CN101386261B - 使用一个或两个马达的电推进的输出分离电可变变速器 - Google Patents

使用一个或两个马达的电推进的输出分离电可变变速器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用一个或两个马达的电推进的输出分离电可变变速器。电可变变速器提供有输入构件和输出构件，第一和第二马达/发电机，第一行星齿轮组和最终驱动齿轮组。两个或三个转矩传递机构选择地可单独接合或可以不同组合接合，以建立至少一个前进纯电运行模式，包括串联模式、输出分离模式和至少一个包括纯空档模式和空档电池充电模式的空档模式。变速器选择地包括从摩擦离合器和爪形离合器的组中选择的单向离合器，或包括可锁定的单向离合器，以用于实现低损失前进运行、再生制动功能性和/或后退车辆运行。

Description

使用一个或两个马达的电推进的输出分离电可变变速器
技术领域
本发明涉及具有至少一个纯电低范围/串联模式、至少一个空档模式和高范围/输出分离模式的串联/输出分离电可变变速器。
背景技术
电可变变速器(EVT)典型地具有连接到发动机的输入构件以及一个或两个连接到行星齿轮组的不同构件的马达/发电机，以实现一个或多个电可变运行模式或模式，固定速度比模式和纯电(电池驱动)模式。“电可变”模式是其中变速器输入构件和输出构件之间的速比通过马达/发电机的一个的速度确定的运行模式。
EVT可以以多种方式改进车辆燃料经济性。例如，发动机可以在怠速时、减速和制动期间和相对低的速度或轻度车辆负荷运行期间关闭，以因此消除由于发动机阻力导致的效率损失。通过再生制动捕获的制动能量或由用作发电机的马达的一个在发动机运行期间存储的能量在这些“发动机关闭”期间被利用，以用于延长其中将发动机关闭的期间或持续时间，补充发动机转矩或功率，在较低的发动机速度下运行车辆，和/或补充附件动力供给。对发动机转矩或功率的瞬态需要通过马达/发电机在“发动机”运行期间补充，从而允许降低发动机的尺寸而不明显降低车辆的性能。另外，马达/发电机在附件动力生成中是非常有效的，且来自电池的电力用作可变转矩储备，从而允许以相对地低的变速器速比运行。
电可变模式可以分类为输入分离模式、输出分离模式、复合分离模式或串联模式。输入分离模式将一个马达/发电机，使其速度直接与变速器输出成比例变化，且将其他马达/发电机使得其速度是输入构件速度和输出构件速度的线性组合。输出分离模式使得一个马达/发电机接通，使其速度直接与变速器输入构件成比例变化，且将其他马达/发电机接通使得其速度是输入构件速度和输出构件速度的线性组合。复合分离模式使得两个马达/发电机接通，使其速度是输入构件速度和输出构件速度的线性组合，但都不与输入构件速度或输出构件速度直接成比例。串联模式使得一个马达/发电机接通，使其速度与变速器输入构件的速度直接成比例地变化，且使得另一个马达/发电机接通，使其速度与变速器输出构件的速度直接成比例地变化。当在串联模式中运行时，在输入构件和输出构件之间不存在直接的机械动力传递路径，且因此所有动力必须电传递。
串联推进系统是其中能量在从发动机到电力存储设备的路径上流动且然后流动到供给动力以使驱动构件旋转的电动马达/发电机的系统。换言之，在串联推进系统中，与并联推进系统不同，在发动机和驱动构件之间无直接的机械连接。因此，带有相对地大的电池电力推进容量和相对地小的发动机推进容量的变速器迄今为止很大程度上依赖于被设计为串联混合动力变速器或推进系统。
发明内容
提供了电可变变速器(EVT)，该电可变变速器带有：其中发动机开启的前进低范围电可变串联运行模式，其中发动机关闭的前进低范围纯电运行模式，电可变输出分离运行模式，和至少一个空档模式。在可用模式之间的转换可以通过离合器-离合器转换实现，与仅通过当在EVT模式中运行时改变马达速度而执行的同步转换相比，潜在地降低了转换时间。
特别地，EVT包括输入构件，输出构件，第一和第二马达/发电机和可通过具有第一节点、第二节点和第三节点的第一三节点杆代表的第一行星齿轮组。第一马达/发电机选择地可与第三节点连接，且第二马达/发电机连续地与第一节点连接。第二节点连续地被连接以与输出构件共同旋转。变速器包括至少两个转矩传递机构或离合器，它们选择地可单独接合或以不同的组合接合，以将节点中的不同的节点相互连接或连接到静止构件，因此建立了不同的运行模式。
