jìn)的方式提供，而不必必須提供復(fù)雜的離合器扭矩控制。此外，渦輪發(fā)動機(jī)可被結(jié)合為渦輪增壓器的部分以減少系統(tǒng)成本和復(fù)雜性。

本描述可提供若干優(yōu)點(diǎn)。具體地，該方法可提供來自多個扭矩源的平滑的動力傳動系統(tǒng)扭矩。此外，該方法可提供額外水平的動力傳動系統(tǒng)扭矩產(chǎn)生。另外，該方法可消除對于復(fù)雜的離合器控制算法的需要。

當(dāng)單獨(dú)或結(jié)合附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，本描述的上述優(yōu)點(diǎn)和其它優(yōu)點(diǎn)，以及特征將顯而易見。

應(yīng)該理解，上述發(fā)明內(nèi)容經(jīng)提供是為以簡化的形式引入在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的概念選擇。其并不為了識別所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要的特征，所要求保護(hù)的主題的范圍通過隨附的權(quán)利要求唯一限定。此外，所要求保護(hù)的主題不限于解決上述或在本公開的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

附圖說明

圖1示出發(fā)動機(jī)的示意性描述；

圖2A至圖2B示出包括行星齒輪組的實(shí)例動力傳動系統(tǒng)配置；

圖3和圖4示出用于圖2A和圖2B中所示的動力傳動系統(tǒng)的實(shí)例行星齒輪組；且

圖5是用于操作動力傳動系統(tǒng)的實(shí)例方法。

具體實(shí)施方式

本描述涉及操作混合動力車輛?；旌蟿恿囕v可包括如圖1中所示的活塞發(fā)動機(jī)?；钊l(fā)動機(jī)可被結(jié)合到如圖2A和圖2B中所示的動力傳動系統(tǒng)中以向車輪提供扭矩。動力傳動系統(tǒng)可包括用于結(jié)合來自多個扭矩源的扭矩的行星齒輪組，如圖3和圖4所示。圖5示出用于操作動力傳動系統(tǒng)的方法。

參考圖1，包括多個汽缸30的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)10由電子發(fā)動機(jī)控制器12控制。發(fā)動機(jī)10可為米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)，其中壓縮空氣被提供到發(fā)動機(jī)進(jìn)氣歧管44且其中進(jìn)氣門在下止點(diǎn)進(jìn)氣沖程后關(guān)閉以使得在發(fā)動機(jī)的壓縮沖程期間汽缸內(nèi)容的一部分被排出到進(jìn)氣歧管44。發(fā)動機(jī)10包括汽缸30，汽缸30包括在汽缸30中的活塞(未示出)并被連接到曲軸40。曲軸40選擇性地供應(yīng)扭矩到車輪(未示出)。汽缸30被示出經(jīng)由各自的進(jìn)氣門和排氣門(未示出)與進(jìn)氣歧管44和排氣歧管48連通。每個進(jìn)氣門和排氣門可由凸輪(未示出)操作。

燃料噴射器68被示出經(jīng)安置以直接噴射燃料到燃燒室30中，這被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為直接噴射。燃料噴射器68與來自控制器12的脈沖寬度成比例地輸送燃料。燃料通過包括燃料箱(未示出)、燃料泵(未示出)和燃料軌166的燃料系統(tǒng)被輸送到燃料噴射器68。

響應(yīng)于由控制器12提供的信號的脈沖寬度，點(diǎn)火系統(tǒng)81供應(yīng)電能到火花塞88。每個火花塞88可獨(dú)立于其余的火花塞操作。

進(jìn)氣歧管44被示出與可選的電子節(jié)氣門62連通，所述可選的電子節(jié)氣門62調(diào)整節(jié)流板64的位置以控制來自進(jìn)氣增壓室46的氣流。壓縮機(jī)162從進(jìn)氣口42抽吸空氣以供應(yīng)增壓室46。排氣使經(jīng)由軸161耦接到壓縮機(jī)162的渦輪機(jī)164旋轉(zhuǎn)。在一些實(shí)例中，可提供增壓空氣冷卻器且壓縮機(jī)162可經(jīng)由馬達(dá)或曲軸40而不是渦輪機(jī)164被驅(qū)動。渦輪機(jī)164可包括可變?nèi)~片使得當(dāng)葉片處于打開位置時排氣可經(jīng)過渦輪機(jī)164從而供應(yīng)很少的能量來旋轉(zhuǎn)渦輪機(jī)164。當(dāng)葉片處于關(guān)閉位置時排氣可經(jīng)過渦輪機(jī)164并在渦輪機(jī)164上賦予增加的力。

