CN102042374A - 具有两个马达/发电机的三模式混合动力传动系 - Google Patents

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Abstract

一种混合动力机电变速器，可与多个动力源连接以便发动和推动车辆，所述变速器包括输出部件和固定部件。所述变速器还包括具有第一、第二和第三节点的第一行星齿轮组和具有第四、第五、第六和第七节点的复合行星齿轮布置。动力源包括发动机、第一马达/发电机和第二马达/发电机。发动机、第一马达/发电机和第二马达/发电机均与所述第一行星齿轮组操作地连接，输出部件和第二马达/发电机均与复合行星齿轮布置操作地连接。这样配置，变速器提供用于发动和推动车辆的前向低速驱动档位和前向直接驱动档位以及倒档。

Description

具有两个马达/发电机的三模式混合动力传动系
技术领域
本发明涉及具有两个马达/发电机的混合动力机电传动系。
背景技术
为了生产更加有效的车辆，普通混合动力车辆传动系将电动机和传统发动机结合。来自发动机和电动机的扭矩通常经由变速器输送至车辆的从动轮。混合动力车辆传动系的效率通常与额外于或取代电动机以驱动车辆而必须使发动机运转的何种驱动条件期间和时间百分比相关。
一些混合动力传动系采用单个电动机与发动机结合。在这种传动系中，变速器输出和因此车辆速度与发动机和电动机的速度和扭矩直接相关。其它混合动力传动系采用两个电动机与发动机结合来向车辆供能。
采用发动机和两个电动机的混合动力传动系可将发动机和电动机连接至变速器，从而可以独立于车辆速度和期望的加速度来选择发动机的扭矩和速度。通常通过改变来自两个电动机的各自扭矩贡献值来实现这种对发动机的控制。因此，利用发动机结合两个电动机的混合动力传动系可提供来自发动机和两个发动机中每一个的适当的扭矩贡献值，并且提供提高的总车辆效率。
发明内容
提供一种可与多个动力源连接以发动和推动车辆的混合动力机电变速器，所述变速器包括输出部件和固定部件。所述变速器还包括第一行星齿轮组和复合行星齿轮布置。第一行星齿轮组具有第一、第二和第三节点，复合行星齿轮布置具有第四、第五、第六和第七节点。动力源包括：第一马达/发电机、第二马达/发电机和发动机。发动机、第一马达/发电机和第二马达/发电机均可操作地与第一行星齿轮组连接。输出部件和第二马达/发电机均可操作地与复合行星齿轮布置连接。这样配置，变速器提供用于发动车辆的前向低传动比，即前向低速驱动模式。变速器还提供用于以较高速度推进车辆的前向直接驱动传动比，即前向直接驱动模式。这样配置，变速器额外地提供用于反向发动车辆的反向传动比，即反向模式。
所述复合行星齿轮布置可以包括第二行星齿轮组和第三行星齿轮组。因此，第一节点可以是第一行星齿轮组的齿圈部件，第二节点可以是第一行星齿轮组的行星架部件，第三节点可以是第一行星齿轮组的太阳齿轮部件。此外，第四节点可以是第二行星齿轮组的齿圈部件，第五节点可以是与第三行星齿轮组的行星架部件固定连接的第二行星齿轮组的行星架部件，第六节点可以是与第三行星齿轮组的太阳齿轮部件固定连接的第二行星齿轮组的太阳齿轮部件，第七节点可以是第三行星齿轮组的齿圈部件。
发动机可以可操作地连接至第一节点。此外，第一马达/发电机可以可操作地连接至第三节点，第二马达/发电机可以可操作地连接至第二节点和第六节点。然后，输出部件可以可操作地连接至第七节点。
变速器可以包括第一扭矩传递设备、第二扭矩传递设备和第三扭矩传递设备。在这种配置中，第一扭矩传递设备可接合成将所述第四节点与固定部件固接。另外，第二扭矩传递设备可接合成将第四节点、第五节点、第六节点和第七节点中的任何一个锁定到第四节点、第五节点、第六节点和第七节点中的任何其他节点。然后，第三扭矩传递设备可接合成将第七节点与固定部件固接。
如所公开的，变速器可通过接合第一扭矩传递设备且断开所述第二和第三扭矩传递设备来提供前向低速驱动模式。另外，变速器可通过接合第二扭矩传递设备且断开所述第一和第三扭矩传递设备来提供前向直接驱动模式。此外，变速器可通过接合第三扭矩传递设备且断开所述第一和第二扭矩传递设备在反向模式下传递来自发动机的扭矩。
变速器还可以包括第四扭矩传递设备。在这种情况下，第四扭矩传递设备可接合成将发动机与固定部件固接。第四扭矩传递设备的这种接合允许变速器在没有发动机的帮助下通过第一马达/发电机和第二马达/发电机中的联合提供用于发动车辆的前向低速驱动模式和反向模式。
第一扭矩传递设备、第二扭矩传递设备和第三扭矩传递设备中的任何一个均可以具有在两个方向传递扭矩的能力，且可以被配置为选择性地可接合的离合器或制动器。第四扭矩传递设备可以被配置为单向离合器。
