CN103373215A - 具有电变速器和电驱动模块的混合动力车辆 - Google Patents

Abstract

混合动力车辆提供有操作性地连接到第一车轴的电变速器和操作性地连接到第二车轴的电驱动模块。差速器齿轮组和电变速器的最终驱动部的变速比被选择为使得第一车轴扭矩对发动机扭矩的扭矩比是这样的扭矩比，在该扭矩比下发动机的任何做功腔室运行为让工作流体膨胀而没有油门调节、没有超过以稳定车辆速度推进车辆必要的扭矩的发动机扭矩，且第二电机空转。

Description

具有电变速器和电驱动模块的混合动力车辆

技术领域

本发明通常包括配置为用于高效发动机性能的混合动力车辆。

背景技术

车辆可以配备有一个或多个前车轮和一个或多个后车轮。车辆可以配备有发动机，产生推进车辆的轴功率。车辆可以配备有变速器，用于将来自发动机输出部的轴功率一相对较低的扭矩和高的速度转变到相对较高的扭矩和低的速度，以驱动一个或多个车轮。车辆可以配备有车轴，用于将两者变速器的轴功率传送到一个或多个车轮。有利的是，特别是与机械简单性有关的是，使用发动机、变速器和车轴仅驱动前车轮或仅后车轮。有利的是，尤其是与各种环境条件下操作有关的是，驱动所有车轮。

推进有轮车辆以稳定的速度行驶在基本没有很大风的水平表面上的力可以使用与车辆速度有关的三个项来精确的表示，通常称为F0、F1和F2。力可以大约为F0项、乘以车辆速度的F1项和乘以车辆速度平方的F2项的和。F0项与干摩擦有关，F1项与粘性摩擦有关，且F2项与空气动力拖曳有关。这些项理论上都大于零，且经验上通常给予测量计算为大于零。由此，在没有风的水平表面上以稳定的速度推进车辆的力通过该速度的抛物线函数逼近。通过牵引其车轮中的一个或多个而驱动车辆所需得旋转扭矩因此通过车辆车轮旋转速度的抛物线函数逼近。

发动机产生轴功率可以在以速度和扭矩的预测函数的速率燃烧燃料的同时在整个旋转输出速度范围和整个输出扭矩范围上输出。例如，现今的内部燃烧往复活塞或活塞发动机能以可接受的平滑度运转并在空转速度以上产生一些量的轴扭矩输出，且可以无损坏地运转且产生高达最大发动机速度的一些量的轴扭矩输出。从示例性发动机而来的轴扭矩输出量可以通过其全开的油门而从最大值变化到具体速度下油门关闭的零值。最大轴扭矩通常称为"扭矩曲线"，其可以在从空转速度到最大发动机速度的总速度范围一部分的速度范围上在量值上相似，所述量值是相对"平坦的"。

对给定量的燃料消耗而产生的轴做功的量（其为将燃料潜能转换为轴做功的效率）随运转扭矩和速度变化。对于使用火花塞点火且遵循四冲程循环（归于Otto或Atkinson）的发动机的效率通常在油门全开时最大（其处在最大扭矩）且在零输出扭矩时减小到零效率，假设在所有运行条件下燃料和空气的比基本上保持相同，例如是平衡的。在混合物中增加额外的燃料通常允许以超过最大输出扭矩的输出扭矩运行，该最大输出扭矩可通过平衡或贫燃料的混合物获得，但是由于使用这种额外的燃料发动机效率降低。对于燃料效率和清洁排气非常重要的车辆来说，对于所有扭矩水平和所有速度，除了高扭矩和高速度的组合情况（其允许发动机生产接近该组合的其最大功率和速度和扭矩）以外，发动机通常将被控制为一基本上平衡的或略微贫燃料的混合物运行。

火花点火式发动机可以以替换的控制或改变扭矩（而不是油门）的方式运行，在扭矩减小到低于其最大值时这也降低发动机效率，虽然量较小。例如，发动机可以具有配备有进气阀的汽缸，这些阀的打开或关闭的持续时间或正时或这些阀打开的程度（通常被称为“升程”）可以改变以控制或限制空气的量或空气和燃料混合物的量，对每一个汽缸都是如此。改变进气阀的正时，从而它们保持打开且允许在进气冲程（其是迟进气阀关闭）造成更少效率损失之后一些空气或空气燃料混合物从每一个汽缸逃逸，因为在进气冲程过程中活塞不需要让空气或空气燃料通过限制。但是，通常减少用于汽缸的低于具体水平的空气量将减少气体的净膨胀且因此极大地降低发动机的效率。

压缩点火式发动机通常简单地通过改变引入到其汽缸或其他做功腔室的燃料量而被控制。压缩足够高且燃料性能为使得在燃料于大部分压缩冲程之后引入到汽缸燃料燃烧在各燃料液滴周围发生。在腔室中保持有利的燃料和空气混合物以产生从燃烧点火源横过腔室的火焰不是必要的。因此，空气不需要通过油门或其他手段被限制进入发动机，保持膨胀比，且在任何给定速度下在宽扭矩值范围上效率相对平坦。为了改变或控制压缩点火式发动机的扭矩输出，引入到汽缸的燃料量可以在燃料的零量到预定最大量之间隔壁，所述燃料可在排气中没有看得见的或过多的烟或其他未燃烧燃料的情况下燃烧。

变速器通常设置在有轮的车辆中作为从发动机到车轮的操作性连接的部分。目前的车辆经常具有变速器，有时称为“驱动桥””其包括用于从发动机到车轮的多个速度和扭矩比进行选择的一个或多个装置、具有固定速度和扭矩比例的最终驱动传动装置和通过车轴的两半部连接到车轮的车轴差速器。这种变速器包括在车辆中以将从发动机输出轴而来的速度和扭矩输出转换到较小的速度和更大的扭矩，其更适用于让车轴和车轮旋转且由此驱动车辆。变速器通常设置四个到八个不同可选择比例，其每一个是发动机速度对车轴速度的比以及车轴扭矩对发动机扭矩的比，不考虑变速器部件的拖拽或惯性。包括速度和扭矩两者的不同可选择比例，以允许车辆在宽的速度范围上加速和以该范围中的高于某最小巡航速度的任何速度巡航，所述最小巡航速度被定制为是最大巡航速度的三分之一或更小。

发明内容

混合动力车辆具有第一车轴和第二车轴且包括发动机，发动机具有至少一个做功腔室，例如汽缸或转子，用于让工作流体膨胀。车辆具有操作性地连接到第一车轴的电变速器和操作性地连接到第二车轴的电驱动模块。电子控制器控制电变速器和电驱动模块中的电机，从而车辆的扭矩和速度需求被连续满足，同时保持发动机运行效率而不需要“通过道路”功率回路，在该功率回路中其中一个电机必须形成与期望的向前推进相反的车轴扭矩。

具体说，混合动力车辆包括电变速器，所述电变速器具有差速器齿轮组（differential gear set），所述齿轮组具有第一构件、第二构件和第三构件，例如但不限于简单的行星齿轮组。电变速器还具有第一最终驱动部和第一电机。发动机连接为用于与第一构件共同旋转，第一电机连接为用于与第二构件共同旋转，和第三构件通过最终驱动部操作性地与第一车轴连接，例如但不限于第一离合器的选择性接合。在一个实施例中，第三构件可以通过第一制动器的选择性接合而固定连接到静止构件。

