CN101169179A - 双模式电动变速器 - Google Patents

Abstract

电动变速器包括功率源、三个差动齿轮组、均连接到至少一个齿轮组的第一和第二电动机/发电机、以及转矩传动机构。输入元件将来自功率源的功率通过差动齿轮组传送到输出元件。转矩传动机构可选择性地接合，以提供输入分流第一电可变模式，其对于给定的输入速度具有相等的向前和反向速比，并提供基本上相等的固定向前和反向速比。

Description

双模式电动变速器

技术领域

本发明涉及在功率分流(split)变速比范围中与固定速比中都具有选择性操作的电动变速器，其具有三个行星齿轮组、两个电动机/发电机和多个转矩传动机构，以获得相等的向前和反向性能。

背景技术

当前，大部分车辆由内燃机驱动，尤其是往复式活塞类型的那些。这些发动机是相对高效、紧凑、轻型和廉价的机构，通过它们将燃料形式的高度集中能量转换成有用的机械能。能够与内燃机一起使用并能减少燃料消耗和排放(emission)的新型变速器系统可对公众有巨大的好处。

车辆通常寄予内燃机的要求的广泛变化增加了燃料消耗和排放，超出了这种发动机的理想状况。通常，车辆由这种通过小电动机和相对小的电存储电池从冷态启动的发动机驱动，然后从推进和辅助设备快速地置于载荷之下。这种发动机也通过宽范围速度和宽范围载荷并通常在其最大功率输出的约五分之一的平均值下工作。

车辆变速器通常将机械动力从发动机传送到驱动系统的其余部分，例如固定的最终传动齿轮装置、车轴和车轮。典型的机械变速器允许发动机工作中的一些自由度，一般通过五个或六个不同的驱动比的交替选择、允许发动机在车辆稳定时操作辅助设备的中间选择、以及用来在发动机转动时在驱动比之间平滑转换和使车辆从静止启动的离合器或液力变矩器。变速器齿轮选择允许在转矩比增加和速度降低的情况下、在被称为超速行驶的转矩比降低和速度增加的情况下、或者在反向比的情况下将来自发动机的动力传递至驱动系统的其余部分。

电发电机能将发动机的机械能转换成电能，且电动机能将电能以不同的转矩和速度转换回机械能用于车辆驱动系统的其余部分。该配置允许发动机与驱动系统的其余部分之间转矩和速度的比率在电力机械的极限内的连续变化。可以将用作用于推进功率源的电存储电池加入到该配置，形成串联混合电驱动系统。

串联混合系统允许发动机与转矩、速度和驱动车辆所需的动力具有一些独立性地工作，所以可以控制发动机用来改善排放和效率。该系统允许附着到发动机的电机作为电动机以启动发动机。该系统还允许附着到驱动系(drive train)的其余部分的电机作为发电机，通过再生制动将车辆减速的能量回收到电池中。串联电驱动面临足够大的电力机械的重量和成本，以在发电机中将所有的发动机动力从机械能转换成电能，以及在驱动电动机中将电能转换成机械能，并面临在这些转换中有用能量的损失。

功率分流变速器可使用一般被理解为“差动齿轮装置”的装置，以获得输入与输出之间连续变化的转矩和速度比。电动变速器可使用差动齿轮装置以通过一对电动机/发动机发送其传送的动力的一部分。其动力的其余部分流过另一个平行路径，其是全部机械的和直接的、固定比率的、或者可选择的。

本领域技术人员公知的一种差动齿轮装置形式可构成行星齿轮组。行星齿轮装置一般为在差动齿轮发明中使用的优选实施例，具有紧凑以及在行星齿轮组的所有元件中不同转矩和速度比的优点。但是，不使用行星齿轮也能构成本发明，如通过使用锥齿轮或者采用如下配置的其它齿轮：齿轮组中的至少一个元件的转速总是为其它两个元件的速度的加权平均值。

混合电动车辆变速器系统还包括一个或多个电能存储装置。典型的装置为化学电存储电池，但是也可包括电容性的或机械的装置，例如电驱动的飞轮。电能存储允许发动机至变送器系统的机械输入动力变为变送器系统至车辆的机械输出动力。电池或其它装置还允许发动机通过变速器系统启动和再生车辆制动。

车辆中的电动变速器能简单地将机械能从发动机输入传送到最终传动输出。为此，由一个电动机/发电机产生的电能平衡了电损失和其它电动机/发电机消耗的电能。通过使用上述电存储电池，由一个电动机/发电机产生的电能能够大于或小于由另一个消耗的电能。电池的电能有时可以允许两个电动机/发电机都用作电动机，尤其是辅助发动机进行车辆加速。两个电动机有时能都作为发电机以给电池充电，尤其是在再生车辆制动中。

串联混合变速器的成功替代品是现在为运输公共汽车生产的两范围、输入分流和复合分流电动变速器，如在1999年8月3日公布的Michael Roland Schmidt的美国专利号No.5,931,757中所公开的，其通常与本申请一起被转让，在此并入其全部内容作为参考。这种变速器利用输入装置接收车辆发动机的动力，并利用动力输出装置传送动力以驱动车辆。第一和第二电动机/发电机连接到能量存储装置，例如电池，使得能量存储装置能从第一和第二电动机/发电机接收动力，并向第一和第二电动机/发电机供应动力。控制单元调节能量存储装置和电动机/发电机之中以及第一与第二电动机/发电机之间的功率流动。

通过使用具有第一和第二转矩传递装置的离合器，可以有选择性地得到采用第一或第二变速比操作模式的操作。在第一模式中，通过应用第一离合器形成输入功率分流式速比范围，且变速器的输出速度与一个电动机/发电机的速度成比例。在第二模式中，通过应用第二离合器形成复合功率分流式速比范围，且变速器的输出速度与电动机/发电机中的任何一个的速度都不成比例，但为两个电动机/发电机的速度的代数线性组合。通过应用两个离合器可有选择性地得到在固定的传动速比下的操作。通过解除两个离合器，使发动机和两个电动机/发电机与变速器输出断开，可有选择性地得到采用中间模式的变速器操作。该变速器在其第一操作模式中并入至少一个机械点且在其第二操作模式中并入至少两个机械点。

2003年3月4日公布的Holmes等人的美国专利号No.6,527,658，其通常与本申请一起被转让，在此并入其全部内容作为参考，公开了一种电动变速器，其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、中间和反向操作模式。两个行星齿轮组可都为简单的，或一个可单独地为复合的。电控制元件调节能量存储装置和两个电动机/发电机之中的功率流动。该变速器提供电动变速器(EVT)操作的两个范围或模式，可选择性地提供输入功率分流速比范围和复合功率分流速比范围。也可选择性地得到一个固定速比。

发明内容

本发明提供了一种电动变速器，该电动变速器提供了几个优于在混合车辆中使用的传统自动变速器的优点，包括改善的车辆加速性能、改进的启动以及提高的反向功率能力。本发明的目的是为给定的发动机提供最优可能的能量效率和排放。另外，寻求变速器的最佳性能、能力、封装尺寸和比率覆盖范围。

本发明的电动变速器提供第一、第二和第三差动齿轮组，两个可交换地用作电动机或发电机的电机，以及多个可选择的转矩传动机构。优选地，所述差动齿轮组为行星齿轮组，但是其它齿轮装置也能实现，例如锥齿轮或对于偏轴的差动齿轮装置。转矩传动机构可选择地接合，以提供对于给定输入速度(即，在给定的发动机速度、给定的第一电动机/发电机速度和给定的第二电动机/发电机速度下，向前速比等于反向速比(尽管在方向上相反))具有相等的向前和反向速比的输入分流第一电可变模式。还可得到基本上相等的固定的向前和反向速比。

在该描述中，第一、第二和第三行星齿轮组可从左到右计数或从右到左计数。

每个行星齿轮组具有三个元件。每个行星齿轮组的第一、第二或第三元件可为太阳齿轮元件、环形齿轮元件或架元件(carrier member)中的任何一个。

每个架元件可为单个小齿轮架(简单的)或者双小齿轮架(复合的)。

输入元件连续地与所述齿轮组中的一个的元件连接，优选地与第一行星齿轮组的第一元件连接。输出元件连续地与所述齿轮组中的一个的另一个元件连接，优选地与第二或第三行星齿轮组的元件连接。

优选地，互连元件将第二齿轮齿轮组的元件与第三行星齿轮组的元件连续地连接。

第一电动机/发电机安装到变速器外壳(或接地)，并连续地连接到第一行星齿轮组的元件上，优选为第二元件。

第二电动机/发电机安装到变速器外壳，并连续地连接到第三行星齿轮组的元件上，优选为第三元件。

可选择的转矩传递装置单独地接合或以两个或三个的组合接合，以得到具有连续可变的速度范围(包括反向)和高达六个的机械固定向前速比的EVT。“固定速比”为输入到变速器的机械能机械地传送至输出，并且在电动机/发电机中没有必要有功率流动(即，几乎为零)的工作情形。对于接近全部发动机功率的操作可选择性地得到几个固定速比的电动变速器对于给定的最大能力可更小和更轻。当工作在不使用电动机/发电机而发动机速度可接近其最佳的情形下时，固定速比操作还能导致更低的燃料消耗。通过适当地选择行星齿轮组的齿数比，能够实现多种固定速比和可变比率分布。

公开的电动变速器的每个实施例具有变速器输入与输出都不直接连接到电动机/发电机的结构。这允许所需的电动机/发电机的尺寸和成本的降低，以得到期望的车辆性能。

第一、第二、第三(和可选的第四和第五)转矩传递机构与第一和第二电动机/发电机可操作用于提供电动变速器的多种工作状态，包括电池反向状态、EVT反向模式、固定反向和固定向前启动状态、连续可变传动范围模式(包括EVT向前启动)以及固定比率状态。输出元件/输入元件或可适用于输出元件的电动机/发电机的速度或转矩比，在EVT反向、电池反向、固定反向、固定向前启动和EVT向前启动方面基本上相等。EVT向前启动模式为输入分流模式。还提供复合分流、第二电可变向前模式。

