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CN114074548A - 具有多个传动比的前端附件驱动 - Google Patents

具有多个传动比的前端附件驱动 Download PDF

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CN114074548A
CN114074548A CN202110920800.5A CN202110920800A CN114074548A CN 114074548 A CN114074548 A CN 114074548A CN 202110920800 A CN202110920800 A CN 202110920800A CN 114074548 A CN114074548 A CN 114074548A
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CN
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crankshaft
gear
vehicle
shaft
gear ratio
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Application number
CN202110920800.5A
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English (en)
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G·A·帕帕约安努
T·沃恩
N·达林
约翰·爱德华·布雷维克
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Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
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Publication date
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Abstract

本公开提供了“具有多个传动比的前端附件驱动”。一种车辆包括：发动机，所述发动机具有曲轴；电机，所述电机具有轴；以及前端附件驱动(FEAD)。所述FEAD包括：多挡带轮总成，所述多挡带轮总成安装到所述曲轴和所述轴中的一者；带轮，所述带轮安装到所述曲轴和所述轴中的另一者；以及张紧构件，所述张紧构件绕接在所述多挡带轮总成和所述带轮上。所述多挡带轮总成被配置为在所述轴与所述曲轴之间建立低传动比，并且在所述轴与所述曲轴之间建立高传动比。车辆控制器被编程为在所述高传动比与所述低传动比之间切换以优化所述FEAD的工况。

Description

具有多个传动比的前端附件驱动
技术领域
本公开涉及用于发动机的前端附件驱动，并且更具体地涉及用于与带集成式起动机-发电机一起使用的多挡前端附件驱动。
背景技术
发动机包括用于为诸如水泵、动力转向泵、交流发电机和空调之类的附件供电的前端附件驱动(FEAD)。发动机曲轴以及附件中的每一者包括带轮。一个或多个皮带绕接(train around)在带轮上以将附件可驱动地连接到曲轴。
一些混合动力车辆包括起动机/发电机，诸如连接到FEAD的带集成式起动机/发电机(BISG)。BISG电连接到电池。BISG可以用于提供附加的驱动扭矩。
发明内容
根据一个实施例，一种车辆包括：发动机，所述发动机具有曲轴；电机，所述电机具有轴；以及前端附件驱动(FEAD)。所述FEAD包括：张紧构件，所述张紧构件将所述曲轴和所述轴可操作地连接；以及齿轮传动装置，所述齿轮传动装置被配置为在处于第一状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第一传动比并且在处于第二状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第二传动比。所述第二传动比高于所述第一传动比。车辆控制器被编程为响应于针对用所述电机起动所述发动机的请求而命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况并且命令所述电机起动所述发动机。
根据另一个实施例，一种车辆包括：发动机，所述发动机具有曲轴；电机，所述电机具有轴；以及前端附件驱动(FEAD)。所述FEAD包括：多挡(multi-speed)带轮总成，所述多挡带轮总成安装到所述曲轴和所述轴中的一者；带轮，所述带轮安装到所述曲轴和所述轴中的另一者；以及张紧构件，所述张紧构件绕接在所述多挡带轮总成和所述带轮上。所述多挡带轮总成被配置为在所述轴与所述曲轴之间建立低传动比，并且在所述轴与所述曲轴之间建立高传动比。车辆控制器被编程为响应于针对用所述电机进行再生制动的请求而命令所述多挡带轮总成建立所述高传动比。
