CN101194114A - 具有两个行星齿轮组连同一个互连部件和离合器联接输入部件的电动变速器 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动变速器系列提供了低容量、低成本的电动变速器系列，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，固定的互连件，以及五个可选择的扭矩传递装置。这些可选择的扭矩传递装置可两两组合地或三个一组地相接合，从而产生具有连续可变速度比范围(包括倒档)和四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，而在电动变速器中提供五个操作模式，包括蓄电池倒档模式，EVT倒档模式，倒档和前进起动模式，连续变速范围模式，以及固定比模式。

Description

具有两个行星齿轮组连同一个互连部件和离合器联接输入部件的电动变速器
技术领域
本发明涉及可在功率分流(power-split)的可变速度比范围内和固定的速度比下选择性操作的电动变速器，其具有两个行星齿轮组，两个电动机/发电机和五个扭矩传递装置。
发明背景
内燃机，尤其那些往复式活塞类型的内燃器目前用来驱动大多数车辆。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，例如固定的末级传动齿轮、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。变速器齿轮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。用作用于推进的动力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放和效率。这种系统允许连接在发动机上的电机用作起动发动机的电动机。这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形式以及在驱动电动机中将机械功率转化成电功率的足够电机的重量和成本，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″差速齿轮传动″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传动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差速齿轮传动装置可构成行星齿轮组。行星齿轮装置通常是差速齿轮传动装置发明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发明，而是采用伞齿轮或其它齿轮设置，其中，齿轮组的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。电储存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(regenerative)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，尤其是在再生式车辆制动时。
一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于1999年8月3日公告的授予Michael Roland Schmidt的美国专利No.5,931,757中，该美国专利通过引用而完整地结合于本文中。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。
在第一或第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。在第二模式中，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，而是这两个电动机/发电机的速度的代数线性组合。在固定的传动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模式下的机械点和至少两个在其第二操作模式下的机械点。
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于本文中的美国专利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，或者其中一个可以单独地是复合式的。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。
发明概要
本发明提供了一系列的电动变速器，其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而改进的燃料经济性能，以及具有吸引力的市场特征。本发明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。另外，还为变速器寻求最佳性能、容量、包装尺寸和速度比覆盖范围。
本发明的电动变速器系列提供了低容量、低成本的电动变速器系列，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，以及五个可选择的扭矩传递装置(三个离合器以及两个制动器)。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以从左至右或者从右至左计数。
这些行星齿轮组各自具有三个部件。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)的任何其中一个部件，或者是小齿轮。
各个托架可以是单个小齿轮型托架(简单)或双小齿轮型托架(复合)。
输入轴并不持续地(continuously)与行星齿轮组的任何部件相连，而是可通过五个扭矩传递机构(扭矩传递装置)中的至少一个而选择性地与行星齿轮组的至少一个部件相连。输出轴持续地与行星齿轮组的至少一个部件相连。
一互连部件持续地将第一行星齿轮组的第一部件和第二行星齿轮组的第一部件连接起来。
第一扭矩传递装置选择性地将输入轴与第一或第二行星齿轮组的部件连接起来，或者将输入轴连接在这些行星齿轮组之间的互连部件上。
第二扭矩传递装置选择性地将输入轴与第一或第二行星齿轮组的部件连接起来，或者将输入轴连接在互连部件上，使得由第二扭矩传递装置连接起来的这对部件不同于由第一扭矩传递装置连接起来的那对部件。
第三扭矩传递装置选择性地将第一行星齿轮组的部件与第二行星齿轮组的部件连接起来。
第四扭矩传递装置被实施为制动器，其与其中一个电动机/发电机并行(in parallel)连接，用于选择性地制动所述电动机/发电机的旋转。第五扭矩传递装置被实施为制动器，其与电动机/发电机中的另一个并行连接，以用于制动其旋转。
第一电动机/发电机安装在变速箱(或接地点)上，并且持续地连接在第一或第二行星齿轮组的部件上。
第二电动机/发电机安装在变速箱上，并且持续地连接在第二行星齿轮组的部件上，该部件不同于与第一行星齿轮组相连的那个部件。
这五个可选择的扭矩传递装置可两两组合或者三个一起组合地相接合，从而产生具有连续可变速度比范围(包括倒档)和四个机械固定的前进速度比的EVT。“固定速度比”是其中将变速器的机械动力输入机械地传送至输出，并且在电动机/发电机中没有功率流动(即几乎为零)时的操作状态。可选择性地实现几个用于接近全发动机功率操作的固定速度比的电动变速器，其对于给定的最大容量可能较小并且较轻。当在不利用电动机/发电机，发动机速度可能接近其最佳性能的条件下进行操作时，固定速度比操作还可导致较低的燃料消耗。各种固定速度比和可变速度比可通过恰当地选择行星齿轮组的齿数比而实现。
本文所公开的电动变速器系列的各个实施例具有其中变速器输入和输出都不直接连接在电动机/发电机上的架构。这允许减少所需要的电动机/发电机的尺寸和成本，以达到所需的车辆性能。
第一、第二，第三、第四和第五扭矩传递装置以及第一和第二电动机/发电机可操作，而在所述电动变速器中提供五个操作模式，包括蓄电池倒档模式，EVT倒档模式，倒档和前进起动模式，连续变速范围模式，以及固定比模式。
从以下结合附图对实现本发明的最佳模式的详细描述中，将很容易清楚本发明的上述特征和优点，以及其它特征和优点。
附图简介
图1a是包括电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的一系列部件；
图1b是描述图1a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图2a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图2b是描述图2a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图3a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图3b是描述图3a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图4a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图4b是描述图4a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图5a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图5b是描述图5a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图6a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图6b是描述图6a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图7a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图7b是描述图7a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图8a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图8b是描述图8a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图9a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图9b是描述图9a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图10a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图10b是描述图10a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图11a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图11b是描述图11a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图12a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图12b是描述图12a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图13a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；
图13b是描述图13a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表；
图14a是具有电动变速器的动力系的示意图，这种电动变速器包含本发明的另一系列部件；和