在本发明的一个方面中，EVT具有两个离合器，且第一马达/发电机连续地与发动机连接。两个离合器选择地可单独接合或以不同的组合接合，以将第一、第二、第三节点的不同的节点连接，以建立其中发动机开启的前进低范围电可变串联模式，其中发动机关闭的单马达纯电运行模式，电可变输出分离运行模式，和至少一个空档模式，且第二转矩传递机构选择地可分离，以将发动机分离，以实现发动机的离线起动。
在本发明的另一个方面中，第一转矩传递机构将第三节点连接到静止构件，且第二转矩传递机构将第一马达/发电机连接到第三节点。
在本发明的另一个方面中，第一转矩传递机构是与爪形离合器并联定位的单向离合器。单向离合器实现了低损失前进推进，且爪形离合器实现了再生制动和后退车辆运行。
在本发明的另一个方面中，EVT具有选择地可分离的第三转矩传递机构，以将第一马达/发电机从输入构件分离，以建立另一个纯电模式，该模式是适合于最小化越过第一和第二马达/发电机的损失且适合于降低第二马达/发电机的运行速度的双马达模式。
在本发明的另一个方面中，第一和第二转矩传递机构的分离和第三转矩传递机构的接合建立了空档电池充电模式而作为空档模式的一个，其中空档电池充电模式可运行以将能量存储设备充电。
在本发明的另一个方面中，EVT可运行以起动发动机而EVT是单马达纯电模式，因此过渡到串联模式，且EVT进一步可运行以通过在串联模式中瞬间将第三转矩传递机构分离直接从串联模式过渡到输出分离模式，以允许变速器同步地转换到输出分离模式而不要求发动机速度降低到零。
在本发明的另一个方面中，EV模式包括双马达纯电模式，且EVT可运行以通过在线起动、带有离合器-离合器转换的离线起动和带有同步转换的离线起动的至少一个直接从双马达纯电模式过渡到输出分离模式。
在本发明的另一个方面中，能量存储设备可运行地连接到第一和第二马达/发电机以用于向其提供动力和从其接收动力。能量存储设备可运行地与车外电源可连接，以用于为其充电，且转矩传递机构的两个的接合建立了纯电模式，其中输出构件不旋转且第二马达/发电机用作马达而利用了来自已充电的能量存储设备的动力，以在输出构件处提供驱动转矩。
在本发明的另一个方面中，第一行星齿轮组包括太阳轮、齿圈和行星架构件，其中太阳轮连续地连接到第二马达/发电机，齿圈通过第二转矩传递机构选择地可连接到第一马达/发电机且通过第一转矩传递机构选择地可连接到静止构件，且行星架构件连续地连接到输出构件。
在本发明的另一个方面中，混合动力动力总成包括EVT，发动机，EVT的输入构件，EVT的输出构件，EVT的静止构件，最终驱动齿轮组，第一和第二马达/发电机。动力总成进一步包括可运行地连接到第一和第二马达/发电机的能量存储设备以用于向第一和第二马达/发电机提供动力和从第一和第二马达/发电机接收动力，其中能量存储设备可运行地与车外电源可连接，以用于为其充电。
混合动力动力总成进一步包括通过具有第一节点、第二节点和第三节点的杆图的第一三节点杆可代表的第一行星齿轮组和最终驱动齿轮组。输出构件连续地与最终驱动齿轮组连接，且第一马达/发电机和输入构件选择地与第三节点可连接。第二马达/发电机连续地与第一节点连接，且第二节点连续地连接以与输出构件共同旋转。
第一转矩传递机构选择地可接合以将第三节点连接到静止构件。第二转矩传递机构选择地可接合以将第一马达/发电机与第三节点连接。第三转矩传递机构选择地可接合以将输入构件与第一马达/发电机连接，其中第一、第二和第三转矩传递机构的选中的转矩传递机构的单独接合或以不同组合的接合建立了多个前进纯电模式，串联模式，输出分离模式和多个空档模式。第一转矩传递机构的接合和第二转矩传递机构的分离建立了纯电模式，其中输入构件不旋转且第二马达/发电机用作马达，从而利用了来自已充电的能量存储设备的动力以在输出构件处提供驱动转矩。
本发明的以上的特征和优点和其他特征和优点当结合附图考虑时从如下的对用于执行本发明的最佳模式的详细描述容易地显见。
附图说明
图1是具有三节点杆和最终驱动组件的杆图形式的变速器的示意性图示；
图2是图1的变速器的实施例的棒图；
图3A是用于图1中示出的变速器的真值表；
图3B是用于在图5B中示出的替代的变速器的真值表；
图4A至图4C是用于为与图2、图5A和图5B中的变速器实施例内的马达/发电机一起使用的电池充电的不同的车外电源系统的示意性图示；
图5A是图3的变速器的替代实施例的棒图；和
图5B是图5A的变速器的替代实施例的棒图。
具体实施方式
