本发明专利技术的电动变速器系列提供了低容量、低成本的电动变速器机构，其包括第一和第二差速齿轮组，蓄电池，两个可互换地用作电动机或发电机的电机，以及至少四个可选择的扭矩传递装置。这种可选择的扭矩传递装置是可单独地或成对地接合的，从而产生一种带有一个连续变速范围（包括倒档）和三个机械固定的前进速度比的ＥＶＴ。这些扭矩传递装置以及第一和第二电动机／发电机可操作地在电动变速器中提供五种操作模式，包括蓄电池倒档模式、ＥＶＴ倒档模式、倒档和前进起动模式、连续可变变速范围模式以及固定比模式。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可在功率分流(power-split)的可变速度比范围内和固 定速度比下选择性地操作的电动变速器(electrically variable transmission),其具有两个行星齿轮组、两个电动机/发电机和至少四 个扭矩传递机构。
技术介绍
内燃机，尤其那些往复式活塞类型的内燃器，目前驱动大多数 车辆。这种发动机是相对效率较高、紧凑、重量轻且较廉价的装置， 其将燃料形式的高浓缩能量转换成有用的机械功率。可以与内燃机 一起使用并且可以减少燃料消耗和污染排放物的新颖变速器系统将 为公众带来很大的好处。车辆对内燃机的各种广泛需求增加了燃料消耗并使排放物超出 了这类发动机的理想状况。车辆通常由这种发动机驱动，其由小型 电动机和相对较小的蓄电池从冷状态起动，之后快速地处于牵引和 辅助设备的负荷之下。这种发动机也可在较宽的速度范围内和较宽 的负荷范围内操作，并且通常在其最大功率输出的大约五分之一的 平均值下操作。车辆变速器通常将机械功率从发动机传送到传动系统的其余部 分，例如固定的主减速器齿轮、车轴或车轮。典型的机械变速器通 常通过五种或六种不同传动比的交替选择而允许发动机操作上的一 些自由度，空档选择允许发动机在车辆停止时操作辅助装置，离合 器或扭矩转换器用于传动比之间的平滑过渡，并在发动机旋转下从 静止状态起动车辆。对变速器齿轮的选择通常允许将发动机功率以 扭矩倍增和减速的比率，以扭矩减小和速度倍增的比率(即超速档)， 或以倒档比，而传送到传动系统的其余部分。电动机/发电机可将机械功率从发动机转换成电功率，并且还可 将电功率以不同的扭矩和速度转换回到用于车辆传动系统其余部分 的机械功率。这种装置允许在电机的限制范围内，实现发动机和传 动系统其余部分之间的扭矩和速度比的连续变化。用作用于推进的 功率源的电储存蓄电池可添加到这种设置中，从而形成串联混合(series hybrid))电动驱动系统。串联混合系统允许发动机 一 定程度地独立于推进车轮所需的扭 矩、速度和功率而工作，因此可控制发动机以用于改善排^:和效率。种系统也允许连接在传动列其余部分上的电机用作发电机，从而通 过再生式制动将来自车轮减速的能量回收到蓄电池中。串联电驱动 装置的缺点在于将全部发动机功率在发动机中从机械形式转化成电量和成本，以及在这些转化中损失的有用能量。功率分流变速器可使用通常被理解为"差速齿轮"的装置，以便在 输入和输出之间实现连续可变的扭矩和速度比。电动变速器可使用 差速齿轮装置来发送其通过一对电动机/发电机所传递的功率。它的 功率的其余部分流过另 一并行的路径，其是全机械的和直接的固定 比，或者是可选择的。本领域中众所周知的是，差速齿轮装置可构成行星齿轮组。行 星齿轮装置通常是差速齿轮装置专利技术中采用的优选实施例，其优点 在于其紧凑性，以及在行星齿轮组的全部部件中具有不同的扭矩和 速度比。然而，也可以没有行星齿轮的形式来构造该专利技术，而是采 用伞齿轮或其它齿轮设置，其中，齿轮组至少一个元件的转速总是 两个其它元件的加权平均速度。混合电动车辆变速器系统还包括一个或多个电能储存装置。典 型的装置是化学电储存蓄电池，但也可包括电容式装置或机械装置，例如电驱动的飞轮。电能储存装置允许从发动机至变速器系统的机 械输入功率改变至从变速器系统至车辆的机械输出功率。蓄电池或 其它装置也允许发动机用变速器系统起动以及用于再生式车辆制 动。车辆中的电动变速器可简单地将机械功率从发动机输入传递至 最终的传动输出功率。为此， 一个电动机/发电机所产生的电功率平 衡了电损耗和其它电动机/发电机所消耗的电功率。通过使用上述电 储存蓄电池， 一个电动机/发电机所产生的电功率可大于或小于另一 电动机/发电机所消耗的电功率。来自于蓄电池的电功率有时可允许 电动机/发电机两者同时用作电动机，尤其是帮助发动机进行车辆加 速。这两个电动机有时都可用作发电机，以便对蓄电池重新充电，尤其是在再生式(regenerative)车辆制动时。—种用于串联混合变速器的成功的代用品是现在为运输巴士生 产的两个范围的输入-分流和复合-分流电动变速器，其被公开在与本 申请共同转让的授予Michael Roland Schmidt的美国专利No.5，931,757 中，其通过引用而完整地结合在本文中。