图14b是描述图14a中所示的动力系的一些操作特征的操作模式表和固定比模式表。
优选实施例的描述
参看图1a，其显示了动力系(powertrain)10，动力系10包括发动机12，其连接在总体上以标号14表示的改进的电动变速器(EVT)的一个优选实施例上。变速器14设计成可接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器14的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
在所描述的实施例中，发动机12可以是化石燃料发动机，例如柴油发动机，其适合于通常以恒定的每分钟转数(RPM)提供其可用功率输出。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器14的行星齿轮部件上。
变速器14的输出部件19连接在主减速器(final drive)16上。
变速器14利用两个差速齿轮组，其优选具有行星齿轮组20和30的性质。行星齿轮组20利用通常称为环形齿轮部件的外齿轮部件24。环形齿轮24与通常称为太阳齿轮部件的内齿轮部件22外接。托架部件26可旋转地支撑多个行星齿轮27，使得各个行星齿轮27啮合式地与第一行星齿轮组20的外环形齿轮部件24和内太阳齿轮部件22相接合。
行星齿轮组30也具有通常也被称为环形齿轮部件的外齿轮部件34，其与也通常被称为太阳齿轮部件的内齿轮部件32外接。多个行星齿轮37还可旋转地安装在托架部件36中，使得各个行星齿轮部件37同时地且啮合式地与行星齿轮组30的外环形齿轮部件34和内太阳齿轮部件32相接合。
输出部件19固定在行星齿轮组30的托架部件36上。
固定的互连部件70持续地将行星齿轮组20的托架部件26与行星齿轮组30的环形齿轮34部件连接起来。
第一优选实施例10还分别包括第一和第二电动机/发电机80和82。第一电动机/发电机80的定子固定在变速器外壳60上。第一电动机/发电机80的转子固定在行星齿轮组20的太阳齿轮部件22上。
第二电动机/发电机82的定子也固定在变速器外壳60上。第二电动机/发电机82的转子固定在行星齿轮组30的太阳齿轮部件32上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器50选择性地将行星齿轮组20的托架部件26与输入轴17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器52选择性地将行星齿轮组20的太阳齿轮部件22与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器54选择性地将行星齿轮组20的环形齿轮部件24与行星齿轮组30的托架部件36连接起来。第四扭矩传递装置，例如制动器55选择性地制动电动机/发电机80的转子。第五扭矩传递装置，例如制动器57选择性地制动电动机/发电机82的转子。如以下更完整地解释的那样，第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置50，52，54，55和57用于帮助选择混合变速器14的操作模式。
现在返回到动力源的描述中，从前面描述，尤其参照图1a应该懂得，变速器14可选择性地接受来自发动机12的功率。混合变速器还接受来自电功率源86的功率，电功率源86可操作地连接在控制器88上。电功率源86可以是一个或多个蓄电池。其它具有提供或存储并分配电功率能力的电功率源，例如燃料电池，其可用来替代蓄电池，而不会改变本发明的构思。
总体操作描述
其中一个主要控制装置是众所周知的驱动范围选择器(未显示)，其指示电子控制单元(ECU88)设置变速器，以用于停车、倒档、空档或前进驱动范围。第二和第三主要控制装置组成了油门踏板(未显示)和刹车踏板(也未显示)。ECU从这两个主要控制源获得的信息被称为“驾驶员指令”。ECU还从多个传感器(输入以及输出)中获得相关状态信息：扭矩传递装置(施加状态或释放状态)；发动机输出扭矩；统一的蓄电池，容量水平；和所选定的车辆构件的温度。ECU确定需要什么，之后操纵变速器的选择性操作的构件，或相关构件，以便恰当地响应驾驶员指令。
本发明可使用简单的或复合的行星齿轮组。在简单的行星齿轮组中，单个行星齿轮组通常地支撑在本身可旋转的托架上，以便旋转。
在简单的行星齿轮组中，当太阳齿轮保持固定并且功率施加于简单行星齿轮组的环形齿轮时，行星齿轮随着功率施加于环形齿轮而旋转，并因而围绕固定的太阳齿轮圆周方向“行走”，从而实现托架在与环形齿轮旋转方向相同的方向上的旋转。
当简单的行星齿轮组的任何两个部件在相同方向并以相同速度旋转时，第三部件被迫以相同速度和相同方向旋转。例如，当太阳齿轮和环形内齿轮在相同方向上以相同速度旋转时，行星齿轮并不绕其自身轴线旋转，而是用作楔锁(wedge)，以锁定整个单元来实现所谓的直接驱动。也就是说，托架随太阳齿轮和环形内齿轮一起旋转。
然而，当两个齿轮部件在相同方向上但以不同速度旋转时，第三齿轮部件旋转方向通常可简单地通过目测分析来确定，但是在许多情况下，该方向将不是显而易见的，并且只能通过知道存在于行星齿轮组的齿轮部件中的齿数来确定。
只要限制托架自由旋转，并将功率施加于太阳齿轮或环形内齿轮，那么行星齿轮部件将用作惰轮。那样，从动部件将在与驱动部件相反的方向上旋转。这样，在许多变速器装置中，当选择倒档传动范围时，用作制动器的扭矩传递装置受到摩擦激励，而与托架相接合，并从而限制其旋转，使得施加于太阳齿轮的功率将使环形内齿轮在相反方向上旋转。因而，如果环形内齿轮操作地连接在车辆的主动轮上，那么这种装置能够使主动轮的旋转方向反转，并因此使车辆本身方向反转。
在一种简单的行星齿轮组中，如果太阳齿轮、行星齿轮托架和环形齿轮的其中任何两个转速是已知的，那么利用简单的规则可确定第三部件的速度。托架的转速始终与太阳齿轮和环形齿轮的速度成比例，受到其相应的齿数加权影响。例如，环形齿轮可具有相同齿轮组中的太阳齿轮的两倍多的齿。那么托架的速度是环形齿轮速度的三分之二和太阳齿轮速度的三分之一之和。如果这三个部件的其中一个部件在相反方向上旋转时，那么在数学计算中，算术符号对于该部件的速度是负的。
如果这种数学计算是在没有考虑齿轮的质量，齿轮的加速度，或齿轮组中的摩擦下进行的，那么太阳齿轮，托架和环形齿轮上的扭矩还可简单地彼此相关，所有这些因素在良好设计的变速器中具有相对较小的影响。施加于简单行星齿轮组的太阳齿轮上的扭矩必须与施加于环形齿轮上的扭矩平衡，其与这些齿轮的齿数成比例。例如，施加于带有齿轮组中的太阳齿轮两倍多齿的环形齿轮上的扭矩，其必须两倍于施加于太阳齿轮上的扭矩，并且必须施加于相同的方向。施加于托架上的扭矩必须在大小上等于太阳齿轮上的扭矩与环形齿轮上的扭矩之和，并且在方向上相反。
同简单的行星齿轮组相比，在一种复合行星齿轮组中，利用内行星齿轮组和外行星齿轮组可实现环形齿轮和托架部件在角色上的互换。例如，如果太阳齿轮保持固定，托架部件将在与环形齿轮相同的方向上旋转，但托架部件和内外行星齿轮组将比环形齿轮移动更快，而非更慢。
在具有啮合的内行星齿轮组和外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托架部件的速度成比例，分别受到太阳齿轮上的齿数和行星齿轮所填充的齿数的加权影响。例如，在行星齿轮所填充的环形齿轮和太阳齿轮之间的差异可以是与同一齿轮组中的太阳齿轮上的齿一样多的。在那种情况下，环形齿轮的速度将是托架速度的三分之二与太阳齿轮速度的三分之一之和。如果太阳齿轮或托架部件在相反方向上旋转，那么在数学计算中，算术符号对于该速度是负的。
如果太阳齿轮保持固定，那么托架和内外行星齿轮组将在与该齿轮组中的旋转的环形齿轮相同的方向上旋转。另一方面，如果太阳齿轮保持固定，并且托架是从动的，那么内齿轮组中与太阳齿轮相接合的行星齿轮沿着太阳齿轮而滚动或“行走”，在与托架旋转的相同方向上旋转。与内齿轮组中的小齿轮相啮合的外齿轮组中的小齿轮将在相反方向上旋转，因而迫使啮合的环形齿轮在相反方向上，但只相对于行星齿轮旋转，该行星齿轮与环形齿轮啮合式地接合。外齿轮组的行星齿轮支撑在沿着托架的方向上。外齿轮组中的小齿轮围绕其轴线的旋转效应和外齿轮组中的行星齿轮的更大的轨道运动效应由于托架运动而组合起来，使得环形齿轮在与托架相同的方向上旋转，但没有托架那么快。
如果这种复合行星齿轮组中的托架保持固定并且太阳齿轮旋转时，那么环形齿轮将以较小的速度，并在与太阳齿轮相同的方向上旋转。如果简单行星齿轮组的环形齿轮保持固定，并且太阳齿轮旋转时，那么支撑单个行星齿轮组的托架将以较小的速度，并且在与太阳齿轮相同的方向上旋转。这样人们可以很容易观察到托架和环形齿轮之间的角色互换，同使用简单行星齿轮组中的单组行星齿轮比较而言，这是通过使用内行星齿轮组和外行星齿轮组彼此啮合而引起的。
电动变速器的正常角色是将机械动力从输入传递至输出。作为这种变速器角色的一部分，其两个电动机/发电机的其中一个用作电功率发电机。另一电动机/发电机用作使用该电功率的电动机。随着输出速度从零增加到高速度，这两个电动机/发电机80，82逐渐互换发电机和电动机的角色，并且可不止一次地这样做。这些互换发生在基本上所有的功率都机械地从输入传递至输出，并且基本上没有电传递功率的机械点周围。
在一种混合电动变速器系统中，蓄电池86还可将功率供给变速器，或者变速器可将功率供给蓄电池。如果蓄电池为变速器提供基本电功率，例如用于车辆加速，那么电动机/发电机都可用作电动机。如果变速器为蓄电池提供电功率，例如用于再生制动，那么电动机/发电机都可用作发电机。在非常靠近操作的机械点时，由于系统中的电损耗，电动机/发电机还可用作带有小电功率输出的发电机。
与变速器的正常作用相反，变速器实际上可用于机械功率从输出传递至输入。这可在车辆中用来补充车辆制动，并且增强或补充车辆的再生制动，尤其在很长的向下坡度上时。如果功率以这种方式反向流过变速器时，电动机/发电机的角色将与其在正常操作中的角色相反。
特定的操作描述
这里所述的各个实施例具有十六个功能要求(与图中所显示的各个操作模式表的16行相对应)，其可组成五个操作模式。以下通过参照相应的附带各变速器符号图的操作模式表，例如图1b，2b，3b等等操作模式表来描述这五个操作模式，并可获得最好的理解。
第一操作模式是“蓄电池倒档模式”，其与各个操作模式表，例如图1b的操作模式表的第一行(Batt Rev)相对应。在这个模式中，发动机关闭，并且连接在发动机上的变速器元件不受发动机扭矩的控制，但是可能由于发动机的转动惯量而存在一些残余扭矩。其中一个电动机/发电机利用蓄电池能量驱动EVT，导致车辆反向移动。根据运动学配置，另一电动机/发电机可以或不以这种模式旋转，并且可以或不传递扭矩。如果其旋转，那么其用于产生存储在蓄电池中的能量。在图1b的实施例中，在蓄电池倒档模式中，离合器54和制动器57接合，电动机80具有-1.00单位的扭矩，并且电动机82具有为零的扭矩。作为示例获得了-3.00的扭矩比。在各个操作模式表中，靠近电动机/发电机列80和82中扭矩值的(M)表明电动机/发电机用作电动机，并且(M)的缺失表明电动机/发电机用作发电机；同样，“×”表示相应的电动机例如被制动器55或57进行制动。
第二操作模式是“EVT倒档模式”(或混合动力倒档模式)，其与各个操作模式表，例如图1b的操作模式表的第二行(EVT Rev)相对应。在这个模式下，EVT被发动机和其中一个电动机/发电机驱动。另一电动机/发电机在发电机模式下操作，并将所产生的能量100％传递回给驱动电动机。实际效应是反向驱动车辆。例如参看图1b，在EVT倒档模式中，离合器50和52接合，并且发电机80具有-6.55单位的扭矩，电动机82具有-2.78单位的扭矩，并且获得-8.33的输出扭矩，其与1单位的发动机扭矩相对应。