當(dāng)燃料經(jīng)由火花塞88點(diǎn)燃時汽缸30內(nèi)開始燃燒。在一些實(shí)例中，寬域排氣氧(UEGO)傳感器126可被耦接到排放設(shè)備70(例如，三元催化劑)上游的排氣歧管48。在其它實(shí)例中，UEGO傳感器可位于一個或多個排氣后處理設(shè)備的下游。另外，在一些實(shí)例中，UEGO傳感器可由具有NOx感測元件和氧感測元件二者的NOx傳感器替代。此外，氧傳感器125安置在排放設(shè)備70的下游。

排氣再循環(huán)(EGR)可經(jīng)由EGR閥158被提供到發(fā)動機(jī)?？蛇x擇性地打開和關(guān)閉EGR閥158以當(dāng)進(jìn)氣歧管壓力小于排氣歧管壓力時允許排氣從排氣歧管48流到進(jìn)氣歧管44。

壓縮空氣可經(jīng)由后渦輪增壓氣流控制閥167和通道169從壓縮機(jī)162供應(yīng)到渦輪機(jī)164下游和排放設(shè)備70上游的位置處的排氣通道165。排氣通道165將排氣從排氣歧管48運(yùn)送到大氣。

系統(tǒng)還包括燃料噴射器123，其用于將燃料噴射到排氣通道165中以用于在渦輪機(jī)164內(nèi)燃燒，這允許渦輪機(jī)164作為渦輪發(fā)動機(jī)操作。響應(yīng)于排放系統(tǒng)組件(例如，渦輪機(jī)164的葉片)的溫度大于組件退化閾值溫度或響應(yīng)于扭矩需求(例如，駕駛員需求扭矩)，燃料經(jīng)由噴射器123噴射。當(dāng)激活噴射器123時，發(fā)動機(jī)10可以以稀的最大扭矩(例如，(LBT)，一種富含化學(xué)計(jì)量的最稀的發(fā)動機(jī)空氣-燃料比，其在發(fā)動機(jī)速度、負(fù)載和爆震限制火花正時處產(chǎn)生最大發(fā)動機(jī)扭矩)操作。

可替換地，燃料可經(jīng)由噴射器123噴射，而發(fā)動機(jī)10沒有激活。此外，經(jīng)過后渦輪增壓氣流控制閥167的氣流可經(jīng)調(diào)整以在排放設(shè)備70上游和渦輪機(jī)164下游的排氣通道165中提供化學(xué)計(jì)量的排氣混合物。在一個實(shí)例中，基于噴射到發(fā)動機(jī)10的燃料、噴射到排氣通道165的燃料和經(jīng)過發(fā)動機(jī)10的氣流，經(jīng)過后渦輪增壓氣流控制閥167的氣流被調(diào)整到開環(huán)位置。響應(yīng)于后排放控制設(shè)備氧傳感器125，進(jìn)一步調(diào)整閥167的開環(huán)位置。

例如，如果氧傳感器125指示富的排氣，后渦輪增壓氣流控制閥167開口量增加以在氧傳感器125處提供化學(xué)計(jì)量的排氣。這樣，提供圖1的系統(tǒng)用于降低排氣組件溫度，同時提供較高的催化劑效率和/或?qū)u輪機(jī)164操作作為渦輪發(fā)動機(jī)。

圖1的系統(tǒng)也包括前渦輪增壓氣流控制閥171。閥171選擇性地允許空氣從增壓室46流到排氣通道165。壓縮機(jī)162可以以比排氣通道165中的排氣壓力更高的壓力對空氣加壓。在一個實(shí)例中，閥171的開環(huán)開口量基于所需求的渦輪發(fā)動機(jī)扭矩。另外，響應(yīng)于氧傳感器126的輸出，調(diào)整閥171的位置，以在渦輪機(jī)164的入口處提供所需的空氣-燃料比。

圖1的系統(tǒng)也可包括排氣通道165中可選的額外的火花塞66和擋板閥122。火花塞66可被激活以點(diǎn)燃經(jīng)由燃料噴射器123和前渦輪增壓氣流控制閥171提供到膨脹室129的燃料和空氣混合物。點(diǎn)燃的空氣和燃料在渦輪機(jī)164中膨脹以向圖3和圖4中詳細(xì)示出的車輛動力傳動系統(tǒng)提供扭矩。

響應(yīng)于駕駛員需求扭矩或在包括但不限于巡航控制和最大功率模式的選擇模式中，可操作渦輪機(jī)164。在巡航控制模式中，可操作渦輪機(jī)164同時發(fā)動機(jī)10停止旋轉(zhuǎn)。渦輪機(jī)164可在巡航模式中以選定的車輛速度激活，渦輪機(jī)164在所述選定的車輛速度以大于閾值效率操作。在最大功率模式期間，渦輪機(jī)164可激活以增大發(fā)動機(jī)功率，從而增加傳動系輸出。渦輪機(jī)164可通過在渦輪機(jī)164上游供應(yīng)燃料和/或空氣被激活為渦輪發(fā)動機(jī)。膨脹室129中的富排氣可在存在通過閥171供應(yīng)的空氣的情況下燃燒并在渦輪機(jī)164中膨脹。