参考附图，其中类似的参考数字指类似的部件，图1图示了具有连接到电可变变速器14的发动机12的混合动力动力总成10。变速器14设计为以多个其不同的运行模式接收其来自发动机12的驱动动力的至少部分，如以下参考图3a和图3b论述。发动机12具有用作变速器14的输入构件16的输出轴或输出构件。最终驱动单元或组件17运行地连接到变速器14的输出轴或输出构件18。
变速器14包括代表了第一行星齿轮组的三节点杆20，具有分别表示为节点A、节点B和节点C的第一构件、第二构件和第三构件。构件可以是齿圈构件、太阳轮构件和行星架构件，但不必须具有该特定的次序。如在此所使用，“节点”是变速器的部件，例如齿圈构件、行星架构件或太阳轮构件，其特征在于转速和其可用作从其他部件施加到此部件的转矩的连结件，和从此部件施加到其他部件的转矩的连结件。可以与给定的节点相互作用的其他部件包括相同的行星齿轮组的其他同轴构件，它们作为相同的杆上的其他节点出现。其他可与给定的节点相互作用的部件也包括到作为另一个杆的节点(未示出)出现的其他行星齿轮组的构件的互连件，例如可以包括在最终驱动组件17内，例如变速器外壳的静止构件84，和其他变速器构件，例如输入构件16或输出构件18。如上所指示，在本发明的范围内，最终驱动组件17可以包括行星齿轮组，一个或多个并联的轴齿轮组(未示出)，和/或链条传动机构(未示出)。
变速器14具有多个互连件。马达/发电机82(也称为M/G B)连续地与杆20的节点A连接。节点B连续地连接到输出构件18以与之共同旋转。输入构件16连续地与发动机12连接。另一个马达/发电机80(也称为M/G A)选择地与杆20的节点C连接，以与之共同旋转。最后，输入构件16可以选择地可与马达/发电机80(M/G A)连接，或替代地可连续地与马达/发电机80(M/G A)连接，如以虚线示出，且如在后文中描述。
变速器14也具有数个选择地可接合的转矩传递机构，该机构提供了多种车辆运行模式，如在下文中描述。在后文中简称为离合器C3的作为旋转离合器的转矩传递机构C3选择地可接合以将输入构件16与马达/发电机80(M/G A)连接。在后文中简称为离合器C2的也作为旋转离合器的转矩传递机构C2选择地可接合以将马达/发电机80(M/G A)与杆20的节点C连接。在后文中简称为制动器C1的转矩传递机构C1选择地可接合以将杆20的节点C接地到静止构件84，例如变速器14的外壳或壳体。
参考图2，在图中示出了动力总成10的变速器14的优选实施例的棒图，其中马达/发电机80(M/G A)选择地与输入构件16通过离合器C3可连接，且因此与发动机12通过离合器C3可连接。马达/发电机80(M/G A)也选择地与行星齿轮组78的外齿圈构件70可连接，使得齿圈构件70选择地通过制动器C1可连接到静止构件84。马达/发电机82(M/G B)通过互连构件75连续地连接到内部太阳轮构件71以与之联合旋转。行星架构件72通过输出构件18运行地连接到最终驱动组件17。
动力总成10优选地具有车载能量存储设备86，在后文中将其简称为ESD86，该ESD86运行地连接到各马达/发电机80、82的每个，使得马达/发电机80、82可以选择地将动力传递到ESD86或从ESD86接收动力。如在此所使用，“车载”能量存储设备是安装在车辆(未示出)上的任何能量存储设备，带有马达/发电机80、82的动力总成10也安装在车辆上。ESD86可以例如是一个或多个电池或电池组。例如具有提供和/或存储和分配足够的电能的能力的燃料电池或电容器的其他车载能量存储设备可以与电池组合使用或替代电池来使用。
电控单元或控制器88运行地连接到ESD86以按需要地控制电力向ESD86或从ESD86的分配。ESD86和控制器88参考图2、图5A和图5B的实施例示出且描述。由传感器收集的运行数据，例如输入构件16和输出构件18的速度也可以提供到控制器88以用于多种使用，例如当在再生制动模式中运行时。如本领域一般技术人员将理解，再生制动能力可以通过使用控制器88实现，以在制动期间平衡来自发动机12、来自马达/发电机80(M/G A)和来自马达/发电机82(M/G B)的转矩，以提供输出构件18的希望的减速率。
ESD86优选地连接到在图2中简化地标识为“逆变器”的DC到AC电力逆变器90，且也优选地构造为当与插头插入式混合动力车辆一起使用时通过车外电源系统91可充电。如在此所使用，“车外”电源是不安装在带有动力总成10的车辆(未示出)上的、不与变速器14整合的电源，且它仅在充电期间运行地连接到ESD86，例如在插头插入式混合动力车辆中所发生。参考图4A、图4B和图4C示出且描述了在ESD86和车外电源系统91之间建立了用于为ESD86充电的连接性的不同的车外电源系统。