根据又一实施例，一种车辆包括：发动机，所述发动机具有曲轴；电机，所述电机具有轴；以及前端附件驱动(FEAD)。所述FEAD包括：张紧构件，所述张紧构件将所述曲轴和所述轴可操作地连接；以及齿轮传动装置，所述齿轮传动装置被配置为在处于第一状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第一传动比并且在处于第二状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第二传动比。所述第二传动比大于所述第一传动比。车辆控制器被编程为响应于所述电机的电功率输出小于期望值而命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况以增加所述电功率输出。
附图说明
图1是包括带集成式起动机-发电机的混合动力车辆的图式。
图2示出了示出当以3:1传动比连接到发动机时BISG在一定速度范围内的电功率输出的示例性曲线图。
图3示出了示出当以6:1传动比连接到发动机时BISG在一定速度范围内的电功率输出的示例性曲线图。
图4A是FEAD的前视图，所述FEAD具有安装到发动机的曲轴的多挡带轮总成和绕接在BISG和至少一个其他附件部件上的张紧构件。
图4B是另一个FEAD的前视图，所述FEAD具有安装到发动机的曲轴的多挡带轮总成和用于BISG的专用张紧构件。
图5是具有安装到BISG的多挡带轮总成的又一FEAD的示意图。
图6是根据本公开的一个实施例的多挡带轮总成的侧视截面图。
图7是用于控制用BISG和多挡前端附件驱动起动静止车辆的算法的流程图。
图8是用于控制具有BISG和多挡前端附件驱动的发动机的起动-停止的算法的流程图。
图9是用于基于BISG的电气输出来控制多挡前端附件驱动的传动比的算法的流程图。
图10是用于控制在再生制动期间多挡前端附件驱动的传动比的算法的流程图。
具体实施方式
本文中描述了本公开的各实施例。然而，应当理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以呈现各种和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文所公开的具体结构和功能细节不应被解释为是限制性的，而仅是作为教导本领域技术人员以不同方式采用本发明的代表性基础。如本领域的普通技术人员将理解，参考附图中的任一附图示出和描述的各个特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征组合以产生未明确地示出或描述的实施例。所示特征的组合提供典型应用的代表性实施例。然而，对于特定的应用或实施方案，可能期望与本公开的教导一致的对特征的各种组合和修改。
参考图1，示出了根据本公开的实施例的轻度混合动力电动车辆(MHEV)10的示意图。车辆10包括动力传动系统12。动力传动系统12包括驱动变速器16(例如，多阶梯传动比自动变速器)的发动机14。发动机14可以是以汽油、柴油或天然气等为燃料的内燃发动机。变速器16的输出联接到传动轴18，所述传动轴将扭矩传输到差速器20。差速器20经由轴24将扭矩分配到车轮22。示例性车辆10被示出为后轮驱动，但是在其他实施例中可以是前轮驱动、全轮驱动或四轮驱动。
动力传动系统12还包括相关联的控制器50，诸如动力传动系统控制模块(PCM)。尽管被示出为一个控制器，但控制器50可以是较大控制系统的一部分，并且可由遍及车辆10的各种其他控制器(诸如车辆系统控制器(VSC))来控制。因此，应当理解，PCM 50和一个或多个其他控制器可以统称为“控制器”，其响应于来自各种传感器的信号而控制各种执行器以控制诸如操作发动机14、操作变速器16、电机等之类的功能。控制器50可以包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(CPU)。计算机可读存储装置或介质可包括例如呈只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和保活存储器(KAM)的易失性和非易失性存储装置。KAM是可用于在CPU断电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用许多已知存储器装置中的任一种来实施，所述存储器装置诸如PROM(可编程只读存储器)、EPROM(电PROM)、EEPROM(电可擦除PROM)、快闪存储器或能够存储数据的任何其他电、磁性、光学或组合存储器装置，所述数据中的一些表示由控制器用于控制发动机或车辆的可执行指令。