电驱动模块包括通过第二最终驱动部操作性地连接到第二车轴的第二电机。在第一电机产生足够反作用扭矩且第一离合器接合时，差速器齿轮组和第一最终驱动部建立第一车轴扭矩对发动机扭矩的固定变速器扭矩比。在第一离合器接合且第一电机产生足够的反作用扭矩(即不空转，但是不必静止)时，变速器扭矩比固定，仅随相对小的拖曳损失变化。固定变速器扭矩比是这样的扭矩比，在该扭矩比下做功腔室（或如果存在多个做功腔室，它们运行为让工作流体膨胀）在没有限制、没有超过以稳定车辆速度推进车辆必要的扭矩的发动机扭矩且第二电机空转的情况下运行。

差速器齿轮组和第一最终驱动部中的拖曳损失在变速器传动装置中是典型的且不被本领域技术人员认为与固定或可变的扭矩比分类相关。同样，扭矩比不包括来自各种部件旋转惯性的任何影响，且扭矩比独立于速度的改变。固定扭矩比不能通过第一电机的速度或扭矩改变且不取决于第一电机的速度或扭矩。

差速器齿轮组和第一最终驱动部还在第一离合器接合时建立发动机、第一电机和第一车轴的具体速度关系。该速度关系是基于差速器齿轮组的动作的线性组合，其中一个构件的速度通过其他两个构件速度的组合确定。因此，在第一电机处在零速度时，发动机速度对第一车轴速度的变速器速度比随第一电机速度变化，且达到具体特征速度比。

控制器配置为将第一电机运行为发电机，以提供发动机速度对第一车轴速度的可变变速器速度比，同时第一车轴扭矩对发动机扭矩的单个固定扭矩比通过差速器齿轮组和第一最终驱动部保持。电力可以通过第一电机产生以被第二电机使用，以存储在推进电池或其他能量存储装置中，或馈送到车辆上的电附件。控制器还可被配置为，在两车轴驱动、输入分流运行模式下，将第二电机运行为电动机，该电动机使用通过第一电机提供的功率。因而，虽然第一车轴扭矩对发动机扭矩的比是固定的，但是第一车轴上的扭矩和第二车轴上扭矩之和对发动机扭矩的比是用于作为一个整体的混合动力传动系的可变扭矩比，其将基本在没有到能量存储装置或来自能量存储装置的功率的情况下随变速器速度比变化。

在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。

附图说明

图1是安装在车辆中的电混合动力传动系的部分截面示意图，车辆包括发动机和电变速器单元（具有在发动机和前车轴之间的混合动力电变速器），和第一电动机-发电机，且操作性地连接到第一车轴，用于驱动前车轮和后驱动单元，第二电动机-发电机操作性地连接到第二车轴，用于驱动后车轮。

图2是图1的电混合动力传动系中替换混合动力电变速器的部分截面示意图。

图3是连接到第一车轴和第二车轴的图1电混合动力传动系杆系图形式的示意图。

图4是具有图2混合动力电变速器的图1所示电变速器单元杆系图形式的示意图。

图5是燃烧火花点火式发动机的发动机输出扭矩对发动机输出速度的图，处于通过变速器的前部车轴扭矩对发动机扭矩的各种示例性扭矩比下，且显示了不同发动机效率对发动机运行速度范围的轮廓线。

图6是用于图5的火花点火式发动机的发动机输出扭矩对发动机输出速度的图，其具有通过变速器的前车轴扭矩对发动机扭矩的示例性扭矩比下的选择性汽缸停缸功能，且显示了不同发动机效率对发动机运行速度范围的轮廓线。

图7是压缩点火式发动机的发动机输出扭矩对发动机输出速度的图，处在通过变速器的前车轴扭矩对发动机扭矩的示例性扭矩比下，且显示了不同发动机效率对发动机运行速度范围的轮廓线。

图8是变速器的运行图，显示了沿垂直方向的输入速度(发动机速度)和沿水平方向的输出速度(第一车轴速度)。

具体实施方式

参见附图，其中相同的附图标记在几幅图中代表相同的部件，图1示意性地示出了混合动力电动车10，具有连接到第一对车轮14的第一车轴12和连接到第二对车轮18的第二车轴16。在一个实施例中，车轮14是前车轮，且车轮18是后车轮。在图1中，车轮14、18显示为具有附接的轮胎19。每一个车轴12、16具有两个分开的车轴部分，所述车轴部分经由相应差速器15、17连接，本领域技术人员可容易地理解。每一个车轮14、16具有摩擦制动器机构20，显示为是盘式制动器。第一车轴12可连接到混合动力电变速器22，且第二车轴16可连接到电驱动模块24。混合动力电变速器22、发动机26、能量存储装置70、控制器64和电驱动模块24一起建立混合动力传动系27，所述混合动力传动系提供各种运行模式，用于将车辆10向前推进，而不在第二车轴16上形成拖曳扭矩（drag torque）。

混合动力电变速器22连接到发动机26，其具有输出轴28和发动机振动阻尼器30。变速器22包括输入轴32、差速器齿轮组（其为行星齿轮组40）、第一最终驱动部50（其为齿轮组）和车轴差速器15。行星齿轮组40包括中央太阳齿轮构件42、承载构件46和环齿轮构件44，所述承载构件46可旋转地支撑多个行星齿轮47。行星齿轮47啮合环齿轮构件44和太阳齿轮构件42。第一最终驱动部50包括第一齿轮52和第二齿轮54，所述第二齿轮54与第一齿轮52啮合且与差速器15的部件共同旋转，如本领域技术人员所理解的。最终驱动部50可以代替地是与旋转的链轮接合的链条或是代替啮合齿轮的机械元件的组合。

变速器22还包括第一电机60（本文称为电动机-发电机60），但是在一些实施例中可被被配置为仅作为发电机操作，即不配置为以电动机操作。在其他实施例中，在不同运行模式下，第一电机60可作为电动机或发电机操作。电动机-发电机60具有线缆62，所述线缆将其电连接到电子控制器64。第一电动机-发电机60包括可旋转转子和静止定子，二者布置有在定子和转子之间的空气隙，如已知的。然而，在附图出于简单的目的，第一电动机-发电机60被显示为简单的方块。控制器64还包括整合的整流器，以将第一电动机-发电机60提供的交流电转换为可存储在通过线缆62连接到控制器64的能量存储装置70（例如推进电池）中的直流电。在一些实施例中，电动机-发电机60作为电动机操作的实施例中，控制器64还包括整合的功率逆变器，用于将从能量存储装置70而来的直流电转换为用于操作第一电动机-发电机60的交流电。代替地，整流器或功率逆变器是与控制器64分开的部件。

变速器22还包括第一制动器66，所述第一制动器66可选择性地通过控制器64接合，以将环齿轮构件44连接到静止构件65，例如变速器壳体，以保持环齿轮构件44静止。变速器22进一步包括旋转离合器68，所述旋转离合器68通过控制器64可选择性地接合，以连接环齿轮构件44，用于与第一最终驱动部50的第一齿轮52共同旋转。如在本文使用的，“共同旋转”意味着以同一速度旋转。离合器68与输入轴32同中心，但是不连接为与输入轴32共同旋转。其是围绕作为套管的输入轴32的离合器68。