在变速器中，发动机和马达/发电机与第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组的各自可操作连接可以便于发动机和马达/发电机的速度和扭矩的受控选择以便发动和推进车辆。
根据下面结合附图详细描述的实施本发明的最佳模式，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点将是明显的。
本发明还提供如下方案：
方案1.一种混合动力机电变速器，能够与多个动力源连接以便发动和推进车辆，所述变速器包括：
输出部件；
固定部件；
第一行星齿轮组，其具有第一、第二和第三节点；以及
复合行星齿轮布置，其具有第四、第五、第六和第七节点；
所述动力源包括：
第一马达/发电机；
第二马达/发电机；以及
发动机；
其中：
所述发动机、所述第一马达/发电机和所述第二马达/发电机均与所述第一行星齿轮组操作地连接，所述输出部件和所述第二马达/发电机均与所述复合行星齿轮布置操作地连接，使得所述变速器提供用于发动所述车辆的前向低速驱动模式、用于以较高速度推进所述车辆的前向直接驱动模式和用于发动所述车辆的反向模式。
方案2.如方案1所述的变速器，其特征在于：
所述复合行星齿轮布置包括第二行星齿轮组和第三行星齿轮组；
所述第一节点是所述第一行星齿轮组的齿圈部件，所述第二节点是所述第一行星齿轮组的行星架部件，所述第三节点是所述第一行星齿轮组的太阳齿轮部件；以及
所述第四节点是所述第二行星齿轮组的齿圈部件，所述第五节点是与所述第三行星齿轮组的行星架部件固定连接的所述第二行星齿轮组的行星架部件，所述第六节点是与所述第三行星齿轮组的太阳齿轮部件固定连接的所述第二行星齿轮组的太阳齿轮部件，所述第七节点是所述第三行星齿轮组的齿圈部件。
方案3.如方案1所述的变速器，其特征在于：
所述发动机操作地连接至所述第一节点；
所述第一马达/发电机操作地连接至所述第三节点；
所述第二马达/发电机操作地连接至所述第二节点和第六节点；以及
所述输出部件操作地连接至所述第七节点。
方案4.如方案3所述的变速器，其特征在于，其还包括：
第一扭矩传递设备、第二扭矩传递设备和第三扭矩传递设备；
其中：
所述第一扭矩传递设备能够接合成将所述第四节点与所述固定部件固接；
所述第二扭矩传递设备能够接合成将所述第四节点、所述第五节点、所述第六节点和所述第七节点中的任何一个锁定到所述第四节点、所述第五节点、所述第六节点和所述第七节点中的任何其他节点；
所述第三扭矩传递设备能够接合成将所述第七节点与所述固定部件固接。
方案5.如方案4所述的变速器，其特征在于，接合所述第一扭矩传递设备并且断开所述第二扭矩传递设备和所述第三扭矩传递设备提供所述前向低速驱动模式。
方案6.如方案4所述的变速器，其特征在于，接合所述第二扭矩传递设备并且断开所述第一扭矩传递设备和所述第三扭矩传递设备提供所述前向直接驱动模式。
方案7.如方案4所述的变速器，其特征在于，接合所述第三扭矩传递设备并且断开所述第一扭矩传递设备和所述第二扭矩传递设备提供所述反向模式。
方案8.如方案4所述的变速器，其特征在于，所述第一扭矩传递设备、所述第二扭矩传递设备和所述第三扭矩传递设备中的任何一个是能够在两个方向传递扭矩的选择地可接合的离合器和选择地可接合的制动器中的一个。
方案9.如方案4所述的变速器，其特征在于，其还包括第四扭矩传递设备，其中，所述第四扭矩传递设备能够接合成将所述发动机与所述固定部件固接，使得所述变速器在没有所述发动机的帮助下通过所述第一马达/发电机和所述第二马达/发电机中的至少一个提供用于发动所述车辆的所述前向低速驱动模式和所述反向模式。
方案10.如方案9所述的变速器，其特征在于，所述第四扭矩传递设备是单向离合器。
方案11.如方案1所述的变速器，其特征在于，所述发动机、以及所述第一马达/发电机和所述第二马达/发电机与所述第一行星齿轮组和所述复合行星齿轮组布置的各自操作连接便于所述发动机的和所述马达/发电机的速度和扭矩的受控选择以便发动和推进所述车辆。
方案12.一种用于发动和推进车辆的混合动力传动系，其包括：
发动机；
第一马达/发电机；
第二马达/发电机；
电动可变变速器，其具有：
输出部件；
固定部件；
具有第一、第二和第三节点的第一行星齿轮组，和具有第四、第五、第六和第七节点的复合行星齿轮布置；
第一扭矩传递设备、第二扭矩传递设备和第三扭矩传递设备，其中，所述第一扭矩传递设备能够接合成将所述第四节点与所述固定部件固接，所述第二扭矩传递设备能够接合成将所述第四节点、所述第五节点、所述第六节点和所述第七节点中的任何一个锁定到所述第四节点、所述第五节点、所述第六节点和所述第七节点中的任何其他节点，所述第三扭矩传递设备能够接合成将所述第七节点与所述固定部件固接；
其中：