控制器经由输入/输出(I/O)接口(包括输入和输出信道)与各种发动机/车辆传感器和致动器进行通信，所述接口可以实施为提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等的单个集成接口。替代地，可以在将特定信号供应给CPU之前使用一个或多个专用硬件或固件芯片来调节和处理所述特定信号。控制器50可以传送信号进出发动机14、变速器16等。尽管未明确示出，但本领域普通技术人员将认识到在上文标识的子系统中的每一个内可以由控制器50控制的各种功能或部件。可以使用由控制器执行的控制逻辑和/或算法直接或间接致动的参数、系统和/或部件的代表性示例包括：燃料喷射正时、速率和持续时间、节气门位置、火花塞点火正时(用于火花点火发动机)、进气/排气门正时和持续时间、前端附件驱动(FEAD)部件(如交流发电机、空调压缩机)、电池充电或放电(包括确定最大充放电功率极限)、再生制动、电机操作、离合器等。通过I/O接口传送输入的传感器可以用于指示例如涡轮增压器增压压力、曲轴位置、发动机转速(RPM)、车轮、车辆速度、冷却剂温度、进气歧管压力、加速踏板位置、点火开关位置、节气门位置、空气温度、排气氧或其他排气成分浓度或存在、进气流量、变速器挡位、传动比或模式、变速器油温、变速器涡轮转速、变矩器旁通离合器状态、电池温度、电压、电流或荷电状态(SOC)。
车辆10包括连接到FEAD 28的BISG 26(有时称为P0马达/发电机)。BISG 26通常代替交流发电机。BISG 26是电机，所述电机被配置为用作马达或发电机。BISG 26可以是三相电动马达。FEAD 28包括张紧构件，例如皮带30，所述张紧构件将BISG 26可操作地联接到发动机14的曲轴32。例如，发动机14包括支撑在曲轴32上的相关联的带轮34，并且BISG 26包括支撑在BISG 26的轴38上的相关联的带轮36。(如下文将详细描述的，带轮34和36中的一者是多挡带轮总成的一部分)。轴38可以固定到BISG 26的转子并且可以被称为转子轴。皮带30绕接在这些带轮上，使得扭矩可以在发动机14与电机26之间传输。一个或多个附件可以包括通常示出为带轮40的带轮，所述带轮也与皮带30接合或者与连接到曲轴的第二皮带接合。即，FEAD可以包括单个皮带或多个皮带。FEAD 28允许附件由发动机14、BISG 26或其组合供电。
BISG 26电连接到电池42。电池42可以是高压或低压电池。例如，电池42和BISG 26可以是12V、48V或96V或300V电气系统的一部分。BISG 26可以通过电力电子器件(未示出)连接到电池42和其他车辆电气系统。BISG 26可以被配置为在发动机起动事件期间充当马达来起动发动机14，或者在车辆操作期间向动力传动系统12提供附加的扭矩。BISG 26还可以被配置为从发动机14接收扭矩并且充当发电机以对电池42再充电并对车辆的电气负载供电。BISG 26还可以被配置为执行再生制动。控制器50可以被配置为将信号传输到BISG26，以将BISG 26充当马达或发电机。BISG 26可以被配置为在充当发电机时提供电能以对牵引电池72充电或者提供电能以对车辆附件供电。
加速踏板44由车辆的驾驶员使用来提供所需的扭矩、动力或驱动命令(在本文为“驾驶员所需扭矩”)以推进车辆。通常，压下和释放加速踏板44会生成加速踏板位置信号，所述加速踏板位置信号可以由控制单元50解译以确定驾驶员所需扭矩。车辆的驾驶员还使用制动踏板46来提供需求制动扭矩以使车辆减速。通常，压下和释放制动踏板46生成制动踏板位置信号，所述制动踏板位置信号可以由控制器50解译为需要减小车辆速度。基于来自加速踏板44和制动踏板46的输入，控制器50命令到发动机14、BISG 26和摩擦制动器48的扭矩。控制器50被编程为仲裁发动机14与BISG 26之间的驾驶员所需扭矩，并且仲裁经由BISG 26进行的再生制动与摩擦制动器48之间的制动扭矩。
取决于车辆的尺寸和BISG 26的额定功率，车辆可以由发动机14或BISG 26至少以低速推进。例如，车辆10可以包括电动蠕行模式，其中当发动机14关闭时BISG 26推进车辆。(蠕行是指当释放了加速踏板和制动踏板这两者时车辆的移动。典型的蠕行速度小于每小时10英里)。在其他情况下，发动机14和BISG 26两者都用作推进车辆10的驱动源。发动机14在曲轴处产生发动机功率，所述发动机功率与从BISG 26通过FEAD 28输出的功率相加。然后，该组合功率通过变速器16和传动系发送到从动轮22。
尽管BISG 26被示出为与常规动力传动系统结合，但是BISG 26也可以与混合动力传动系统结合。此架构在申请人的美国专利号10,519,917(于2019年12月31日公布)中公开，所述专利的全部内容以引用方式并入本文。
在传统的FEAD中，曲轴与BISG的转子轴之间的传动比基于带轮的相对尺寸而固定。发动机是控制部件并设定FEAD的速度。BISG和发动机的最佳操作转速可能不同，从而导致BISG的效率和功能性降低。通常，BISG在比发动机高得多的RPM下最有效地操作。另外，被选择以提供最佳整体性能的固定传动比可能导致BISG与发动机之间的扭矩倍增不足以起动发动机或优化再生制动。
图2示出了示出BISG在一定速度(以每分钟转数(RPM)为单位)范围内的电功率输出的示例性曲线图。在该示例中，BISG峰值电气输出60在转子轴的8000RPM下为13.4千瓦(kW)。BISG转速下方是对应的发动机转速。在该示例中，FEAD在BISG与发动机之间具有3:1传动比(对于曲轴的每次旋转，BISG轴旋转3次)。利用该传动比，在2667RPM的发动机转速下实现BISG的峰值功率输出，所述发动机转速高于典型的巡航RPM并且远高于正常怠速(例如，650RPM)。在650RPM的正常怠速下并且即使在1500RPM的高怠速下，BISG也在低效区域中操作。这可能导致BISG无法提供必要的电气输出来满足所有车辆负载。