第三操作模式包括“倒档和前进起动模式”(也被称为“扭矩变换器倒档和前进模式”)，其与各个操作模式表，例如图1b的操作模式表的第三和第四行(TC Rev和TC For)相对应。在这个模式下，EVT被发动机和其中一个电动机/发电机驱动。由发电机单元所产生的可选择的一部分能量存储在蓄电池中，并且将剩余能量传递给电动机。在图1中，这一部分大约为99％。变速器输出速度对发动机速度的比值(传动速度比)大约为+/-0.001(正号表示车辆向前移动，负号表示车辆向后移动)。参看图1b，在倒档和前进起动模式中，离合器50和52接合。在TC Rev模式中，电动机/发电机80用作发电机(带有5.67单位的扭矩)，并且电动机/发电机82用作电动机(带有-2.33单位的扭矩)，并且获得-7.00的扭矩比。在TC For模式中，电动机/发电机80用作电动机(带有2.13单位的扭矩)，并且电动机/发电机82用作发电机(带有1.56单位的扭矩)，并且获得4.69的扭矩比。
第四操作模式是“连续变速范围模式”，其包括范围1.1，范围1.2，范围1.3，范围1.4，范围2.1，范围2.2，范围2.3和范围2.4操作点，其与各个操作点表，例如图1b的操作点表的行5-12相对应。在这个模式下，EVT被发动机以及其中一个用作电动机的电动机/发电机所驱动。另一电动机/发电机用做发电机，并将所产生的能量100％传递回给电动机。由范围1.1，1.2...等等代表的操作点是EVT所提供的前进速度比连续区域中的离散的点。例如在图1b中，在离合器50和52接合的条件下获得4.69至1.86的扭矩比范围，并且在离合器52和54接合的条件下获得1.36至0.54的扭矩比范围。
第五操作模式包括“固定比”模式(F1，F2，F3和F4)，其与各个操作模式表(即操作模式表)，例如图1b的操作模式表的行13-16相对应。在这个模式下，变速器类似传统的自动变速器一样操作，其中两个扭矩传递装置接合，产生离散的传动比。各图中附带的离合表显示了仅仅4个固定的前进速度比，但额外的固定比是可采用的。参看图1b，在固定比F1中，离合器50和54以及制动器57接合，从而获得3.00的固定扭矩比。因此，图1b的电动机/发电机列80或82中的各个“×”分别表示制动器55或57接合，并且电动机/发电机不旋转。在固定比F2中，离合器52和制动器55及57接合，从而获得1.50的固定扭矩比。在固定比F3中，离合器50，52和54接合，从而获得1.00的固定比。在固定比F4中，离合器52和54以及制动器55接合，以获得0.75的固定比。
变速器14能够在所谓的单模式或双模式下操作。在单模式中，接合的扭矩传递装置对于前进速度比(由离散点：范围1.1，1.2，1.3和1.4代表)的整个连续区域都保持相同。在双模式(例如图1、6、10和12所示)中，接合的扭矩传递装置在一些中间速度比(例如图1b中的范围2.1)处进行切换。根据机械配置，这种扭矩传递装置接合上的变化具有降低变速器中元件速度的优点。
变速器14是双模式变速器，其在离合器50和52接合时提供了在4.69至1.86范围内的速度比，并且在离合器52和54接合时提供了在1.36至0.54范围内的速度比。
如上所述，在图1b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表(schedule)。图1b还提供利用图1b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组20的齿数比，并且NR2/NS2值是行星齿轮组30的齿数比。另外，图1b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶(ratio steps)。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比(step ratio)为2.00，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.50，在第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.33，并且比范围(ratio spread)为4.00。
第二示范性实施例的描述
参看图2a，其显示了动力系110，动力系110包括发动机12，其连接在总体上以标号114表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器114设计成可接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。
在所描述的实施例中，发动机12也可以是化石燃料发动机，例如柴油发动机，其适合于通常以恒定的每分钟转数(RPM)提供其可用功率输出。如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器114的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器114的行星齿轮部件上。变速器114的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器114利用两个差速齿轮组，其优选具有行星齿轮组120，130的性质。行星齿轮组120利用通常称为环形齿轮部件的外齿轮部件124。环形齿轮124与通常称为太阳齿轮部件的内齿轮部件122外接。托架部件126可旋转地支撑多个行星齿轮127，使得各个行星齿轮127同时地并且啮合式地与第一行星齿轮组120的外环形齿轮部件124和内太阳齿轮部件122相接合。
行星齿轮组130也具有通常也被称为环形齿轮部件的外齿轮部件134，其与也通常被称为太阳齿轮部件的内齿轮部件132外接。多个行星齿轮137还可旋转地安装在托架136中，使得各个行星齿轮部件137同时地且啮合式地与行星齿轮组130的外环形齿轮部件134和内太阳齿轮部件132相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮部件连接，并且变速器输出部件19与行星齿轮组130的托架部件136相连接。
变速器114还分别包括第一和第二电动机/发电机180和182。第一电动机/发电机180的定子固定在变速器外壳160上。第一电动机/发电机180的转子固定在行星齿轮组120的太阳齿轮122上。
第二电动机/发电机182的定子也固定在变速器外壳160上。第二电动机/发电机182的转子固定在行星齿轮组130的太阳齿轮132上。
第一扭矩传递装置，例如离合器150选择性地将行星齿轮组120的托架126连接到输入轴17上。第二扭矩传递装置，例如离合器152选择性地将行星齿轮组120的太阳齿轮122与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器154选择性地将行星齿轮组120的环形齿轮124与行星齿轮组130的托架部件136连接起来。第四扭矩传递装置如制动器155与电动机/发电机180并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机180的旋转。第五扭矩传递装置如制动器157与电动机/发电机182并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机182的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置150，152，154，155和157用于帮助选择混合变速器114的操作模式。
固定的互连部件17持续地将行星齿轮组120的托架部件126与行星齿轮组130的环形齿轮部件134连接起来。
现在返回到动力源的描述中，从前面描述，尤其参照图2a应该懂得，变速器114可选择性地接受来自发动机12的功率。混合变速器还与电功率源186交换功率，电功率源186可操作地连接在控制器188上。电功率源186可以是一个或多个蓄电池。其它具有提供或存储并分配电功率能力的电功率源，例如燃料电池，可用来替代蓄电池，而不会改变本发明的构思。
如之前所述，各个实施例具有十六个功能要求(与图中所显示的各个操作模式表的16行相对应)，其可组成五个操作模式。第一操作模式是“蓄电池倒档模式”，其与图2b的操作模式表的第一行(Batt Rev)相对应。在这个模式下，发动机关闭，并且有效地允许连接在发动机上的变速器元件由于发动机惯性扭矩而空转。其中一个电动机/发电机利用蓄电池能量驱动EVT，导致车辆反向移动。另一电动机/发电机可以在或不在这个模式下旋转。如图2b中所示，作为示例，在这个模式下，离合器154和制动器157接合，电动机180具有-1.00单位的扭矩，电动机/发电机182具有等于零的扭矩，并且获得-3.00的输出扭矩。
第二操作模式是“EVT倒档模式”，其与图2b的操作模式表的第二行(EVT Rev)相对应。在这个模式下，EVT被发动机和其中一个电动机/发电机驱动。另一电动机/发电机在发电机模式下操作，并将所产生的能量100％传递回给驱动电动机。实际效应是反向驱动车辆。在这个模式下，离合器150和152接合，发电机180具有-6.55单位的扭矩，电动机182具有-2.78单位的扭矩，并且获得与1个单位的输入扭矩相对应的-8.33的输出扭矩。
第三操作模式包括“倒档和前进起动模式”，其与各个操作模式表，例如图2b的操作模式表的第三和第四行(TC Rev和TC For)相对应。在这个模式下，EVT被发动机和其中一个电动机/发电机驱动。由发电机单元所产生的可选择的一部分能量存储在蓄电池中，并且将剩余能量传递给电动机。在这个模式中，离合器150和152接合，并且电动机/发电机180在TC倒档模式中用作发电机(带有5.67单位的扭矩)，电动机/发电机182用作电动机(带有-2.33单位的扭矩)。在TC前进模式中，电动机/发电机180用作电动机(带有2.13单位的扭矩)，电动机/发电机182用作发电机(带有1.56单位的扭矩)。获得了-7.00的扭矩比(TC倒档模式)或者4.69的扭矩比(TC前进模式)。对于这些扭矩比，大约99％的发电机能量储存在蓄电池中。
第四操作模式包括“范围1.1，范围1.2，范围1.3，范围1.4，范围2.1，范围2.2，范围2.3和范围2.4”模式，其与图2b的操作模式表的行5-12相对应。在这个模式下，EVT被发动机以及其中一个用作电动机的电动机/发电机驱动。另一电动机/发电机用做发电机，并将所产生的能量100％传递回给电动机。由范围1.1，1.2...等等代表的操作点是EVT所提供的前进速度比连续区域中的离散的点。例如在图2b中，在离合器150和152接合的条件下获得了4.69至0.54的比的范围。
第五操作模式包括“固定比”模式(F1，F2，F3和F4)，其与图2b的操作模式表的行13-16相对应。在这个模式下，变速器类似传统的自动变速器一样操作，其中三个扭矩传递装置接合，产生离散的传动比。在固定比F1中，离合器150，154和制动器157接合，从而获得3.00的固定比。在固定比F2中，离合器152和制动器155，157接合，以获得1.50的固定比。在固定比F3中，离合器150，152和154接合，从而获得1.00的固定比。在固定比F4中，离合器152，154和制动器155接合，以获得0.75的固定比。
如上所述，在图2b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图2b还提供利用图2b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组120的齿数比，并且NR2/NS2值是行星齿轮组130的齿数比。另外，图2b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为2.00，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.50，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.33，并且比范围是4.00。
第三示范性实施例的描述