擋板閥122減少過度的排氣背壓和流進(jìn)增壓室46中的回流的可能性。膨脹室129允許排氣膨脹使得空氣可以以較低增壓壓力從增壓室46進(jìn)入膨脹室129。在排氣通道165中不包括火花塞的系統(tǒng)中，空氣和燃料排氣混合物可經(jīng)由延遲發(fā)動機(jī)火花正時來點(diǎn)燃。另外，在一些實(shí)例中，不參與汽缸30內(nèi)燃燒的新鮮空氣可在進(jìn)氣門和排氣門重疊期間(例如，吹掃)經(jīng)過汽缸30使得可省略閥171。

在渦輪機(jī)164通過點(diǎn)燃膨脹室129中的空氣和燃料混合物來激活的模式期間，富排氣被提供到渦輪機(jī)164。前渦輪增壓氣流控制閥171基于渦輪機(jī)速度和駕駛員需求扭矩打開以向渦輪機(jī)164提供所需氣流。經(jīng)由噴射器123噴射的燃料也可基于渦輪機(jī)速度和駕駛員需求扭矩。

控制器12在圖1中示出為常規(guī)的微型計(jì)算機(jī)，其包括微型處理器單元(CPU)102、輸入/輸出端口(I/O)104、只讀(非暫時性)存儲器(ROM)106、隨機(jī)存取存儲器(RAM)108、保活存儲器(KAM)110，以及常規(guī)的數(shù)據(jù)總線?？刂破?2被示出從耦接到發(fā)動機(jī)10的傳感器接收各種信號，除之前討論的那些信號之外，還包括：來自溫度傳感器112的發(fā)動機(jī)冷卻液溫度(ECT)；耦接到加速器踏板130用于感測由駕駛員132調(diào)整的加速器位置的位置傳感器134；來自耦接到進(jìn)氣歧管44的壓力傳感器120的發(fā)動機(jī)歧管壓力(MAP)的測量值；來自壓力傳感器122的增壓壓力；來自氧傳感器126的排氣氧濃度；以及來自傳感器58的節(jié)氣門位置的測量值。也可感測大氣壓(未示出傳感器)以用于通過控制器12處理。

在操作期間，發(fā)動機(jī)10內(nèi)的每個汽缸通常經(jīng)歷四沖程循環(huán)：該循環(huán)包括進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程，和排氣沖程。在汽缸30的進(jìn)氣沖程期間，通常排氣門關(guān)閉且進(jìn)氣門打開。空氣經(jīng)由進(jìn)氣歧管44被引入汽缸30中且活塞移動到汽缸的底部以便增加汽缸30內(nèi)的容積。活塞靠近汽缸的底部且在其沖程末端的位置(例如，當(dāng)汽缸30處于其最大容積時)通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員成為下止點(diǎn)(BDC)。在壓縮沖程期間，進(jìn)氣門和排氣門關(guān)閉。汽缸30中的活塞朝向汽缸蓋移動以便壓縮汽缸30內(nèi)的空氣?；钊谄錄_程末端并最接近汽缸蓋的點(diǎn)(例如，當(dāng)汽缸30處于其最小容積時)通常被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為上止點(diǎn)(TDC)。在以下稱為噴射的過程中，燃料被引入燃燒室中。在一些實(shí)例中，燃料可在單一汽缸循環(huán)期間被多次噴射到汽缸。在以下稱為點(diǎn)火的過程中，噴射的燃料通過火花塞88點(diǎn)燃，從而導(dǎo)致燃燒。在膨脹沖程期間，膨脹氣體將活塞推回到BDC。曲軸40將活塞移動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩。最后，在排氣沖程期間，排氣門打開以將燃燒的空氣-燃料混合物釋放到排氣歧管48，且活塞返回到TDC。注意的是，上述僅作為實(shí)例描述，且進(jìn)氣門和排氣門打開和/或關(guān)閉正時可改變，以便提供正或負(fù)氣門重疊、遲的進(jìn)氣門關(guān)閉，或各種其它實(shí)例。另外，在一些實(shí)例中，可使用二沖程循環(huán)而不是四沖程循環(huán)。

