CN104295682B - 混合电动车辆的动力传动系统 - Google Patents

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Abstract

一种混合电动车辆的动力传动系统，可以包括输入轴、输出齿轮、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、以及摩擦元件；输入轴接收发动机的转矩；第一行星齿轮组设置在输入轴上并且包括连接至第一电动机/发电机的第一旋转元件、第二旋转元件、以及连接至输入轴的第三旋转元件；第二行星齿轮组设置在输入轴上并且包括连接至第二电动机/发电机的第四旋转元件、直接连接至第二旋转元件并连接至输出齿轮的第五旋转元件、以及选择性地连接至变速器壳体并选择性地连接至第一旋转元件的第六旋转元件；摩擦元件选择性地连接第二行星齿轮组的两个旋转元件、将第一旋转元件选择性地连接至第六旋转元件、或将第六旋转元件选择性地连接至变速器壳体。

Description

混合电动车辆的动力传动系统
相关申请交叉引用
本申请要求2013年7月17日提交的韩国专利申请第10-2013-0084388号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种混合动力车辆的动力传动系统。更具体地，本发明涉及一种混合动力车轮的动力传动系统，该动力传动系统最小化由于在转换成混合动力操作模式时电动机/发电机的转矩变化产生的影响并且通过在分离发动机动力时对机械动力传递路径给予更多的比重来降低电动机/发电机的电负载和容量。
背景技术
车辆的环境友好技术是未来汽车行业的生存依靠的非常重要的技术。车辆制造商专注于环境友好车辆的发展以满足环境和燃料消耗规定。
因此，车辆制造商已开发未来车辆，诸如电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)、以及燃料电池电动车辆(FCEV)。
由于未来车辆具有诸如重量和成本的技术限制，车辆制造商不断观察用于满足废气规定和提高燃料消耗性能的混合电动车辆并拼命竞争将混合动力电动汽车投入实际使用。
混合电动车辆为利用两个以上动力源的车辆，并且利用化石燃料的汽油发动机或柴油发动机和通过电能驱动的电动机/发电机主要用作混合电动车辆的动力源。
混合电动车辆使用具有相对更好的低速转矩特征的电动机/发电机作为低速下的主动力源，并且使用具有相对更好的高速转矩特征的发动机作为高速下的主动力源。
由于混合电动车辆停止利用化石燃料的发动机的操作，并且在低速区域处使用电动机/发电机，因此可以改进燃料消耗并且可以减少废气。
混合电动车辆的动力传动系统被分类为单模式类型和多模式类型。
用于换档控制的诸如离合器和制动器的转矩传递装置是不必要的，但是燃料消耗由于高速区域处的效率变差而较高，并且需要额外的转矩倍增装置来应用于根据单模式类型的大型车辆。
由于多模式类型在高速区域具有较高的效率，且能够自主地倍增转矩，所以多模式类型能够应用于全尺寸车辆。
因此，多模式类型代替了单模式类型而被应用为混合电动车辆的动力传动系统，并且还处于持续研究之下。
多模式类型的动力传动系统包括多个行星齿轮组、操作作为电动机和/或发电机的多个电动机/发电机、控制行星齿轮组的旋转元件的多个转矩传递装置、以及用作电动机/发电机的动力源的电池。
多模式类型的动力传动系统根据行星齿轮组、电动机/发电机以及转矩传递装置的连接而具有不同的操作机构。
此外，多模式类型的动力传动系统根据行星齿轮组、电动机/发电机以及转矩传递装置的连接而具有不同的特征，例如耐用性、动力传递效率和尺寸。因此，用于混合电动车辆的动力传动系统的连接结构的设计也处于持续研究之下以实现无动力损耗稳健且紧凑的的动力传动系统。
发明背景部分中公开的信息仅用于加强对本发明的一般背景的理解，而不应当被视为承认或以任何方式暗示该信息形成本领域普通技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种混合电动车辆的动力传动系统，其具有这样的优点：最小化由于在转换成混合动力操作模式时电动机/发电机的转矩变化造成的冲击并且通过在分离电动机动力时给予机械动力传递路径更多比重来降低电动机/发电机的电负载和容量。
此外，本发明的各个方面致力于提供一种混合电动车辆的动力传动系统，其进一步具有这样的优点：提供其中车辆在不消耗在电动机/发电机处的电能情况下运行的发动机模式以在高速行驶时提高燃料消耗。