本公开提出了一种被配置为优化BISG和发动机的性能的多挡FEAD。多挡FEAD允许车辆10执行典型轻度混合动力无法执行的任务并更好地执行传统任务。例如，当发动机关闭时，BISG 26可能能够起动冷发动机、实现滚动停止-起动、将曲轴与FEAD、电力附件(例如，水泵和空调)分离、单独地推进车辆、改善再生制动、通过降低发动机转速、增加电气输出来减少发动机燃料消耗、消除电动水泵和空调单元、消除起动机马达等。
图3示出了相同的电功率输出60，但传动比为6:1。在该传动比下，BISG 26在1334RPM的发动机转速(高怠速)下产生峰值功率输出，并且BISG 26处于667RPM和2000RPM的发动机转速(其是用于发动机的燃料效率操作范围)之间的有利操作区域。
6:1传动比不仅在较低发动机转速下增加功率输出60，而且还在曲轴处提供增加的BISG扭矩。假设例如峰值BISG扭矩为50牛顿米(Nm)，则曲轴处的扭矩在3:1传动比下为150Nm，并且在6:1传动比下为300Nm。取决于发动机状况(例如，温度)和尺寸，150Nm可能无法起动发动机，而300Nm可能能够在所有状况下起动发动机。因此，具有多挡FEAD允许BISG通过换挡到较高传动比来起动发动机，从而在曲轴处产生更多扭矩。本文使用的“较高传动比”表示与某个其他传动比相比部件相对于彼此旋转得更快，即，6:1传动比高于3:1传动比。本文使用的“较低传动比”表示与某个其他传动比相比部件相对于彼此旋转得更慢，即，3:1传动比低于6:1传动比。在本公开中，传动比也可以被描述为相对于彼此更大或更小。较大的传动比表示与某个其他状况相比，部件相对于彼此旋转得更快，而较小的传动比表示与某个其他状况相比，部件相对于彼此旋转得更慢。
参考图4A，示出了用于示例性发动机102的示例性FEAD 100。发动机102和FEAD100可以用于车辆10或另一车辆中。发动机102包括水泵104，所述水泵使冷却剂循环通过发动机和车辆气候控制系统的加热器芯体。水泵104包括带轮106，所述带轮安装在水泵的可旋转轴上。包括带轮110的空调压缩机108安装到发动机102。BISG 112也安装到发动机，所述BISG具有支撑在转子轴118上的带轮114。BISG 112可以与上述BISG 26相同或类似。在该实施例中，多挡带轮总成116由曲轴支撑。多挡带轮总成116包括从曲轴接收功率的输入和可以呈带轮形式的输出。输入可以旋转地固定到曲轴。张紧构件(例如，皮带120)绕接在带轮106、110、114和总成116的带轮上。驱动多个附件的皮带120可以被称为蛇形皮带。多挡带轮总成被配置为在曲轴与附件之间建立不同的传动比。例如，多挡带轮总成被配置为至少在处于第一状况时在发动机的曲轴与BISG 112的轴118之间建立第一传动比，并且在处于第二状况时在曲轴与轴118之间建立第二传动比。FEAD 100可以包括皮带张紧器(任选的)和附加附件，诸如动力转向泵。
带轮总成116被配置为在输入与输出之间具有多个传动比。例如，带轮总成可以在输入与输出之间具有两个传动比，这继而为FEAD 100产生两个传动比。传动比可以被称为低传动比和高传动比。对于带轮总成116，低传动比可以是输入与输出之间的直接驱动(1:1)，即，输出旋转地固定到曲轴。替代地，低传动比可以在输入与输出之间具有传动比。对于高传动比，输出比曲轴旋转得更快。高传动比可以在输出与输入之间具有1.1:1至3:1之间的传动比。曲轴与BISG 112(以及其他附件)之间的总传动比是由带轮的相对尺寸乘以带轮总成116的传动比设定的固定传动比。例如，如果BISG 112与总成116的输出带轮之间的固定传动比为3:1，低传动比是直接驱动，并且高传动比是2:1，则在总成116处于较低传动比时BISG 112与曲轴之间的传动比为3:1，并且在处于高传动比时为6:1。这些值仅仅是示例性的，并且可以设想其他传动比。
图4B示出了替代实施例，其中专用张紧构件121(例如，皮带)用于将BISG 112'连接到带轮总成116'。水泵104'和AC压缩机108'可以通过另一个皮带驱动(未示出)或类似装置以固定传动比连接到曲轴。
参考图5，在替代实施例中，多挡带轮总成可以安装到BISG而不是如上面在其他实施例中所述安装到曲轴。另一个FEAD 150包括多挡带轮总成152，其安装到BISG 154。在该实施例中，带轮156连接到曲轴158，使得带轮156和曲轴158旋转地固定。多挡带轮总成152可以类似于上述总成116。多挡带轮总成152被配置为改变BISG 154的转子轴160与总成152的带轮162之间的传动比。改变该传动比继而改变发动机与BISG 154之间的传动比。将多挡带轮总成152安装到BISG 154的一个益处是切换总成152的传动比不会影响曲轴与其他附件之间的传动比。在一个或多个其他实施例中，FEAD 150可以被修改为在多挡带轮总成152与曲轴之间具有类似于上述图4B的专用皮带。