参考附图，从下面对实现本发明的最佳模式的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将容易地显而易见。

附图说明

图1为动力系的示意图，其包括部分地由节点图表示的本发明的电动变速器；

图2为节点图的示意图，表明了可由图1的变速器得到的第二电可变模式；

图3为节点图的示意图，表明了图1的变速器的部件的替换配置以得到第二电可变模式；

图4为节点图的示意图，表明了图1的变速器的部件的另一替换配置以得到第二电可变模式；

图5为节点图的示意图，表明了图1的变速器的部件的另一替换配置以得到第二电可变模式；

图6为节点图的示意图，表明了图1的变速器的部件的另一替换配置以得到第二电可变模式；

图7为被设置用于得到第二电可变模式的图1的变速器中的一些部件；

图8为根据图1的节点图构造的变速器的第一实施例的示意图；

图9A为根据图1的节点图构造的变速器的第二替换实施例的示意图；

图9B为描述图9A的变速器的一些工作特性的工作状态表格；

图10为图9A的变速器的各部件的部件速度与输出速度的关系图表；

图11为根据图1的节点图构造的变速器的第三实施例的示意图，其具有位于替换位置的离合器机构；

图12A为变速器的第四实施例的示意图，具有根据图1的节点图构造的第一行星齿轮、单元A、和单元B，和根据图5的替换节点图形式构造的向前/反向/模式II部分；

图12B为描述图12A的变速器的一些工作特性的工作状态表格；

图13A为变速器的第五实施例的示意图，具有根据图1的节点图构造的具有第一行星齿轮、单元A、和单元B，和根据图5的替换节点图构造的向前/反向/模式II部分；

图13B为工作状态表格并描述了图13A的变速器的一些工作特性；

图14为变速器的第六实施例的示意图，具有根据图1的节点图构造的具有第一行星齿轮、单元A、和单元B，和根据图5的替换节点图构造的向前/反向/模式II部分，且K＝1；

图15为变速器的第七实施例的示意图，具有根据图1的节点图构造的第一行星齿轮、单元A、和单元B，以及根据图3的替换节点图构造的向前/反向/模式II部分；以及

图16为变速器的第八实施例的示意图，具有根据图1节点图构造的第一行星齿轮、单元A、和单元B，以及根据图3的替换节点图构造的向前/反向/模式II部分。

具体实施方式

参考附图，其中类似的参考数字表示类似的部件，图1A示出了包括发动机12的动力系10，其连接到一般由数字14表示的电动变速器(EVT)的一个实施例。变速器14设计成从发动机12接收其驱动功率的至少一部分。发动机12具有用作变速器14的输入元件17的输出轴。在发动机12与变速器14的输入元件17之间还可实施瞬时转矩阻尼器(未示出)。

在描述的实施例中，发动机12可为化石燃料发动机，例如柴油机，其容易地适合于得到通常在每分钟恒定数量的转化(resolution)(RPM)下输送的其可用的功率输出。

不考虑发动机12连接到变速器输入元件17所用的手段，变速器输入元件17可操作地连接到第一节点20。在本发明的上下文中，a(节点)为三个或更多功率路径的交叉点，通过其功率可分配在功率路径之间或之中。例如，a(节点)可从功率路径接收功率，并在两个独立的功率路径之间或之中分配功率。类似地，a(节点)可从两个功率路径接收功率，并向第三个功率路径传送该功率。

在图1中，发动机12以及第一和第二电动机发电机80、82(分别称为单元A和单元B)与或可与第一节点20连接。可用作节点的装置的实例包括行星齿轮组、双路径离合器、差动器、Ravigneaux齿轮组等，所述行星齿轮组具有太阳齿轮元件、环形齿轮元件和包括架元件的行星架组件元件。功率路径可包括输入轴、输出轴、电动机/发电机、可转动的互连元件等。本变速器14也包括图1中以方框标记的“向前比”示意性示出的第二节点30，以及图1中以方框标记的“反向比”示出的第三节点40。在本发明的范围内，节点20、30、40优选为行星齿轮组。因此，本说明书的其余部分可将节点称为行星齿轮组。

在图1中，特定部件(下面讨论的)以虚线示出，并与本发明的多个可选的方面有关。基本的变速器示意图包括未在虚线中示出的那些元件，并且包括在第一和第二节点20、30之间连接的连接元件71。第二电动机/发电机82也连接到连接元件71。示出了互连元件70将第二节点30与第三节点40连接。

发动机12的转矩使输入元件17沿箭头A示出的方向旋转。可控制单元B82使得其沿与发动机12相同的方向旋转。第一节点20，也称为行星齿轮组20，被设计成确保第一节点20与第二节点30之间的连接元件71沿与输入元件17的旋转方向相同的方向旋转。因此，箭头B被示为沿与箭头A相同的方向旋转。这样，发动机的转矩被加到第二电动机/发电机82的转矩上。

以MI F示意性地示出的转矩传动机构，例如制动器50，是可接合的，以将第二节点30的元件与固定的变速器外壳60连接，其如下所述通过使输出元件19沿在向前行驶的方向上驱动最终传动16和车辆的方向转动来实现向前比率。类似地，以MI R示意性地示出的转矩传动机构，例如制动器52，是可接合的，以将第三节点40的元件与变速器外壳60连接，从而使输出元件19沿与最终传动16的反向方向有关的相反方向转动。

第一和第二电动机/发电机80、82分别包括各自的定子80a、82a和转子80b、82b。第一电动机/发电机80的定子80a固定到变速器外壳60。第一电动机/发电机80的转子80b固定到第一节点20的元件，如下面相对于图7-17更具体地示出的。第二电动机/发电机82的定子82a也固定到变速器外壳60。第二电动机/发电机82的转子82b固定到节点20的独立元件。

因为图1中的变速器10的第二电动机/发电机82在模式I向前或模式I反向中被控制成总是沿与发动机12相同的方向旋转，所以可以在向前或反向范围模式I中发生启动。通过接合模式I向前(MI F)制动器50得到模式I向前。类似地，通过接合MI R制动器52得到模式I反向。因为第一行星齿轮组20以与在模式I向前和模式I反向中相同的方式使用，所以这两个模式之间的转矩性能的任何差异由齿轮组30与40的齿轮齿数决定。这些齿数可被选择成对于给定的输入速度产生相同的向前和反向转矩性能，这将被本领技术人员理解。当输出元件19为零速度时(即，空闲时)，制动器50、52可同步地变换。这可能因为在零输出速度时，单元B在零RPM下工作，如下面相对于图10的图表最好地示出和描述的。当单元B处于零RPM时，行星齿轮组30、40的齿轮元件的所有元件速度都为零速度。由于空闲时三个行星齿轮组中的两个30、40保持在零转速，所以同步过渡变换减少了空闲速度摩擦旋转损失。该示意图还通过施加MI F 50和MI R 52，允许降低保持电负荷的峰值(hill)。当由于分级出现高输出载荷(即，输出元件19上的转矩载荷)时，这允许在零输出速度工作期间减小发动机功率。特别地，如果制动器50和制动器52都同时地接合，那么行星齿轮组30和40将都通过变速器外壳60保持静止。这样，如果车辆停在斜坡上，那么接合两个制动器50和52将允许变速器外壳60提供反作用转矩，以防止当转矩(由于重力)施加到输出元件时的滚动移动。因为两个电动机/发电机都不用于执行该制动功能，所以减小了电负荷。另外，输出部分确保在工作的“电池”状态、第一EVT模式和第一固定状态中相同的向前/反向性能。

单元A/单元B/发动机闭锁离合器

为了进一步提供优越的加速和效率，可向图1中所示的变速器14添加单元A/单元B/发动机闭锁离合器54。如下面相对于例如图9A、12A和13A所讨论的，对于普通旋转，可接合闭锁离合器将单元A和B 80、82分别与发动机12锁定在一起，允许所有三个用作驱动源以向连接元件71提供组合转矩。这样，对于给定的输入速度在模式I向前和反向与第一固定(机械的)比率中提供的输出速度和转矩将相等。因此，输出转矩足以在EVT模式I(向前或反向)中或在第一固定速比中启动。

电动模式/发动机关闭断开和发动机启动制动

变速器14还可设置可选的另外的功能，允许发动机启动和车辆行驶仅使用由能量存储装置或电功率源86提供的能量(而不是通过发动机12提供的能量)，例如电池，以驱动电动机/发电机80、82中的一个。本领域的技术人员应当理解，能量通过控制器88在电池86与电动机/发电机80、82之间传送。电功率源86可为一个或多个电池。也可使用具有提供或存储和分配电功率的能力的其它电功率源，如燃料电池和超级电容器，来替代电池而不改变本发明的概念。ECU 88被设计成确保单元B 82在一方向上旋转使得在连接元件71处单元B 82的转矩加到发动机12的转矩上。

特别地，可彼此独立地提供电启动和电驱动，以防止不希望有的振动相互作用。具体地，断开机构56，其优选为转矩传动机构，例如离合器，其用于解除节点20的节点连接，由此当分离时使发动机12与连接元件71断开。当分离转矩传动元件56时，单元B 82可以用来提供转矩至连接元件71并通过向前或反向的相应齿轮组30、40至输出元件19。断开转矩传动机构的实例由图8的转矩传动机构156提供并相对于其被描述。参考图8，本领域的技术人员将认识到，当转矩传动机构(断开机构)156被接合时，单元B与行星齿轮组120的环形齿轮元件124连接。因为架元件129与发动机12连接，且太阳齿轮元件122与单元A连接，所以行星齿轮组120具有被接合的全部三个齿轮元件，因此用于通过行星齿轮组130或140(根据向前模式I制动器150或反向模式I制动器152的选择)提供发动机转矩，以通过输出元件19向最终传动16提供转矩。但是，当断开转矩传动机构156未被接合时，行星齿轮组120不起作用，并且发动机转矩与输出元件19断开。在该情况下，单元B可用来向输出元件19提供驱动转矩。