根据本发明的一个方面的混合电动车辆的动力传动系统可以包括输入轴、输出齿轮、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、以及摩擦元件；输入轴接收发动机的转矩；输出齿轮输出经改变的转矩；第一行星齿轮组设置在输入轴上并且包括连接至第一电动机/发电机的第一旋转元件、第二旋转元件、以及连接至输入轴的第三旋转元件；第二行星齿轮组设置在输入轴上并且包括连接至第二电动机/发电机的第四旋转元件、直接连接至第二旋转元件并且连接至输出齿轮的第五旋转元件、以及选择性地连接至变速器壳体并且选择性地连接至第一旋转元件的第六旋转元件；摩擦元件选择性地连接第二行星齿轮组的两个旋转元件，将第一旋转元件选择性地连接至第六旋转元件，或将第六旋转元件选择性地连接至变速器壳体。
在各个示例性实施方案中，第一行星齿轮组可以为单小行星齿轮组，并且可以包括作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一行星架，以及作为第三旋转元件的第一内齿圈。此外，第二行星齿轮组可以为单小行星齿轮组，并且可以包括作为第四旋转元件的第二太阳轮、作为第五旋转元件的第二行星架，以及作为第六旋转元件的第二内齿圈。
在各个示例性实施方案中，第一行星齿轮组可以为双小行星齿轮组，并且可以包括作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一内齿圈，以及作为第三旋转元件的第一行星架。此外，第二行星齿轮组可以为单小行星齿轮组，并且可以包括作为第四旋转元件的第二太阳轮、作为第五旋转元件的第二行星架，以及作为第六旋转元件的第二内齿圈。
摩擦元件可以包括选择性地连接第二行星齿轮组的两个旋转元件的第一离合器、将第一旋转元件选择性地连接至第六旋转元件的第二离合器、以及将第六旋转元件选择性地连接至变速器壳体的第一制动器。
第一离合器可以设置在第四旋转元件和第五旋转元件之间。
第一离合器可以设置在第四旋转元件和第二旋转元件之间。
第一制动器可以在第一EV模式下操作，第一离合器可以在第二EV模式下操作，第一制动器可以在第一混合动力操作模式下操作，第一离合器可以在第二混合动力操作模式下操作，第二离合器可以在第三混合动力操作模式下操作，第二离合器和第一制动器可以在第一发动机模式下操作，并且第一离合器和第二离合器可以在第二发动机模式下操作。
第三离合器可以设置在发动机和输入轴之间。
根据本发明的另一方面的混合电动车辆的动力传动系统可以包括输入轴、输出齿轮、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第一离合器、第二离合器以及第一制动器；输入轴接收发动机的转矩；输出齿轮输出经改变的转矩；第一行星齿轮组包括连接至第一电动机/发电机的第一旋转元件、第二旋转元件、以及连接至输入轴的第三旋转元件；第二行星齿轮组包括连接至第二电动机/发电机的第四旋转元件、直接连接至第二旋转元件并且连接至输出齿轮的第五旋转元件、以及选择性地连接至变速器壳体并且选择性地连接至第一旋转元件的第六旋转元件；第一离合器选择性地连接第二行星齿轮组的两个旋转元件；第二离合器将第一旋转元件选择性地连接至第六旋转元件；第一制动器将第六旋转元件选择性地连接至变速器壳体。
在各个示例性实施方案中，第一行星齿轮组可以为单小行星齿轮组，并且可以包括作为所述第一旋转元件的第一太阳轮、作为所述第二旋转元件的第一行星架，以及作为所述第三旋转元件的第一内齿圈。此外，第二行星齿轮组可以为单小行星齿轮组，并且可以包括作为第四旋转元件的第二太阳轮、作为第五旋转元件的第二行星架，以及作为第六旋转元件的第二内齿圈。
在各个示例性实施方案中，第一行星齿轮组可以为双小行星齿轮组，并且可以包括作为第一旋转元件的第一太阳轮、作为第二旋转元件的第一内齿圈，以及作为第三旋转元件的第一行星架。此外，第二行星齿轮组可以为单小行星齿轮组，并且可以包括作为第四旋转元件的第二太阳轮、作为第五旋转元件的第二行星架，以及作为第六旋转元件的第二内齿圈。
第一制动器可以在第一EV模式下操作，第一离合器可以在第二EV模式下操作，第一制动器可以在第一混合动力操作模式下操作，第一离合器可以在第二混合动力操作模式下操作，第二离合器可以在第三混合动力操作模式下操作，第二离合器和第一制动器可以在第一发动机模式下操作，并且第一离合器和第二离合器可以在第二发动机模式下操作。
第三离合器可以设置在发动机和输入轴之间。
第一离合器可以设置在第四旋转元件和第五旋转元件之间。
第一离合器可以设置在第四旋转元件和第二旋转元件之间。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传动系统的示意图。
图2为应用于根据本发明各个示例性实施方案的动力传动系统的每一个模式下的摩擦元件的操作图表。