电驱动模块24包括第二最终驱动部72，所述第二最终驱动部72是具有第一齿轮74和第二齿轮76的齿轮组，所述第二齿轮与第一齿轮74和车轴差速器17啮合，其一部分与第二齿轮76共同旋转，如本领域技术人员所理解的。最终驱动部72（代替一对啮合齿轮）可以是与旋转的链轮或行星齿轮组或机械元件的组合接合的链条。电驱动模块24还包括第二电机80，在本文中称为第二电动机-发电机80，其可操作为电动机以推进混合动力电动车10，或操作为发电机以辅助其推进或提供或辅助制动。第二电动机-发电机80具有线缆62，所述线缆将其电连接到控制器64。第二电动机-发电机80包括可旋转转子和静止定子，在定子和转子之间布置有空气隙，如已知的。然而，在附图中出于简单的目的，第二电动机-发电机80被显示为简单的方块。控制器64还包括整合的功率逆变器，以将来自能量存储装置70的直流电转换为用于操作第二电动机-发电机80的交流电，和将来自电动机-发电机80的交流电转换为可存储在能量存储装置70中的直流电。第二车轴16（如同第一车轴12）实际上包括两个轴，通常称为半轴（half-shaft），它们连接到相应车轴差速器15、17中的齿轮（未示出)，如本领域技术人员所理解的。在沿直线行驶时，没有车轮打滑，车轴差速器15和车轴12的两个半轴都旋转，如同它们是实体的单元，车轴差速器17和车轴16的两个半轴也是如此。这些旋转部件的共同速度称为车轴速度。

应理解，虽然单个控制器64被示出和描述为操作性地连接到电动机-发电机60、80二者、连接到发动机26、连接到第一制动器66和连接到第一离合器68，但是多个不同控制器(配置为彼此通信）可以专用于这些部件中的一个或多个。在一些实施例中，控制器64可以包括整合的功率逆变器，从而以对应于每一个电动机-发电机的运行速度的频率而为每一个电动机-发电机60、80供应交流电，如已知的。控制器64可以用于从第一电动机-发电机60接收电功率和将电功率传输到第二电动机-发电机80。

变速器22中的行星齿轮组40用作差速器齿轮组。即三个同轴的旋转元件每一个，即太阳齿轮构件42、承载构件46和环齿轮构件44可以同时地旋转，从而承载构件46的速度是太阳齿轮构件42和环齿轮构件44的加权平均值，其通过太阳齿轮构件42和环齿轮构件44上的齿数加权。在图1中，太阳齿轮构件42连接为用于与第一电动机-发电机60共同旋转，行星承载构件46连接为用于与输入轴32共同旋转且由此连接到发动机输出轴28，且在第一离合器68接合时环齿轮构件44连接到旋转的第一离合器68的一侧且由此选择性地连接到最终驱动部50。

在如图1所示的实施例中，发动机26是内燃类型的，汽缸90作为发动机的做功腔室。在该具体实施例中，发动机26具有沿曲轴28布置的四个汽缸90。如所知的，阀可以用于将空气或空气燃料混合物引入到每一个汽缸90和将燃烧产物从汽缸90排出，这是四冲程循环（进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程）的示例性发动机运行的一部分。在一些实施例中，发动机26可以配备为选择性地操作一个或多个汽缸90，例如通过选择性地打开阀和引入空气或空气燃料混合物到一个或多个汽缸90，而空气或燃烧产物保持位于发动机26的其他汽缸90中。这可以称为汽缸停缸（cylinderdeactivation）。发动机26可以是火花点火式发动机或压缩点火式(即柴油机)发动机。

图2显示了混合动力电变速器122的替换构造。具体说，在混合动力电变速器122中，行星齿轮组40的太阳齿轮构件42经由电动机轴61连接到电动机-发电机60，如图1所示，但是环齿轮构件44连接到输入轴32且由此通过发动机输出轴28连接到发动机26。在第一离合器68接合时，行星承载构件46连接到旋转离合器68的一侧且由此选择性地连接到最终驱动部50。行星承载构件46也可以通过制动器66的接合而固定连接到静止构件65。可选输入制动器69选择性地可接合，以将输入构件32且由此将发动机26固定到静止构件65。可选输入制动器69实现仅电全轮驱动运行模式，其中发动机26关闭且电动机-发电机60和80操作为电动机。输入制动器69及其用于仅电全轮驱动的可选设置也可被形成为如图1所示的构造。

如果启动器电动机82设置为开始发动机26，则电动机-发电机60不需要用作电动机，以启动发动机且可以配置为仅运行为发电机。在这样的实施例中，仅电全轮驱动运行模式将不可用，且可选输入制动器69将不被提供。在设置专用发动机启动器电动机（例如启动器电动机82）的实施例中，制动器66不必用于提供反作用扭矩，用于使用电动机-发电机60启动发动机26，且由此制动器66不需要设置。进而，在设置有专用发动机启动器的实施例，行星齿轮组40不用于启动发动机，且离合器68不必用于将行星齿轮组40从最终驱动部50脱开，且由此离合器68不需要设置。在所述的所有实施例中，车辆10可通过电池70和第二电机80驱动，通过允许第一电机60空转（freewheel）而停止发动机26。

变速器22和变速器122的构造具有相似的功能，从而提供通过变速器22或122的单个固定扭矩比，且发动机26的速度是精确的第一车轴12的速度和电动机-发电机60的速度的线性组合。然而，对于行星齿轮组40的构件上相同齿数的不同构造，发动机26、最终驱动部50和电动机-发电机60之间定量的速度和扭矩关系是不同的。具体说，如在本文中解释的，图2中的构造将要求来自电动机-发电机60的更多扭矩且将需要最终驱动部50中的较低齿轮比，以生产相似的结果。

图3以示意图的形式显示了混合动力电动力传动系22的一部分，包括混合动力变速器22和电驱动模块24。变速器22连接到发动机26和第一车轴12。行星齿轮组40显示为杆，以显示太阳齿轮构件42、行星承载构件46和环齿轮构件44之间的扭矩和速度关系。第一最终驱动部50显示为是一对圆圈，显示了啮合齿轮或具有相似功能的构造，以显示从环齿轮构件44到第一车轴12的通过最终驱动部50实现的扭矩倍增和速度减少。电驱动模块24显示为一对圆圈，以显示通过第二最终驱动部72的、从电动机-发电机80到车轴16的扭矩倍增和速度减少。

在图3的混合动力变速器22的实施例中，发动机26操作性地连接到行星承载构件46，电动机-发电机60操作性地连接到太阳齿轮构件42，且旋转离合器68和制动器66操作性地连接到环齿轮构件44。如果电动机-发电机60静止，则意味着其转子部分是静止的，且旋转离合器68被接合，则从发动机26到第一车轴12的速度比等于行星承载构件46的速度除以环齿轮构件44的速度且乘以最终驱动部50的齿轮比，其是齿轮构件54的齿数除以齿轮构件52的齿数。如果环齿轮构件44的齿数除以太阳齿轮构件42的齿数的比为R，则在该情况下通过行星齿轮组40的速度比是R/(R+1)。R总是大于一，如此太阳齿轮构件42静止的情况下，通过行星齿轮组40的速度比总是小于一且大于零。对于常规的变速器，该将被称为“超越（overdrive）”，因为行星齿轮组40(即环齿轮构件44)到最终驱动部50的输出速度大于从发动机26输入到行星齿轮组40的速度。