所述发动机操作地连接至所述第一节点，所述第一马达/发电机操作地连接至所述第三节点，所述第二马达/发电机操作地连接至所述第二节点和所述第六节点，所述输出部件操作地连接至所述第七节点，使得所述传动系包括用于发动所述车辆的前向低速驱动模式、用于以较高速度推进所述车辆的前向直接驱动模式和用于发动所述车辆的反向模式。
方案13.如方案12所述的混合动力传动系，其特征在于：
所述复合行星齿轮布置包括第二行星齿轮组和第三行星齿轮组；
所述第一节点是所述第一行星齿轮组的齿圈部件，所述第二节点是所述第一行星齿轮组的行星架部件，所述第三节点是所述第一行星齿轮组的太阳齿轮部件；以及
所述第四节点是所述第二行星齿轮组的齿圈部件，所述第五节点是与所述第三行星齿轮组的行星架部件固定连接的所述第二行星齿轮组的行星架部件，所述第六节点是与所述第三行星齿轮组的太阳齿轮部件固定连接的所述第二行星齿轮组的太阳齿轮部件，所述第七节点是所述第三行星齿轮组的齿圈部件。
方案14.如方案12所述的混合动力传动系，其特征在于，接合所述第一扭矩传递设备且断开所述第二扭矩传递设备和所述第三扭矩传递设备提供所述前向低速驱动模式。
方案15.如方案12所述的混合动力传动系，其特征在于，接合所述第二扭矩传递设备且断开所述第一扭矩传递设备和所述第三扭矩传递设备提供所述前向直接驱动模式。
方案16.如方案12所述的混合动力传动系，其特征在于，接合所述第三扭矩传递设备且断开所述第一扭矩传递设备和所述第二扭矩传递设备提供所述反向模式。
方案17.如方案12所述的混合动力传动系，其特征在于，所述第一扭矩传递设备、所述第二扭矩传递设备和所述第三扭矩传递设备中的任何一个是能够在两个方向传递扭矩的选择地可接合的离合器和选择地可接合的制动器中的一个。
方案18.如方案12所述的混合动力传动系，其特征在于，其还包括第四扭矩传递设备，其特征在于，所述第三扭矩传递设备能够接合成将所述发动机与所述固定部件固接，使得所述变速器在没有所述发动机的帮助下提供用于发动所述车辆的所述前向低速驱动模式和所述反向模式。
方案19.如方案18所述的混合动力传动系，其特征在于，所述第四扭矩传递设备是单向离合器。
方案20.如方案12所述的混合动力传动系，其特征在于，所述发动机、以及所述第一马达/发电机和所述第二马达/发电机与所述第一行星齿轮组和所述复合行星齿轮组布置的各自操作连接便于所述发动机的和所述马达/发电机的速度和扭矩的受控选择以便发动和推进所述车辆。
附图说明
图1是混合动力传动系中采用的电动可变变速器的示意性杠杆图图示；
图2是具有可选发动机固接扭矩传递设备的电动可变变速器的示意性杠杆图图示；
图3是采用与图1的杠杆图对应的三个行星齿轮组的传动系的棒状示意图；
图4是采用与图2的杠杆图对应的三个行星齿轮组的传动系的棒状示意图；
图5是采用与图1的杠杆图对应的一个简单行星齿轮组和一个复合行星齿轮组的传动系的棒状示意图；
图6是采用与图2的杠杆图对应的一个简单行星齿轮组和一个复合行星齿轮组的传动系的棒状示意图；
图7是采用与图1的杠杆图对应的一个简单行星齿轮组和一个复合行星齿轮组的传动系的棒状示意图；以及
图8是采用与图2的杠杆图对应的一个简单行星齿轮组和一个复合行星齿轮组的传动系的棒状示意图。
具体实施方式
参照附图，其中，相同的附图标记指示相同的部件。图1示出混合动力传动系10。混合动力传动系10包括多个动力源，该多个动力源包括内燃发动机12、第一电动机/发电机14和第二电动机/发电机16，全都与总体由标记18指示的“电动可变变速器”(EVT)连接。如本领域技术人员所知，“电动可变变速器”组成与发动机12、第一马达/发电机14和第二马达/发电机16中每一个可操作连接的变速器行星齿轮系。发动机和两个马达/发电机的各自扭矩输送到行星齿轮系的不同部件允许动力源之一辅助或者平衡另外两个中的任何一个的操作。因此，操作地连接至EVT 18的一个发动机12和两个马达/发电机14和16的组合允许独立地控制和选择发动机和马达/发电机的速度和扭矩，以更有效地向主题车辆供能。此外，与其它系统相比较，下面将更加详细地描述的混合动力传动系10的连接可以在提供可接受的车辆性能的同时允许总体减少对来自第一和第二马达/发电机组合的扭矩需求。
EVT 18包括与图1的杠杆图中表述的复合行星齿轮布置连接的行星齿轮组。杠杆图是诸如自动变速器的机械设备的组件的示意图。每个单个杆表示行星齿轮组或外部齿轮组。在行星齿轮组杆中，行星齿轮的三个基本机械组件中每一个均由节点表示。因此，单个行星齿轮组杆包含三个节点：一个代表太阳齿轮部件、一个代表行星齿轮架部件、一个代表齿圈部件。每个行星齿轮组杆的节点之间的相对长度可用于表示每个齿轮组的环形齿轮与太阳齿轮比率。这些杆比率继而用于改变变速器的传动比，以实现适当的比率和比率级。通过细的水平线示出各种行星齿轮组的节点之间的机械耦接或互联，并且将诸如离合器和制动器的扭矩传递设备表示为交错指状件。如果该设备是制动器，则一组指状件被固接。在通过引用方式被全部并入于此的由Benford、Howard和Leising、Maurice撰写的SAE Paper 810102中的“The Lever Analogy：A New Tool in Transmission Analysis”，1981可以找到杠杆图的格式、目的和使用的进一步解释。