图6示出了根据一个或多个实施例的示例性多挡带轮总成200。多挡带轮总成200可以安装到发动机的曲轴。总成200包括齿轮传动装置202，所述齿轮传动装置可以为行星齿轮组204的形式。行星齿轮组204包括中心齿轮206、环形齿轮208、行星齿轮210和行星齿轮架212。在所示实施例中，行星齿轮架212是输入，而环形齿轮208是输出。行星齿轮架212可以旋转地固定到轴214，诸如发动机的曲轴或电机的转子轴。齿轮传动装置202可以相对于轴214同心地支撑。中心齿轮206可以通过螺栓或其他紧固件218连接到轴214。中心齿轮206被支撑以随轴214相对移动。例如，中心齿轮206可以安置在环绕紧固件218的轴承上。环形齿轮208可以形成在带轮220的内径上。带轮220的外径被配置为与FEAD的张紧构件接合。
单向离合器222接合在带轮220与中心齿轮206的延伸轮毂222之间。单向离合器222防止环形齿轮208比中心齿轮206旋转得更慢，同时允许环形齿轮208在离合器超越时比中心齿轮旋转得更快，即，带轮220可以比轴214旋转得更快，但不能旋转得更慢。
总成200包括可控双向离合器224，所述可控双向离合器选择性地保持行星齿轮组202的部件中的一者以在输入与输出之间产生传动比。离合器可以是具有接合和脱离状况的机电离合器。在所示实施例中，离合器224可操作以保持中心齿轮206。离合器224可以是包括电线圈226的电子控制离合器。激励线圈226接合离合器以保持中心齿轮206静止，而去激励线圈226释放中心齿轮206。所示离合器224有时被称为锥形离合器。离合器224可由控制器50控制。
多挡带轮总成200具有两个速度：当离合器224接合时，带轮220与轴214之间的高传动比，以及当离合器脱离时，带轮与轴之间的低传动比。在所示实施例中，低传动比是直接驱动，并且带轮220与轴214一致地旋转。当离合器224脱离时，单向离合器将环形齿轮208连接到中心齿轮206，从而导致行星齿轮组204的部件之间没有相对移动，从而导致直接驱动。当离合器224接合时，中心齿轮206保持，从而根据部件的相对齿数在齿轮架212与环形齿轮208之间产生传动比。齿轮组204被配置为当中心齿轮206被保持以产生高传动比时使环形齿轮208比齿轮架212旋转得更快。
多挡带轮总成200还被配置为当轴停止时允许带轮220(沿超越方向)旋转。在其中轴214是曲轴的实施例中，这允许BISG在发动机关闭时运行其他附件。该功能性可以允许消除用于水泵、空调等的附件电致动器，因为BISG现在可以用于在发动机关闭时为这些装置供电。
尽管齿轮传动装置被示出为行星齿轮组，但是可以设想其他速度修正装置，诸如CVT、千斤顶皮带系统、可离心致动和限速机构等。在其他实施例中，类似于总成200的多挡带轮总成可以安装到BISG的转子轴。
在替代实施例中，用于FEAD的速度修正器未安装到发动机或BISG。相反，速度修正器可以是轴外的。在此，第一皮带可以将曲轴功率输出到轴外速度修正器，然后所述轴外速度修正器通过一个或多个其他皮带连接到BISG(以及可能的其他附件)。在这方面，本公开设想了其中发动机与BISG之间可能有多个传动比的任何FEAD设计。
FEAD的低传动比可以是通常使用的默认传动比，并且当状况需要BISG的更快操作或BISG的更大扭矩输出时，可以使用高传动比。控制器50可以基于如下面将详细描述的感测到的状况来控制FEAD的操作。
由控制器50执行的控制逻辑或功能可以由一个或多个附图中的流程图或类似图示来表示。这些附图提供了可以使用一个或多个处理策略(诸如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实施的代表性控制策略和/或逻辑。因此，示出的各种步骤或功能可按示出的序列执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。尽管没有总是明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到，根据所使用的特定处理策略，可重复执行示出的步骤或功能中的一个或多个。类似地，所述处理次序不一定是实现本文中所述的特征和优点所必需的，而是为了易于说明和描述而提供的。控制逻辑可以主要以由基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系统控制器(诸如控制器50)执行的软件实施。当然，根据特定应用，控制逻辑可以在一个或多个控制器中以软件、硬件或软件与硬件的组合实施。当以软件实施时，控制逻辑可以提供在一个或多个计算机可读存储装置或介质中，所述计算机可读存储装置或介质存储有表示由计算机执行以控制车辆或其子系统的代码或指令的数据。计算机可读存储装置或介质可以包括使用电存储、磁性存储和/或光学存储来保存可执行指令和相关校准信息、操作变量等的若干已知物理装置中的一种或多种。
图7是用于控制包括BISG和具有多个传动比的FEAD的车辆的算法的流程图250。流程图250示出了用于利用BISG起动静止车辆的控制。当感测到接通状况时，控制在操作252处开始。在操作254中，控制器确定是否已经接收到发动机起动请求。如果否，则控制循环直到接收到发动机起动请求。一旦接收到请求，控制就转到操作256，并且控制器命令FEAD达到高传动比以增大BISG与发动机之间的扭矩比。在操作258处，操作BISG以起动发动机。在操作260处，监测发动机以确定发动机是否正在运行或仍在起动过程中。例如，控制器可以监测发动机的转速和其他因素以确定已经实现发动机的稳定燃烧。一旦发动机起动，控制器就在操作262处命令FEAD达到低传动比。