参看图3a，其显示了动力系210，动力系210包括发动机12，其连接在总体上以标号214表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器214设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器214的输入部件17。在发动机12和变速器214的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可操作地可连接在变速器214的行星齿轮部件上。变速器214的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器214利用两个差速齿轮组，其优选具有行星齿轮组220，230的性质。行星齿轮组220利用通常称为环形齿轮部件的外齿轮部件224。环形齿轮224与通常称为太阳齿轮部件的内齿轮部件222外接。托架部件226可旋转地支撑多个行星齿轮227，使得各个行星齿轮227啮合式地与第一行星齿轮组220的外环形齿轮部件224和内太阳齿轮部件222相接合。
行星齿轮组230还具有外环形齿轮部件234，其与内太阳齿轮部件232外接。多个行星齿轮237还可旋转地安装在托架部件236中，使得各个行星齿轮237同时地且啮合式地与行星齿轮组230的外环形齿轮部件234和内太阳齿轮部件232相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮部件相连接，并且变速器输出部件19连接在托架部件226上。
固定的互连部件270持续地将行星齿轮组220的托架部件226与行星齿轮组230的环形齿轮部件234连接起来。
变速器214还分别包括第一和第二电动机/发电机280和282。第一电动机/发电机280的定子固定在变速器外壳260上。第一电动机/发电机280的转子固定在行星齿轮组220的太阳齿轮222上。
第二电动机/发电机282的定子也固定在变速器外壳260上。第二电动机/发电机282的转子固定在行星齿轮组230的托架部件236上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器250选择性地将行星齿轮组220的环形齿轮部件224与输入轴17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器252选择性地将行星齿轮组230的托架部件236与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器254选择性地将行星齿轮组230的太阳齿轮部件232与行星齿轮组220的太阳齿轮部件222连接起来。第四扭矩传递装置如制动器255与电动机/发电机280并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机280的旋转。第五扭矩传递装置如制动器257与电动机/发电机282并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机282的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置250，252，254，255和257用于帮助选择混合变速器214的操作模式。
混合变速器214还接受来自发动机12以及电功率源286的功率，电功率源286可操作地连接在控制器288上。
图3b的操作模式表显示了对于变速器214的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“范围1.1，1.2，1.3...模式”和“固定比模式”(F1，F2，F3和F4)。
如上所述，在图3b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图3b还提供利用图3b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组220的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组230的齿数比。另外，图3b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为2.00，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.50，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.33，并且比范围是4.00。
第四示范性实施例的描述
参看图4a，其显示了动力系310，动力系310包括发动机12，其连接在总体上以标号314表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器314设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器314的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器314的行星齿轮部件上。变速器314的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器314利用两个行星齿轮组320，330。行星齿轮组320采用了外环形齿轮部件324，其与内太阳齿轮部件322外接。托架部件326可旋转地支撑多个行星齿轮327，使得各个行星齿轮327同时地并且啮合式地与第一行星齿轮组320的外环形齿轮部件324和内太阳齿轮部件322相接合。
行星齿轮组330还具有外环形齿轮部件334，其与内太阳齿轮部件332外接。多个行星齿轮337还可旋转地安装在托架部件336中，使得各个行星齿轮部件337同时地且啮合式地与外环形齿轮部件334和内太阳齿轮部件332相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮组部件连接，并且变速器输出部件19持续地与行星齿轮组320的托架部件326相连接。
固定的互连部件370持续地将行星齿轮组320的太阳齿轮部件324与行星齿轮组330的太阳齿轮部件332连接起来。
变速器314还分别包括第一和第二电动机/发电机380和382。第一电动机/发电机380的定子固定在变速器外壳360上。第一电动机/发电机380的转子固定在行星齿轮组320的太阳齿轮部件322上。第二电动机/发电机382的定子也固定在变速器外壳360上。第二电动机/发电机382的转子固定在行星齿轮组330的环形齿轮部件334上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器350选择性地将行星齿轮组330的太阳齿轮部件332与输入轴17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器352选择性地将托架部件336与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器354选择性地将托架部件326与托架部件336连接起来。第四扭矩传递装置如制动器355与电动机/发电机380并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机380的旋转。第五扭矩传递装置如制动器357与电动机/发电机382并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机382的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置350，352，354，355和357用于帮助选择混合变速器314的操作模式。
混合变速器314还接受来自发动机12的功率，并且还与电功率源386交换功率，电功率源386可操作地连接在控制器388上。
图4b的操作模式表显示了对于变速器314的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“连续变速范围模式”(范围1.1，1.2，1.3...)和“固定比模式”(F1，F2，F3和F4)。
如上所述，在图4b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图4b还提供利用图4b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组320的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组330的齿数比。另外，图4b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为1.87，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.50，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.33，并且比范围是5.19。
第五示范性实施例的描述
参看图5a，其显示了动力系410，动力系410包括发动机12，其连接在总体上以标号414表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器414设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器414的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器414的行星齿轮部件上。变速器414的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器414利用两个行星齿轮组420，430。行星齿轮组420采用了外环形齿轮部件424，其与内太阳齿轮部件422外接。托架部件426可旋转地支撑多个行星齿轮427，使得各个行星齿轮427啮合式地与第一行星齿轮组420的外环形齿轮部件424和内太阳齿轮部件422相接合。
行星齿轮组430还具有外环形齿轮部件434，其与内太阳齿轮部件432外接。多个行星齿轮437还可旋转地安装在托架部件436中，使得各个行星齿轮部件437同时地且啮合式地与行星齿轮组430的外环形齿轮部件434和内太阳齿轮部件432相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮部件连接，并且变速器输出部件19持续地与托架部件426相连接。
固定的互连部件470将行星齿轮组420的太阳齿轮422与行星齿轮组430的太阳齿轮432连接起来。
变速器414还分别包括第一和第二电动机/发电机480和482。第一电动机/发电机480的定子固定在变速器外壳460上。第一电动机/发电机480的转子固定在太阳齿轮部件422上。
第二电动机/发电机482的定子也固定在变速器外壳460上。第二电动机/发电机482的转子固定在托架部件436上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器450选择性地将环形齿轮部件424与输入轴17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器452选择性地将托架部件436与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器454选择性地将托架部件426与环形齿轮部件434连接起来。第四扭矩传递装置如制动器455与电动机/发电机480并行连接，用于选择性地制动电动机/发电机480的旋转。第五扭矩传递装置如制动器457与电动机/发电机482并行连接，用于选择性地制动电动机/发电机482的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置450，452，454，455，457用于帮助选择混合变速器414的操作模式。混合变速器414还接受来自发动机12以及电功率源486的功率，电功率源486可操作地连接在控制器488上。
图5b的操作模式表显示了对于变速器414的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“连续变速范围模式”(范围1.1，1.2，1.3...)和“固定比模式”(F1，F2，F3和F4)。