EVT 18的杆或第一行星齿轮组20包括第一、第二和第三节点，分别为A、B和C。节点A、B和C表示第一行星齿轮组20的第一、第二和第三部件，优选地为齿圈部件、行星架部件和太阳齿轮部件，但是不比为这样的顺序。EVT 18还包括复合行星齿轮布置，其包括第二行星齿轮组22和第三行星齿轮组23，第二行星齿轮组22和第三行星齿轮组23的每一个都具有齿圈部件、行星架部件和太阳齿轮部件。第二行星齿轮组22和第三行星齿轮组23连接成使得由此产生的结构生成4节点杠杆，并且包括第四、第五、第六和第七节点，分别为D、E、F和G。通常，如本领域技术人员所知，四节点杠杆是通过在一个行星齿轮组的构件与另一个行星齿轮组的构件之间提供两个分立的固定连接即组对来建立，在某些情况下，包括小齿轮对小齿轮或“长小齿轮”连接。这些连接将分立地旋转惯量(围绕共同中心轴线)的最大数量从6减小到4，或在有长小齿轮布置时减小到5，并且总自由度从4减小到2。由此限制，复合行星齿轮布置按照旋转速度的顺序提供第一、第二、第三和第四节点。
提供四节点杠杆的典型构思的复合行星齿轮布置是双小齿轮集成式结构齿轮组。这种双小齿轮集成式结构齿轮组通常包括公共行星架部件、太阳齿轮部件和两组相互啮合的小齿轮，其中，第一组小齿轮与太阳齿轮部件相互啮合。第一组小齿轮还与第二组小齿轮相互啮合和共同旋转。因为两组小齿轮相互啮合，所以第二小齿轮组与第一小齿轮组的旋转方向相反。第一组小齿轮的齿轮可以具有不同于第二组小齿轮的单独直径，从而创建第一小齿轮组和第二小齿轮组的齿轮之间的固定比率。采用复合双小齿轮集成式结构齿轮组代替两个常规的齿轮组允许紧凑的齿轮系布置，其能够提供额外变速器传动比和旋转方向与其输入相反的输出旋转。然而，如本领域的技术人员理解，可以构建各种复合行星齿轮布置，以提供将实现这种结果的四节点杠杆，并将其放置在图1的杠杆图的范围内。
EVT 18的行星齿轮组22和23在节点D和节点F处连续连接。节点D和F优选地表示与齿轮组23的太阳齿轮部件固定连接的齿轮组22的太阳齿轮部件，以及与齿轮组23的行星架部件固定连接的齿轮组22的行星架部件，但是没有必要以这样的顺序。优选地代表齿轮组22的齿圈和齿轮组23的齿圈的节点E和G，但是没有必要以这样的顺序，没有被连接。这样，如本领域技术人员所理解的，行星齿轮组22和行星齿轮组23可以是具有完整分立结构的不同的简单齿轮组，诸如齿轮组20，或形成复合双小齿轮集成式结构齿轮组22/23。
发动机12、第一电动机/发电机14和第二电动机/发电机16通过各自的输入部件可操作地连接至EVT 18，从而提供用于驱动车辆的扭矩。输入部件包括作为输入部件24的发动机12的输出轴、用作输入部件26的第二马达/发电机16的转子和用作输入部件28的第一马达/发电机14的转子。输入部件24被配置为向EVT 18提供发动机扭矩。输入部件26和输入部件28都被配置为将分别来自第二马达/发电机和第一马达/发电机的扭矩提供给EVT 18。
如所示，第一节点A连续连接至输入部件24，第二节点B连续连接至输入部件26，第三节点C连续连接至输入部件28。尽管如所示发动机12、第二电动机/发电机16和第一电动机/发电机14分别连接到节点A、B和C，但是到节点A、B和C的连接没有必要必须按照转速顺序。然而，发动机12在第一行星齿轮组处的连接仅可以在没有连续连接至复合行星齿轮组的节点处。
第一互联部件30将第二节点B与第六节点F连续互联。第四节点D经由第一扭矩传递设备34与EVT 18的壳体32或固定部件可选择地连接，从而使第四节点固接。第四节点D经由第二扭矩传递设备35通过第二互联部件33与第六节点F可选择地连接。第七节点G经由第三扭矩传递设备36与固定部件32可选择地连接，从而使第四节点固接。如本领域技术人员所知，第一扭矩传递设备34、第二扭矩传递设备35和第三扭矩传递设备36可以被配置为可选择地或自动地接合，并且能够在两个方向传递扭矩。能够在两个方向传递扭矩的扭矩传递设备的已知实施例是摩擦片式离合器、制动器和爪形离合器。第五节点E与输出部件38连续地连接，输出部件38提供发动和推动车辆的输出扭矩。
如本领域技术人员所知，传动系10额外地具有电源(未示出)，诸如一个或多个电池。电源操作地连接至马达/发电机14和16，从而马达/发电机可以将功率传送到发动机12或者从发动机12接收功率。传动系10还包括控制器或ECU(未示出)。控制器可操作地连接至电源，以控制来自该电源的功率以及到达该电源的功率的分发。