图8是用于控制发动机起动-停止的流程图270。控制在操作272处以针对自动停止发动机的请求开始。然后在操作274处关闭发动机。在操作276处，控制器确定车辆速度是否等于零。如果是，则车辆处于静止起动停止状况，并且控制转到操作278。在操作278处，控制器命令FEAD达到高传动比以准备发动机起动。在操作280处，控制器确定是否已经接收到发动机起动请求。可以响应于制动踏板被释放、加速踏板被压下和/或其他感测到的状况而发出发动机起动请求。如果是，则控制转到操作282并且操作BISG以起动发动机。
如果在操作276处为否，则车辆处于滚动停止-起动状况，其中车辆在发动机关闭的情况下滑行。在操作283处，控制器命令FEAD达到高传动比。在操作284处，控制器确定车辆速度是否小于阈值。阈值可以是例如2MPH。阈值用于确定车辆速度是否在适合于用BISG自动起动发动机的范围内。如果在操作284处车辆速度不小于阈值，则车辆移动太快而无法确保用BISG正确自动起动，并且控制转到其他逻辑286。如果在操作284处为是，则在操作288处控制和监测发动机起动请求。可以响应于加速踏板压下、针对附加的驾驶员所需扭矩的请求等而发出发动机起动请求。一旦接收到请求，控制就转到操作290，并且控制器操作BISG以起动发动机。
图9是用于控制传动比以确保维持BISG的期望电气输出的流程图300。当检测到接通时，控制在操作302处开始。在操作304处，控制器确定BISG电气输出是否小于期望值。如果否，则控制器命令FEAD达到低传动比，或者替代地，如果FEAD已经处于低传动比，则不采取动作。如果在操作304处为是，则控制转到操作306，并且控制器命令FEAD达到高传动比以增大BISG的电气输出。
图10是在再生制动期间控制传动比的流程图324。如上面所讨论的，特别是对于与再生制动相关联的发动机传动比，增大BISG与曲轴之间的传动比通常会增加BISG的功率输出。另外，较高的传动比增加曲轴处的负扭矩。在操作322处，控制器接收针对再生制动的请求。作为响应，控制器在操作324处命令FEAD达到高传动比，以提高能量重新捕获的有效性。
除了由本公开的多挡FEAD和BISG装置提供的上述功能性之外，所述装置还可以允许仅使用BISG来推进轻度混合动力车辆。典型的轻度混合动力车辆在没有发动机动力的情况下无法推进。在此，由高传动比产生的扭矩优势允许BISG(至少在一些实施例中)以蠕行速度(例如，低于5MPH)推进车辆。
本公开的实施例可以包括各种内部电路和外部电路或其他电气装置。对电路和其他电气装置以及由每个电路和其他电气装置提供的功能性的所有提及并不旨在限于仅包含本文所示和所述的内容。尽管可以将特定标签分配给所公开的各种电路或其他电气装置，但此类标签并不旨在限制电路和其他电气装置的操作范围。基于所需的电气实施方案的具体类型，此类电路和其他电气装置可以以任何方式彼此组合和/或分开。应认识到，本文中公开的任何电路或其他电气装置可以包括任何数量的分立的无源部件和有源部件，诸如电阻器、电容器、晶体管、放大器、模拟/数字转换器(ADC或A/D转换器)、微处理器、集成电路、非暂时性存储器装置(例如，快闪存储器、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)或它们的任何合适的变型)以及软件，它们彼此配合以执行本文中公开的操作。另外，电气装置中的任一者或多者可以被配置为执行计算机程序，所述计算机程序体现在非暂时性计算机可读存储介质中，所述计算机程序包括对计算机或控制器进行编程以执行所公开的任何数量的功能的指令。
尽管上文描述了示例性实施例，但这些实施例并不意图描述权利要求所涵盖的所有可能形式。在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以做出各种改变。如先前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或示出的本发明的另外的实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为就一个或多个期望的特性而言提供优点或优于其他实施例或现有技术实施方案，但是本领域普通技术人员认识到，可以折衷一个或多个特征或特性以实现期望的整体系统属性，这取决于具体应用和实施方案。这些属性可包括但不限于成本、强度、耐久性、生命周期成本、可销售性、外观、包装、尺寸、可维护性、重量、可制造性、易组装性等。因此，就一个或多个特性而言被描述为不如其他实施例或现有技术实施方案期望的实施例处在本公开的范围内，并且对于特定应用来说可能是期望的。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：发动机，所述发动机包括曲轴；电机，所述电机包括轴；以及前端附件驱动(FEAD)，所述FEAD包括：张紧构件，所述张紧构件将所述曲轴和所述轴可操作地连接；以及齿轮传动装置，所述齿轮传动装置被配置为在处于第一状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第一传动比并且在处于第二状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第二传动比，其中所述第二传动比高于所述第一传动比；以及控制器，所述控制器被编程为响应于针对用所述电机起动所述发动机的请求而(i)命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况并且(ii)命令所述电机起动所述发动机。