图3为简要地示出了根据本发明的各个示例性实施方案的动力传动系统中的旋转元件的连接的示意图。
图4A为用于解释在第一EV模式下根据本发明的各个示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
图4B为用于解释在第二EV模式下根据本发明的各个示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
图5A为用于解释在第一混合动力操作模式下根据本发明的各个示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
图5B为用于解释在第二混合动力操作模式下根据本发明的各个示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
图6为用于解释在第三混合动力操作模式下根据本发明的各个示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
图7A为用于解释在第一发动机模式下根据本发明的各个示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
图7B为用于解释在第二发动机模式下根据本发明的各个示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
图8为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传动系统的示意图。
图9为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传动系统的示意图。
应当理解，附图不一定是按比例的，其呈现出说明本发明的基本原理的各个特征的某种程度的简化表示。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施方案，其示例在附图中示出并在下文中描述。虽然本发明将结合示例性实施方案来描述，但将可理解，本说明书不旨在将本发明限制于那些示例性实施方案。相反，本发明意图不仅覆盖示例性实施方案，而且覆盖可包含在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种替代方案、修改、等效物以及其它实施方案。
下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。
对于解释本示例性实施方案并不必要的部件的描述将被略去，并且在本说明书中同样的构成元件由同样的附图标记表示。
在具体描述中，使用序数区别具有相同术语而不具有特定含义的构成元件。
图1为根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统的示意图。
参考图1，根据本发明的第一示例性实施方案的混合电动车辆的动力传动系统根据车辆的行驶状态改变通过输入轴IS传输的发动机ENG的转矩，并且通过输出齿轮OG输出经改变的转矩。
动力传动系统包括第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2、第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2、以及摩擦元件，该摩擦元件包括第一离合器CL1和第二离合器CL2以及第一制动器BK1。
第一行星齿轮组PG1的一个旋转元件直接连接至第二行星齿轮组PG2的一个旋转元件，并且第一行星齿轮组PG1的另一旋转元件选择性地连接至第二行星齿轮组PG2的另一旋转元件，使得第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2操作作为一个复合行星齿轮组。
第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2是独立的动力源，并且操作作为电动机和发电机。
第一电动机/发电机MG1操作作为将转矩提供至第一行星齿轮组PG1的另一旋转元件的电动机，或操作作为通过另一旋转元件的转矩发电的发电机。
第二电动机/发电机MG2操作作为将转矩提供至第二行星齿轮组PG2的其他旋转元件的电动机，或操作作为通过其他旋转元件的转矩发电的发电机操作。
出于这个目的，第一电动机/发电机MG1的定子和第二电动机/发电机MG2的定子被固定至变速器壳体H，并且第一电动机/发电机MG1的转子和第二电动机/发电机MG2的转子分别连接至第一行星齿轮组PG1的另一旋转元件和第二行星齿轮组PG2的其他旋转元件。