图2描述了除了具有第四扭矩传递设备37之外所有方面都与图1所示的传动系10相同的传动系10A，其中，所有相同部件被相应地标号。第四扭矩传递设备37优选地是被动式单向离合器，但是还可以选择地接合的制动器以固接节点A。从功能上，第四扭矩传递设备37用作制动器来锁住第一节点A，以通过将发动机12固接到固定部件32而在前向和后向上在任何档位状态下提供纯电动推进。
因为EVT 18具有明确倒档(反向档位)，所以第四扭矩传递设备37可以是被动式单向离合器以将发动机12有效且可靠地固接，并且防止发动机12向后旋转。接着，将发动机固接的这种能力允许车辆的“强”纯电动发动，即，应用马达/发电机14和16，向前或反向，能够传递粗略等同于全节气门发动机发动的扭矩。相反，在没有明确倒档的情况下，最强的可行纯电动反向发动，即，使用马达/发电机14和16，通常需要发动机12抵制前向旋转，而前向发动要求发动机抵制后向旋转。因此，在没有专用倒档的情况下，如在此采用的，对于“强”纯电动发动扭矩能力通常需要主动控制的双向离合器。
图1所示的传动系10的第一电动可变前向模式是通过接合第一扭矩传递设备34并且断开第二扭矩传递设备35和第三扭矩传递设备36所建立的第二马达/发电机16与输出部件38之间的低速驱动连接。低速驱动前向模式提供在输入部件26和输出部件38之间有利的低传动比，即，大于1∶1，从而使第二马达/发电机16提供的扭矩加倍，以允许第二马达/发电机甚至在没有发动机12帮助的情况下足以发动车辆。
第二电动可变前向模式是通过断开第一扭矩传递设备34和第三扭矩传递设备36并且接合第二扭矩传递设备35所建立的第二马达/发电机16与输出部件38之间的直接驱动连接。直接驱动前向模式提供在输入部件26和输出部件38之间1∶1传动比，从而使第二马达/发电机16提供的扭矩维持较高车辆速度。
图1的传动系10还包括第三电动可变模式，该第三电动可变模式提供倒档，即，反向模式。尽管所提供的电动可变反向模式可以具有任何特定传动比，但是优选的实施例在动力源与输出部件38之间的连接提供机械地有利的低传动比低速驱动模式，即，大于1∶1。通过接合第三扭矩传递设备36并且断开第一扭矩传递设备34和第二扭矩传递设备35来建立反向模式。
图3描述了具有EVT 118的传动系110。传动系110是图1所示的传动系10的特定实施例。通过描述了图1的杠杆图反映的且与其相应的特定行星齿轮组连接的棒状示意图来表示EVT 118。尽管示出了特定传动系110，但是将理解，具体实施例在本质上仅是示例性的，且在图1的杠杆图范围内的其它传动系布置也是可以想到的。
EVT 118使用三个差动齿轮组，优选地，第一行星齿轮组140、第二行星齿轮组150和第三行星齿轮组160。第一行星齿轮组140、第二行星齿轮组150和第三行星齿轮组160是简单的单行星齿轮组，其可以将两个行星齿轮组合并为一个，诸如参照图1所描述。第一行星齿轮组140采用齿圈部件142，齿圈部件142外接太阳齿轮部件144。行星架部件146旋转地支撑啮合地接合齿圈部件142和太阳齿轮部件144的多个小齿轮。第一马达/发电机14连续地连接至太阳齿轮部件144。发动机12连续地连接至齿圈部件142。
第二行星齿轮组150采用齿圈部件152，齿圈部件152外接太阳齿轮部件154。行星架部件156旋转地支撑啮合地接合齿圈部件152和太阳齿轮部件154的多个小齿轮。第三行星齿轮组160采用齿圈部件162，齿圈部件162外接太阳齿轮部件164。行星架部件166旋转地支撑啮合地接合齿圈部件162和太阳齿轮部件164的多个小齿轮。行星架部件156连续地连接至齿圈部件162，太阳齿轮部件154连续地连接至太阳齿轮部件164。
太阳齿轮部件154通过互联部件130连续地连接至即固定至行星架部件146。行星架部件156通过互联部件157连续地连接至即固定至齿圈部件162。太阳齿轮部件164通过互联部件158连续地连接至即固定至太阳齿轮部件154，而行星架部件156连续地连接至输出部件38。第二马达/发电机16通过输入部件26与太阳齿轮部件164连续地连接，并且因此还与太阳齿轮部件154连接。给定互联部件130将行星架部件146与太阳齿轮部件154连续地连接，第二马达/发电机16还连续地连接至行星架部件146。
第一扭矩传递设备134选择性地可接合成将齿圈部件152与固定部件132例如变速器壳体固接。第二扭矩传递设备135选择性可接合成将行星架部件146与行星架部件156连接。第三扭矩传递设备136选择地可接合成将行星架部件166与固定部件132固接。扭矩传递设备134、135和136可按照与图1的分别相应的扭矩传递设备34、35和36类似的方式接合，以建立第一、第二和第三电动可变前向模式。