再参考图1，变速器可在单元A与发动机12之间设置有制动器58，其可被接合以提供机械的固定比率连接，以允许单元A用作发动机12的启动机。通过单元A 80利用施加的制动器58提供电启动的能力通过消除次级节点功率流动，确保了为初始化启动提供最大的转矩，并确保需要最小的功率。图1中的该配置还向发动机12的输入轴提供三到四倍单元A转矩，以提供非常快的启动。当断开转矩传动机构56被分离时，接合制动器58以通过单元A以这样的方式启动发动机12。从而，断开转矩传动机构56确保了车辆通过单元B的电驱动与发动机12通过单元A的电启动无关。当在发动机12通过单元A 80的电启动期间行星齿轮组130和140的惯性能量不在单元A与发动机12之间的机械路径中时(即，只有行星齿轮组120包括在该电启动中)，在最低所需的启动能量的情况下，这产生了平稳启动。

对于再生的发动机惯性换档能量回收，可利用变速器14。这通过设计控制器88使得单元A 80用作发电机以捕获发动机旋转能量来实现，当离合器接合在换档期间改变时其没有被临时使用。

图1以虚线示出了转矩传动机构59，例如离合器，其是可接合的以将节点20的元件与第三节点40的元件连接。节点20与节点40通过模式II离合器59的连接建立了第二电可变模式(模式II)。当模式II离合器59接合时，MI F制动器50被同步地分离，导致复合功率分流电可变模式II。这样，通过将输入差动器(即，节点或齿轮组20)与反向比模块(即，节点40)连接，在借助离合器模式II 59的接合的模式I的末端，建立了第二电可变模式，并且该第二电可变模式用作得到更高车辆推进速度及确保低电功率损耗的高效手段。

输出配置框图

图2至6为示意框图，示出了行星齿轮30和40的模式II功率流动设置和连接替换。具体地，图2至6示出了图1的虚线圈C内总体示出的这些元件的替换设置，即，单元B、行星齿轮组30和40及模式II离合器(这里通常称为向前/反向/模式II部分)的连接。在图2至6的框图中，未示出单元A与单元B的连接以及向前比节点或齿轮组(即，图1的齿轮组20)。本领域的普通技术人员将认识到图2至6的框图的通用性。具体地，具有相等的向前/反向生成能力的双模式电动变速器所必需的通用性需要模式II离合器与发动机输入串联。另外，反向制动器(框图中的BR)必须连接到模式II离合器的输出及一个或两个元件节点。并且，向前模式制动器(由框图中的B1表示)连接到一个或两个节点。单元B电动机必须连接到一个或两个节点。向前模式制动器(B1)、输出和单元B运转以独立地连接到一个或多个节点。

参考图2，输出或最终传动16连接到两个节点30和40。模式I选择制动器50连接到单个节点30。反向选择制动器52连接到两个节点30和40。单元B连接到单个节点40。

参考图3，输出或最终传动16连接到单个节点30。模式I选择制动器50连接到两个节点30和40。反向选择制动器52连接到两个节点30和40。单元B连接到单个节点40。

参考图4，输出或最终传动16连接到两个节点30和40。模式I选择制动器50连接到单个节点30。反向选择制动器52连接到单个节点40。单元B连接到两个节点30和40。

图5和6示出了使用内部复合的齿轮组的特定输出选项。在图5和6中，两个节点30和40通过固定比率(由图5中的“K”表示)连接。这可在关于图12描述的诸如Ravigneaux齿轮组之类的硬件中出现。反向选择制动器52可受束缚于两个节点30和40的架，从而使得一个组件模块产生图6中示意性示出的四个输入节点30、40。图11至14实施了内部复合的输出框图选项。

机械示意性模式II复合分流输出图

图7为在第二电可变模式II期间，输入节点或行星齿轮20与反向行星齿轮模块或节点40之间所期望的行星齿轮连接的局部示意图，其中转矩传动机构59是接合的。在该图中未示出用在模式I向前中的行星齿轮组或节点30。因为图1的MI R制动器52未用在变速器14的模式I向前操作中，所以其是空载的，并由此可用于执行模式II复合分流结构的接合。这样，当图7的转矩传动机构52和59接合时，变速器14将以电可变模式II工作。图7中还示出了停车机构90相对于输出元件19的所期望的位置。

第一示意性实施例

参考图8，对具有变速器114的动力系110的完整示意性优选实施例进行描述。在图8至16的实施例中，类似的参考数字用来表示与图1至6的节点示意框图类似的部件。动力系110包括变速器114，其使用三个差动齿轮组120、130、140，优选地具有行星齿轮组的特性。行星齿轮组120使用外部齿轮元件124，通常指定为环形齿轮元件。环形齿轮元件124与通常指定为太阳齿轮元件的内部齿轮元件122外接。行星架组件元件126包括架元件129，其可旋转地支撑多个行星齿轮元件127，使得每个行星齿轮元件127与第一行星齿轮组120的环形齿轮元件124和太阳齿轮元件122都啮合地接合。输入元件17固定到行星齿轮组120的架元件129。

行星齿轮组130也具有外部齿轮元件134，也通常指定为环形齿轮元件，其与也一般指定为太阳齿轮元件的内部齿轮元件132外接。在行星架组件元件136的架元件139上也旋转地安装了该多个行星齿轮137，使得每个行星齿轮元件137同时并啮合地接合行星齿轮组130的环形齿轮元件134和太阳齿轮元件132。

行星齿轮组140也具有外部齿轮元件144，也通常指定为环形齿轮元件，其与也一般指定为太阳齿轮元件的内部齿轮元件142外接。在行星架组件元件146的架元件149上也旋转地安装了该多个行星齿轮元件147，使得每个行星齿轮元件147同时并啮合地接合行星齿轮组140的环形齿轮元件144和太阳齿轮元件142。

内部连接元件170将太阳齿轮元件132与环形齿轮元件142连续地连接。另外，内部连接元件172将架元件139与环形齿轮元件144连续地互连。

变速器114还分别包括第一和第二电动机/发电机180和182。电动机/发电机180、182还称为单元A和单元B，并如同关于图1至7描述的类似于单元A和单元B 80、82那样工作。各电动机/发电机180、182的定子180a、182a固定到变速器外壳160。单元A的转子180b固定到太阳齿轮元件122。单元B的转子180b通过互连元件171固定到太阳齿轮元件132和太阳齿轮元件142。行星齿轮组120被设计(通过齿轮齿数和发动机12与行星架组件元件126的连接)使得连接元件171沿与发动机12相同的方向旋转。输出元件19通过互连元件172固定到环形齿轮元件144和架元件139。在相对于输出元件19的位置示出停车制动机构190。

第一转矩传动机构，例如模式I向前(MI F)制动器150，可与环形齿轮元件134选择性地接合。第二转矩传动机构，例如模式I反向(MI R)制动器152，将架元件149与变速器外壳160选择性地连接。第三转矩传动机构，例如断开离合器156，将第二电动机/发电机182与环形齿轮元件124选择性地连接。第四转矩传动机构，例如制动器158，将环形齿轮元件124与变速器外壳160选择性地连接。最后，第五转矩传动机构，例如模式II离合器159，将输入元件17与架元件149选择性地连接。使用转矩传动机构150、152、156、158和159以辅助混合变速器114的工作模式的选择，这将在下文更详细地说明。

在前面的描述中根据图8，显然变速器114从发动机12选择性地接收功率。混合变速器114还从可操作地连接到控制器或ECU 188的电功率源186接收功率。电功率源186可为一个或多个电池。也可使用具有提供或存储和分配电功率的能力的其它电功率源，如燃料电池，来替代电池而不改变本发明的概念。变速器114的输出元件19位于非常适合于横向布置的使用的位置。这可应用于诸如前轮驱动汽车之类的车辆，或对于所有车轮传动装置使用升降箱(drop box)的变速器。这样，在前轴后面堆叠发动机与变速器系统的应用也可利用变速器114。

一般工作考虑

主控制装置之一为公知的驱动范围选择器(未示出)，其指引电子控制单元(控制器或ECU 188)将变速器配置为停车、反向、中间或向前驱动范围。第二和第三主控制装置构成加速器踏板(未示出)和制动器踏板(也未示出)。通过ECU 188从这三个主控制源得到的信息被称为“操作者要求”。ECU 188还从多个传感器(输入以及输出)获得关于下列情形的信息：转矩传递装置(被施加或被解除)；发动机输出转矩；一个或多个标准电池容量水平；以及所选的车辆部件的温度。ECU 188确定需要什么，然后适当地操作变速器的或与其相关联的选择性操作的部件，以响应操作者要求。

本发明可使用简单或复合行星齿轮组。在简单行星齿轮组中，为了在自身可旋转的架元件上旋转，通常支撑单个行星齿轮组。

在简单行星齿轮组中，当太阳齿轮保持固定，且动力施加到简单齿轮组的环形齿轮上时，行星齿轮响应于施加到环形齿轮上的动力而旋转，并由此围绕固定的太阳齿轮圆周地“行走”，以实现架元件沿与环形齿轮旋转方向相同的方向旋转。

当简单行星齿轮组中任何两个元件沿相同的方向和以相同的速度旋转时，第三个元件被强制以相同的速度且沿相同的方向转动。例如，当太阳齿轮和环形齿轮沿相同的方向和以相同的速度旋转时，行星齿轮不绕着其自己的轴旋转，而是用作楔块以将整个单元锁定在一起来实现所称为直接驱动的。即，架元件与太阳齿轮和环形齿轮一起旋转。