第一离合器CL1操作作为选择性直接联接装置。第一离合器CL1连接第二行星齿轮组PG2的三个旋转元件中的两个旋转元件，以便直接联接第二行星齿轮组PG2。
第二离合器CL2和第一制动器BK1操作作为选择性连接装置。第二离合器CL2将第一行星齿轮组PG1的另一旋转元件选择性地连接至第二行星齿轮组PG2的另一旋转元件，并且第一制动器BK1将第二行星齿轮组PG2的另一旋转元件选择性地连接至变速器壳体H。
第一离合器CL1和第二离合器CL2为将旋转元件与另一旋转元件选择性地连接的摩擦元件，并且第一制动器BK1为将旋转元件与固定元件(即，变速器壳体)选择性地连接的摩擦元件。第一离合器CL1和第二离合器CL2以及制动器BK可以为通过液压操作的常规的湿式多碟摩擦元件。
将进一步详细描述根据本发明的第一示例性实施方案的混合电动车辆的动力传动系统。
第一行星齿轮组PG1为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为第一太阳轮S1的第一旋转元件N1、作为旋转地支撑与第一太阳轮S1外部啮合的第一小齿轮P1的第一行星架PC1的第二旋转元件N2、以及作为与第一小齿轮P1内部啮合的第一内齿圈R1的第三旋转元件N3。
第二行星齿轮组PG2为单小齿轮行星齿轮组，并且包括作为第二太阳轮S2的第四旋转元件N4、作为旋转地支撑与第二太阳轮S2外部啮合的第二小齿轮P2的第二行星架PC2的第五旋转元件N5、以及作为与第二小齿轮P2内部啮合的第二内齿圈R2的第六旋转元件N6。
第二旋转元件N2的第一行星架PC1直接连接至第五旋转元件N5的第二行星架PC2。第五旋转元件N5直接连接至输出齿轮OG，第一旋转元件N1的第一太阳轮S1和第六旋转元件N6的第二内齿圈R2选择性地连接，并且第三旋转元件N3的第一内齿圈R1直接连接至输入轴IS。
输入轴IS从发动机ENG接收转矩，并且输出齿轮OG为输出构件并通过最终减速齿轮和差动装置将驱动转矩传输至驱动轮。
第一电动机/发电机MG1直接连接至第一旋转元件N1的第一太阳轮S1，以操作作为驱动第一太阳轮S1的电动机或操作作为通过第一太阳轮S1的转矩发电的发电机。
第二电动机/发电机MG2直接连接至第四旋转元件N4的第二太阳轮S2，以操作作为驱动第二太阳轮S2的电动机或操作作为通过第二太阳轮S2的转矩发电的发电机。
第一离合器CL1设置在第四旋转元件N4的第二太阳轮S2和第五旋转元件N5的第二行星架PC2之间，以将第二太阳轮S2选择性地连接至第二行星架PC2。因此，第二行星齿轮组PG2通过第一离合器CL1的操作变成直接联接状态。
第二离合器CL2设置在第一旋转元件N1的第一太阳轮S1和第六旋转元件N6的第二内齿圈R2之间，以将第一太阳轮S1选择性地连接至第二内齿圈R2。
第一制动器BK1设置在第六旋转元件N6的第二内齿圈R2和变速器壳体H之间，以将第二内齿圈R2选择性地连接至变速器壳体H。
图2为应用于根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统的每一个模式下的摩擦元件的操作图表。
参照图2，通过操作第一制动器BK1实现第一EV(电动车辆)模式。
通过操作第一离合器CL1实现第二EV模式。
通过操作第一制动器BK1实现第一混合动力操作模式。
通过操作第一离合器CL1实现第二混合动力操作模式。
通过操作第二离合器CL2实现第三混合动力操作模式。
通过操作第二离合器CL2和第一制动器BK1实现第一发动机模式。
通过操作第一离合器CL1和第二离合器CL2实现第二发动机模式。
如上所示，根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统可实现两种EV模式、三种混合动力操作模式、以及两种发动机模式。
图3为简要地示出了根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统中的旋转元件的连接的示意图。
参照图3，在根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统中，第二旋转元件N2和第五旋转元件N5直接连接，并且第一旋转元件N1和第六旋转元件N6通过第二离合器CL2选择性地连接。
此外，第一旋转元件N1直接连接至第一电动机/发电机MG1,第三旋转元件N3连接至发动机ENG，并且第四旋转元件N4直接连接至第二电动机/发电机MG2。
此外，第六旋转元件N6通过第一制动器BK1选择性地连接至变速器壳体H，并且第四旋转元件N4和第五旋转元件N5通过第一离合器CL1选择性地连接。
图4A至图7B为用于解释在每个模式下根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。图4A至图7B示出了假设输出旋转速度是恒定的情况下，输入旋转速度的变化。