經(jīng)過發(fā)動機(jī)10的氣流始于進(jìn)氣42并前進(jìn)到壓縮機(jī)162?？諝馔顺鰤嚎s機(jī)162，在前進(jìn)到進(jìn)氣歧管44之前進(jìn)入增壓室46。在參與燃燒之后作為排氣排出之前，空氣然后流經(jīng)汽缸30。排氣在前進(jìn)到渦輪機(jī)164之前進(jìn)入排氣歧管48。排氣離開渦輪機(jī)164并在釋放到大氣之前進(jìn)入排放設(shè)備70。因此，進(jìn)氣42基于經(jīng)過發(fā)動機(jī)10的流動的方向位于排放設(shè)備70的上游。

如果圖1的系統(tǒng)以其中排放系統(tǒng)組件(例如，渦輪機(jī)164的葉片)的溫度大于組件退化閾值溫度的較高速度和負(fù)載操作，發(fā)動機(jī)從利用化學(xué)計(jì)量的空氣-燃料比操作發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)換到利用富化學(xué)計(jì)量的空氣和燃料混合物操作發(fā)動機(jī)，從而降低排放系統(tǒng)組件的溫度。組件退化閾值溫度表示其中如果排放系統(tǒng)組件高于組件退化閾值溫度達(dá)預(yù)定時間量可出現(xiàn)排氣組件退化的溫度。富發(fā)動機(jī)空氣-燃料比增加發(fā)動機(jī)外的熱傳遞并降低燃燒溫度。響應(yīng)于排放系統(tǒng)組件(例如，渦輪機(jī)164的葉片)的溫度大于組件退化閾值溫度，打開后渦輪增壓氣流控制閥。在一個實(shí)例中，基于發(fā)動機(jī)燃料流量、發(fā)動機(jī)空氣質(zhì)量流量以及噴射到排氣通道165的燃料量，經(jīng)過后渦輪增壓氣流控制閥167的氣流被命令到開環(huán)位置。然后響應(yīng)于氧傳感器125調(diào)整開環(huán)閥位置以提供進(jìn)入排放控制設(shè)備70的化學(xué)計(jì)量的排氣。

現(xiàn)在參考圖2A，示出第一實(shí)例動力傳動系統(tǒng)200A。設(shè)備和機(jī)械連接經(jīng)由實(shí)線示出。電連接經(jīng)由虛線示出。

圖1的發(fā)動機(jī)10被示出帶有與渦輪機(jī)164流體連通的排氣歧管48。發(fā)動機(jī)10還被示出在圖3所示的行星齒輪362處機(jī)械地耦接到行星齒輪組201A以使得發(fā)動機(jī)扭矩可被傳遞到行星齒輪組201A。渦輪機(jī)164機(jī)械地耦接到行星齒輪組201A。渦輪機(jī)164機(jī)械地耦接到圖3所示的行星齒輪304以使得渦輪機(jī)164可傳遞扭矩到行星齒輪組201A。馬達(dá)/發(fā)電機(jī)220被示出機(jī)械地耦接到圖3所示的中心齒輪(sun gear)302，以使得當(dāng)渦輪機(jī)164作為渦輪發(fā)動機(jī)操作時，馬達(dá)/發(fā)電機(jī)220可從渦輪機(jī)164接收功率。馬達(dá)/發(fā)電機(jī)220可旋轉(zhuǎn)中心齒輪302以向行星齒輪組201A提供扭矩。馬達(dá)/發(fā)電機(jī)220還被示出與電能存儲設(shè)備210電連通。

第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)202被示出在圖3所示的中心齒輪360處機(jī)械地耦接到行星齒輪組201A以使得來自第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)202的扭矩可被供應(yīng)到行星齒輪組201A。第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)202與電存儲設(shè)備210電連通。牽引馬達(dá)250被示出經(jīng)由齒輪組290機(jī)械地耦接到動力傳動系統(tǒng)200A和行星齒輪組201A。牽引馬達(dá)250也與電存儲設(shè)備210電連通。行星齒輪組200A和牽引馬達(dá)250經(jīng)由軸231輸送扭矩到車輪。因此，行星齒輪組200A允許活塞發(fā)動機(jī)10、渦輪發(fā)動機(jī)164、第一馬達(dá)/發(fā)電機(jī)220以及第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)202機(jī)械地耦接而不需要離合器。然而，在一些實(shí)例中，馬達(dá)/發(fā)電機(jī)中的至少一個可被選擇性地離合聯(lián)接到動力傳動系統(tǒng)200A。

現(xiàn)在參考圖2B，示出第二實(shí)例動力傳動系統(tǒng)200B。設(shè)備和機(jī)械連接經(jīng)由實(shí)線示出。電連接經(jīng)由虛線示出。