但是，当两个齿轮元件沿相同的方向却以不同的速度转动时，第三齿轮元件旋转的方向可一般简单地通过视觉分析确定，但是在很多情形中，该方向并不明显，且只能通过知道行星齿轮组的所有齿轮元件上存在的齿数来精确地确定。

只要抑制架元件自由地旋转，并向太阳齿轮或环形齿轮施加动力，那么行星齿轮元件就用作空转轮。那样，被驱动元件沿与驱动元件相反的方向旋转。因此，在很多变速器配置中，当选择反向驱动范围时，摩擦地致动用作制动器的转矩传递装置以接合架元件，并由此抑制其旋转，使得施加到太阳齿轮的动力使环形齿轮沿相反的方向旋转。这样，如果环形齿轮可操作地连接到车辆的驱动轮，那么这种配置能够使驱动轮的旋转方向反向，并由此使车辆本身的方向反向。

在简单行星齿轮组中，如果已知太阳齿轮、架元件和环形齿轮中任何两个的转速，那么使用简单的规则就能确定第三个元件的速度。架元件的转速总是与太阳齿轮和环形齿轮的速度成比例，其被它们各自的齿数加权。例如，在相同的组中，环形齿轮可具有太阳齿轮两倍的齿数。那么架元件的速度为环形齿轮速度的三分之二与太阳齿轮速度的三分之一的和。如果这三个元件中的一个沿相反的方向旋转，那么在数学运算中，该元件的速度的算术符号为负的。

太阳齿轮、架元件和环形齿轮上的转矩也可彼此简单地相关，如果这样做不考虑齿轮的质量、齿轮的加速度或齿轮组内的摩擦的话，所有这些在设计优秀的变速器中具有相对较小的影响。施加到简单行星齿轮组的太阳齿轮上的转矩必须平衡施加到环形齿轮上的转矩，与这些齿轮的每一个上的齿数成比例。例如，施加到在该组中具有太阳齿轮两倍的齿数的环形齿轮上的转矩必须两倍于施加到太阳齿轮上的转矩，并且必须沿相同的方向施加。施加到架元件的转矩必须同太阳齿轮上的转矩与环形齿轮上的转矩的和大小相等，且方向相反。

在复合行星齿轮组中，与简单行星齿轮组相比，内部和外部行星齿轮组的使用实现了环形齿轮和架元件的角色交换。例如，如果太阳齿轮保持固定，那么架元件将沿与环形齿轮相同的方向旋转，但是具有内部和外部行星齿轮组的架元件将比环形齿轮行进得更快，而不是更慢。

在具有啮合的内部和外部行星齿轮组的复合行星齿轮组中，环形齿轮的速度与太阳齿轮和架元件的速度成比例，其分别被太阳齿轮上的齿数和由行星齿轮填充的齿数加权。例如，环形齿轮与由行星齿轮填充的太阳齿轮之间的差异可与相同组中太阳齿轮上的齿数一样多。在该情形下，环形齿轮的速度将为架元件速度的三分之二与太阳齿轮速度的三分之一的和。如果太阳齿轮或架元件沿相反的方向旋转，那么在数学运算中，该速度的算术符号为负的。

如果太阳齿轮保持固定，那么具有内部和外部行星齿轮组的架元件将沿与该组的旋转环形齿轮相同的方向旋转。在另一方面，如果太阳齿轮保持固定并且架元件被驱动，那么在内部组中接合太阳齿轮辊或沿着太阳齿轮“行走”的行星齿轮沿着与架元件旋转的相同方向旋转。在与内部组中的小齿轮啮合的外部组中的小齿轮将沿相反的方向转动，这样迫使啮合的环形齿轮沿相反的方向，但是只相对于与环形齿轮啮合地接合的行星齿轮。外部组中的行星齿轮沿架元件的方向被传送。外部组中的小齿轮的转动对其自身轴的作用以及由于架元件的运动引起的外部组中的行星齿轮的轨道运动的更大作用被组合，所以环形齿轮沿与架元件相同的方向旋转，但是不如架元件快。

如果这种复合行星齿轮组中的架元件保持固定，并且太阳齿轮旋转，那么环形齿轮将以更低的速度并且沿与太阳齿轮相同的方向旋转。如果简单行星齿轮组的环形齿轮保持固定，且太阳齿轮旋转，那么支撑单个行星齿轮组的架元件将以更低的速度并且沿与太阳齿轮相同的方向旋转。这样，与在简单行星齿轮组中使用单个行星齿轮组相比，能容易地观察到架元件与环形齿轮之间的角色交换，其是通过使用彼此啮合的内部和外部行星齿轮组引起的。

电动变速器的普通作用为传送从输入到输出的机械动力。作为该变速器作用的一部分，其两个电动机/发电机中的一个用作电功率的发电机。另一个电动机/发电机用作电动机，并使用该电功率。当输出的速度从零增加到高速时，两个电动机/发电机180、182逐渐地交换作为发电机和电动机的角色，并且可以这样做一次以上。这些交换围绕着机械点发生，在那里所有从输入到输出的动力都被机械地传送，且没有实际的动力被电传送。

在混合电动变速器系统中，电池186还可向变速器供应功率，或者变速器可向电池供应功率。如果电池向变速器供应基本的电功率，例如用于车辆加速，那么两个电动机/发电机都可用作电动机。如果变速器向电池供应电功率，例如用于再生制动，那么两个电动机/发电机都可用作发电机。非常接近于工作的机械点，由于系统中的电损耗，两个电动机/发电机还都可用作具有小电功率输出的发电机。

与变速器的普通作用相反，变速器可实际上用于从输出向输入传送机械动力。这可在车辆中发生以补充车辆制动和提高或补充车辆的再生制动，尤其是在长的向下坡度上。如果通过变速器的功率流动被这样反向，那么电动机/发电机的角色将从普通作用的那些反转。

特定工作考虑

这里描述的每个实施例(图8，9A-B，11-16)具有很多工作状态。下面描述这些工作状态，并且通过参考结合了变速器符号图的相应的工作状态表格，例如图9A、12B和13B的工作状态表格，其可被最好地理解。

第一工作状态为“电池反向状态”，其对应于各工作状态表格的电池反向行。在该状态中，发动机关闭，且连接到发动机的变速器元件不通过发动机转矩控制，尽管由于发动机的旋转惯性可以存在一些剩余的转矩。EVT由使用来自电池的能量的电动机/发电机中的一个驱动，使车辆反向运动。根据运动学配置，另一个电动机/发电机在该状态中可旋转或可不旋转，并且可传送转矩或可不传送转矩。如果其旋转，那么它用于产生存储在电池中的能量。在图8的实施例中，在电池反向状态中，制动器152被接合，电动机/发电机180具有零转矩，且电动机/发电机182通过起作用的齿轮组140提供反向转矩比。

第二工作状态为“EVT反向模式”。在该状态中，EVT由发动机和电动机/发电机中的一个驱动。另一个电动机/发电机可以根据控制器188指令，工作于电动机或发电机模式。这依赖于各种输入。一般地，在没有电池辅助的情况下，第二单元用作发电机，并将产生的能量的100％传回到驱动电动机。最终结果是，利用来自发动机和可用的能量存储系统的组合动力反向驱动车辆。参考图8，在EVT反向模式中，制动器152与离合器156接合，利用接合的156，齿轮组20起作用，且单元A用作发电机，单元B沿与输入元件17相反(反向)的方向给最终传动16提供动力。

第三工作状态包括“反向和向前启动模式”(也称为“高转矩反向和向前模式”)，对应于各工作状态表格的固定反向和固定F1行。在该状态中，变速器由发动机和可选择地由其中一个或两个电动机/发电机驱动。能量的可选择的部分可在发电机单元中产生并存储在电池中，且其余的能量传送到电动机。参考图9A，在反向和向前启动模式中，离合器254、256以及250或252(根据期望的是向前还是反向启动)被接合。

第四工作状态为“连续可变传动范围模式”，其包括EVT 1.1、EVT 1.2、EVT 2.1、和EVT 2.2工作点，对应于工作点表格的各行，例如图9B、12B和13B的工作点表格。在该模式中，EVT由发动机以及电动机/发电机中作为电动机的一个驱动。另一个电动机/发电机用作发电机，并将产生的能量的100％传回到电动机。由EVT向前模式表示的工作点在由EVT提供的向前速比的连续集中为离散点。在这些模式中，输入到输出的速比由单元A和B的速度控制来控制，且导致在电动机/发电机的工作极限内无限可变。

第五工作状态包括“固定比率”状态固定反向1、固定F1、固定变换比、固定F2、固定F3，如图9A、12B和13B的工作状态表格中所示。在这些状态中，变速器类似于传统自动变速器那样工作，且三个转矩传递装置被接合以产生离散的传动比。伴随每个图的离合表格仅示出可用的一些固定比率向前速度。另外的固定比可以存在，如果在单元A或单元B上施加制动器。(未示出在单元A上的制动器。)参考图10，只要两个部件速度交叉，或者跨越零部件速度X轴，就存在接合离合器或制动器的机会。例如，当单元A跨越零速度时，制动器(未示出)可同步地被施加锁定单元A旋转，且导致固定的输入至输出速比。当两个旋转的元件达到相同的速度时，发生离合。例如在图10中，单元A、单元B和发动机在221处都具有在输出速度的相同速度。这提供了使这些元件同步离合的机会，其准确地说是图9A中的离合器254的功能。图10中的图表示出了通过部件彼此交叉或与零部件速度X轴交叉限定的高达六个向前和两个反向固定比机会。图8到图9A的修改示出了如何添加离合器254的增加以利用这种换档机会。模式I或II操作和所选模式(即，EVT 1.1或1.2或2.1或2.2)内的范围的选择由控制器288执行，并依赖各种输入和设计算法。为了改善的效率，更高的加速度或高平均动力循环中的使用，可增加这些固定比率。