混合动力变速器22的扭矩比（其为车轴12的扭矩对输入轴32上的扭矩的比）与混合动力变速器22的速度比相同，其中太阳齿轮构件42静止。通过测量，车轴12的实际扭矩将略微小于来自发动机26的扭矩和该扭矩比的组合所示出的值，因为在混合动力变速器22中不可避免的有摩擦和粘性损失。除了这些偶然的拖曳损失，基于行星齿轮组40的齿轮齿数和最终驱动部50的齿轮齿数或链轮比，混合动力变速器22的扭矩比（其为车轴12的扭矩对输入轴32的扭矩的比）是恒定，即单个值。单个恒定值（还称为扭矩比的单个固定值）不取决于电动机-发电机60的速度。相反，基于电动机-发电机60和太阳齿轮构件42的速度，混合动力变速器22的速度比（其为输入轴32的速度（或发动机输出轴28的速度）对车轴12速度的比）连续可变。

在车辆以稳定的速度巡航时，变速器22中行星齿轮比和最终驱动部齿轮比的组合可以被选择为，允许发动机26以用于让发动机运行持续所必须的最小速度或接近该最小速度的速度运行，而不限制空气或空气燃料混合物流动进入发动机26的做功腔室。如在本文使用的，“用于让发动机运行持续的必要的最小速度”是最小发动机速度，在该最小发动机速度下实现用于推进车辆的发动机输出扭矩的预定平滑性和一致性。例如，在输入轴旋转时，来自缓冲器30的扭矩（其施加到变速器22中的输入轴32）用于保持在预定扭矩水平或平均扭矩水平的20%之内。该最小速度通过大量因素确定，这些因素可以包括每一个汽缸90的置换容积（displacement volume），每一个汽缸90中获得的峰值压力、发动机26的往复惯性、发动机26的旋转惯性、和缓冲器30的旋转惯性和弹簧刚度。发动机26的输出扭矩部分地通过每一个汽缸90中实现的峰值压力确定，如此该最小速度可以随增加的发动机扭矩而略微增加。在一个非限制性的例子中，行星齿轮比和最终驱动部齿轮比可以被选择为使得，在车辆以稳定的速度巡航时发动机26可以以用于连续发动机运行的最小发动机速度运行，而没有油门调节。即来自前部车轴12的扭矩对输入轴32上的扭矩的单个扭矩比可以在变速器22的设计中选择，从而发动机26可以在混合动力电动车10的稳定巡航速度的宽范围上没有油门调节地运行，最低速度对应于在没有油门调节且电动机-发电机60静止的情况下用于让发动机26连续运行的最小速度。在高于最低速度的速度下，发动机26也可以没有油门调节地运行且以相同的扭矩比将扭矩供应到前车轴12，但是车轮14、16上需要更大的扭矩来驱动车辆10，该扭矩是在电动机-发电机80用作电动机的情况下通过电驱动模块24提供，如在后文进一步描述的。

如在本文使用的，“没有油门调节（without throttling）”和“无油门控制（unthrottled）”意味着，在发动机的情况下，例如使用油门来控制发动机扭矩输出的普通火花点火式发动机情况下，通过处在全开位置的油门而运行，也称为“全开油门”运行。压缩点火式发动机不具有油门，但是可仅使用燃料控制，以用于控制其扭矩输出。因而，相对于压缩点火式发动机，术语“没有油门调节”和“无油门控制”是指压缩点火式发动机的运行中燃料是否被控制为用于最大扭矩或任何其他扭矩输出。本文中，术语“没有限制”和“不受限制”适用于没有油门调节的火花点火式发动机运行且适用于具有预定最大量燃料的压缩点火式发动机的运行，所述燃料可在汽缸或其他做功腔室中燃烧，所述腔室在不产生过多的量的烟或其他未燃烧燃料的情况下运行。

图4以示意图显示了图2的混合动力变速器122。发动机26连接到环齿轮构件44，电动机-发电机60连接到太阳齿轮构件42，旋转的第一离合器68和第一制动器66连接到行星承载构件46。如果电动机-发电机60的转子静止且旋转的第一离合器68接合，则变速器122的速度比（即发动机输出轴28的速度对第一车轴12的速度的比）等于环齿轮构件44的速度除以行星承载构件46的速度乘以最终驱动部50的齿轮比（gear ratio），所述最终驱动部的齿轮比是齿轮构件54的齿数除以齿轮构件52的齿数。如果环齿轮构件44上齿数除以太阳齿轮构件42上齿数的比为R，则在混合动力变速器122中通过行星齿轮组40的速度比为(R+1)/R。R总是大于一，如此太阳齿轮构件42静止的情况下，通过行星齿轮组40的速度比总是大于一。变速器122的扭矩比为恒定值，而不管发动机26的速度、电动机-发电机60的速度或第一车轴12的速度如何。在电动机-发电机60静止情况下，变速器122的扭矩比是等于变速器速度比的恒定值。通过对比，变速器122的速度比不是恒定的，而是代替地是通过改变电动机-发电机60的速度而连续可变的。

在一个实施例中，通过非限制性的例子方式，在车辆10以稳定速度巡航时，变速器122中行星齿轮比和最终驱动部齿轮比的组合可以被选择为允许发动机26在用于让发动机连续高效运行所必要的最小速度或接近该最小速度下运行，即如上所述的最小速度。例如，行星齿轮比和最终驱动部齿轮比可以被选择为使得，在车辆10以稳定的速度巡航时，发动机26可以以最小发动机速度运行，以让发动机沿宽打开油门扭矩曲线连续运行。与图3的混合动力变速器22相比，混合动力变速器122的第一最终驱动部50的齿轮比可以更低但仍然实现在相同预定发动机效率下用于发动机连续运行的相同最小速度。

行星齿轮组40齿轮比（即，环齿轮构件44和太阳齿轮构件42上的相对齿数）和变速器22或122中第一最终驱动部50的齿轮比的组合具有与发动机26和车辆10有关的具体关系。通过非限制性的例子的方式，这些比可被选择为，在发动机26开动时的车辆10向前推进过程中，在车辆以在发动机26的发动机运行速度的整个范围内的稳定速度巡航时，允许发动机26以全开油门运行，而不需要将电动机-发电机60用作电动机。发动机运行速度范围为从用于连续发动机运行的最小速度到最大发动机速度，如针对图5所示和所述的。如果发动机26为火花点火式且配置为具有汽缸停缸功能的内燃发动机，或如果发动机26为压缩点火式发动机，例如柴油发动机，则没有油门调节情况下发动机26中的所有或一些汽缸90的运行可以是在比从发动机26可用的最大扭矩更小的扭矩下，以便允许通过变速器22或122的更大的扭矩比，如在下文详述的。

有利的是，在没有油门调节情况下运行发动机26，即没有至少部分地限制到发动机26的一些或所有这些做功腔室的空气流或空气燃料混合物（这些气缸在汽缸停缸可用时不停用），选择变速器22或122的变速器扭矩比(即第一车轴12的扭矩对发动机输出轴28的扭矩的比)，从而在发动机26开动的稳定车辆速度巡航过程中，电动机-发电机60不需要操作为电动机。这种扭矩比的选择消除了在巡航期间向电动机-发电机60供应功率的需要，所述功率将来自能量存储装置70（且因此最后被耗尽）或来自电驱动模块24中的电动机-发电机80（其将使得第二车轴16与车辆10的向前运动相反地动作。代替地，在变速器22或122中，在发动机26开动且提供推进功率时，电动机-发电机60总是用作发电机或简单地作为自提供动力的制动器，电驱动模块24中的电动机-发电机80可用作电动机以有助于维持车辆10的运动，或可巡航(电动机-发电机80的转子空转）而没有对车辆10的运动造成任何实质影响。在电动机-发电机60用作发电机且其转子具有非常低的旋转速度时，电动机-发电机60用作“自提供动力的制动器”，但是不用于产生净电力输出或需要净电力输入，即在电动机/发电机60产生刚好足够电功率时，以防止其自身旋转。