如上所述，在图5b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图5b还提供利用图5b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组420的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组430的齿数比。另外，图5b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为1.83，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.53，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.43，并且比范围是4.00。
第六示范性实施例的描述
参看图6a，其显示了动力系510，动力系510包括发动机12，其连接在总体上以标号514表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器514设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器514的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器514的行星齿轮部件上。变速器514的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器514利用两个行星齿轮组520，530。行星齿轮组520采用了外环形齿轮部件524，其与内太阳齿轮部件522外接。托架部件526可旋转地支撑多个行星齿轮527，使得各个行星齿轮527同时地并且啮合式地与第一行星齿轮组520的外环形齿轮部件524和内太阳齿轮部件522相接合。
行星齿轮组530还具有外环形齿轮部件534，其与内太阳齿轮部件532外接。多个行星齿轮537还可旋转地安装在托架部件536中，使得各个行星齿轮部件537同时地且啮合式地与行星齿轮组530的外环形齿轮部件534和内太阳齿轮部件532相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮部件连接，并且变速器输出部件19持续地与托架部件536相连接。
固定的互连部件570将行星齿轮组520的太阳齿轮部件522与行星齿轮组530的太阳齿轮部件532连接起来。
变速器514还分别包括第一和第二电动机/发电机580和582。第一电动机/发电机580的定子固定在变速器外壳560上。第一电动机/发电机580的转子固定在太阳齿轮522上。
第二电动机/发电机582的定子也固定在变速器外壳560上。第二电动机/发电机582的转子固定在环形齿轮部件534上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器550选择性地将托架部件526与输入轴17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器552选择性地将太阳齿轮部件522与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器554选择性地将环形齿轮部件524与托架部件536连接起来。第四扭矩传递装置如制动器555与电动机/发电机580并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机580的旋转。第五扭矩传递装置如制动器557与电动机/发电机582并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机582的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置550，552，554，555和557用于帮助选择混合变速器514的操作模式。
混合变速器514还接受来自发动机12的功率，并且还与电功率源586交换功率，电功率源586可操作地连接在控制器588上。
图6b的操作模式表显示了对于变速器514的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“连续变速范围模式”(范围1.1，1.2，1.3...)和“固定比模式”(F1，F2，F3和F4)。
变速器514是双模式变速器，其在离合器550和552接合时提供了在4.69至1.86范围内的速度比，并且在离合器550和554接合时提供了在1.36至0.54范围内的速度比。
如上所述，在图6b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图6b还提供利用图6b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组520的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组530的齿数比。另外，图6b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为2.11，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.89，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.43，并且比范围是5.70。
第七示范性实施例的描述
参看图7a，其显示了动力系610，动力系610包括发动机12，其连接在总体上以标号614表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器614设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器614的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器614的行星齿轮部件上。变速器614的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器614利用两个行星齿轮组620，630。行星齿轮组620采用了外环形齿轮部件624，其与内太阳齿轮部件622外接。托架部件626可旋转地支撑多个行星齿轮627，使得各个行星齿轮627同时地并且啮合式地与外环形齿轮部件624和内太阳齿轮部件622相接合。
行星齿轮组630还具有外环形齿轮部件634，其与内太阳齿轮部件632外接。多个行星齿轮637还可旋转地安装在托架636中，使得各个行星齿轮部件637同时地且啮合式地与行星齿轮组630的外环形齿轮部件634和内太阳齿轮部件632相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮部件连接，并且变速器输出部件19持续地与托架部件636相连接。
固定的互连部件670将行星齿轮组620的太阳齿轮部件622与行星齿轮组630的太阳齿轮部件632连接起来。
变速器614还分别包括第一和第二电动机/发电机680和682。第一电动机/发电机680的定子固定在变速器外壳660上。第一电动机/发电机680的转子固定在太阳齿轮部件622上。
第二电动机/发电机682的定子也固定在变速器外壳660上。第二电动机/发电机682的转子固定在环形齿轮部件634上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器650选择性地将托架部件626与输入轴17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器652选择性地将太阳齿轮部件622与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器654选择性地将环形齿轮部件624与托架部件636连接起来。第四扭矩传递装置如制动器655与电动机/发电机680并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机680的旋转。第五扭矩传递装置如制动器657与电动机/发电机682并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机682的旋转。第一、第二、第三、第四扭矩传递装置650，652，654，655用于帮助选择混合变速器614的操作模式。
混合变速器614还接受来自发动机12的功率，并且还与电功率源686交换功率，电功率源686可操作地连接在控制器688上。
图7b的操作模式表显示了对于变速器614的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“连续变速范围模式”(范围1.1，1.2，1.3...)和“固定比模式”(F1，F2，F3和F4)。
如上所述，在图7b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图7b还提供利用图7b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组620的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组630的齿数比。另外，图7b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为2.11，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.89，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.43，并且比范围是5.70。
第八示范性实施例的描述
参看图8a，其显示了动力系710，动力系710包括发动机12，其连接在总体上以标号714表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器714设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器714的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可装备瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器714的行星齿轮部件上。变速器714的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器714利用两个行星齿轮组720，730。行星齿轮组720采用了外环形齿轮部件724，其与内太阳齿轮部件722外接。托架部件726可旋转地支撑多个行星齿轮727，使得各个行星齿轮727同时地并且啮合式地与外环形齿轮部件724和内太阳齿轮部件722相接合。
行星齿轮组730还具有外环形齿轮部件734，其与内太阳齿轮部件732外接。托架部件736可旋转地支撑多个行星齿轮737，使得各个行星齿轮部件737同时地且啮合式地与外环形齿轮部件734和内太阳齿轮部件732相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮部件连接，并且变速器输出部件19持续地与环形齿轮部件724相连接。
固定的互连部件770持续地将行星齿轮组720的托架部件726与行星齿轮组730的环形齿轮部件734连接起来。
变速器714还分别包括第一和第二电动机/发电机780和782。第一电动机/发电机780的定子固定在变速器外壳760上。第一电动机/发电机780的转子固定在太阳齿轮722上。