变速器14能够在所谓的单一或双模式中工作。在单一模式中，接合的转矩传递装置对于向前速比(由离散点表示：EVT 1.1、EVT 1.2)的整个连续集保持相同。在双模式中，接合的转矩传递装置在一些中间速比(例如，图12B中的EVT 2.1)下切换。依赖于机械构造，转矩传递装置接合的这种变化具有减小变速器中的元件速度、改善效率并且减小电负荷的优点。

利用这里公开的示意性实施例，能够使离合器元件滑移速度同步，使得可得到具有最小转矩干扰的换档(所谓的“冷”换档)。例如，图9A、12A和13A的变速器在1.2和2.1的范围之间具有冷换档。在图10中，架元件249的速度在223处在输出速度与发动机速度交叉。在这种情形下，可同步地应用离合机构。图9的该机构MII离合器259没有能量损失，并因此温度不升高，导致了所谓的“冷”换档。

再参考图8，图8中变速器114的行星齿轮组120、130和140的齿轮齿数比可根据需要改变，以得到期望的速比。可以更改变速器114以得到至少六个向前速比以及两个固定反向比、电可变向前和反向、以及电池向前和反向速比。借助实例，假设行星齿轮组120的齿数比(即，N_R1/S_R1)为1.612，行星齿轮组130的N_R2/S_R2值为2.194，且行星齿轮组140的N_R3/S_R3值为3.16，那么通过接合离合器152和156，可得到由节点30和40限定的被驱动成反向转矩增加比为-3.160的电可变反向。同样地，通过接合离合器150和156，可得到由节点30和40限定的被驱动成转矩比为3.1944的基本相同的向前电可变速比。第一电可变速比在模式I中得到，且是第一输入分流可变启动工作模式。当离合器250分离时，可同时接合离合器259，以得到具有更高速度和效率的复合分流模式II工作模式。当离合器158接合且离合器156分离时，单元A可用来不依赖于由单元B执行的推进而启动发动机。另外，当离合器156、158和159接合时，得到高效率机械固定巡航工作状态。当离合器156从单元B分离时，可得到电池反向模式、使用来自单元A的动力的发动机启动状态以及由单元B提供动力的电池向前速比。利用本发明的实施例可得到的该多种速比的更详细的实例提供在图9B、12B和13B的真值表格中，其与图9A、12A和13A的相应变速器有关。本领域的技术人员应当容易地理解，利用其它实施例，例如基于图9A、12A和13A的实施例的描述的图8的实施例，可得到该多种比率。

第二示意性实施例

参考图9A，对具有变速器214的动力系210的第二完整示意性优选实施例进行描述。变速器114使用了三个差动齿轮组220、230和240，优选地具有行星齿轮组的特性。行星齿轮组220使用了外接太阳齿轮元件222的环形齿轮元件224。行星架组件元件226包括架元件229，其可旋转地支撑该多个行星齿轮227，使得每个行星齿轮227与环形齿轮元件224和太阳齿轮222都啮合地接合。输入元件17固定到架元件229。

行星齿轮组230具有外接太阳齿轮元件232的环形齿轮元件234。在行星架组件元件236的架元件239上可旋转地安装有该多个行星齿轮237，使得每个行星齿轮元件237与环形齿轮元件234和太阳齿轮元件232都同时地且啮合地接合。

行星齿轮组240也具有外接太阳齿轮元件242的环形齿轮元件244。在行星架组件元件246的架元件249上可旋转地安装有多个行星齿轮247，使得每一个与环形齿轮元件244和太阳齿轮元件242都同时地且啮合地接合。

互连元件270将太阳齿轮元件232和242连续地连接。另外，互连元件272将行星架组件元件236与环形齿轮元件244连续地互连。

变速器214还包括第一和第二电动机/发电机280和282，其分别具有固定到变速器外壳260的定子。单元A的转子固定到太阳齿轮元件222。单元B的转子通过连接元件270固定到太阳齿轮元件232，并由此固定到太阳齿轮元件242。在相对于输出元件19的位置示出了停车制动机构290。

第一转矩传动机构，例如向前模式制动器MI F 250，可与环形齿轮元件234选择性地接合，以将环形齿轮元件234接地到变速器外壳260。第二转矩传动机构，例如反向制动器MI R 252，将行星架组件元件246与变速器外壳260选择性地连接。第三转矩传动机构254将单元A的转子选择性地连接到架元件229以及发动机12。第四转矩传动机构256将单元B的转子选择性地连接到环形齿轮元件224。第五转矩传动机构258，例如制动器，将环形齿轮元件224与变速器外壳260选择性地连接。最后，第六转矩传动机构，例如离合器259，将发动机12与架元件249选择性地连接。离合器259称为模式II离合器。

根据图9A，显然变速器214从发动机12选择性地接收功率。混合变速器214还从可操作地连接到控制器288的电功率源286接收功率。当电动机/发电机280连接到太阳齿轮元件222和架元件229时，通过离合器254的接合(其与关于图1描述的闭锁离合器54的功能相同)，锁定了行星齿轮组220。如本领域的技术人员容易地理解的，锁定行星齿轮组220锁定了电动机/发电机280、282和发动机12的旋转，以允许所有三个源用作驱动源用于最佳加速性能、高恒定低速度效率或更高的再生制动。通过施加的离合器254，发动机转矩和单元转矩是无关的，且被控制为设计到控制器288中。

图9A中转矩传递机构的接合安排以图9B中的工作模式表格和固定比率表格示出。图9B还提供了可使用下列齿轮齿数得到的转矩比的实例：太阳齿轮222为49，行星齿轮227为15，环形齿轮224为79，太阳齿轮元件232为36，行星齿轮237为19，环形齿轮242为25，行星齿轮247为27，以及环形齿轮234、244的每一个为79。另外，利用给定的齿数样例得到的比率级(ratiostep)可通过向前比除以另一个随后的向前比计算。例如，第一向前电可变模式EVT 1.1与第二电可变模式EVT 1.2之间的分级比率为1.99。

在图9B的真值表格中，多个向前和反向状态被分组成“发动机连接”状态，并由于离合器256的接合可这样描述。当离合器256被连接时，功率可从发动机12流向输出轴19。图9B还示出了“发动机断开”状态，其包括当离合器256被分离，使得功率不从发动机12流向输出轴19时可得到的比率。

图9B的真值表格表明了-3.160的相同反向速比可通过如下三种不同的方式得到：通过固定比率、电可变比率(对于给定的输入速度)或发动机断开“电池反向”比率。固定反向比通过离合器254和256以及制动器252的接合得到。利用离合器254的接合，由于电动机/发电机280连接到太阳齿轮元件222和架元件229，所以齿轮组220不起作用。在零输出速度时，单元B的速度为零(如在图10的代表性速度图中所注的)。这样，发动机转距流过第三齿轮组240以得到-3.160的反向固定比率。

电可变反向比(EVT反向)通过MI R制动器252与离合器256的接合得到。这允许来自发动机12和单元B的额外的功率给太阳齿轮元件242提供动力。行星齿轮247通过制动器252保持固定，并且在环形齿轮元件244处提供输出比。

-3.160的电池反向比通过离合器252的接合得到。因为离合器256未接合，所以发动机12断开，并且通过来自电动机/发电机282(单元B)的功率流过起作用的齿轮组240到达输出元件19得到反向输出比。

特别地，图9A的变速器214还在电可变EVT模式1.1(在离散的、给定的输入速度下)中、在固定比率向前比FI中和在由单元B激励的电比率中得到3.194的相等的向前启动比率。这些比率通过图9B中示出的各种离合器的接合得到。向前比率EVT 1.1、固定FI和单元B向前基本上等于固定反向、EVT反向(在与EVT 1.1比率相同的离散的、给定的输入速度下)和电池反向比率。这样，图9A的变速器214得到输入分流向前启动模式，其具有在任何给定的输入速度下与EVT反向模式基本上相等的比率，具有基本上相等的向前和反向固定比率，并且具有基本上相等的向前和反向发动机断开比率。

图10为在变速器214的示例性工作中，各种变速器部件的速度相对于输出轴的速度的图形描述。参考图9A和10，发动机12(和输入轴17)的速度由线213表示，电动机/发电机280的速度由线211表示，电动机/发电机282的速度由线215表示，且架元件249的速度由线218表示。在EVT工作的第一向前范围或模式231中，即在输出轴速度221之前，离合器250和256接合。齿轮组220在差动模式中工作，且齿轮组230在转矩增加模式中工作。为简化描述，输入轴速度213和相应地发动机的速度在变速器的整个操作中基本上恒定。控制器288使第一电动机/发电机280的速度开始于大约8000rpm，并随着输出轴速度的增加而降低。同时，电机282的速度从零开始，并随着输出轴速度的增加而增加。架元件249的速度与输出轴速度成比例地增加。如由图10的图表显而易见的是，电动机/发电机速度在向前模式231和反向模式243中相等(尽管方向相反)，其通过接合离合器250(对于向前)或离合器252(对于反向)来选择同时离合器256保持接合。

在输出轴速度221处，电动机/发电机282(单元B)的速度超过了发动机12的速度，电动机/发电机280(单元A)的该速度降到发动机12的速度以下。由231和233表示的速度范围一起构成了模式I向前工作范围。在接近1500rpm的输出速度处，电动机/发电机280的速度为零。在输出轴速度223处，变速器从第一EVT范围或模式I(包括速度范围231、233)变换到第二EVT范围或模式II 235、241。在该点，由于离合器250和256的接合，发动机12和架元件249的速度基本上相等，使得离合器259接合(并且离合器250分离)，且基本上没有产生的转矩干扰从第一电可变模式(模式I)变换到第二电可变模式(模式II)。在模式II中，电动机/发电机280的速度继续随着输出轴速度的提高而增加，且电动机/发电机282的速度随着输出轴速度的增加而减小。