圖1的發(fā)動機(jī)10被示出帶有與渦輪機(jī)164流體連通的排氣歧管48。發(fā)動機(jī)10還被示出在圖4所示的行星齒輪404處機(jī)械地耦接到行星齒輪組201B以使得發(fā)動機(jī)扭矩可傳遞到行星齒輪組201B。渦輪機(jī)164機(jī)械地耦接到行星齒輪組201B。渦輪機(jī)164機(jī)械地耦接到圖4所示的行星齒輪430以使得渦輪機(jī)164可傳遞扭矩到行星齒輪組201B。馬達(dá)/發(fā)電機(jī)220被示出機(jī)械地耦接到圖4所示的環(huán)形齒輪440以使得當(dāng)渦輪機(jī)164作為渦輪發(fā)動機(jī)操作時馬達(dá)/發(fā)電機(jī)220可從渦輪機(jī)164接收功率。馬達(dá)/發(fā)電機(jī)220可向環(huán)形齒輪440提供扭矩以向行星齒輪組201B提供扭矩。馬達(dá)/發(fā)電機(jī)220也被示出與電能存儲設(shè)備210電連通。

第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)202被示出在圖4所示的中心齒輪402處機(jī)械地耦接到行星齒輪組201B以使得來自第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)202的扭矩可被供應(yīng)到行星齒輪組201B。第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)202與電存儲設(shè)備210電連通。馬達(dá)/發(fā)電機(jī)202可向行星齒輪402提供扭矩以向行星齒輪組201B提供扭矩。牽引馬達(dá)250被示出經(jīng)由齒輪組290機(jī)械地耦接到動力傳動系統(tǒng)200B和行星齒輪組201B。牽引馬達(dá)250也與電存儲設(shè)備210電連通。行星齒輪組201B和牽引馬達(dá)250經(jīng)由軸231輸送扭矩到車輪。因此，行星齒輪組201B允許活塞發(fā)動機(jī)10、渦輪發(fā)動機(jī)164、第一馬達(dá)/發(fā)電機(jī)220以及第二馬達(dá)/發(fā)電機(jī)202機(jī)械地耦接而不需要離合器。然而，在一些實(shí)例中，馬達(dá)/發(fā)電機(jī)中的至少一個可選擇性地離合聯(lián)接到動力傳動系統(tǒng)200B。此外，盡管渦輪機(jī)扭矩可經(jīng)過圖4的齒輪430傳遞且活塞扭矩經(jīng)由齒輪組404傳遞，但是提供經(jīng)過齒輪430的渦輪機(jī)扭矩和經(jīng)過齒輪組404的活塞扭矩也是可行的。

現(xiàn)在參考圖3，示出實(shí)例行星齒輪組201A的平面圖。包括外齒320和內(nèi)齒322的第一外環(huán)形齒輪310環(huán)繞多個行星齒輪304和中心齒輪302。環(huán)形齒輪310可旋轉(zhuǎn)，而中心齒輪302靜止不動。相反地，中心齒輪302可旋轉(zhuǎn)，而環(huán)形齒輪310保持靜止不動。第一外環(huán)形齒輪310經(jīng)由齒320和380機(jī)械地接合第二環(huán)形齒輪370以使得扭矩可在第一外環(huán)形齒輪310和第二外環(huán)形齒輪370之間傳遞。

包括外齒380和內(nèi)齒382的第二外環(huán)形齒輪370環(huán)繞多個行星齒輪362和中心齒輪360。環(huán)形齒輪370可旋轉(zhuǎn)，而中心齒輪360靜止不動。相反地，中心齒輪360可旋轉(zhuǎn)，而環(huán)形齒輪370保持靜止不動。齒輪350可將扭矩從行星齒輪組201A直接傳遞到混合動力車輛動力傳動系統(tǒng)牽引馬達(dá)和車輪。

應(yīng)該注意的是，第一外環(huán)形齒輪310的直徑可大于或小于第二外環(huán)形齒輪370的直徑。

如利用圖2A所討論且如圖2A所示，行星齒輪304直接耦接到渦輪發(fā)動機(jī)164。第一中心齒輪302直接機(jī)械地耦接到第一發(fā)電機(jī)且第二中心齒輪直接機(jī)械地耦接到第二發(fā)電機(jī)。行星齒輪362直接機(jī)械耦接到圖1的活塞發(fā)動機(jī)10。

現(xiàn)在參考圖4，示出另一實(shí)例行星齒輪組201B的平面圖。包括外齒412和內(nèi)齒414的第一外環(huán)形齒輪410環(huán)繞多個行星齒輪404和中心齒輪402。環(huán)形齒輪410可旋轉(zhuǎn)，而中心齒輪402靜止不動。相反地，中心齒輪402可旋轉(zhuǎn)，而環(huán)形齒輪410保持靜止不動。第一外環(huán)形齒輪410經(jīng)由外齒412機(jī)械地接合第二組行星齒輪430以使得扭矩可在第一外環(huán)形齒輪410和第二組行星齒輪430之間傳遞。