第二电动机/发电机782的定子也固定在变速器外壳760上。第二电动机/发电机782的转子固定在太阳齿轮部件732上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器750选择性地将太阳齿轮部件722与输入部件17连接起来。第二扭矩传递装置，例如离合器752选择性地将托架部件726与输入部件17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器754选择性地将环形齿轮部件724与托架部件736连接起来。第四扭矩传递装置如制动器755与电动机/发电机780并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机780的旋转。第五扭矩传递装置如制动器757与电动机/发电机782并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机782的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置750，752，754，755和757用于帮助选择混合变速器714的操作模式。
混合变速器714接受来自发动机12的功率，并且还与电功率源786交换功率，电功率源786可操作地连接在控制器788上。
图8b的操作模式表显示了对于变速器714的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“连续变速范围模式”(范围1.1，1.2，1.3...)和“固定比模式”(F1，F2，F3和F4)。
如上所述，在图8b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图8b还提供利用图8b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组720的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组730的齿数比。另外，图8b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为2.00，在第二和第三固定前进扭矩比之间的进比为1.50，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.33，并且比范围是4.00。
第九示范性实施例的描述
参看图9a，其显示了动力系810，动力系810包括发动机12，其连接在总体上以标号814表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器814设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器814的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可操作地可连接在变速器814的行星齿轮部件上。变速器814的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器814利用两个行星齿轮组820，830。行星齿轮组820采用了外环形齿轮部件824，其与内太阳齿轮部件822外接。托架部件826可旋转地支撑多个行星齿轮827，使得各个行星齿轮827同时地并且啮合式地与第一行星齿轮组820的外环形齿轮部件824和内太阳齿轮部件822相接合。
行星齿轮组830还具有外环形齿轮部件834，其与内太阳齿轮部件832外接。多个行星齿轮837还可旋转地安装在托架部件836中，使得各个行星齿轮部件837同时地且啮合式地与行星齿轮组830的外环形齿轮部件834和内太阳齿轮部件832相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮部件相连接，并且变速器输出部件19连接在环形齿轮部件824上。
固定的互连部件870持续地将行星齿轮组820的环形齿轮部件824与行星齿轮组830的托架部件836连接起来。
变速器814还分别包括第一和第二电动机/发电机880和882。第一电动机/发电机880的定子固定在变速器外壳860上。第一电动机/发电机880的转子固定在太阳齿轮部件822上。
第二电动机/发电机882的定子也固定在变速器外壳860上。第二电动机/发电机882的转子固定在太阳齿轮部件832上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器850选择性地将太阳齿轮部件822与输入轴17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器852选择性地将托架部件826与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器854选择性地将托架部件826与环形齿轮部件834连接起来。第四扭矩传递装置如制动器855与电动机/发电机880并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机880的旋转。第五扭矩传递装置如制动器857与电动机/发电机882并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机882的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置850，852，854，855和857用于帮助选择混合变速器814的操作模式。
混合变速器814还接受来自发动机12的功率，并且与电功率源886交换功率，电功率源886可操作地连接在控制器888上。
图9b的操作模式表显示了对于变速器814的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“连续变速范围模式”(范围1.1，1.2，1.3...)和“固定比模式”((F1，F2，F3和F4))。
如上所述，在图9b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图9b还提供利用图9b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组820的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组830的齿数比。另外，图9b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为1.67，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.50，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.49，并且比范围是3.73。
第十示范性实施例的描述
参看图10a，其显示了动力系910，动力系910包括发动机12，其连接在总体上以标号914表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器914设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器914的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器914的行星齿轮部件上。变速器914的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器914利用两个行星齿轮组920，930。行星齿轮组920采用了外环形齿轮部件924，其与内太阳齿轮部件922外接。托架部件926可旋转地支撑多个行星齿轮927，使得各个行星齿轮927啮合式地与第一行星齿轮组920的外环形齿轮部件924和内太阳齿轮部件922相接合。
行星齿轮组930还具有外环形齿轮部件934，其与内太阳齿轮部件932外接。托架部件936可旋转地支撑多个行星齿轮937，使得各个行星齿轮部件937啮合式地与外环形齿轮部件934和内太阳齿轮部件932相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮部件连接，并且变速器输出部件19持续地与托架部件926相连接。
固定的互连部件970持续地将行星齿轮组920的环形齿轮部件924与行星齿轮组930的托架部件936连接起来。
变速器914还分别包括第一和第二电动机/发电机980和982。第一电动机/发电机980的定子固定在变速器外壳960上。第一电动机/发电机980的转子固定在太阳齿轮部件922上。
第二电动机/发电机982的定子也固定在变速器外壳960上。第二电动机/发电机982的转子固定在太阳齿轮部件932上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器950选择性地将托架部件936与输入部件17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器952选择性地将环形齿轮部件934与输入部件17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器954选择性地将托架部件926与环形齿轮部件934连接起来。第四扭矩传递装置如制动器955与电动机/发电机980并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机980的旋转。第五扭矩传递装置如制动器957与电动机/发电机982并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机982的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置950，952，954，955和957用于帮助选择混合变速器914的操作模式。
混合变速器914还接受来自发动机12的功率，并且还与电功率源986交换功率，电功率源986可操作地连接在控制器988上。
图10b的操作模式表显示了对于变速器914的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“连续变速范围模式”(范围1.1，1.2，1.3...)和“固定比模式”((F1，F2，F3和F4))。
变速器914是双模式变速器，其在离合器950和952接合时提供了在4.69至1.86范围内的速度比，并且在离合器950和954接合时提供了在1.36至0.54范围内的速度比。
如上所述，在图10b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图10b还提供利用图10b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组920的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组930的齿数比。另外，图10b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为1.67，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.50，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.67，并且比范围是4.17。
第十一示范性实施例的描述
参看图11a，其显示了动力系1010，动力系1010包括发动机12，其连接在总体上以标号1014表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器1014设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器1014的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器1014的行星齿轮部件上。变速器1014的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器1014利用两个行星齿轮组1020，1030。行星齿轮组1020采用了外环形齿轮部件1024，其与内太阳齿轮部件1022外接。托架部件1026可旋转地支撑多个行星齿轮1027，使得各个行星齿轮1027啮合式地与第一行星齿轮组1022的外环形齿轮部件1024和内太阳齿轮部件1020相接合。