变速器214的特征还在于模式I反向范围243。在零输出速度处，离合器252和256可接合。起作用的行星齿轮组220和240的比率是这样的，即通过行星齿轮240得到的负比率几乎等于在向前中通过行星齿轮230得到的比率。这样，EVT路径在其处于模式I向前范围时可被精确地操作，由此提供相等的反向。通过接合离合器252、254和256，得到等于行星齿轮组240的环形齿轮/太阳齿轮齿数比的机械(固定的)反向比。此外，电可变模式操作或固定比率操作的选择由控制器288确定。

第三示意性实施例

参考图11，对具有变速器314的动力系310的第三完整示意性优选实施例进行描述。变速器314使用了三个差动齿轮组320、330和340，优选地具有行星齿轮组的特性。行星齿轮组320使用了外接太阳齿轮元件322的环形齿轮元件324。行星架组件元件326包括架元件329，其可旋转地支撑该多个行星齿轮327，使得每个行星齿轮327与环形齿轮元件324和太阳齿轮元件322都啮合地接合。输入元件17固定到架元件329。

行星齿轮组330具有外接太阳齿轮元件332的环形齿轮元件334。在行星架组件元件336的架元件339上可旋转地安装该多个行星齿轮337，使得每个行星齿轮元件337与环形齿轮元件334和太阳齿轮元件332都同时地且啮合地接合。

行星齿轮组340也具有外接太阳齿轮元件342的环形齿轮元件344。在行星架组件元件346的架元件349上可旋转地安装多个行星齿轮347，使得每一个与环形齿轮元件344和太阳齿轮元件342都同时地且啮合地接合。

互连元件370将环形齿轮元件334和344连续地连接。另外，互连元件372将环形齿轮元件324与太阳齿轮元件342连续地互连。架元件339接地到变速器外壳360。

变速器314还分别包括第一和第二电动机/发电机380(单元A)和382(单元B)。单元A的转子固定到太阳齿轮元件322。单元B的转子通过互连元件372固定到环形齿轮元件324，并从而固定到太阳齿轮元件342。在相对于输出元件19的位置示出了停车制动机构390。

第一转矩传动机构，例如向前模式I离合器MI F 350，可与太阳齿轮元件332选择性地接合，以将太阳齿轮元件332与齿轮元件324和太阳齿轮元件342连接。第二转矩传动机构，例如反向制动器MI R 352，将架元件339和349选择性地连接。第三转矩传动机构，例如离合器359，将发动机12与行星架349选择性地连接。离合器359称为模式II离合器，并建立了第二向前电可变驱动模式。

从图11明显的是，变速器314从发动机12选择性地接收功率。混合变速器314还从可操作地连接到控制器388的电功率源386接收功率。可选的转矩传动机构可被添加用于发动机启动，其借助单元A、闭锁机构(用于将单元A、单元B和发动机12彼此锁定以改善加速，并用于单元A与单元B之间的断开，如上面关于图1的节点图及图8和9A的示意性实施例所描述的。

第四示意性实施例

参考图12A，对具有变速器414的动力系410的第四优选实施例进行描述。变速器414使用了三个差动齿轮组420、430和440，优选地具有行星齿轮组的特性。行星齿轮组420使用了外接太阳齿轮元件422的环形齿轮元件424。行星架组件元件426包括架元件429，其可旋转地支撑多个行星齿轮427，使得每个行星齿轮427与环形齿轮元件424和太阳齿轮422都啮合地接合。输入元件17固定到架元件429。

行星齿轮组430和440通过每个相应的齿轮组的连续连接的行星齿轮437、447彼此“复合”，且共用公共架。行星齿轮组430也具有与每个行星齿轮437啮合地接合的太阳齿轮元件432。行星齿轮组440也具有外接太阳齿轮元件442的环形齿轮元件444。在行星架组件元件446的架元件449上可旋转地安装该多个行星齿轮447，使得每一个与环形齿轮元件444和太阳齿轮元件442都同时地且啮合地接合。这种类型的复合行星齿轮430、440对于本领域的技术人员来说被称为Ravigneaux齿轮组。如下面关于图12B的真值表格所描述的，复合齿轮组430、440提供了足够的“自由度”，以便能够从向前模式I制动器450同步变换到反向MI R制动器452。

变速器414还分别包括第一和第二电动机/发电机480和482，其可分别称为单元A和单元B。单元A 480的转子固定到太阳齿轮元件422。单元B 482的转子通过连接元件471固定到太阳齿轮元件442。行星齿轮组420被设计(通过齿轮齿数和发动机12到行星架元件429的连接)，使得连接元件471沿与发动机12相同的方向旋转。输出元件19固定到环形齿轮元件444。在相对于输出元件19的所需位置示出了停车制动机构490。

第一转矩传动机构，例如模式I向前(MI F)制动器450，将太阳齿轮元件432与变速器外壳460选择性地连接。第二转矩传动机构，例如模式I反向(MI R)制动器452，将架元件449与变速器外壳460选择性地连接。第三转矩传动机构，例如断开离合器456，将第二电动机/发电机482与环形齿轮元件424选择性地连接。第四转矩传动机构，例如制动器458，将环形齿轮元件424与变速器外壳460选择性地连接。最后，第五转矩传动机构，例如模式II离合器459，将输入元件17与架元件449选择性地连接。使用转矩传动机构450、452、456、458和459以辅助混合变速器414的工作模式的选择，这在下文中将更详细地说明。

由图12A和前面的描述明显的是，变速器414从发动机12选择性地接收功率。混合变速器414还从可操作地连接到控制器或ECU 488的电功率源486接收功率。电功率源486可为一个或多个电池。也可使用具有提供或存储和分配电功率的能力的其它电功率源，如燃料电池，来替代电池而不改变本发明的概念。

如上所述，转矩传递机构的接合安排以图12B中的工作模式表格和固定比率模式表格示出。图12B还提供了使用下列齿轮齿数可得到的转矩比的实例：太阳齿轮元件422为49，行星齿轮元件427为15，环形齿轮元件424为79，环形齿轮元件432、442中的每一个为25，行星齿轮437、438中的每一个为27，以及环形齿轮元件444为79。另外，利用给定的齿数样例得到的比率级可通过向前比除以另一个随后的向前比计算。例如，第一向前电可变模式1.1与第二电可变模式1.2之间的级比率为1.620。

在图12B的真值表格中，多个向前和反向状态被分组成“发动机连接”状态，并且由于离合器456的接合可这样描述。当离合器456被连接时，功率可从发动机12流向输出轴19。图12B还示出了“发动机断开”状态，其是当离合器456被分离，使得功率不从发动机12流向输出轴19时可得到的比率。

图12B的真值表格表明了-3.160的相同反向速比可通过如下三种不同的方式得到：通过固定比率、电可变比率(对于给定的输入速度)或发动机断开“电池反向”比率。

当离合器456未接合时得到电池反向比，使得发动机12断开，而离合器452接合，允许单元B 382通过行星齿轮440反向地给输出元件19提供动力。

通过离合器450和456的接合得到通过2.926的速比驱动的模式I EVT 1.1(即，对于单元A 480、单元B 482和发动机12在给定的输入速度下得到2.926的速比)。当来自输入轴17的转矩流过起作用的行星齿轮组420时，2.926的EVT 11速比为输入分流比率。通过接合离合器454以将单元A连接到行星架元件427，并从而锁定行星齿轮组420，由此单元A和B以及发动机12通过在组合的行星齿轮组430、440提供的低比率驱动变速器。当单元A的速度在发动机到输出速比为1.806的点为零时，通过接合离合器450、456，得到电可变向前比EVT 1.2。在该点，给单元A提供制动器(图中未包括)将允许同步变换到1.806的固定比率。标记为换档模式I-模式II的比率为当离合器450和离合器459都接合时的变换点。在该点，架元件449速度等于发动机速度，允许同步换档。如果两个离合器都接合，那么在该点得到固定比率，但是，如果离合器450分离，且离合器459接合，那么得到模式II电可变模式。在换档之后的模式II中，进一步提高输出速度降低了单元A的速度。

当单元A的速度等于零时，模式II EVT 2.1通过离合器459和456的接合得到，并导致发动机12到输出元件19的1.244的传动速比。此外，如果利用该示意图向单元A添加制动器，那么该制动器的同步接合将导致固定比率。必须清楚，这些点为发动机到输出的速比，但是，输出转矩依赖于发动机、单元A和单元B的转矩。除离合器459和456之外，利用离合器454的接合，能够得到1.00的固定直接比率(称为固定F2)，如果需要的话。当在太阳齿轮元件422和架元件429都提供单元A的速度时，行星齿轮组420被锁定。在环形齿轮元件442和架元件449都有效地提供发动机速度。因此，得到的发动机到输出的速比为1.00。当单元B的速度等于零时，利用离合器459和456的接合，得到0.76的电可变模式II速比EVT 2.2。如同在其它情形中，给单元B添加制动器允许我们提供输入到输出的固定比率。在图12A的示意图的情形中，制动器458的接合，提供了0.76的固定F3速比。然后该示意图具有在完全电可变模式，或在高达六个的向前和两个反向固定范围的潜能。逻辑或操作选择基于操作者请求、系统状态和编程逻辑，以改善或优化排放、燃料经济性或性能。

第五示意性实施例

参考图13A，对具有变速器514的动力系510的第五优选实施例进行描述。变速器514使用了三个差动齿轮组520、530和540，优选地具有行星齿轮组的特性。行星齿轮组520使用了外接太阳齿轮元件522的环形齿轮元件524。行星架组件元件526包括行星架529，其可旋转地支撑多个行星齿轮527，使得每个行星齿轮527与环形齿轮元件524和太阳齿轮元件522都啮合地接合。输入元件17固定到架元件529。