参考图4A，图中图示了车外电源系统91。车外电源系统91包括车外电源92和运行地与车外电源92连接的车外充电器94，它们都在具有任何以上所述的变速器实施例的车辆外(即，不安装在该车辆上)。替代地，例如电出口和插头的车载/车外传导接口96允许将车外部件(车外电源92和车外充电器94)与车载ESD86选择连接，选择地通过车载整流器98连接，仅在充电器94提供交流电时该车载整流器98才是必需的。在此所述的利用了这样的车外电源系统91的变速器实施例可称为插头插入混合动力变速器。充电器94是调节了从车外电源92到ESD86的电功率流的车外传导型充电器。当ESD86充分地被充电时，通过接口96的连接终止，且已充电的ESD86然后如在此所述用于例如在纯电模式中驱动马达/发电机80、82。
参考图4B，图中图示了替代的车外电源系统91A，该车外电源系统91使用了车外感性充电器94A来调节来自车外电源92A的通过了车载/车外感性接口96A到ESD86的功率流。来自感性接口96A的功率流选择地通过车载整流器98A，如果充电器94提供了交流电则要求该整流器98A。车外感性充电器94A可以是当由车外电源92A加电时建立了磁场的电线圈。感性接口96A可以是在充电期间当定位为足够靠近车外感性促动器94时将车外部件(车外电源92A和车外感性充电器94A)与车载部件(车载整流器98A和ESD86)连接的互补的线圈，以允许通过流入感性充电器94A的电力生成的磁场导致电力流到车载整流器98A且然后流到电池86。当ESD86被充分充电时，感性接口96A不再靠近车外感性充电器94A定位，且已充电的ESD86然后如在此所论述用于例如在纯电模式中驱动马达/发电机80、82。
参考图4C，图中图示了使用了车外电源92B和车载充电器98B以及例如电出口或插头的接口96B的替代的车外电源系统91B，这允许了车外部件(车外电源92B)与车载充电器98B的选择的连接。车载充电器98B可与车载ESD86(见图2、图5A和图5B)连接。可以使用称为插头插入混合动力变速器的在此描述的利用了这样的车外电源系统91B的变速器实施例。充电器98B是车载传导型充电器，该充电器调节了从车外电源92B到ESD86的电功率流。当ESD86被充分充电时，通过接口96B的连接终止，且已充电的ESD86然后如在此所述用于例如在纯电模式中驱动马达/发电机80、82。
参考在图3A中示出的真值表，总结了图1和图2以及如下描述的图5A和图5B中的动力总成10的如下六个运行模式，随后带有详细描述。模式1(单马达纯电模式)是通常发动机12关闭使用的纯电模式，但它可以在发动机12运行时在此所述的模式过渡期间短暂地使用。模式2(串联模式)是电可变串联模式，它通常在发动机12运行时使用，或当起动或停止发动机12时使用。
模式3(输出分离模式)是在相对地高的车辆速度和/或低的车辆负荷时可使用的高范围输出分离模式。此模式也通常在发动机12运行时使用，或当起动或停止发动机12时使用，如在此所描述。模式4(空档)是用于将马达/发电机82(M/G B)从输出构件18分离的模式。模式5(空档/电池充电模式)使得ESD86(见图2)能通过将马达/发电机80(M/GA)选择地连接到发动机12而被充电。最后，模式6(双马达纯电模式)允许两个马达/发电机80和82(分别为M/G A和M/G B)对车辆推进转矩的部分起作用，因此允许马达/发电机80和82的每个的速度变化，以在马达/发电机80和马达/发电机82之间分离动力，以及最小化在马达/发电机80和82和变速器14内的损失。
当车辆(未示出)静止时，变速器14(见图1和图2)最初处于模式1(单马达纯电模式)而离合器C2分离。马达/发电机82(M/G B)发动了车辆，车辆然后可以通过纯电方式使用马达/发电机82(M/G B)驱动。在模式1(单马达纯电模式)以及在下文中描述的模式2(串联模式)中运行的车辆的最高速度因此通过马达/发电机82(M/G B)的最大设计速度限制，该马达/发电机82(M/G B)也可以在需要时用于使用动力总成10来制动车辆。因为在模式1(单马达纯电模式)中不使用滑动离合器，所以模式1的效率被最大化。