包括外齒442和內(nèi)齒444的第二外環(huán)形齒輪440環(huán)繞行星齒輪430、第一環(huán)形齒輪410、行星齒輪404和中心齒輪402。扭矩經(jīng)由齒輪420從行星齒輪組210B傳遞到混合動力車輛動力傳動系統(tǒng)牽引馬達(dá)和車輪。

如利用圖2B所討論且如圖2B所示，行星齒輪404直接耦接到活塞發(fā)動機(jī)10。第一中心齒輪402直接機(jī)械地耦接到第二發(fā)電機(jī)。行星齒輪403直接機(jī)械地耦接到圖1所示的渦輪發(fā)電機(jī)164。第二外環(huán)形齒輪440直接機(jī)械地耦接到第一發(fā)電機(jī)。

因此，圖1至圖4的系統(tǒng)提供了混合動力車輛動力傳動系統(tǒng)，其包括：發(fā)動機(jī)；電機(jī)；沿發(fā)動機(jī)的排氣通道定位的渦輪發(fā)電機(jī)；以及機(jī)械地耦接到發(fā)動機(jī)、電機(jī)和渦輪發(fā)電機(jī)的行星齒輪組?；旌蟿恿囕v動力傳動系統(tǒng)包括其中行星齒輪組包括兩個中心齒輪和兩個環(huán)形齒輪。混合動力車輛動力傳動系統(tǒng)包括其中行星齒輪組包括一個中心齒輪和兩個環(huán)形齒輪的實(shí)際總數(shù)量?；旌蟿恿囕v動力傳動系統(tǒng)還包括機(jī)械地鏈接車輪到行星齒輪組的環(huán)形齒輪的齒輪?；旌蟿恿囕v動力傳動系統(tǒng)包括其中電機(jī)為牽引馬達(dá)，且還包括第一發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)機(jī)械地耦接到行星齒輪組。混合動力車輛動力傳動系統(tǒng)還包括第二發(fā)電機(jī)，所述第二發(fā)電機(jī)機(jī)械地耦接到行星齒輪組?；旌蟿恿囕v動力傳動系統(tǒng)還包括沿渦輪發(fā)電機(jī)上游的排氣通道安置的燃料源和點(diǎn)火源。

圖1至圖4的系統(tǒng)也提供了混合動力車輛動力傳動系統(tǒng)，其包括：發(fā)動機(jī)；電機(jī)；沿發(fā)動機(jī)的排氣通道定位的渦輪發(fā)電機(jī)；以及機(jī)械地耦接到發(fā)動機(jī)、電機(jī)和渦輪發(fā)電機(jī)的行星齒輪組，所述行星齒輪組包括至少一個中心齒輪和兩個環(huán)形齒輪?；旌蟿恿囕v動力傳動系統(tǒng)還包括第二中心齒輪?；旌蟿恿囕v動力傳動系統(tǒng)包括其中兩個環(huán)形齒輪中的第一環(huán)形齒輪與兩個環(huán)形齒輪中的第二環(huán)形齒輪直接機(jī)械接觸?；旌蟿恿囕v動力傳動系統(tǒng)包括其中兩個環(huán)形齒輪中的第一環(huán)形齒輪不與兩個環(huán)形齒輪中的第二環(huán)形齒輪機(jī)械接觸?；旌蟿恿囕v動力傳動系統(tǒng)包括其中第一環(huán)形齒輪被第二環(huán)形齒輪環(huán)繞?；旌蟿恿囕v動力傳動系統(tǒng)還包括多個行星齒輪?；旌蟿恿囕v動力傳動系統(tǒng)包括其中多個行星齒輪的至少一部分與兩個環(huán)形齒輪直接機(jī)械接觸。

現(xiàn)在參考圖5，示出用于操作車輛動力傳動系統(tǒng)的方法。圖5的方法可作為存儲在非暫時性存儲器中的可執(zhí)行指令包括在圖1至圖4的系統(tǒng)中。另外，圖5的方法的部分可為在物理世界中由控制器采取的動作以轉(zhuǎn)變車輛工況。

在502處，方法500確定車輛工況。車輛工況可包括但不限于車輛速度、駕駛員需求扭矩、電池荷電狀態(tài)、發(fā)動機(jī)速度、發(fā)動機(jī)負(fù)載、發(fā)動機(jī)燃料量，和發(fā)動機(jī)空氣量、牽引馬達(dá)速度、第一發(fā)電機(jī)速度，以及第二發(fā)電機(jī)速度。車輛工況可經(jīng)由從車輛傳感器和致動器接收數(shù)據(jù)的控制器確定。在確定工況之后，方法500前進(jìn)到504。