行星齿轮组530和540通过每个相应的齿轮组的连续连接的行星齿轮537、547彼此“复合”。行星齿轮组530也具有与每个行星齿轮537啮合地接合的太阳齿轮元件532。行星齿轮组540也具有外接太阳齿轮元件542的环形齿轮元件544。在行星架组件元件546的架元件549上可旋转地安装该多个行星齿轮547，使得每一个与环形齿轮元件544和太阳齿轮元件542都同时地且啮合地接合，并且是两组小齿轮的公共支撑装置。这种类型的复合行星齿轮530、540对于本领域的技术人员来说被称为Ravigneaux齿轮组。如下面关于图13B的真值表格所描述的，复合齿轮组530、540提供了足够的自由度，以便能够从向前模式I制动器550同步变换到反向MI R制动器552。

变速器514还分别包括第一和第二电动机/发电机580和582，其分别称为单元A和单元B。单元A 580的转子固定到太阳齿轮元件522。单元B 582的转子通过连接元件571固定到太阳齿轮元件542。行星齿轮组520被设计(通过齿轮齿数和发动机12到架元件529的连接)，使得连接元件571沿与发动机12相同的方向旋转。输出元件19固定到环形齿轮元件544。在相对于输出元件19的所需位置示出了停车制动机构590。

第一转矩传动机构，例如模式I向前(MI F)制动器550，将太阳齿轮元件532与变速器外壳560选择性地连接。第二转矩传动机构，例如模式I反向(MI R)制动器552，将小齿轮元件547与变速器外壳560选择性地连接。第三转矩传动机构，例如断开离合器556，将第二电动机/发电机582与环形齿轮元件524选择性地连接。第四转矩传动机构，例如制动器558，将环形齿轮元件524与变速器外壳560选择性地连接。最后，第五转矩传动机构，例如模式II离合器559，将输入元件17与架元件549选择性地连接。使用转矩传动机构550、552、556、558和559以辅助混合变速器514的工作状态的选择，这在下文中将更详细地说明。

从图13A明显的是，变速器514从发动机12选择性地接收功率。混合变速器514还从可操作地连接到控制器588的电功率源586接收功率。电功率源586可为一个或多个电池。也可使用具有提供或存储和分配电功率的能力的其它电功率源，如燃料电池，来替代电池而不改变本发明的概念。ECU 588被设计成确保单元B 582沿一方向旋转，使得来自单元B 582的转矩在连接元件571处加到来自发动机的转矩上。

如上所述，转矩传递机构的接合安排以图13B中的工作状态表格和固定比率模式表格示出。图13B还提供了使用下列齿轮齿数可得到的转矩比的实例：太阳齿轮元件522为49，行星齿轮元件527为15，环形齿轮元件524为79，环形齿轮元件532、542中的每一个为25，行星齿轮元件537、547中的每一个为27，以及环形齿轮元件544为79。另外，当利用给定的齿数样例时得到的比率级可通过向前比除以另一个随后的向前比计算。例如，第一向前电可变范围(模式I EVT 1.1)与第二电可变范围模式I EVT 1.2之间的级比率为1.618。

在图13B的真值表格中，多个向前和反向状态被分组成“发动机连接”状态，并且由于离合器556的接合可这样描述。当离合器556连接时，功率可至少部分地从发动机12流向输出轴19。图13B还示出了“发动机断开”状态，其是当离合器556被分离，使得功率不从发动机12流向输出轴19时可得到的比率。

图13B的真值表格表明了行星齿轮组件元件546的-3.160的反向速比可以如下三种不同的方式得到：通过固定比率、电可变比率或发动机断开“电池反向”比率，如本领域技术人员基于以上关于图12B的描述将理解的。在向前中同样如此，其中行星齿轮组件元件546的3.19的正比率可用在电可变、发动机断开或“电池反向”比率中。如在前面的描述中，在该图表中示出的一些比率表明了变速器的输入到输出的速比，在单元速度为零或部件速度相等的情形，允许该选项用于制动或离合装置。这些比率还描述了当输出速度提高时的离合器或电动机事件。

第六示意性实施例

参考图14，对具有变速器614的动力系610的第六优选实施例进行描述。变速器614使用了三个差动齿轮组620、630和640，优选地具有行星齿轮组的特性。行星齿轮组620使用了外接太阳齿轮元件622的环形齿轮元件624。行星架组件元件626的架元件629可旋转地支撑多个行星齿轮627，使得每个行星齿轮627与环形齿轮元件624和太阳齿轮元件622都啮合地接合。输入元件17固定到架629。

行星齿轮组630具有外接太阳齿轮元件632的环形齿轮元件634。可旋转地支撑在行星架组件元件636的架元件639上的行星齿轮637与环形齿轮元件634和太阳齿轮元件632啮合地接合。

行星齿轮组640具有外接太阳齿轮元件642的环形齿轮元件644。在架元件649上可旋转地安装该多个行星齿轮647，使得每一个与太阳齿轮元件642和多个小齿轮648都同时地且啮合地接合。小齿轮648将小齿轮647与环形齿轮元件644啮合地接合。

电动机/发电机682固定到太阳齿轮元件632。互连元件670将太阳齿轮元件632与太阳齿轮元件642连续地连接。互连元件672将环形齿轮元件634与架元件649连续地互连。

变速器614还分别具有第一和第二电动机/发电机680和682。电动机/发电机680、682也称为单元A和单元B，并如关于图1至7所描述的类似于单元A和单元B 80、82那样工作。单元A 680固定到太阳齿轮元件622。单元B 682通过互连元件671固定到太阳齿轮元件632，并且还通过互连元件670连接到太阳齿轮元件642。行星齿轮组620被设计(通过齿轮齿数和发动机12到行星架组件元件626的连接)，使得连接元件671沿与发动机12相同的方向旋转。输出元件19固定到架636。

模式I向前MI F制动器650将环形齿轮元件634与变速器外壳660选择性地连接。断开离合器656将电动机682与环形齿轮元件624选择性地接合。制动器658将环形齿轮元件624与变速器外壳660选择性地连接。模式II离合器659将发动机12与环形齿轮元件644选择性地连接。离合器和制动器650、652、656、658、659以类似于在图9B、12B和13B的真值表格中所示的类似编号的离合器的顺序选择性地接合，以提供多种速比，例如相等的输入分流电可变向前和反向。

例如，通过MI R制动器652和离合器656的接合，得到电可变反向比(EVT反向)(对于给定的输入速度)。这允许单元B给太阳齿轮元件642提供动力，发动机12向环形齿轮元件644提供动力，并且在架元件639处提供输出比。

第七示意性实施例

参考图15，对具有变速器714的动力系710的第七优选实施例进行描述。变速器714使用了三个差动齿轮组720、730和740，优选地具有行星齿轮组的特性。行星齿轮组720使用了外接太阳齿轮元件722的环形齿轮元件724。行星架组件元件726包括架元件729，其可旋转地支撑该多个行星齿轮727，使得每个行星齿轮727与环形齿轮元件724和太阳齿轮元件722都啮合地接合。输入元件17固定到架元件729。

行星齿轮组730具有外接太阳齿轮元件732的环形齿轮元件734。行星架组件元件736包括架元件739。在行星架组件元件736的架元件739上可旋转地安装该多个行星齿轮737，使得每个行星齿轮元件737与环形齿轮元件734和太阳齿轮元件732都同时地且啮合地接合。

行星齿轮组740也具有外接太阳齿轮元件742的环形齿轮元件744。在行星架组件元件746的架元件749上可旋转地安装多个行星齿轮747，使得每一个与环形齿轮元件744和太阳齿轮元件742都同时地且啮合地接合。

互连元件770将太阳齿轮元件732与环形齿轮元件744连续地连接。另外，互连元件772将环形齿轮元件734与架元件749连续地互连。

变速器714还分别包括第一和第二电动机/发电机780(单元A)和782(单元B)。单元A的转子固定到太阳齿轮722。单元B的转子通过连接元件771固定到太阳齿轮元件742。行星齿轮组720被设计(通过齿轮齿数和发动机12到架元件729的连接)，使得连接元件771沿与发动机12相同的方向旋转。输出元件19固定到架元件739。

第一转矩传动机构，例如向前模式I制动器MI F 750，可与太阳齿轮元件732选择性地接合。第二转矩传动机构，例如反向制动器MI R 752，通过互连元件772可选择性地连接到架元件749，并从而连接到环形齿轮元件734。第三转矩传动机构756，例如离合器，将单元B与环形齿轮元件724选择性地连接。第四转矩传动机构，例如离合器759，将发动机12与环形齿轮元件734选择性地连接，并从而通过互连元件772连接到架元件749。离合器759称为模式II离合器，并建立了第二向前电可变驱动模式。

从图15明显的是，变速器714从发动机12选择性地接收功率。混合变速器714还从可操作地连接到控制器788的电功率源786接收功率。ECU 788被设计成确保单元B 782沿一方向旋转，使得单元B 782的转矩在连接元件771处加到发动机12的转矩上。可选的转矩传动机构可被添加用于选择性地连接单元A至架元件729作为闭锁机构(用于将单元A、单元B和发动机12彼此锁定以改善加速，如上面关于图1的节点图及图9A的示意性实施例(转矩传动机构254)所描述的。在各情形中，功能是类似的，如在图1至6的框图组合中所遇到的。

第八示意性实施例

参考图16，对具有变速器814的动力系810的第八优选实施例进行描述。变速器814使用了三个差动齿轮组820、830和840，优选地具有行星齿轮组的特性。行星齿轮组820使用了外接太阳齿轮元件822的环形齿轮元件824。复合行星架组件元件826包括架元件829，其可旋转地支撑该多个行星齿轮827和828，使得每个行星齿轮828啮合地接合环形齿轮元件824和行星齿轮827。行星齿轮827与行星齿轮828和太阳齿轮元件822都啮合地接合。输入元件17固定到环形齿轮元件824。

行星齿轮组830具有外接太阳齿轮元件832的环形齿轮元件834。在行星架组件元件836的架元件839上可旋转地安装该多个行星齿轮837，使得每个行星齿轮元件837与环形齿轮元件834和太阳齿轮元件832都同时地且啮合地接合。