在车辆速度相对高时，当动力总成10处于模式1(单马达纯电模式)时，马达/发电机82(M/G B)将在高速下运行。在低负荷下，特别是对于某些通用的马达类型或设计，此情况可能导致相对地低效的运行。为降低或最小化马达损失和/或为因其他目的或功能而降低马达82的速度，动力总成10可以替代地在模式6(双马达纯电模式)中运行。为从模式1(单马达纯电模式)到模式6(双马达纯电模式)直接过渡，制动器C1断开或分离同时离合器C2闭合或接合。以此方式，转矩指令在马达/发电机80(M/G A)上，以起作用于由马达/发电机82(M/G B)提供的转矩。
马达/发电机80(M/G A)然后可以加速到足以在马达/发电机80和82之间提供希望的动力比的速度，和/或加速到足以最小化马达/发电机80和82之间的损失的速度。因为马达/发电机80和82的各转矩与变速器14的可利用输出转矩成比例，所以本领域一般技术人员将认识到马达/发电机80(M/G A)与马达/发电机82(M/G B)的速度比合适地确定了在马达/发电机80和82之间的动力分配。模式6(双马达纯电模式)也用于如上所述分担马达/发电机80和82之间的损失，从而提供了改进的连续动力能力，因为在两个马达上而非仅在一个马达上进行冷却，因此产生了成比例地更大的冷却能力。
如果希望在模式1(单马达纯电模式)中起动发动机，则在马达/发电机80(M/G A)上命令了正的转矩，因此导致发动机12在正方向上加速。一旦发动机12达到运行速度，则它开始产生转矩。马达/发电机80(M/G A)然后可以作为发电机而过渡到负转矩，以因此在模式2(串联模式)中运行动力总成10。因为马达/发电机82(M/G B)能满足车辆(未示出)的全牵引需求，所以允许了用于发动机12暖机的最大灵活性，以最大化燃料经济性且最小化冷起动排放。
如果替代地希望在模式6(双马达纯电模式)中起动发动机12，则动力总成10可以通过闭合离合器C3直接过渡到模式3(输出分离模式)，因此导致发动机12起动。替代地，动力总成10可以同步转换到模式1(单马达纯电模式)，且发动机12可以如上所解释地起动。
对于巡航情况，变速器14可以通过释放制动器C1且施加离合器C2而从模式2(串联模式)转换到模式3(输出分离模式)。这可以实施为在负荷下的常规的离合器-离合器转换。替代地，离合器C3可以释放以允许在变速器14的转换期间对发动机12和马达/发电机80(M/GA)的速度的独立控制，以允许同步地执行转换而不要求将发动机12的速度降低到零。
在模式3(输出分离模式)中，动力总成10在输出分离构造中运行。在模式3中，马达/发电机80(M/G A)一般生成了传递到马达/发电机82(M/G B)的发动机转矩的部分。动力总成10具有在其中马达/发电机82已达到零速度的比处的机械点。对于此值以下的所有比，动力将在前进方向上流动。对于在此值以上的比，马达/发电机82(M/G B)速度将是负值，从而一般地导致它生成动力且将动力供给到马达/发电机80(M/GA)。取决于电池充电或放电电力的量，可以使马达/发电机80和82同时发电或作为马达。
为加速，动力总成10可以通过释放离合器C2且施加制动器C1而从模式3(输出分离模式)转换到模式2(串联模式)。这可以在负荷下作为常规的离合器-离合器转换而实施。替代地，离合器C3可以被释放，以允许在变速器14的转换期间对发动机12和马达/发电机80(M/GA)的速度的独立控制。以此方式，在不要求降低发动机12的速度的转换情况期间，当马达/发电机80(M/G A)的速度降低到零时，允许马达/发电机80(M/G A)的惯性和转矩作用于马达/发电机82(M/G B)，因此增加了转换期间的输出转矩的能力，且提供了具有本发明的动力总成10的车辆(未示出)的驾驶员所期望的发动机行为。
动力总成10可以起动且通过数个不同的装置直接从模式1(单马达纯电模式)过渡到模式3(输出分离模式)。为在线起动，在发动机12和马达/发电机80(M/G A)处于零速度时，离合器C2和C3闭合且制动器C1断开。马达/发电机80(M/G A)上的正转矩然后指令为提供对于由杆20代表的行星齿轮组(见图1)充分的作用转矩以及使发动机12加速。一旦发动机12到达运行速度，则它开始产生转矩且来自马达/发电机80(M/G A)的转矩被去除。
替代地，为使用离合器-离合器转换来离线起动，在马达/发电机80(M/G A)和发动机12处于零速度时，离合器C3闭合且离合器C2断开。在发动机12分离时，在马达/发电机80(M/G A)上指令正转矩以起动发动机12。一旦发动机12起动，则通过断开制动器C1且闭合离合器C2执行从模式2(串联模式)到模式3(输出分离模式)的离合器-离合器转换。