在504處，方法500確定所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩。在一個實(shí)例中，所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩為所需的車輪扭矩。另外，所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩可包括扭矩以操作一個或兩個發(fā)電機(jī)從而對電能存儲設(shè)備充電。在其它實(shí)例中，所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩為行星齒輪組(例如，如圖2A和圖2B中所示的201A或201B)的扭矩輸出的量。所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩可基于駕駛員需求扭矩，且駕駛員需求扭矩基于加速器踏板位置和車輛速度。例如，可基于經(jīng)由車輛速度和加速器踏板位置編索引的表格或函數(shù)確定40N-m的動力傳動系統(tǒng)扭矩將被輸入到行星齒輪組中以推進(jìn)車輛。在確定所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩之后，方法500前進(jìn)到506。

在506處，方法500判斷所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩是否可僅通過牽引馬達(dá)來滿足。牽引馬達(dá)扭矩可為電池荷電狀態(tài)和牽引馬達(dá)速度的函數(shù)。在一個實(shí)例中，電池荷電狀態(tài)和牽引馬達(dá)速度用于為表格或函數(shù)編索引，考慮到目前的牽引馬達(dá)速度和電池荷電狀態(tài)，所述表格或函數(shù)輸出最大牽引馬達(dá)扭矩的值。如果所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩可僅通過牽引馬達(dá)來滿足，答案為是，且方法500前進(jìn)到508。否則，答案為否且方法500前進(jìn)到510。

在508處，方法500操作牽引馬達(dá)作為輸送到動力傳動系統(tǒng)以推進(jìn)車輛的正扭矩的唯一來源。牽引馬達(dá)可經(jīng)由圖2A所示的能量存儲設(shè)備210被供應(yīng)提供所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩的電壓和電流。牽引馬達(dá)供應(yīng)扭矩到車輪且方法500退出。

在510處，方法500判斷所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩是否僅通過牽引馬達(dá)和渦輪發(fā)動機(jī)(例如，渦輪機(jī)164)來滿足。牽引馬達(dá)扭矩可為電池荷電狀態(tài)和牽引馬達(dá)速度的函數(shù)，同時牽引馬達(dá)扭矩可為供應(yīng)到渦輪發(fā)動機(jī)的空氣和燃料的量的函數(shù)。在一個實(shí)例中，電池荷電狀態(tài)和牽引馬達(dá)速度用于為表格或函數(shù)編索引，考慮到目前的牽引馬達(dá)速度和電池荷電狀態(tài)，所述表格或函數(shù)輸出最大牽引馬達(dá)扭矩的值。同樣地，用于目前的渦輪機(jī)工況的最大氣流和燃料流可用于為輸出最大渦輪發(fā)動機(jī)扭矩的表格或函數(shù)編索引。如果所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩可僅通過牽引馬達(dá)和渦輪發(fā)動機(jī)來滿足，答案為是，且方法500前進(jìn)到512。否則，答案為否，且方法500前進(jìn)到514。

在512處，方法500停用活塞發(fā)動機(jī)并激活牽引馬達(dá)和渦輪發(fā)動機(jī)?；钊l(fā)動機(jī)可通過停止向活塞發(fā)動機(jī)的燃料流和火花被停用。另外，渦輪發(fā)動機(jī)可通過允許渦輪發(fā)動機(jī)上游的發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)中的燃料和空氣流來激活。發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)中的空氣-燃料混合物可經(jīng)由來自火花塞的火花燃燒。通過允許電壓和電流從電能存儲設(shè)備到牽引馬達(dá)來激活牽引馬達(dá)。牽引馬達(dá)和渦輪發(fā)動機(jī)被命令到兩個扭矩水平，當(dāng)添加時，所述兩個扭矩水平在行星齒輪組的輸出處或在車輪處提供所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩。扭矩經(jīng)由傳遞渦輪機(jī)扭矩經(jīng)過如圖2A和圖2B所示的行星齒輪組被提供到動力傳動系統(tǒng)。在512后，方法500前進(jìn)到退出。

在514處，方法500起動并激活活塞發(fā)動機(jī)。在激活時活塞發(fā)動機(jī)燃燒空氣和燃料。另外，在激活時發(fā)動機(jī)可向動力傳動系統(tǒng)提供正扭矩。

在516處，方法500判斷所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩是否可僅通過牽引馬達(dá)和活塞發(fā)動機(jī)來滿足。牽引馬達(dá)扭矩可為電池荷電狀態(tài)和牽引馬達(dá)速度的函數(shù)，同時牽引馬達(dá)扭矩可為供應(yīng)到渦輪發(fā)動機(jī)的空氣和燃料的量的函數(shù)。在一個實(shí)例中，電池荷電狀態(tài)和牽引馬達(dá)速度用于為表格或函數(shù)編索引，考慮到目前的牽引馬達(dá)速度和電池荷電狀態(tài)，所述表格或函數(shù)輸出最大牽引馬達(dá)扭矩的值。類似地，用于目前的發(fā)動機(jī)速度的最大氣流和燃料流可用于為輸出最大活塞發(fā)動機(jī)扭矩的表格或函數(shù)編索引。如果所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩可僅通過牽引馬達(dá)和活塞發(fā)動機(jī)來滿足，答案為是，且方法500前進(jìn)到520。否則，答案為否，且方法500前進(jìn)到518。