如果其用于启动发动机26，则电动机-发电机60需要仅用作电动机，如下所述。然而，如果电动机-发电机60不用于启动发动机26，即，如果发动机26配备有其自己的启动器电动机，例如可选的启动器电动机82（图1以虚线所示的），则在任何车辆运行条件下不需要配备电动机-发电机60来用作电动机，且可事实上被配置为仅操作为发电机。这个可允许控制器64的简化构造，因为具有一组控制开关的控制器通常用于将目前的电动机-发电机运行为电动机，但是仅能发电的电机(即发电机，而不是电动机-发电机)仅需要整流器二极管来将转换交流电为直流电，这可以比包括例如功率晶体管这样的开关更便宜和简化，所述功率晶体管必须主动中断直流电的流动以生产交流电。

混合动力变速器22的单个固定扭矩比（通过行星齿轮组40和最终驱动部50建立），发动机26在没有油门调节的情况下产生的扭矩和通过车辆10产生的道路载荷（其为其速度的函数）确定了车辆巡航速度，混合动力变速器22在该车辆巡航速度下将驱动车辆（电驱动模块24空转）。如果该比高，则该速度也将高;如果该比低，则该速度也将低。电驱动模块24在车辆10运行中作为电动机使用，以允许选择高于通过混合动力变速器22提供的巡航速度的巡航速度（电驱动模块24空转）。混合动力变速器22的扭矩比在设计中被选择为充分地低，以允许车辆10在发动机26处在没有油门调节且电驱动模块24空转或在车辆速度的通常范围或大范围上提供推进时进行巡航。例如，仅混合动力变速器22以全开油门驱动车辆和发动机26的情况下，车辆10可以在低速度(例如40kph)下巡航，但是电驱动模块24也提供推进，车辆可以以几倍的更快速度巡航(例如160kph)，作为最大车辆速度。

图5在垂直轴线110上显示了发动机输出轴28处的发动机扭矩（以最大输出扭矩的百分比表示，而没有修饰（enrichment））对水平轴线112上的发动机输出轴28处的发动机速度（以每分钟转数(rpm)表示）的关系。发动机输出扭矩的上边界线114是发动机26处在全开油门(假设发动机26是火花点火式发动机，且在所有汽缸上运转)且燃料和空气得平衡混合物用于高效燃烧的情况，除了长虚线116所示的区域以外，在该区域中富含过多燃料的混合物允许损失效率而增加扭矩。从发动机26而来的可用最大扭矩线114通常称为发动机26的“扭矩曲线”。发动机26稳定输出速度下的下边界是在垂直轴线附近的倾斜线118的端部117处且对应于最小发动机速度125，以在全开油门时提供扭矩曲线114。扭矩曲线114的线118是与不同发动机输出扭矩对应的最小发动机速度线。在低于最小发动机速度(即在线118的左边)的发动机速度下，发动机26的周期性点火动作造成不可接受的不均衡(即不稳定的)输出速度和扭矩。线118可是基于对具体发动机的测试的，所述测试建立输出速度和扭矩的预定稳定水平。在点120所示的空转速度（在该空转速度下发动机26不产生扭矩）是可接受的发动机运行速度的最低极限。在发动机扭矩增加时，发动机26可接受地平滑运行所必须的最小速度也增加。用于避免发动机损坏的发动机速度的上边界（所谓的发动机“红线”127）在图5和图8中显示为5000rpm。用于提供稳定向前推进的给定发动机扭矩的发动机运行速度范围从最小运行速度(沿线118的点)延伸（且包括该最小运行速度）到最大发动机运行速度（发动机红线127)，包括该最小和最大发动机运行速度在内。此外，发动机26可以通过施加到它的扭矩且通过其输出轴而旋转，以提供负输出扭矩，但是该运行从图5中省略。

在图5中，在发动机运行速度范围中的轮廓线124、126、128、130、132、134、136、138、140、142和144表示在扭矩和速度的各种组合下运行时发动机26的不同效率。轮廓线通过从轮廓线124到轮廓线114的均匀间隔而间隔开，以反映发动机效率增加。在三维视图中，效率轮廓线将从图5向外延伸。因而，不均匀地且接近地间隔开的邻近线组反映了在发动机扭矩于相关的扭矩范围中增加时效率的相对不同增加，而彼此均匀间隔开的线反映了在发动机扭矩于相关的扭矩范围中增加时发动机效率的相对稳定状态（plateau）。恒定发动机效率的轮廓线通常大致平行于发动机扭矩曲线114，因为油门调节或相似的扭矩控制对发动机效率具有非常强的影响。油门调节的效果首先是在发动机从全开油门离开时逐渐降低效率，随后在输出扭矩减小到零时突然降低效率到零，如通过114到124的轮廓线的间距所示的。因为发动机效率受到许多因素影响，在平衡的燃料空气混合物下且所有汽缸90运行时，效率的实际最大值可以在曲线144处达到，略微低于全开油门时的扭矩线(发动机扭矩曲线114)。这种最大效率线通过刚好低于全开油门扭矩线114的最佳效率144的短虚线表示。该最佳效率线144表示针对每个发动机速度而形成最佳效率的发动机扭矩，且在发动机26的速度改变到扭矩曲线114的相对平坦部分以下时其具有相对恒定的效率值。

在稳定速度下，在水平表面上且没有风的情况下，驱动车轮14、18所需的扭矩随车轮14、18的速度成抛物线变化，如图5的四个示例性抛物线示出的，称为道路载荷曲线150、152、154、156，它们对应于输入轴32(或发动机输出轴28)速度对第一车轴12速度的变速器速度比和第一车轴12扭矩对变速器输入轴32(其与发动机输出轴28相同）扭矩的相同变速器扭矩比的四个不同例子。对于图5的示例性道路载荷曲线150、152、154、156，电动机-发电机60保持不动，所以每一个曲线的扭矩比与该曲线的速度比相同，且来自第一车轴12的功率等于施加到变速器输入构件32的功率，只是差速器齿轮组40和最终驱动部50中有小的拖曳损失。这些示例性速度比还显示在图8中。图8在垂直轴线410上以rpm显示了发动机输出轴28的速度(其与变速器输入构件32的速度相同)且在水平轴线412上显示了第一车轴12的速度。线160是1.07的速度比且对应于道路载荷曲线150。线162是1.39的速度比且对应于道路载荷曲线152。线164是2.09的速度比且对应于道路载荷曲线154。线166是2.79的速度比且对应于道路载荷曲线156。

如果第一固定关系（其为第一固定速度比和相应的固定扭矩比的关系）通过变速器22或122在第一车轴12和发动机输出轴28之间建立，则道路载荷看起来仿佛是图5中抛物线道路载荷曲线150、152、154156中的具体一个。应理解，仅在电动机-发电机60静止的情况下第一车轴12对发动机输出轴28的速度比是固定；发动机输出轴28对第一车轴12的扭矩比是固定，而不管电动机-发电机60的速度如何。在无油门调节的情况下运行时，与道路载荷相比，来自发动机26的扭矩随发动机26的速度保持相对恒定，如扭矩曲线114所示，如此车辆10可以稳定在具体速度(与点117、119、121或123处发动机速度相应的速度)，在这些具体速度下供应的扭矩刚好足以匹配以稳定速度(巡航)驱动车辆10所需的来自发动机26扭矩，即，在这些具体速度下道路载荷曲线150、152、154或156和扭矩曲线114相交。假设通过变速器22或122的一固定速度比(例如在电动机-发电机60基本上静止且离合器68接合时发生)，如果车辆10运行在这些状态下且被略微干扰，从而其速度低于对应于相关的平衡点117、119、121或123的速度(即沿相应道路载荷曲线150、152、154或156的、正好低于相应的点117、119、121或123的速度)，则发动机扭矩容量将超过道路载荷，如在发动机速度减小时道路载荷曲线150、152、154或156上方的扭矩曲线114所示的，且发动机26将朝向平衡点117、119、121或123增加速度。如果车辆10被干扰而速度略微高于与相关的平衡点117、119、121或123相应的速度，则道路载荷将发动机扭矩容量，且发动机26将朝向平衡点117、119、121或123减少速度。