最终，为使用同步转换而离线起动，当马达/发电机80(M/G A)和发动机12处于零速度时，离合器C3闭合且离合器C2断开。在马达/发电机80(M/G A)上指令正转矩以在发动机12分离时起动发动机12。一旦发动机12起动，则离合器C3断开，马达/发电机80(M/G A)减速到零速度，且离合器C2闭合同时制动器C1断开。然后在马达/发电机80(M/GA)上指令正转矩以作用于马达/发电机82(M/G B)的转矩且使得发动机加速，在此点处离合器C3闭合以接合发动机12。
动力总成10在以上所述的模式3中包括输出分离模式，且因此来自发动机12和马达/发电机80、82的动力可以附加地在机械点以下的比处组合，以利用电池和发动机动力，即来自ESD86(见图2)和发动机12的动力。例如，在1:1的传动比时，马达/发电机80、82和发动机12的速度都等于输出速度，且马达/发电机80、82和发动机12因此可以组合来提供高的车辆性能。
参考图5A，图中示出了图2的动力总成10的替代实施例，其中替代的离合器或制动器C1A(可以构造为摩擦离合器或爪形离合器)与单向离合器D1联合使用。制动器C1A和单向离合器D1并联定位以进一步降低变速器14内的损失。这样的并联布置例如可以最小化或消除对用于当动力总成10在模式1(单马达纯电模式)运行时维持图1和图2的制动器C1在闭合位置的专用液压压力的需要。制动器C1A实现了低损失前进运行，再生制动功能性和后退车辆运行。这样的单向离合器构造可以允许越过制动器C1A的正同步，该制动器C1A自身可以实现在其内使用爪形离合器。替代地，制动器C1A和单向离合器D1的功能性可以通过例如可锁定的单向离合器的单个的设备提供，如本领域一般技术人员将已知。
简要地参考回图1和图2，图1的动力总成10的替代的双离合器实施例以虚线示出，该离合器C3从变速器14移开以允许发动机12连续地与马达/发电机80(M/G A)通过输入构件16连接。参考图3B，图中示出了用于此替代的双离合器实施例的真值表，该真值表提供了五个而非六个运行模式。五个运行模式总结为模式1(单马达纯电模式)，模式2(串联模式)，模式3(输出分离模式)，模式4(空档模式)和模式5(空档/电池充电模式)。
使用此替代的双离合器实施例，由于输入构件16和节点C之间的连续连接以及将离合器C3的存在添加到动力总成10的优选地添加的功能性，模式6(见图3a)被取消。然而，省略了离合器C3的替代的双离合器实施例可以对于某些目的是优选的，例如简化动力总成10的设计同时仍实现了某些运行模式。例如，以上所述的在线和离线起动条件在替代的实施例中保持实现，因此提供了从“发动机关闭”情况到“发动机起动”情况的平滑的过渡。另外，如同参考图1和图3A描述的实施例，当在模式3中运行时，马达/发电机82(M/G B)的速度也被降低，从而降低了损失且消除了由于对马达/发电机82(M/G B)的速度限制而对于车辆最高速度的限制。因为车辆优选地设计为使得当车辆以相对地高的速度行驶时发动机12运行，所以马达/发电机82(M/G B)的速度要求降低，马达/发电机82(M/G B)内的损失降低，且因此高速运行的效率得以改进。
参考图5B，在图1和图2中示出的双离合器模式的动力总成10的替代实施例描绘为具有选择的单向离合器D1，该离合器D1定位为与制动器C1A并联，如先前在上文中参考图5A描述。如先前所披露，制动器C1A可以是与单向离合器D1并联定位的摩擦离合器或爪形离合器。替代地，制动器C1A和单向离合器D1的功能性可以通过单个的设备提供，例如可锁定的单向离合器，如本领域一般技术人员将理解。
虽然用于执行本发明的最佳模式已详细描述，但本发明所涉及的领域一般技术人员将认识到用于实行本发明的多种替代设计和实施例在附带权利要求的范围内。

Claims (21)

1.一种电可变变速器(EVT)，包括：
构造为运行地与发动机相互连接的输入构件；
输出构件；
静止构件；
第一和第二马达/发电机；
可通过具有第一节点、第二节点和第三节点的第一三节点杆代表的行星齿轮组；和
第一和第二转矩传递机构，第一和第二转矩传递机构选择地可单独接合或以不同的组合接合以建立纯电模式，串联模式，输出分离模式，和空档模式；其中所述的第一转矩传递机构选择地可接合以将所述的第三节点连接到所述的静止构件，且其中所述的第二转矩传递机构选择地可接合以将所述的第一马达/发电机连接到所述的第三节点；
其中所述的第一和第二转矩传递机构的一个选择地可分离，以将所述的发动机从所述的第三节点分离，以实现当所述的发动机从所述的EVT断开时将所述的发动机起动；以及