在520處，方法500響應(yīng)于所需動力傳動系統(tǒng)扭矩選擇性地操作牽引馬達(dá)來增大活塞發(fā)動機(jī)扭矩。如果所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩不是最大值，可僅激活活塞發(fā)動機(jī)。如果所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩為較高值，發(fā)動機(jī)和牽引馬達(dá)都可向動力傳動系統(tǒng)提供扭矩。通過停止到渦輪發(fā)電機(jī)的空氣和燃料流來停用渦輪發(fā)電機(jī)。活塞發(fā)動機(jī)扭矩和牽引馬達(dá)各提供所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩的一部分以使得當(dāng)活塞發(fā)動機(jī)扭矩被添加到牽引馬達(dá)扭矩時，結(jié)果為所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩?；钊l(fā)動機(jī)扭矩被輸入到行星齒輪組。在牽引馬達(dá)和活塞發(fā)動機(jī)提供所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩之后，方法500前進(jìn)到退出。

在518處，方法500激活牽引馬達(dá)和渦輪發(fā)動機(jī)以使得活塞發(fā)動機(jī)、渦輪發(fā)動機(jī)和牽引馬達(dá)是活躍的。渦輪發(fā)動機(jī)、活塞發(fā)動機(jī)和牽引馬達(dá)各提供所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩的至少一部分?；钊l(fā)動機(jī)扭矩、渦輪發(fā)動機(jī)扭矩，和牽引馬達(dá)扭矩添加到所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩?；钊l(fā)動機(jī)扭矩和渦輪發(fā)動機(jī)扭矩被輸入到行星齒輪組且然后與牽引馬達(dá)扭矩結(jié)合以提供所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩。在提供所需的動力傳動系統(tǒng)扭矩之后方法500前進(jìn)到退出。

圖5的方法提供了混合動力車輛動力傳動系統(tǒng)操作方法，其包括：在行星齒輪組中結(jié)合電機(jī)、活塞發(fā)動機(jī)和沿活塞發(fā)動機(jī)的排氣通道安置的渦輪發(fā)動機(jī)的扭矩；并將扭矩從行星齒輪組傳遞到車輪?；旌蟿恿囕v操作方法還包括從傳感器接收輸入到控制器，并響應(yīng)于來自傳感器的輸入，選擇性地激活電機(jī)、活塞發(fā)動機(jī)和渦輪發(fā)電機(jī)中的一個或多個?；旌蟿恿囕v操作方法包括其中電機(jī)直接機(jī)械地耦接到行星齒輪組的環(huán)形齒輪?；旌蟿恿囕v操作方法包括其中活塞發(fā)動機(jī)直接機(jī)械地耦接到行星齒輪組的行星齒輪。混合動力車輛操作方法包括其中渦輪發(fā)動機(jī)直接機(jī)械地耦接到行星齒輪組的行星齒輪?；旌蟿恿囕v操作方法還包括響應(yīng)于駕駛員需求扭矩，選擇性地激活和停用電機(jī)、活塞發(fā)動機(jī)和渦輪發(fā)動機(jī)。

如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的那樣，圖5所述的方法可表示任何數(shù)量的處理策略中的一個或多個，諸如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等。正因如此，所示的各種步驟或功能可按照所示順序，并行，或在一些情況下省略地執(zhí)行。同樣地，處理次序不是實(shí)現(xiàn)本文所述的目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)必須要求的，而是為了便于說明和描述而提供。另外，本文所述的方法可為在物理世界中通過控制器采取的動作和控制器內(nèi)的指令的組合。本文所公開的控制方法和程序的至少部分可作為可執(zhí)行指令存儲在非暫時性存儲器中且可通過包括控制器的控制系統(tǒng)結(jié)合各種傳感器、致動器，和其它發(fā)動機(jī)硬件執(zhí)行。雖然未明確示出，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識到所示步驟、方法或功能的一個或多個可根據(jù)正使用的特定策略重復(fù)執(zhí)行。

描述到此結(jié)束。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過閱讀其將想到不偏離本描述的精神和范圍的情況下的許多變體和修改。例如，以天然氣、汽油、柴油，或可替換的燃料配置操作的單一汽缸、I2、I3、I4、I5、V6、V8、V10、V12以及V16發(fā)動機(jī)可通過使用本描述而獲益。