这种变速器利用输入装置 来接收来自车辆发动机的功率，并利用功率输出装置来输出功率以 驱动车辆。第 一和第二电动机/发电机连接在能量存储设备例如蓄电 池上，使得能量存储设备可接收来自第 一和第二电动机/发动机的功 率，和为第一和第二电动机/发动机提供功率。控制单元调节能量存 储设备和电动机/发电机之间以及第一和第二电动机/发电机之间的功 率流动。在第一或笫二变速度比操作模式下的操作可通过利用具有第一 和第二扭矩传递装置的离合器而选择性地实现。在第一模式中，输 入-功率-分流速度比范围通过应用第一离合器而形成，并且变速器的 输出速度与一个电动机/发电机的速度成比例。在第二才莫式中，复合-功率-分流速度比范围通过应用第二离合器而形成，并且变速器的输 出速度与电动机/发电机的任一速度不成比例，但是是这两个电动机/ 发电机的速度的代数线性组合。在固定的变速器速度比下的操作可选择性地通过应用这两个离合器而实现。变速器在空档模式中的操 作可选择性地通过释放这两个离合器，使发动机及这两个电动机/发电机与变速器输出分离而实现。变速器包括至少一个在其第一操作 ^t式下的机械点和至少两个在其第二操作坤莫式下的机械点。于2003年3月4日授予Holmes等人的与本申请共同转让，并 通过引用而完整地结合在本文中的美国专利No.6,527,658，公开了一 种利用两个行星齿轮组、两个电动机/发电机和两个离合器，以提供 输入分流、复合分流、空档和倒档操作模式的电动变速器。这两个 行星齿轮组可以是简单的，或者其中一个可以是个别复合式的。电 控制部件调节在能量存储设备和两个电动机/发电机之间的功率流 动。这种变速器提供了两个范围或电动变速器(EVT)操作模式，选择 性地提供了 一种输入-功率-分流速度比范围和复合-功率-分流速度比 范围。还可选择性地实现一种固定的速度比。
技术实现思路
本专利技术提供了 一系列的电动变速器，这些变速器提供了超越混 合动力车辆中所使用的传统自动变速器的几个优点，包括改进的车 辆加速度性能，通过再生制动和仅电空转及起动改进的燃料经济性 能，以及具有吸引力的市场特征。本专利技术的一个目的是为给定的发 动机提供最好的可能的能量效率和排放物。另外，还为变速器寻求 最佳性能、容量、包装尺寸和速度比的覆盖范围。本专利技术的电动变速器系列提供了低容量、低成本的电动变速器 机构，其包括第一和第二差速齿轮组，蓄电池，两个可互换地用作 电动机或发电机的电机，以及四个或五个可选择的扭矩传递装置(两 个或三个离合器和一个或两个制动器)。差速齿轮组优选是行星齿轮 组，但也可利用其它齿轮装置，例如偏轴的伞齿轮或差速齿轮装置。在本说明书中，第一和第二行星齿轮组可从左至右或从右至左 进行计数。各个行星齿轮组具有三个部件。各个行星齿轮组的第一、第二.或第三部件可以是太阳齿轮、环形齿轮或托架(carrier)的任何其本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电动变速器，包括：用以接受发动机功率的输入部件；输出部件；第一和第二电动机／发电机；第一和第二差速齿轮组，其各具有第一、第二和第三部件；所述输入部件并不持续地与所述齿轮组的任何部件相连接，并且所述输出部件持续地与所述齿轮组的部件相连接；持续地将所述第一齿轮组的所述第一部件与所述第二齿轮组的所述第一部件连接起来的互连部件；所述第二齿轮组的所述第二部件持续地与接地部件连接；所述第一电动机／发电机持续地与所述第一或第二齿轮组的部件相连接；所述第二电动机／发电机持续地与所述第一或第二齿轮组的一部件相连接，该部件不同于与所述第一电动机／发电机相连接的所述部件；选择性地将所述输入部件与所述第一或第二行星齿轮组的一个部件连接起来的第一扭矩传递装置；选择性地将所述输入部件与所述第一或第二行星齿轮组的一个部件连接起来的第二扭矩传递装置，通过所述第二扭矩传递装置连接起来的该部件不同于通过所述第一扭矩传递装置连接起来的那个部件；与其中一个所述电动机／发电机并行连接以便制动其旋转的第三扭矩传递装置；其中，所述第一、第二和第三扭矩传递装置是可单独地或成对地接合的，从而提供一种带有连续可变速度比范围和至少三个固定的前进速度比的电动变速器。...
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：NK布克诺尔，JD亨德里克森，M拉哈文，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[]
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