其中所述的第一转矩传递机构的接合建立了所述的纯电模式和所述的串联模式，所述的第二转矩传递机构的接合建立了所述的输出分离模式，且所述的第一和第二转矩传递机构的分离建立了所述的空档模式。
2.根据权利要求1所述的EVT，进一步包括第三转矩传递机构，所述的第三转矩传递机构选择地可分离以用于将所述的第一马达发电机从所述的输出构件分离以建立另一个纯电模式，所述的另一个纯电模式是用于最小化越过所述的第一和第二马达/发电机两者的损失且用于降低所述的第二马达/发电机的运行速度的双马达纯电模式。
3.根据权利要求2所述的EVT，进一步包括能量存储设备，其中所述的第一和第二转矩传递机构的分离和所述的第三转矩传递机构的接合建立了另一个空档模式，所述的另一个空档模式是可运行以用于使用通过所述的第一马达/发电机生成的电力为所述的能量存储设备充电的电池充电模式。
4.根据权利要求2所述的EVT，其中EVT可运行以用于在EVT处于所述的串联模式时起动所述的发动机，且EVT进一步可运行以用于通过在所述的串联模式中瞬时分离所述的第三转矩传递机构而从所述的串联模式直接过渡到所述的输出分离模式，以因此将所述的发动机从所述的EVT断开同时同步地过渡到所述的输出分离模式。
5.根据权利要求1所述的EVT，其中所述的多个转矩传递机构进一步包括与所述的第一转矩传递机构并联地定位的单向离合器，且其中所述的第一转矩传递机构从摩擦离合器或爪形离合器的组中选择。
6.根据权利要求1所述的EVT，其中所述的第一转矩传递机构是可锁定的单向离合器。
7.根据权利要求1所述的EVT，其中EVT可运行以通过所述的发动机的在线起动、所述的发动机的通过离合器-离合器转换的离线起动和所述的发动机通过同步转换的离线起动的至少一个从所述的纯电模式直接过渡到所述的输出分离模式，所述的发动机的所述的离线起动是当所述的发动机仅连接到所述的第一马达/发电机且不连接到所述的输出构件时发生的所述的发动机的起动。
8.根据权利要求1所述的EVT，进一步包括：
可运行地连接到所述的第一和所述的第二马达/发电机的能量存储设备以用于向所述的第一和所述的第二马达/发电机提供动力和从所述的第一和所述的第二马达/发电机接收动力；其中所述的能量存储设备构造为可运行地与车外电源可连接以用于为所述的能量存储设备充电；
其中所述的转矩传递机构的两个的接合建立了纯电模式，在所述的纯电模式中所述的输入构件不旋转且所述的第二马达/发电机作为马达利用了来自已充电的所述的能量存储设备的动力以在所述的输出构件处提供驱动转矩。
9.根据权利要求1所述的EVT，其中所述的行星齿轮组包括太阳轮构件，齿圈构件和行星架构件，所述的太阳轮构件连续地连接到所述的第二马达/发电机，所述的齿圈构件通过所述的第二转矩传递机构选择地可连接到所述的第一马达/发电机且通过所述的第一转矩传递机构选择地可连接到所述的静止构件，且所述的行星架构件连续地连接到所述的输出构件。
10.一种具有电可变变速器(EVT)的混合动力动力总成，混合动力动力总成包括：
发动机；
输入构件；
输出构件；
静止构件；
第一和第二马达/发电机；
运行地连接到所述的第一和第二马达/发电机的每个的能量存储设备以用于将动力提供到所述的第一和第二马达/发电机和从所述的第一和第二马达/发电机接收动力，其中所述的能量存储设备构造为运行地与车外电源可连接以用于为所述的能量存储设备充电；和
可通过具有第一节点、第二节点和第三节点的第一三节点杆代表的第一行星齿轮组；
其中所述的第一马达/发电机和所述的输入构件选择地与所述的第三节点可连接，所述的第二马达/发电机连续地与所述的第一节点连接，且所述的第二节点连续地连接以用于与所述的输出构件共同旋转；
选择地可接合以将所述的第三节点连接到所述的静止构件的第一转矩传递机构；和
选择地可接合以将所述的第一马达/发电机与所述的第三节点连接的第二转矩传递机构；
其中所述的第一转矩传递机构的接合建立了前进纯电模式和串联模式，所述的第二转矩传递机构的接合建立了输出分离模式，且所述的第一和第二转矩传递机构的分离建立了空档模式。
11.根据权利要求10所述的混合动力动力总成，其中所述的EVT可运行以通过同步转换到所述的EVT的合适的速比和所述的第一转矩传递机构的接合而从所述的输出分离模式过渡到所述的前进纯电模式，所述的前进纯电模式是单马达纯电模式。