根据实施例，所述控制器还被编程为响应于所述电机的电功率输出小于期望值而命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况以增加所述电功率输出。
根据实施例，所述控制器还被编程为响应于(i)所述发动机关闭、(ii)所述车辆的速度大于零且小于每小时两英里以及(iii)驾驶员压下加速踏板，而(i)命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况并且(ii)命令所述电机起动所述发动机。
根据实施例，所述控制器还被编程为响应于针对用所述电机进行再生制动的请求而命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况以增加所述电机的电功率输出并增加所述曲轴处的负扭矩。
根据实施例，所述齿轮传动装置安装到所述电机的所述轴。
根据实施例，所述齿轮传动装置安装到所述曲轴。
根据实施例，所述齿轮传动装置包括行星齿轮组。
根据实施例，所述齿轮传动装置还包括可电控离合器，所述可电控离合器操作以将所述齿轮传动装置置于所述第一状况和所述第二状况。
根据实施例，所述齿轮传动装置包括：可电控离合器；带轮，所述带轮可与所述张紧构件接合；以及行星齿轮组，所述行星齿轮组具有固定到所述离合器的中心齿轮、固定到所述带轮的环形齿轮和固定到所述曲轴或所述电机的所述轴的行星齿轮架，其中所述齿轮传动装置在所述离合器脱离时处于所述第一状况，并且在所述离合器接合时处于所述第二状况。
根据实施例，所述齿轮传动装置还包括单向离合器，所述单向离合器连接在所述环形齿轮与所述中心齿轮之间。
根据实施例，本发明的特征还在于：水泵，所述水泵包括连接到所述张紧构件的带轮；以及空调单元，所述空调单元包括连接到所述张紧构件的带轮。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：发动机，所述发动机包括曲轴；电机，所述电机包括轴；前端附件驱动(FEAD)，所述FEAD包括：多挡带轮总成，所述多挡带轮总成安装到所述曲轴和所述轴中的一者；带轮，所述带轮安装到所述曲轴和所述轴中的另一者；以及张紧构件，所述张紧构件绕接在所述多挡带轮总成和所述带轮上，其中所述多挡带轮总成被配置为在所述轴与所述曲轴之间建立低传动比，并且在所述轴与所述曲轴之间建立高传动比；以及控制器，所述控制器被编程为响应于针对用所述电机进行再生制动的请求而命令所述多挡带轮总成建立所述高传动比。
根据实施例，所述控制器还被编程为响应于针对用所述电机起动所述发动机的请求而命令所述多挡带轮总成建立所述高传动比。
根据实施例，所述控制器还被编程为响应于所述电机的电功率输出小于期望值而命令所述多挡带轮总成建立所述高传动比。
根据实施例，所述控制器还被编程为响应于(i)所述发动机关闭、(ii)所述车辆的速度大于零且小于每小时两英里以及(iii)驾驶员压下加速踏板，而命令所述多挡带轮总成建立所述高传动比。
根据实施例，所述多挡带轮总成安装到所述电机的所述轴。
根据实施例，所述多挡带轮总成安装到所述曲轴。
根据实施例，所述多挡带轮总成包括第二带轮和齿轮传动装置，其中所述齿轮传动装置在处于所述低传动比时将所述第二带轮旋转地固定到所述曲轴，并且所述第二带轮在处于所述高传动比时比所述曲轴旋转得更快。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：发动机，所述发动机包括曲轴；电机，所述电机包括轴；前端附件驱动(FEAD)，所述FEAD包括：张紧构件，所述张紧构件将所述曲轴和所述轴可操作地连接；以及齿轮传动装置，所述齿轮传动装置被配置为在处于第一状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第一传动比并且在处于第二状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第二传动比，其中所述第二传动比大于所述第一传动比；以及控制器，所述控制器被编程为响应于所述电机的电功率输出小于期望值而命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况以增加所述电功率输出。
根据实施例，所述控制器还被编程为：响应于针对用所述电机起动所述发动机的请求而(i)命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况并且(ii)命令所述电机起动所述发动机；以及响应于针对用所述电机进行再生制动的请求而命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况以增加所述电机的电功率输出并增加所述曲轴处的负扭矩。