行星齿轮组840也具有外接太阳齿轮元件842的环形齿轮元件844。在行星架组件元件846的架元件849上可旋转地安装多个行星齿轮847，使得每一个与环形齿轮元件844和太阳齿轮元件842都同时地且啮合地接合。

互连元件870将太阳齿轮元件832与环形齿轮元件844连续地连接。另外，互连元件872将环形齿轮元件834与架元件849连续地互连。

变速器814还分别包括第一和第二电动机/发电机880(单元A)和882(单元B)。单元A的转子固定到太阳齿轮元件822。单元B的转子通过连接元件871固定到太阳齿轮元件842。行星齿轮组820被设计(通过齿轮齿数和发动机12到环形齿轮元件824的连接)，使得连接元件871沿与发动机12相同的方向旋转。输出元件19固定到架元件839。

第一转矩传动机构，例如向前模式I制动器MI F 850，可与太阳齿轮元件832选择性地接合，以将太阳齿轮元件832和环形齿轮元件844(通过互连元件870)接地到变速器外壳860。第二转矩传动机构，例如反向制动器MI R 852，将架元件849(和环形齿轮元件834通过互连元件872)选择性地连接到变速器外壳860。第三转矩传动机构，例如离合器856，将电动机/发电机882(单元B)与小齿轮827、828选择性地连接。第四转矩传动机构，例如离合器859，将发动机12与环形齿轮元件834选择性地连接。离合器859称为模式II离合器，并建立了第二向前电可变驱动模式。

从图16明显的是，变速器814从发动机12选择性地接收功率。混合变速器814还从可操作地连接到控制器888的电功率源886接收功率。电功率源886可为一个或多个电池。也可使用具有提供或存储和分配电功率的能力的其它电功率源，如燃料电池，来替代电池而不改变本发明的概念。ECU 888被设计成确保单元B 882沿一方向旋转，使得单元B 882的转矩在连接元件871处加到发动机12的转矩上。可选的转矩传动机构可被添加用于借助单元A、闭锁机构(用于将单元A、单元B和发动机12彼此锁定以改善加速)的发动机启动，如上面关于图1的节点图及例如图9A的示意性实施例所描述的。

节点图示出了本发明可利用的通用连接，且图8、9A、11、12A、13A、14、15和16是那些图的实际硬件实施方法。但是，节点图可具有稍微的修改，例如沿着接合线移动离合器。这对本领域的技术人员是显而易见的。一个实例是图11。该配置直接对应于图2的节点图，除了B1移到单元B与节点30之间的节点连接以外，并且，所示的离合节点接地。但是，一般的图确实表示该实施例，且本领域的技术人员将认识到这些配置选项。

尽管已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是本发明相关领域的技术人员将认识到在所附权利要求的范围内多种替换设计和实施例用于实现本发明。

Claims (20)

1.一种电动变速器，包括：

第一和第二电动机/发电机；

第一、第二和第三差动齿轮组，每个具有第一、第二和第三元件，所述第一和第二电动机/发电机连续地连接到所述差动齿轮组中相应的那些并且可控制用于向其提供动力；

多个转矩传动机构；

输入元件，用于从功率源接收功率，并连续地连接到所述差动齿轮组中的一个的元件；

输出元件，其连续地连接到所述差动齿轮组中的一个的另一个元件；以及

所述多个转矩传动机构可选择性地接合，以将由所述输入元件从所述功率源接收的功率通过所述差动齿轮组传送，以便提供具有向前和反向范围的输入分流电可变第一模式，其对于给定的输入速度具有相应相等的向前和反向速比，并提供基本上相等的固定向前和固定反向速比。

2.如权利要求1所述的电动变速器，其中，所述转矩传动机构还可选择性地接合，以提供复合分流电可变第二模式。

3.如权利要求1所述的电动变速器，其中，所述转矩传动机构还可选择性地接合，以将所述功率源与所述输出元件断开；并由此当功率源被这样断开时，在电动模式向前速比和电动模式反向速比中，在所述输出元件处通过由所述第二电动机/发电机提供的功率提供基本上相等的转矩。

4.如权利要求1所述的电动变速器，其中，所述电向前和电反向速比通过所述第二电动机/发电机的电功率提供，所述第二电动机/发电机被连接至所述第二和第三差动齿轮组中的一个，在所述电向前和电动模式反向速比中不存在由所述第一电动机/发电机或由功率源提供的功率。

5.如权利要求1所述的电动变速器，其中，所述多个转矩传动机构包括第一制动器和第二制动器，所述第一制动器和第二制动器可同时选择性地接合以将所述不同的齿轮组的不同相应元件与变速器外壳连接，并由此锁定所述输出元件，使得其特征在于速度为零，从而当转矩在零输出速度下施加到所述输出元件时，变速器外壳提供反作用转矩以减小电负荷。

6.如权利要求1所述的电动变速器，其中，所述第一齿轮组在所述输入元件与所述第二电动机/发电机之间互连，使得所述第二电动机/发电机与所述其它齿轮组中的一个之间的连接元件沿与所述输入元件相同的方向旋转，从而将从所述功率源提供的转矩在所述输出元件处加到从所述第二电动机/发电机提供的转矩上。

7.如权利要求1所述的电动变速器，其中，所述转矩传动机构中的至少一个可选择性地接合，使得由所述第一电动机/发电机提供的功率加到由功率源提供的功率和由所述第二电动机/发电机提供的功率上，由此在所述电可变第一模式向前或反向范围中提供相等并且足够的启动功率。

8.如权利要求1所述的电动变速器，

其中，所述第三差动齿轮组其特征在于，在所述电可变第一模式向前速比中转矩负载基本为零；以及

其中，所述多个转矩传动机构中的一个与所述转矩传动机构中的另一个的分离同步地接合，以向所述第三差动齿轮组施加转矩负载，并从所述电可变第一模式变换到电可变复合分流第二模式。

9.一种电动变速器，包括：

输入元件，用以从功率源接收功率；

输出元件；

第一和第二电动机/发电机；

第一、第二和第三差动齿轮组，每个具有第一、第二和第三元件；

所述输入元件与所述第一差动齿轮组的第一元件连续地连接，且所述输出元件与所述第二或第三差动齿轮组中的一个的元件连续地连接；

所述第一电动机/发电机与所述第一差动齿轮组的第二元件连续地连接；

所述第二电动机/发电机与所述第三差动齿轮组的第一元件连续地连接；

至少一个互连元件，其将所述第二差动齿轮组的所述元件中的一个与所述第三差动齿轮组的所述元件中的一个连续地互连；以及

多个转矩传动机构，其可选择性地接合，以对于给定的输入速度，在电可变向前速比和电可变反向速比中，在所述输出元件处提供基本相等的转矩，并且在固定向前速比和固定反向速比中提供基本相等的输出转矩。

10.如权利要求9所述的电动变速器，其中，所述转矩传动机构还可选择性地接合以将功率源与所述输出元件断开，并且当功率源被这样断开时，在电向前速比和电反向速比中，在输出元件处提供基本相等的转矩。

11.如权利要求10所述的电动变速器，其中，所述电向前和电反向速比借助所述第二电动机/发电机的电功率通过所述第二和第三差动齿轮组中的至少一个提供。

12.如权利要求9所述的电动变速器，其中，所述第一电动机/发电机可操作用于在所述电可变向前或电可变反向速比中启动功率源，使得功率源在所述输入元件处提供功率。

13.如权利要求9所述的电动变速器，其中，所述第一差动齿轮组构被配置使得所述输入元件的旋转方向与提供所述第二电动机/发电机与所述第三齿轮组的所述第一元件之间的所述连续连接的连接元件的旋转方向相同，使得在所述输出元件处，将从功率源提供的转矩加到从所述第二电动机/发电机提供的转矩上。

14.如权利要求13所述的电动变速器，其中，所述转矩传动机构中的至少一个可选择性地接合，使得从所述第一电动机/发电机提供的转矩加到功率源的转矩和从所述第二电动机/发电机提供的转矩上，由此在所述电可变向前速比中提供足够的启动转矩。

15.如权利要求9所述的电动变速器，其中所述多个转矩传动机构中的一些，其选择性接合确定是提供所述向前速比中的一个还是所述反向速比中的一个，被设置于所述第二电动机/发电机与所述输出元件之间。

16.如权利要求9所述的电动变速器，

能量存储装置，其可操作用来向所述第一和第二电动机/发电机提供功率或者从其接收功率；

控制器，其可操作用来控制在所述能量存储装置与所述第一和第二电动机/发电机之间的功率传输；以及

其中，在所述转矩传动机构的选择性接合的变换期间，所述控制器使所述第一电动机/发电机将由所述输入元件从功率源接收的功率传送到所述能量存储装置。

17.如权利要求9所述的电动变速器，其中，所述电可变向前速比在第一模式中得到；

其中，所述第三差动齿轮组其特征在于，在所述电可变第一模式向前速比中，转矩负载基本为零；并且

其中，所述多个转矩传动机构中的一个与所述转矩传动机构中的另一个的分离同步地接合，以向所述第三差动齿轮组施加转矩负载，并从所述第一模式变换到电可变复合分流第二模式。

18.如权利要求9所述的电动变速器，其中，当所述输出元件其特征在于速度为零时，所述多个转矩传动机构中的一个与所述转矩传动机构中的另一个的分离同步地接合，以在所述电可变向前与所述电可变反向速比之间变换。

19.如权利要求18所述的电动变速器，其中，当所述输出元件其特征在于速度为零时，所述第二电动机/发电机其特征在于速度为零，由此使所述第二和第三差动齿轮组每一个其特征在于速度为零，以减小在所述相应的电可变和固定向前和反向速比之间变换期间的摩擦旋转损耗。

20.如权利要求9所述的电动变速器，其中，所述多个转矩传动机构的所述选择性接合提供两个电可变向前模式、六个固定向前和两个固定反向速比。

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