因此，行星齿轮组150的两个部件与行星齿轮组160的两个部件连续地连接，使得第二行星齿轮组150和第三行星齿轮组160建立四节点杠杆。因此，通过图1描述的杠杆图反映行星齿轮组140、150和160之间的连接和相互作用。齿圈部件142、行星架部件146和太阳齿轮部件144分别对应于图1的节点A、B和C。齿圈部件152、与齿圈部件162固定连接的行星架部件156、行星架部件166和与太阳齿轮部件164固定连接的太阳齿轮部件154分别对应于图1的节点D、E、F和G。
图4描述了除了具有第四扭矩传递设备137之外所有方面都与图3所示的传动系110相同的具有EVT 118A的传动系110A，其中，所有相同部件被相应标号。传动系110A是图2所述的传动系10A的特定实施例。通过描述了图2的杠杆图反映的且与其相应的特定行星齿轮组连接的棒状示意图来表示EVT 118A。尽管示出了特定传动系110A，但是将理解，具体实施例本质上仅是示例性的，且在图2的杠杆图范围内的其它传动系布置也是可以想到的。
第四扭矩传递设备137可按照与图2的相应扭矩传递设备37类似的方式接合为制动器。第四扭矩传递设备137被布置为将发动机12耦接至固定部件132，并且可物理定位在发动机曲轴的任一端或者在齿圈部件142处(如图4所示)。通过接合第四扭矩传递设备137，能够使得变速器118A仅通过马达/发电机14和16在前向和反向提供“强”纯电动车辆推动。
图5描述了具有EVT118B的传动系110B。传动系110B是图1所示的传动系10的特定实施例。通过描述了图1的杠杆图反映的且与其相应的特定行星齿轮组连接的棒状示意图来表示EVT118B。尽管示出了特定传动系110B，但是将理解，具体实施例本质上仅是示例性的，且在图1的杠杆图范围内的其它传动系布置也是可以想到的。
EVT 118B使用两个差动齿轮组，优选地，第一行星齿轮组140和第二行星齿轮组170。第二行星齿轮组170是复合行星齿轮布置，特别地是诸如参照图1所描述的双行星齿轮组。与参照图1描述的第一行星齿轮组140相同，第一行星齿轮组140采用齿圈部件142，齿圈部件142外接太阳齿轮部件144。行星架部件146旋转地支撑啮合地接合齿圈部件142和太阳齿轮部件144的多个小齿轮。第一马达/发电机14连续地连接至太阳齿轮部件144。发动机12连续地连接至齿圈部件142。
第二行星齿轮组170采用齿圈部件172，齿圈部件172外接第一太阳齿轮部件174和第二太阳齿轮部件175。为了提供输出自复合齿轮布置的不同旋转速度，第一太阳齿轮部件174和第二太阳齿轮部件175具有不同的外直径。行星齿轮组170还采用单个行星架部件176，该单个行星架部件176旋转地支撑两组小齿轮，第一组小齿轮176A和第二组小齿轮176B。第一组小齿轮176A啮合地接合太阳齿轮部件174和第二组小齿轮176B。除了接合第一组小齿轮176A之外，第二组小齿轮176B还啮合地接合齿圈部件172和太阳齿轮部件175。输出部件38与行星架部件176连续地连接。
互联部件130将行星架部件146与太阳齿轮部件174连续地连接。第二马达/发电机16与太阳齿轮部件174连续地连接，且从而还连续地连接至行星架部件146。互联部件130可以是一个部件或多个分立部件。因此，复合行星齿轮组170包括两个分立的固定连接，公共行星架部件176和公共齿圈172，并因此建立四节点杠杆。因此，通过图1所示的杠杆图反映行星齿轮组140和170之间的连接和相互作用。齿圈部件142、行星架部件146和太阳齿轮部件144分别对应于图1的节点A、B和C。太阳齿轮部件175、行星架部件176、太阳齿轮部件174和齿圈部件172分别对应于图1的节点D、E、F和G。
第一扭矩传递设备134可选择性地接合成将齿圈部件172与固定部件132例如变速器壳体固接。第二扭矩传递设备135可选择性地接合成将太阳齿轮部件174与太阳齿轮部件175连接，还将输入部件26与太阳齿轮部件175连接。第三扭矩传递设备136可选择性地接合成将齿圈部件172与固定部件132固接。扭矩传递设备134、135和136可按照与图1的分别对应的扭矩传递设备34、35和36类似的方式接合，以建立第一、第二和第三电动可变前向模式。
图6描述了除了具有第四扭矩传递设备137之外所有方面都与图5所示的传动系110B相同的具有EVT118C的传动系110C，其中，所有相同部件被相应标号。传动系110C是图2所述的传动系10A的特定实施例。通过描述了图2的杠杆图反映的且与其相应的特定行星齿轮组连接的棒状示意图来表示EVT 118C。尽管示出了特定传动系110C，但是将理解，具体实施例本质上仅是示例性的，且在图2的杠杆图范围内的其它传动系布置也是可以想到的。第四扭矩传递设备137可按照与图2的相应第四扭矩传递设备37类似的方式接合为制动器，并且可以如参照图4所描述的布置。通过接合第四扭矩传递设备137，能够使得EVT 118C仅通过马达/发电机14和16提供“强”纯电动反向车辆发动。