仅四个道路载荷曲线150、152、154和156代表发动机输出轴28和车轴12之间的四个不同固定速度比以及车轴12和发动机输出轴28之间的相同扭矩比，如图5所示。实际上存在与通过行星齿轮组40和最终驱动部50的设计和构造建立的相应扭矩比和固定速度比的连续集合（continuum）相应的道路载荷曲线连续集合。如果代替第一固定速度比和相应扭矩比而通过变速器22或122建立第二固定速度比和相应的扭矩比，则道路载荷表现为图5中的具体抛物曲线150、152、154或156中的另一个。车辆10随后在没有油门调节且电动机-发电机60静止的情况下稳定在不同具体速度下。对于在第二固定速度比(电动机-发电机60静止）和相应扭矩比下建立的第二车辆速度超过在第一固定速度比和相应扭矩比下建立的第一车辆速度的情况，发动机26速度对车轴12速度的第二速度比和车轴12扭矩对发动机26扭矩的相应扭矩比必须超过第一速度比和相应扭矩比。通常，混合动力传动系27必须提供允许车辆10更快行驶的更大扭矩。在图5中，对于给定发动机速度112，与发动机输出构件28对第一车轴12的更大固定速度比和第一车轴12对发动机输出构件28的扭矩比相关的道路载荷曲线低于与发动机输出构件28对第一车轴12的较小固定速度比和第一车轴12对发动机输出构件28的扭矩比相关的道路载荷曲线。即相对于变速器22或122的速度比和扭矩比，在图5左边的道路载荷曲线处在较低速度比和扭矩比下且在图5右边的道路载荷曲线处在较高的速度比和扭矩比下。因为，如上所述，对于齿轮结构，速度比基本上等于扭矩比下，在图5左边的道路载荷曲线处在第一车轴12的扭矩对发动机输出轴28扭矩的较低扭矩比下，且在图5右边的道路载荷曲线处在第一车轴12的扭矩对发动机输出轴28的扭矩的较高扭矩比下。

对于在发动机输出轴28速度对第一车轴12速度的固定速度比和相应扭矩比下要稳定在低稳定速度(即用于在低速度巡航)的车辆10来说，固定速度比将需要相对较低。因为第一车轴12的速度和固定速度比两者将较低，所以发动机输出构件28的速度相对于其他条件下的速度来说非常低且低于发动机26在全开油门下运行时的速度，也许甚至低于发动机26的空转速度120。因此，存在这样的具体车辆速度：若低于该具体车辆速度，则使用在任何固定速度比下运行的简单变速器，发动机26都不能无油门控制地运行以推进车辆10。即在图5中，道路载荷曲线150上的平衡点117代表一最小速度，在该最小速度下，即不使用电动机发电机60、80和电池70中的一个，发动机26也可无油门控制地运行以推进车辆。在图5中，发动机26速度对第一车轴12速度的速度比和相应扭矩（比基本上低于最左边的道路载荷曲线150的低很多）将根本不与发动机运行速度范围相交，表明使用低于最左边的道路载荷曲线150的变速器速度比，仅发动机26不能在水平地面以稳态运行推进车辆10(即以稳定车辆速度)。代替地，变速器速度比和相应扭矩比必须被选择为使得最终的道路载荷曲线经过发动机运行速度范围，即，最终道路载荷曲线的至少一部分在某处经过最小发动机速度线118。目前的具有火花点火式发动机的车辆通常部分地关闭发动机的油门，以允许在最小车辆速度以下运行，在该最小车辆速度下发动机可高效率运行。如果油门调节用于在低车辆速度下的稳态运行，则发动机效率会遭受极大地影响，特别是因为发动机效率在油门关闭的情况下下降到零。在混合动力车辆中，例如车辆10，作为可逆的能量源的能量存储装置70的存在允许在发动机26间断地处于全开油门同时为能量存储装置70充电且随后发动机26随后关闭同时不对能量存储装置70充电的情况下运行动力传动系27，同时连续推进车辆10。

在发动机26在最佳效率线144的低速度端处或附近运行，且变速器22或122以电动机-发电机60具有零或接近零的旋转速度时的速度比(即太阳齿轮构件42静止时发动机输出轴28的速度对车轴12的速度的速度比）运行时，基于第一车轴12上的扭矩对来自发动机26的扭矩的扭矩比（其通过差速器齿轮组40和最终驱动部50建立），车辆10将稳定在水平道路和正常条件下的具体稳定速度(即巡航速度)。在更高的车辆巡航速度下，动力传动系27必须提供更多扭矩，考虑车轴12和16两者，且变速器22或122必须提供用于稳态运行(即恒定车辆速度)的更高速度比。这需要电动机-发电机60作为发电机运行，以非零的速度旋转且产生电力。在图1和3中，电动机-发电机60以正旋转速度沿与施加到它的扭矩相同的方向向前旋转，以允许发动机输出轴28的速度对第一车轴12的速度的更高变速器速度比(且允许第一车轴12扭矩对发动机输出轴28扭矩的相应更高变速器扭矩比)。在图2和4中，电动机-发电机60以负旋转速度但是仍沿与施加到它的扭矩相同的方向向后旋转，以发动机输出轴28的速度对第一车轴12的速度的更高变速器速度比。电动机-发电机60将生产电力，且控制器64将该电力引导通过线缆62达到电动机-发电机80，且控制电动机-发电机80运行为电动机。以向车轴14施加扭矩，以有助于推进车辆10。

在低车辆速度下，变速器22或122必须还提供从发动机输出构件28到第一车轴12的更大速度比(和第一车轴12扭矩对发动机输出轴28扭矩的相应更高变速器扭矩比)，以通过用作发电机的电动机-发电机60的相似旋转而不让发动机26以低于发动机运行速度范围中的其最小发动机速度118运行。电动机-发电机60将生产电力，且控制器64将该电力引导通过线缆62达到能量存放装置70且由此为能量存储装置70充电。在稳定低速度而没有倾斜或风的情况下，变速器22或122的固定扭矩比将要求发动机26以更少的输出扭矩运行。如果发动机26是不配备让一些或所有汽缸90停缸的功能的火花点火式发动机，则该低扭矩将要求油门调节或等同的功能，这将降低效率。如果发动机26是配备有让其汽缸90中的一些停缸的功能的火花点火式发动机，则其余汽缸90可无油门控制地运行，这将维持高效率。如果发动机26是压缩点火式发动机，例如柴油发动机，则与常规的火花点火式发动机相比，其在这些条件可以以低扭矩输出和较小的效率降低状态来运行，因为其是无油门控制的。