行星齿轮组1030还具有外环形齿轮部件1034，其与内太阳齿轮部件1032外接。多个行星齿轮1037还可旋转地安装在托架1036中，使得各个行星齿轮部件1037同时地且啮合式地与行星齿轮组1030的外环形齿轮部件1034和内太阳齿轮部件1032相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮部件连接，并且变速器输出部件19持续地与托架部件1026相连接。
固定的互连部件1070持续地将行星齿轮组1020的太阳齿轮部件1022与行星齿轮组1030的环形齿轮部件1034连接起来。
变速器1014还分别包括第一和第二电动机/发电机1080和1082。第一电动机/发电机1080的定子固定在变速器外壳1060上。第一电动机/发电机1080的转子固定在环形齿轮部件1024上。
第二电动机/发电机1082的定子也固定在变速器外壳1060上。第二电动机/发电机1082的转子固定在太阳齿轮部件1032上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器1050选择性地将托架部件1036与输入轴17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器1052选择性地将环形齿轮部件1034与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器1054选择性地将托架部件1036与环形齿轮部件1024连接起来。第四扭矩传递装置如制动器1055与电动机/发电机1080并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机1080的旋转。第五扭矩传递装置如制动器1057与电动机/发电机1082并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机1082的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置1050，1052，1054，1055和1057用于帮助选择混合变速器1014的操作模式。
混合变速器1014还接受来自发动机12的功率，并且还与电功率源1086交换功率，电功率源1086可操作地连接在控制器1088上。
图11b的操作模式表显示了对于变速器1014的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“连续变速范围模式”(范围1.1，1.2，1.3...)和“固定比模式”((F1，F2，F3和F4))。
如上所述，在图11b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图11b还提供利用图1b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组1020的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组1030的齿数比。另外，图11b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为1.66，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.15，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.27，并且比范围是3.18。
第十二示范性实施例的描述
参看图12a，其显示了动力系1110，动力系1110包括发动机12，其连接在总体上以标号1114表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器1114设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器1114的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器1114的行星齿轮部件上。变速器1114的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器1114利用两个行星齿轮组1120，1130。行星齿轮组1120采用了外环形齿轮部件1124，其与内太阳齿轮部件1122外接。托架1126可旋转地支撑多个行星齿轮1127，使得各个行星齿轮1127啮合式地与第一行星齿轮组1120的外环形齿轮部件1124和内太阳齿轮部件1122相接合。
行星齿轮组1130还具有外环形齿轮部件1134，其与内太阳齿轮部件1132外接。托架1136可旋转地支撑多个行星齿轮1137，使得各个行星齿轮部件1137啮合式地与外环形齿轮部件1134和内太阳齿轮部件1132相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮部件连接，并且变速器输出部件19持续地与托架部件1136相连接。
固定的互连部件1170持续地将行星齿轮组1120的托架部件1126与行星齿轮组1130的环形齿轮部件1134连接起来。
变速器1114还包括第一和第二电动机/发电机1180和1182。第一电动机/发电机1180的定子固定在变速器外壳1160上。第一电动机/发电机1180的转子固定在环形齿轮部件1124上。
第二电动机/发电机1182的定子也固定在变速器外壳1160上。第二电动机/发电机1182的转子固定在太阳齿轮部件1132上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器1150选择性地将太阳齿轮部件1122与输入轴17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器1152选择性地将托架部件1126与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器1154选择性地将太阳齿轮部件1122与太阳齿轮部件1132连接起来。第四扭矩传递装置如制动器1155与电动机/发电机1180并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机1180的旋转。第五扭矩传递装置如制动器1157与电动机/发电机1182并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机1182的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置1150，1152，1154，1155和1157用于帮助选择混合变速器1114的操作模式。
混合变速器1114还接受来自发动机12的功率，并且还与电功率源1186交换功率，电功率源1186可操作地连接在控制器1188上。
图12b的操作模式表显示了对于变速器1114的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“连续变速范围模式”(范围1.1，1.2，1.3...)和“固定比模式”((F1，F2，F3和F4))。
变速器1114是双模式变速器，其在离合器1150和1154接合时提供了在4.69至1.86范围内的速度比，并且在离合器1152和1154接合时提供了在1.36至0.54范围内的速度比。
如上所述，在图12b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图12b还提供利用图12b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组1120的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组1030的齿数比。另外，图12b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为2.83，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.39，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.52，并且比范围是5.97。
第十三示范性实施例的描述
参看图13a，其显示了动力系1210，动力系1210包括发动机12，其连接在总体上以标号1214表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器1214设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器1214的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器1214的行星齿轮部件上。变速器1214的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器1214利用两个行星齿轮组1220，1230。行星齿轮组1220采用了外环形齿轮部件1224，其与内太阳齿轮部件1222外接。托架部件1226可旋转地支撑多个行星齿轮1227，1228，使得各个行星齿轮1228啮合式地与外环形齿轮部件1224相接合，并且各个行星齿轮1227啮合式地与内太阳齿轮部件1222和相应的行星齿轮1228相接合。
行星齿轮组1230还具有外环形齿轮部件1234，其与内太阳齿轮部件1232外接。多个行星齿轮1237还可旋转地安装在托架1236中，使得各个行星齿轮部件1237同时地且啮合式地与行星齿轮组1230的外环形齿轮部件1234和内太阳齿轮部件1232相接合。
变速器输入部件17并不持续地与任何行星齿轮部件连接，并且变速器输出部件19持续地与环形齿轮部件1224相连接。
固定的互连部件1270持续地将行星齿轮组1220的太阳齿轮部件1222与行星齿轮组1230的环形齿轮部件1234连接起来。
变速器1214还分别包括第一和第二电动机/发电机1280和1282。第一电动机/发电机1280的定子固定在变速器外壳1260上。第一电动机/发电机1280的转子固定在托架部件1226上。
第二电动机/发电机1282的定子也固定在变速器外壳1260上。第二电动机/发电机1282的转子固定在太阳齿轮部件1232上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器1250选择性地将环形齿轮部件1234与输入轴17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器1252选择性地将托架部件1236与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器1254选择性地将托架部件1226与托架部件1236连接起来。第四扭矩传递装置如制动器1255与电动机/发电机1280并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机1280的旋转。第五扭矩传递装置如制动器1257与电动机/发电机1282并行地连接，用于选择性地制动电动机/发电机1282的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置1250，1252，1254，1255和1257用于帮助选择混合变速器1214的操作模式。
混合变速器1214还接受来自发动机12的功率，并且还与电功率源1286交换功率，电功率源1286可操作地连接在控制器1288上。