12.根据权利要求10所述的混合动力动力总成，进一步包括可运行以建立另一个前进纯电模式的第三转矩传递机构，所述的另一个前进纯电模式是双马达纯电模式；其中所述的EVT包括纯空档模式，其中通过所述的第三转矩传递机构的分离将所述的第二马达/发电机从所述的输出构件断开，且进一步包括空档电池充电模式，所述的空档电池充电模式可运行以在所述的第三转矩传递机构接合以将所述的第一马达/发电机连接到所述的发动机时且在所述的第一和第二转矩传递机构分离时为所述的能量存储设备充电。
13.根据权利要求10所述的混合动力动力总成，其中所述的第一行星齿轮组包括太阳轮构件，齿圈构件和行星架构件，所述的太阳轮构件连续地连接到所述的第二马达/发电机，所述的齿圈构件通过所述的第二转矩传递机构选择地可连接到所述的第一马达/发电机且通过所述的第一转矩传递机构选择地可连接到所述的静止构件，且所述的行星架构件连续地连接到所述的输出构件。
14.根据权利要求13所述的混合动力动力总成，进一步包括单向离合器，其中所述的第一转矩传递机构从摩擦离合器和爪形离合器的组中选择，且其中所述的第一转矩传递机构与所述的单向离合器并联地定位。
15.根据权利要求13所述的混合动力动力总成，其中所述的第一转矩传递机构是可锁定的单向离合器以用于实现混合动力动力总成的低损失的前进运行，再生制动功能性和后退车辆运行。
16.一种混合动力动力总成，包括：
发动机；
电可变变速器，所述的电可变变速器具有输入构件和输出构件，所述的输入构件选择地可连接到所述的发动机；
静止构件；
第一和第二马达/发电机；
运行地连接到所述的第一马达/发电机和所述的第二马达/发电机的每个的能量存储设备以用于将动力提供到所述的第一和第二马达/发电机且从所述的第一和第二马达/发电机接收动力，其中所述的能量存储设备构造为运行地与车外电源可连接以用于为所述的能量存储设备充电；
可通过具有第一节点、第二节点和第三节点的杆图的第一三节点杆代表的第一行星齿轮组；
选择地可接合以将所述的第三节点连接到所述的静止构件的第一转矩传递机构；
选择地可接合以将所述的第一马达/发电机与所述的第三节点连接的第二转矩传递机构；
选择地可接合以将所述的发动机与所述的第一马达/发电机连接的第三转矩传递机构，其中所述的第一转矩传递机构、所述的第二转矩传递机构和所述的第三转矩传递机构的选中的转矩传递机构单独的接合或以不同组合的接合建立了六个运行模式，包括：其中所述的发动机通常关闭的单马达纯电模式，其中所述的发动机通常运行的串联模式，输出分离模式，空档模式，空档电池充电模式和其中发动机通常关闭的双马达纯电模式；
其中所述的第一马达/发电机和所述的输入构件选择地与所述的第三节点通过所述的第二转矩传递机构可连接，所述的第二马达/发电机连续地与所述的第一节点连接，且所述的第二节点连续地被连接以与所述的输出构件共同旋转；和
其中所述的第一转矩传递机构的接合和所述的第二转矩传递机构的分离建立了其中所述的输入构件不旋转的纯电模式，且所述的第二马达/发电机作为马达利用了来自已充电的所述的能量存储设备的动力来在所述的输出构件处提供驱动转矩。
17.根据权利要求16所述的混合动力动力总成，其中所述的第一行星齿轮组包括太阳轮构件，齿圈构件和行星架构件，所述的太阳轮构件连续地连接到所述的第二马达/发电机，所述的齿圈构件通过所述的第二转矩传递机构选择地可连接到所述的第一马达/发电机且通过所述的第一转矩传递机构选择地可连接到所述的静止构件，且所述的行星架构件连续地连接到所述的输出构件。
18.根据权利要求17所述的混合动力动力总成，其中混合动力动力总成可运行以在所述的串联模式期间当所述的发动机从所述的第一行星齿轮组断开时起动所述的发动机，因此提供了从发动机关闭情况到发动机运行情况的优选的过渡。
19.根据权利要求16所述的混合动力动力总成，其中所述的空档模式描述了其中所述的第二马达/发电机通过所述的第三转矩传递机构的分离从所述的输出构件断开的情况，且其中所述的空档电池充电模式可运行以用于当所述的第三转矩传递机构接合以将所述的第一马达/发电机连接到所述的发动机时为所述的能量存储设备充电。
20.根据权利要求16所述的混合动力动力总成，进一步包括爪形离合器，其中所述的第一转矩传递机构是与所述的爪形离合器并联的单向离合器，用于实现混合动力动力总成的低损失前进运行、再生制动功能性和后退车辆运行。
21.根据权利要求16所述的混合动力动力总成，其中所述的第一转矩传递机构是可锁定的单向离合器以用于实现混合动力动力总成的低损失前进运行、再生制动功能性和后退车辆运行。
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