如本领域的技术人员容易理解的，由于输出部件38处于适于对前轮驱动车辆应用来说通常的横向布置的位置，因此EVT 118-118C适合于前轮驱动车辆架构。然而，因为EVT118-118C通过第一马达/发电机14和第二马达/发电机16提供反向模式以发动车辆，所以牵引更重负载所需的后轮驱动应用也是易适用的。
分别在图1和图2中示出的采用传动系10或10A的车辆可以在前向低速驱动模式下从静止发动，然后切换到前向直接驱动模式被推进以维持较高车速。在没有第一马达/发电机14或发动机12辅助的情况下，第二马达/发电机16的大小设计成足以提供足够的输入扭矩以在前向低速驱动模式下发动车辆并在宽速度范围上在EVT 18、18A的前向直接驱动模式下推动车辆。在需要车辆产生超过第二马达/发电机16的动力容量的速度或推动超过第二马达/发电机16的动力容量的负载的情况下，可以添加来自第一马达/发电机14和/或发动机12的扭矩来辅助第二马达/发电机。另外，在没有发动机12帮助的情况下，通过第一马达/发电机14和第二马达/发电机16中的至少一个，在前向档位和倒档下可以强且有效地驱动采用传动系10A的车辆。通过第四扭矩传递设备37防止发动机12被马达/发电机14和16旋转，从而允许更高百分比的马达/发电机扭矩来驱动车辆，来赋予这种强纯电动推动。
图7描述了具有EVT118D的传动系110D。传动系110D是图1所示的传动系10的另一特定实施例。通过描述了图1的杠杆图反映的且与其相应的特定行星齿轮组连接的棒状示意图来表示EVT118D。EVT 118D使用两个差动齿轮组，优选地，第一行星齿轮组140和第二行星齿轮组180。第二行星齿轮组180是复合行星齿轮布置，特别地是诸如参照图1所描述的双行星齿轮组。与参照图1描述的第一行星齿轮组140相同，第一行星齿轮组140采用齿圈部件142，齿圈部件142外接太阳齿轮部件144。行星架部件146旋转地支撑啮合地接合齿圈部件142和太阳齿轮部件144的多个小齿轮。第一马达/发电机14连续地连接至太阳齿轮部件144。发动机12连续地连接至齿圈部件142。
第二行星齿轮组180采用第一齿圈部件182和第二齿圈部件183，第一齿圈部件182和第二齿圈部件183一起但以不同直径外接太阳齿轮部件184。为了提供输出自复合齿轮布置的不同旋转速度，第一齿圈部件182和第二齿圈部件183具有不同的外径。行星齿轮组180还采用单个行星架部件186，该单个行星架部件186旋转地支撑两组小齿轮，第一组小齿轮186A和第二组小齿轮186B。第一组小齿轮186A啮合地接合齿圈部件182、太阳齿轮部件184和第二组小齿轮186B。除了接合第一组小齿轮186A之外，第二组小齿轮186B啮合地接合齿圈。输出部件38与行星架部件186连续地连接。
互联部件130将行星架部件146与太阳齿轮部件184连续地连接。第二马达/发电机16与太阳齿轮部件184连续地连接，从而还连续地连接至行星架部件146。互联部件130可以是一个部件或分开的多个部件。因此，复合齿轮组180包括两个分立的固定连接件，公共行星架部件186和公共太阳齿轮184，并因此建立四节点杆。因此，通过图1所示的杠杆图反映行星齿轮组140和180之间的连接和相互作用。齿圈部件142对应于图1的第一节点A。行星架部件146对应于图1的第二节点B。太阳齿轮部件144对应于图1的第三节点C。齿圈部件182对应于图1的第四节点D。行星架部件186对应于图1的第五节点E。太阳齿轮部件184对应于图1的第六节点F，且与行星架部件146又称第二节点B连续地连接。齿圈部件183对应于图1的第七节点G。
第一扭矩传递设备134可选择性地接合成将齿圈部件182与固定部件132例如变速器壳体固接。第二扭矩传递设备135可选择性接合成将齿圈部件182与太阳齿轮部件184连接，还将输入部件26与齿圈部件182连接。第三扭矩传递设备136可选择性地接合成将齿圈部件183与固定部件132固接。扭矩传递设备134、135和136可按照与图1的分别相应的扭矩传递设备34、35和36类似的方式接合，以建立第一、第二和第三电动可变前向模式。
图8描述了除了具有第四扭矩传递设备137之外所有方面都与图7所示的传动系110D相同的具有EVT 118E的传动系110E，其中，所有相同部件被相应标号。传动系110E是图2所示的传动系10A的特定实施例。通过描述了图2的杠杆图反映的且与其相应的特定行星齿轮组连接的棒状示意图来表示EVT118E。第四扭矩传递设备137可按照与图2的相应第四扭矩传递设备37类似的方式接合为制动器，并且可以如参照图4所描述的被布置。