在能量存储装置70的预定最大充电状态下，控制器64将随后关闭发动机26，脱开离合器68，且控制电动机-发电机80用作电动机，不为能量存储装置充电，且推进车辆10。在能量存储装置70达到预定最小充电状态时，控制器64将接合第一制动器66，且控制电动机-发电机60用作电动机以启动发动机26，且随后将释放制动器66且接合离合器68，从而发动机26将再次推进车辆，电动机-发电机60再次被控制器64控制，以用作发电机，从而将提供更大的所需变速器22或122速度比。即在低车辆速度下的车辆巡航期间，发动机26将间断运行。制动器66的脱开和离合器68的接合可以是同步的，允许制动器68和离合器66是爪形离合器，虽然它们可以代替地是片状离合器。

因此，不会在通过混合动力传动系27进行向前推进的过程中出现这样的状态：电动机-发电机60必须被操作为电动机以维持发动机输出轴28速度对第一车轴12速度的正确速度比以用于在预定发动机效率下运行，例如沿最佳效率曲线144，且发动机26的速度不低于其发动机运行速度范围内的最小速度。如此，电动机-发电机80从不需要运行为发电机以为电动机-发电机60提供电功率，且在车辆10通过第一车轴12处的向前扭矩而被驱动时后车轴16将由此从不拖慢车辆10。相反扭矩的这种状态与“经过道路”的功率回路（power loop）相关，因为电动机-发电机80将需要使用车轴14处的妨碍车辆10的期望运动的扭矩(即通过道路提供的车轮18处的扭矩)，以供应扭矩以便允许电动机-发电机80用作发电机。可选地，控制器64可将电动机-发电机80控制用作发电机，在车辆10下坡或减速时发生相反扭矩的状态，这是期望一定量的减慢扭矩来维持车辆10速度的情况。然而，因为动力传动系27具体地被设计为具有布置在变速器22或布置在替换的变速器122中的行星齿轮组40，且具有行星齿轮组40和第一最终驱动部50中的传动比具体选择，与预定发动机效率下和发动机运行速度范围内的车辆稳态运行相应(即以恒定车辆速度运行)，在发动机26操作性地连接到且驱动第一车轴12时电动机-发电机60从不需要用作电动机，且电动机-发电机80由此从不被控制为用作发电机。

在示例性非限制性的实施例中，行星齿轮组40的构造，行星齿轮47、环齿轮构件44和太阳齿轮构件42上的齿数，和最终驱动部50的比在混合动力变速器22或122的设计中被选择为，所形成的发动机输出轴28速度对车轴12速度的速度比为1.07（电动机-发电机60停止）而车轴12上扭矩对输入构件32上扭矩的扭矩比为大约1.07，这些比例对应于车辆10的道路载荷曲线150。由此，车辆10可以被发动机26推进，该发动机在巡航状态期间无油门控制地运行，对应于车辆10一速度下的道路载荷曲线，该速度基于发动机26在扭矩曲线119与道路载荷曲线150相遇的点处的速度和该速度比。或者，因为最佳效率线144在附近，车辆10可被连续运行的发动机26且在车辆10的该速度下以预定效率运行（其是车辆最大效率）推进，且通过第一车轴12驱动。低于该车辆速度，发动机26可间断运行，第一电动机-发电机60作为发电机旋转，以增加通过行星齿轮组40和变速器22或122的速度比，电力被控制器64转换且存储在电池70中，发动机26使用所有汽缸90以其最小速度118且在其无油门控制状态下运行，且车辆被第一车轴12驱动。高于该车辆速度，发动机26可连续且无油门控制地运行，第一电动机-发电机60作为发电机旋转以增加速度比和第二电动机-发电机80使用的电力，且车辆通过第一车轴12和第二车轴16的组合驱动。

图6是具有图5的发动机运行模式的相同火花点火式发动机26的发动机运行模式，假定发动机26可操作为具有选择性的汽缸停缸功能且控制器64配置为选择性地使得图1的一些发动机汽缸90停缸。图6是垂直轴线110上发动机输出轴28处的发动机扭矩（以最大扭矩的百分比表示）对水平轴线112上的每分钟转数(rpm)表示的发动机输出轴28速度的曲线图。具有多个做功腔室（例如汽缸或转子）可以配置为使得工作流体可以选择性地引入到一些腔室但是不引入到其他腔室，以减少发动机的扭矩而不减少前进通过发动机的工作流体的净膨胀比。机械地让所有腔室运行（甚至工作流体不被引入或排出的那些腔室）将在基本上相同的这种发动机中保持一定机械摩擦水平同时减少其输出，这与让所有使用中的腔室处在同一净膨胀比下的运行相比略微降低其效率。然而，因无油门控制地选择性地运行一些腔室而其他腔室完全地关闭而造成的效率降低小于因对所有做功腔室进行油门调节造成的效率降低。通过配备为选择性地将工作流体仅引入到一些做功腔室功能的发动机，例如发动机26的仅一些汽缸90，第一车轴12上的扭矩对来自发动机输出轴28的扭矩的扭矩比和发动机输出轴28的速度对第一车轴12速度的相应的速度比（电动机-发电机60静止）可在动力传动系27的设计中被选择为，允许发动机26以具体数量的汽缸全开油门地运行。通过非限制性的例子，如果发动机26具有四个汽缸90，如图1所示，则汽缸停缸期间来自发动机26的可用最大扭矩线214(如图6所示)处在比所有汽缸90启动的图5的线114低很多的扭矩(大约一半)。发动机效率轮廓线224、226、228、230、232、234、236、238、240、242和244也处在发动机运行速度相同范围中的低发动机扭矩下。

与在所有汽缸90启动以允许发动机在发动机运行速度全部范围上稳态连续运行(1000rpm对5000rpm)时针对相似的预定发动机效率的变速器扭矩比（其中例如与道路载荷曲线150相关的低变速器扭矩比被选择)相比，在四汽缸90中仅两个以全开油门选择性运行且在发动机26以仅这两个汽缸的最大运行而连续运行时的最小车辆速度下的最佳效率线244允许变速器22或122被设计为具有更高的变速器扭矩比(即第一车轴12扭矩对发动机输出轴28扭矩的扭矩比，电动机-发电机60处在基本上静止的速度（该速度下不产生也不消耗净电功率)），例如与道路载荷曲线152相关的扭矩比。

图7是垂直轴线210上发动机输出轴28的发动机扭矩（以最大输出扭矩的百分比表示）对水平轴线212上发动机输出轴28的发动机速度（以每分钟转数（rpm）表示）的曲线图。图7反映了发动机26的运行特点，假定发动机26是压缩点火式发动机，例如柴油发动机。压缩点火式发动机通常不受油门控制，且因此具有发动机效率模式，在发动机运行扭矩的宽范围上有相对恒定的效率，通过效率轮廓线324、326、328、330、332、334、336、338、340、342、344反映，这些线在最大扭矩曲线314和最佳扭矩曲线344附近以相对均匀的间隔，且在零扭矩附近具有快速降低的效率。变速器22或122设计为具有发动机输出轴28速度对车轴12速度的任何给定速度比(假设电动机-发电机60静止)和相应扭矩比，该变速器22或122将在发动机运行速度的范围内输送扭矩时遭遇更少发动机26运行范围的不足。例如，与针对火花点火式发动机选择的相同速度比相比（如图5的道路载荷线154示出的），反映了2.09速度比的道路载荷线154允许在1000rpm到2500rpm之间的发动机速度下以稳定速度巡航时有更高效的发动机性能。与发动机26为火花点火式发动机时相比，在发动机26为柴油发动机时更大的变速器速度比和相应扭矩比可以由此被选择，而没有牺牲发动机效率，第一车轴12上从发动机26而来的可用更高扭矩发挥益处，且对通过电动机-发电机80提供用于加速度和爬山的扭矩有更少的依赖。