图13b的操作模式表显示了对于变速器1214的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“连续变速范围模式”(范围1.1，1.2，1.3...)和“固定比模式”((F1，F2，F3和F4))。
如上所述，在图13b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图13b还提供了利用图13b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组1220的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组1230的齿数比。另外，图13b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为1.66，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.15，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.27，并且比范围是3.18。
第十四示范性实施例的描述
参看图14a，其显示了动力系1310，动力系1310包括发动机12，其连接在总体上以标号1314表示的改进的电动变速器的一个优选实施例上。变速器1314设计成用于接受其来自于发动机12的驱动功率的至少一部分。如图所示，发动机12具有输出轴，其用作变速器1314的输入部件17。在发动机12和变速器的输入部件17之间还可提供瞬时扭矩阻尼器(未显示)。
在所描述的实施例中，发动机12可以是化石燃料发动机，例如柴油发动机，其适合于通常以恒定的每分钟转数(RPM)提供其可用功率输出。
不管发动机12连接到变速器输入部件17上的方法如何，变速器输入部件17都可以可操作地连接在变速器1314的行星齿轮部件上。
变速器1314的输出部件19连接在主减速器16上。
变速器1314利用两个差速齿轮组，其优选为行星齿轮组1320，1330的性质。行星齿轮组1320利用通常称为环形齿轮部件的外齿轮部件1324。环形齿轮部件1324与通常称为太阳齿轮部件的内齿轮部件1322外接。托架部件1326可旋转地支撑多个行星齿轮1327，使得各个行星齿轮1327啮合式地与第一行星齿轮组1320的外环形齿轮部件1324和内太阳齿轮部件1322相接合。
行星齿轮组1330也具有通常也被称为环形齿轮部件的外齿轮部件1334，其与也通常被称为太阳齿轮部件的内齿轮部件1332外接。多个行星齿轮1337还可旋转地安装在托架1336中。行星齿轮1337配置成为长的小齿轮(long pinion)，其具有小半径端1339和大半径端1338。小半径端1339啮合式地与太阳齿轮部件1332相接合，并且大半径端1338啮合式地与环形齿轮部件1334相接合。
输出部件19固定在行星齿轮组1330的托架部件1336上。
固定的互连部件1370持续地将行星齿轮组1320的托架部件1326与行星齿轮组1330的环形齿轮部件1334连接起来。
变速器1314还分别包括第一和第二电动机/发电机1380和1382。第一电动机/发电机1380的定子固定在变速器外壳1360上。第一电动机/发电机1380的转子固定在行星齿轮组1320的太阳齿轮部件1322上。
第二电动机/发电机1382的定子也固定在变速器外壳1360上。第二电动机/发电机1382的转子固定在行星齿轮组1330的太阳齿轮部件1332上。
第一扭矩传递装置，例如输入离合器1350选择性地将行星齿轮组1320的托架部件1326与输入轴17连接起来。第二扭矩传递装置，例如输入离合器1352选择性地将行星齿轮组1320的太阳齿轮部件1322与输入轴17连接起来。第三扭矩传递装置，例如离合器1354选择性地将行星齿轮组1320的环形齿轮部件1324与行星齿轮组1330的托架部件1336连接起来。第四扭矩传递装置如制动器1355选择性地制动电动机/发电机1380的旋转。第五扭矩传递装置如制动器1357选择性地制动电动机/发电机1382的旋转。第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置1350，1352，1354，1355和1357用于帮助选择混合变速器1314的操作模式。
混合变速器1314接受来自发动机12的功率，并且还与电功率源1386交换功率，电功率源1386可操作地连接在控制器1388上。
图14b的操作模式表显示了对于变速器1314的五个操作模式的离合器接合，电动机/发电机状态，以及输出/输入比。如之前所述，这些模式包括“蓄电池倒档模式”(Batt Rev)，“EVT倒档模式”(EVTRev)，“倒档和前进起动模式”(TC Rev和TC For)，“连续变速范围模式”(范围1.1，1.2，1.3...)和“固定比模式”((F1，F2，F3和F4))。
如上所述，在图14b的操作模式表和固定比模式表中显示了用于扭矩传递装置的接合安排表。图14b还提供利用图14b中作为示例给出的环形齿轮/太阳齿轮齿数比而获得的扭矩比的一个示例。NR1/NS1值是行星齿轮组1320的齿数比；NR2/NS2值是行星齿轮组1330的齿数比。另外，图14b的图表描述了利用给定的齿数比样本而获得的比阶。例如，在第一和第二固定前进扭矩比之间的阶比为2.00，在第二和第三固定前进扭矩比之间的阶比为1.50，并且第三和第四固定前进扭矩比之间的阶比为1.33，并且比范围是4.00。
可以这样来修改该实施例，即，将长的小齿轮1337反过来，使得小半径端1339啮合式地与与环形齿轮部件1334相接合，并且大半径端1338啮合式地太阳齿轮部件1332相接合。
在权利要求中，语言“持续地与...连接”或“持续地将...连接”指直接连接或成比例的齿轮传动连接，例如利用齿轮装置连接到偏轴上。另外，“固定部件”或“接地点”可包括变速器外壳(变速箱)或者任何其它不旋转的构件。而且，当描述扭矩传递机构将某物体连接在齿轮组的部件上时，它也可连接在将它与该部件相连的互连部件上。
虽然已经公开了本发明的各种优选实施例，但是应该懂得，本发明的构思容易受到本领域中的技术人员所想到许多变化。因此，本发明范围并不受限于所显示和所介绍的细节，而是包括落在所附权利要求范围内的所有变型和改型。

Claims (16)

1.一种电动变速器，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二齿轮组的部件相连接，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齿轮组的部件连接起来、或者与所述互连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齿轮组的部件连接起来、或者与所述互连部件连接起来的第二扭矩传递装置，使得由所述第二扭矩传递装置连接起来的这对部件不同于由所述第一扭矩传递装置连接起来的那对部件；
选择性地将所述第一齿轮组的部件与所述第二齿轮组的部件连接起来的第三扭矩传递装置；
与所述第一电动机/发电机并行连接以用于制动其旋转的第四扭矩传递装置；
与所述第二电动机/发电机并行连接以用于制动其旋转的第五扭矩传递装置；并且
其中，所述第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置可两两组合或者三个组合在一起地接合，从而提供具有连续可变的速度比范围和四个固定的前进速度比的电动变速器。
2.根据权利要求1所述的电动变速器，其特征在于，所述第一和第二差速齿轮组是行星齿轮组，所述行星齿轮组各自具有环形齿轮、太阳齿轮和托架。
3.根据权利要求2所述的电动变速器，其特征在于，各个所述行星齿轮组的托架是单个小齿轮型托架。
4.根据权利要求2所述的电动变速器，其特征在于，所述行星齿轮组的至少一个托架是双小齿轮型托架。
5.根据权利要求2所述的电动变速器，其特征在于，所述行星齿轮组的至少一个托架载带了具有大半径端和小半径端的长的小齿轮。
6.根据权利要求1所述的电动变速器，其特征在于，其特征在于，所述第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置以及所述第一和第二电动机/发电机可操作，而在所述电动变速器中提供五个操作模式，包括蓄电池倒档模式，EVT倒档模式，倒档和前进起动模式，连续变速范围模式，以及固定比模式。
7.一种电动变速器，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二齿轮组的部件相连接，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；和
第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置，其用于将所述第一或第二齿轮组的所述部件选择性地与所述输入部件、与接地点、或者与所述行星齿轮组的其它部件相连接，所述第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置可两两组合或者三个组合在一起地接合，从而提供一种在所述输入部件与所述输出部件之间具有连续可变的速度比范围和四个固定的前进速度比的电动变速器。
8.根据权利要求7所述的电动变速器，其特征在于，所述第一和第二差速齿轮组是行星齿轮组，并且所述第一扭矩传递装置选择性地将所述第一或第二行星齿轮组的部件与所述输入部件连接起来。
9.根据权利要求8所述的电动变速器，其特征在于，所述第二扭矩传递装置选择性地将所述第一或第二行星齿轮组的部件与所述输入部件连接起来，使得由所述第二扭矩传递装置连接的这对部件不同于由所述第一扭矩传递装置连接的那对部件。
10.根据权利要求9所述的电动变速器，其特征在于，所述第三扭矩传递装置选择性地将所述第一行星齿轮组的部件与所述第二行星齿轮组的部件连接起来。
11.根据权利要求10所述的电动变速器，其特征在于，所述第四扭矩传递装置包括电动机制动器，其与所述第一和第二电动机/发电机的其中一个并行连接，以用于建立所述固定的速度比。
12.根据权利要求11所述的电动变速器，其特征在于，所述第五扭矩传递装置包括电动机制动器，其与所述第一和第二电动机/发电机中未与所述第四扭矩传递装置相连的那个电动机/发电机并行连接。
13.根据权利要求12所述的电动变速器，其特征在于，各个所述行星齿轮组的托架是单个小齿轮型托架。
14.根据权利要求12所述的电动变速器，其特征在于，所述行星齿轮组的至少一个托架是双小齿轮型托架。
15.根据权利要求12所述的电动变速器，其特征在于，所述行星齿轮组的至少一个托架载带了具有大半径端和小半径端的长的小齿轮。
16.一种电动变速器，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二齿轮组的部件相连接，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齿轮组的部件连接起来、或者与所述互连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齿轮组的部件连接起来、或者与所述互连部件连接起来的第二扭矩传递装置，使得由所述第二扭矩传递装置连接起来的这对部件不同于由所述第一扭矩传递装置连接起来的那对部件；和
选择性地将所述第一齿轮组的部件与所述第二齿轮组的部件连接起来的第三扭矩传递装置；
与所述第一电动机/发电机并行连接以用于制动其旋转的第四扭矩传递装置；
与所述第二电动机/发电机并行连接以用于制动其旋转的第五扭矩传递装置；并且
其中，所述第一、第二、第三、第四和第五扭矩传递装置可两两组合或者三个组合在一起地接合，而在所述电动变速器中提供五个操作模式，包括蓄电池倒档模式，EVT倒档模式，倒档和前进起动模式，连续变速范围模式，以及固定比模式。
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