Claims (15)

1.一种车辆，其包括：
发动机，所述发动机包括曲轴；
电机，所述电机包括轴；
前端附件驱动(FEAD)，所述FEAD包括：张紧构件，所述张紧构件将所述曲轴和所述轴可操作地连接；以及齿轮传动装置，所述齿轮传动装置被配置为在处于第一状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第一传动比并且在处于第二状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第二传动比，其中所述第二传动比高于所述第一传动比；以及
控制器，所述控制器被编程为响应于针对用所述电机起动所述发动机的请求而(i)命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况并且(ii)命令所述电机起动所述发动机。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为响应于所述电机的电功率输出小于期望值而命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况以增加所述电功率输出。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为响应于(i)所述发动机关闭、(ii)所述车辆的速度大于零且小于每小时两英里以及(iii)驾驶员压下加速踏板，而(i)命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况并且(ii)命令所述电机起动所述发动机。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中所述控制器还被编程为响应于针对用所述电机进行再生制动的请求而命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况以增加所述电机的电功率输出并增加所述曲轴处的负扭矩。
5.根据权利要求1所述的车辆，其中所述齿轮传动装置安装到所述电机的所述轴。
6.根据权利要求1所述的车辆，其中所述齿轮传动装置安装到所述曲轴。
7.根据权利要求1所述的车辆，其中所述齿轮传动装置包括行星齿轮组。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中所述齿轮传动装置还包括可电控离合器，所述可电控离合器操作以将所述齿轮传动装置置于所述第一状况和所述第二状况。
9.根据权利要求1所述的车辆，其中所述齿轮传动装置包括：
电控离合器，
带轮，所述带轮可与所述张紧构件接合；以及
行星齿轮组，所述行星齿轮组具有固定到所述离合器的中心齿轮、固定到所述带轮的环形齿轮和固定到所述曲轴或所述电机的所述轴的行星齿轮架，其中所述齿轮传动装置在所述离合器脱离时处于所述第一状况，并且在所述离合器接合时处于所述第二状况。
10.根据权利要求9所述的车辆，其中所述齿轮传动装置还包括单向离合器，所述单向离合器连接在所述环形齿轮与所述中心齿轮之间。
11.根据权利要求1所述的车辆，其还包括：
水泵，所述水泵包括连接到所述张紧构件的带轮；以及
空调单元，所述空调单元包括连接到所述张紧构件的带轮。
12.一种车辆，其包括：
发动机，所述发动机包括曲轴；
电机，所述电机包括轴；
前端附件驱动(FEAD)，所述FEAD包括：多挡带轮总成，所述多挡带轮总成安装到所述曲轴和所述轴中的一者；带轮，所述带轮安装到所述曲轴和所述轴中的另一者；以及张紧构件，所述张紧构件绕接在所述多挡带轮总成和所述带轮上，其中所述多挡带轮总成被配置为在所述轴与所述曲轴之间建立低传动比，并且在所述轴与所述曲轴之间建立高传动比；以及
控制器，所述控制器被编程为响应于针对用所述电机进行再生制动的请求而命令所述多挡带轮总成建立所述高传动比。
13.根据权利要求12所述的车辆，其中所述控制器还被编程为响应于针对用所述电机起动所述发动机的请求而命令所述多挡带轮总成建立所述高传动比。
14.根据权利要求12所述的车辆，其中所述控制器还被编程为响应于所述电机的电功率输出小于期望值而命令所述多挡带轮总成建立所述高传动比。
15.一种车辆，其包括：
发动机，所述发动机包括曲轴；
电机，所述电机包括轴；
前端附件驱动(FEAD)，所述FEAD包括：张紧构件，所述张紧构件将所述曲轴和所述轴可操作地连接；以及齿轮传动装置，所述齿轮传动装置被配置为在处于第一状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第一传动比并且在处于第二状况时在所述曲轴与所述轴之间建立第二传动比，其中所述第二传动比大于所述第一传动比；以及
控制器，所述控制器被编程为响应于所述电机的电功率输出小于期望值而命令所述齿轮传动装置达到所述第二状况以增加所述电功率输出。
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