动力传动系27的构造实现车轮打滑时的高效恢复。具体说，控制器64配置为接收表示车轮打滑的运行参数，例如通过置于车轴12、16上的扭矩传感器。在一个前车轮14处发生车轮打滑的事件中，其反映为车轮车轴12处扭矩突然的减少，控制器64可通过产生制动命令信号以使得在打滑的一个前车轮14上产生适当水平的摩擦制动器机构20的接合而将扭矩施加到另一个前部车轮14。前部电动机-发电机60可以对行星齿轮组40提供反作用扭矩，以允许发动机26驱动前车轮14，且用作发电机以为后面的电动机-发电机80供应电功率，用于驱动后车轮。在这些条件下，如果两前车轮14打滑，则前部摩擦制动器机构20两者的应用用于在前部电动机-发电机60上增加扭矩且由此增加去往后电动机-发电机80的功率流动和用于驱动车辆10的扭矩。替换地或此外，控制器64可使得电力从能量存储装置70流动到电动机-发电机80，且控制电动机-发电机80以用作电动机，以由此在后车轴16施加额外的扭矩，有助于恢复车辆10的牵引力。进一步，除了上方打滑恢复动作，或作为上述动作的替换，控制器64可使得第一离合器68脱开，第一制动器66接合，减少发动机输出轴28的扭矩且增加其速度，同时控制电动机-发电机60以用作发电机，传送电力到电动机-发电机80，所述电动机-发电机被控制为用作电动机。以这种方式，扭矩从打滑的车轮14和车轴12去除，且扭矩施加到车轴16。

类似地，如果控制器64确定车轮18中之任一或两者打滑，则控制器64配置为执行打滑恢复动作，其有助于恢复车辆10的牵引力。例如，控制器64可将通过电动机-发电机60产生的电力引导到能量存储装置70，而不引导到电动机-发电机80，以减少在车轮18施加的扭矩。替换地或此外，控制器64可通过产生制动命令信号以使得车轮14和/或18上有适当水平的摩擦制动器机构20的接合从而施加扭矩到车轮14和/或18。通过摩擦制动器机构20的选择性接合而施加到车轮14且由此施加到车轴12的扭矩可防止车轮14打滑，同时随时地保持从发动机26而来的扭矩和电动机-发电机60上的扭矩和从电动机-发电机60输出的功率。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (10)

1.一种混合动力车辆，具有第一车轴和第二车轴，且包括:

发动机，具有可操作为用于让工作流体膨胀的至少一个做功腔室;

电变速器，其包括

差速器齿轮组，具有第一构件、第二构件和第三构件;第一最终驱动部;和第一电机;其中发动机连接为用于与第一构件共同旋转，第一电机连接为用于与第二构件共同旋转，且第三构件通过第一最终驱动部能操作性地连接到第一车轴;

电驱动模块，其包括能通过第二最终驱动部操作性地连接到第二车轴的第二电机;

其中差速器齿轮组和第一最终驱动部配置为建立第一车轴扭矩对发动机扭矩的单个固定扭矩比;其中单个固定扭矩比是这样的扭矩比，在该扭矩比下所述至少一个做功腔室在没有油门调节、没有超过以稳定车辆速度推进车辆所需扭矩的来自发动机的扭矩、且第二电机空转的情况下运行。

2.如权利要求1所述的混合动力车辆，进一步包括:

第一离合器，选择性地接合以将第三构件连接到第一最终驱动部;其中在第一离合器接合且第一电机静止的情况下差速器齿轮组和第一最终驱动部建立发动机速度对第一车轴速度的固定速度比;其中发动机以在固定速度比下和稳定车辆速度下稳定发动机扭矩所需的预定最小速度运行。

3.如权利要求1所述的混合动力车辆，进一步包括:

第一离合器，选择性地接合以将第三构件连接到第一最终驱动部;

第一制动器，选择性地接合以将第三构件固定到静止构件;和

电子控制器，操作性地连接到电机、第一离合器、第一制动器和发动机;

其中控制器配置为，在两车轴驱动、输入分流运行模式下将第一电机运行为发电机且将第二电机运行为电动机，所述电动机使用通过第一电机提供的功率，其中所述至少一个做功腔室在高于稳定车辆速度的车辆速度下无油门控制地运行。

4.如权利要求1所述的混合动力车辆，进一步包括:

第一离合器，选择性地接合以将第三构件连接到第一最终驱动部;

第一制动器，选择性地接合以将第三构件固定到静止构件;

电子控制器，操作性地连接到电机、第一离合器、第一制动器和发动机;

能量存储装置;

其中，在低于稳定车辆速度的车辆速度下，控制器配置为在以下之间切换:(i)在所述至少一个做功腔室无油门控制地运行的情况下，将第一电机运行为发电机，所述发电机为能量存储装置或第二电机提供功率，和(ii)在第二车轴驱动、仅电运行模式下，将发动机关闭且将第二电机运行为电动机。

5.如权利要求1所述的混合动力车辆，其中所述至少一个做功腔室包括多个做功腔室，且该车辆进一步包括:

第一离合器，选择性地接合以将第三构件连接到第一最终驱动部;

第一制动器，选择性地接合以将第三构件固定到静止构件;和

电子控制器，操作性地连接到电机、第一离合器、第一制动器和发动机;

其中控制器配置为在选择性地运行所有多个做功腔室和选择性地仅运行多个做功腔室中预定数量的腔室之间切换，所述预定数量小于所有多个做功腔室;和其中基于多个做功腔室中仅预定数量腔室的发动机运行而确定单个固定扭矩比。

6.如权利要求1所述的混合动力车辆，其中发动机是压缩点火式发动机。

7.如权利要求1所述的混合动力车辆，进一步包括:

第一离合器，选择性地接合以将第三构件连接到第一最终驱动部;

第一制动器，选择性地接合以将第三构件固定到静止构件;和

电子控制器，操作性地连接到电机、第一离合器、第一制动器和发动机;

其中控制器配置为，在第二车轴驱动、仅电运行模式下，车辆的向前推进通过运行为电动机的第二电机提供时，选择性地仅接合第一制动器且将第一电机运行为电动机以启动发动机，在发动机被启动时车辆的向前推进由此不被干扰。

8.一种混合动力车辆，具有第一车轴和第二车轴，且包括:

发动机;

电变速器，其包括:

差速器齿轮组，具有第一构件、第二构件和第三构件;第一最终驱动部;和第一电机；其中发动机连接为用于与第一构件共同旋转，第一电机连接为用于与第二构件共同旋转，且第三构件通过第一最终驱动部能操作性地连接到第一车轴;

电驱动模块，其包括能通过第二最终驱动部操作性地连接到第二车轴的第二电机;

其中电变速器配置为建立第一车轴扭矩对发动机扭矩的固定扭矩比;其中在第二电机空转情况下，发动机没有油门调节地运行且电变速器以固定扭矩比运行，从而以第一稳定车辆速度推进车辆;和其中在第一电机用作发电机且第二电机用作电动机以推进车辆的情况下，发动机没有油门调节地运行且电变速器以固定扭矩比运行，从而以第二稳定车辆速度推进车辆。

9.如权利要求8所述的混合动力车辆，其中第二稳定车辆速度为第一稳定车辆速度的至少两倍。

10.如权利要求8所述的混合动力车辆，其中第一电机配置为仅可操作为发电机。

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