尽管已经详细描述了实施本发明的最佳模式，但是本发明所属领域的技术人员将认识到在本发明的范围内的用于实现本发明的各种可选设计和实施例。

Claims (10)

1.一种混合动力机电变速器，能够与多个动力源连接以便发动和推进车辆，所述变速器包括：
输出部件；
固定部件；
第一行星齿轮组，其具有第一、第二和第三节点；以及
复合行星齿轮布置，其具有第四、第五、第六和第七节点；
所述动力源包括：
第一马达/发电机；
第二马达/发电机；以及
发动机；
其中：
所述发动机、所述第一马达/发电机和所述第二马达/发电机均与所述第一行星齿轮组操作地连接，所述输出部件和所述第二马达/发电机均与所述复合行星齿轮布置操作地连接，使得所述变速器提供用于发动所述车辆的前向低速驱动模式、用于以较高速度推进所述车辆的前向直接驱动模式和用于发动所述车辆的反向模式。
2.如权利要求1所述的变速器，其特征在于：
所述复合行星齿轮布置包括第二行星齿轮组和第三行星齿轮组；
所述第一节点是所述第一行星齿轮组的齿圈部件，所述第二节点是所述第一行星齿轮组的行星架部件，所述第三节点是所述第一行星齿轮组的太阳齿轮部件；以及
所述第四节点是所述第二行星齿轮组的齿圈部件，所述第五节点是与所述第三行星齿轮组的行星架部件固定连接的所述第二行星齿轮组的行星架部件，所述第六节点是与所述第三行星齿轮组的太阳齿轮部件固定连接的所述第二行星齿轮组的太阳齿轮部件，所述第七节点是所述第三行星齿轮组的齿圈部件。
3.如权利要求1所述的变速器，其特征在于：
所述发动机操作地连接至所述第一节点；
所述第一马达/发电机操作地连接至所述第三节点；
所述第二马达/发电机操作地连接至所述第二节点和第六节点；以及
所述输出部件操作地连接至所述第七节点。
4.如权利要求3所述的变速器，其特征在于，其还包括：
第一扭矩传递设备、第二扭矩传递设备和第三扭矩传递设备；
其中：
所述第一扭矩传递设备能够接合成将所述第四节点与所述固定部件固接；
所述第二扭矩传递设备能够接合成将所述第四节点、所述第五节点、所述第六节点和所述第七节点中的任何一个锁定到所述第四节点、所述第五节点、所述第六节点和所述第七节点中的任何其他节点；
所述第三扭矩传递设备能够接合成将所述第七节点与所述固定部件固接。
5.如权利要求4所述的变速器，其特征在于，接合所述第一扭矩传递设备并且断开所述第二扭矩传递设备和所述第三扭矩传递设备提供所述前向低速驱动模式。
6.如权利要求4所述的变速器，其特征在于，接合所述第二扭矩传递设备并且断开所述第一扭矩传递设备和所述第三扭矩传递设备提供所述前向直接驱动模式。
7.如权利要求4所述的变速器，其特征在于，接合所述第三扭矩传递设备并且断开所述第一扭矩传递设备和所述第二扭矩传递设备提供所述反向模式。
8.如权利要求4所述的变速器，其特征在于，所述第一扭矩传递设备、所述第二扭矩传递设备和所述第三扭矩传递设备中的任何一个是能够在两个方向传递扭矩的选择地可接合的离合器和选择地可接合的制动器中的一个。
9.如权利要求4所述的变速器，其特征在于，其还包括第四扭矩传递设备，其中，所述第四扭矩传递设备能够接合成将所述发动机与所述固定部件固接，使得所述变速器在没有所述发动机的帮助下通过所述第一马达/发电机和所述第二马达/发电机中的至少一个提供用于发动所述车辆的所述前向低速驱动模式和所述反向模式。
10.一种用于发动和推进车辆的混合动力传动系，其包括：
发动机；
第一马达/发电机；
第二马达/发电机；
电动可变变速器，其具有：
输出部件；
固定部件；
具有第一、第二和第三节点的第一行星齿轮组，和具有第四、第五、第六和第七节点的复合行星齿轮布置；
第一扭矩传递设备、第二扭矩传递设备和第三扭矩传递设备，其中，所述第一扭矩传递设备能够接合成将所述第四节点与所述固定部件固接，所述第二扭矩传递设备能够接合成将所述第四节点、所述第五节点、所述第六节点和所述第七节点中的任何一个锁定到所述第四节点、所述第五节点、所述第六节点和所述第七节点中的任何其他节点，所述第三扭矩传递设备能够接合成将所述第七节点与所述固定部件固接；
其中：
所述发动机操作地连接至所述第一节点，所述第一马达/发电机操作地连接至所述第三节点，所述第二马达/发电机操作地连接至所述第二节点和所述第六节点，所述输出部件操作地连接至所述第七节点，使得所述传动系包括用于发动所述车辆的前向低速驱动模式、用于以较高速度推进所述车辆的前向直接驱动模式和用于发动所述车辆的反向模式。
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