[第一EV模式]
图4A为用于解释根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统在第一EV模式下的操作的图示。
EV模式为在发动机的停止状态下将电池的电力提供至电动机/发电机的模式，使得车辆通过电动机/发电机的动力驱动。
由于发动机是停止的，因此可以提高燃料经济性，并且在EV模式下能够在没有另外的倒档速度装置的情况下向后移动车辆。当车辆在停止状态下起动或车辆采用低速行驶时，使用EV模式。需要用于协助坡道起步或快速加速的降低的齿数比，在降低的齿数比中动力源比输出构件旋转地更快。
在这种条件下，第六旋转元件N6操作作为由第一制动器BK1的操作的固定元件，并且第二电动机/发电机MG2在第一EV模式下操作以便将第二电动机/发电机MG2的转矩输入至第四旋转元件N4。因此，第二电动机/发电机MG2的转矩根据第二行星齿轮组PG2的齿数比而改变，并且输出经改变的转矩。
此时，在换档中不涉及第一行星齿轮组PG1。然而，第三旋转元件N3与发动机一起停止，并且第二旋转元件N2直接连接至第五旋转元件N5。因此，第一旋转元件N1和第二旋转元件N2空转。
[第二EV模式]
图4B为用于解释在第二EV模式下根据本发明的第一例性实施方案的动力传动系统的操作的图。
电动机/发电机的效率根据其旋转速度和转矩而改变。这意味着即使提供相同的电流量，电能转化为机械能的转化率也根据电动机/发电机的旋转速度和转矩而不同。
在EV模式下使用的电池的电流通过燃烧发动机中的燃料或通过再生制动累积产生，但是如何有效地使用累积的能量直接影响燃料经济性的提高。
出于这个原因，实现两个以上换挡速度的变速器越来越多地安装在电动车辆上，并且混合动力车辆实现具有两个以上换档速度的EV模式是有利的。因此，本发明的示例性实施方案能够实现两个EV模式。
以下为到第二EV模式的换档过程。如果在第一EV模式下车辆速度在车辆驾驶的过程中增加，则电动机/发电机MG2的效率会变差。此时，如果在第二电动机/发电机MG2的效率较差的点处释放第一制动器BK1并且操作第一离合器CL1，则实现第二EV模式。
在这种情况下，由于操作作为第二行星齿轮组PG2的直接联接装置的第一离合器CL1，则第二行星齿轮组PG2变成直接联接状态。因此，第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件N4、N5和N6以相同的速度旋转并且通过第五旋转元件N5输出驱动转矩。
此时，在换档中不涉及第一行星齿轮组PG1。然而，第三旋转元件N3与发动机一起停止，并且第一旋转元件N1和第二旋转元件N2空转。
[第一混合动力操作模式]
图5A为用于解释在第一混合动力操作模式下根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
在第一混合动力操作模式下发动机的转矩通过机械路径和电气路径传递至输出构件，并且这种发动机转矩的分离通过行星齿轮组完成。由于连接至行星齿轮组的发动机和电动机/发电机能够控制它们的旋转速度而不考虑车辆速度，因此动力传动系统在第一混合动力操作模式下操作作为电连续可变变速器。
在传统的变速器中，发动机的速度和转矩在给定车辆速度处固定，但是在电连续可变变速器中，发动机的速度和转矩能够在给定车辆速度处自由改变。因此，可以最大化发动机的驱动效率并可以提高燃料经济性。
以下为到第一混合动力操作模式的换档过程。第一行星齿轮组PG1的第二旋转元件N2以及第五旋转元件N5连接至输出齿轮OG，但是第一旋转元件N1和第三旋转元件N3能够在第一EV模式下自由旋转(参照图4A)。
如果在该状态下利用第一电动机/发电机MG1起动发动机ENG，则能够控制发动机ENG和第一电动机/发电机MG1的速度，而不考虑车辆速度。
因此，如果发动机ENG和第一电动机/发电机MG1被控制，则将发动机的转矩和第一电动机/发电机MG1的转矩相加并且将经相加的转矩传递至作为输出元件的第五旋转元件N5。因此，可以产生较高驱动转矩。
此时，如图5A所示，如果反向地旋转，则第一电动机/发电机MG1操作作为发电机，而如果正向地旋转，则第一电动机/发电机MG1操作作为电动机(此时，发动机ENG的旋转速度降低)。
此外，第六旋转元件N6通过第一制动器BK1的操作操作作为固定元件，驱动转矩通过第五旋转元件N5输出，并且第四旋转元件N4在第二行星齿轮组PG2中空转。
由于发动机ENG和第一电动机/发电机MG1在第一混合动力操作模式下能够独立地控制，因此可以大大提高燃料经济性和驱动性能。
[第二混合动力操作模式]
图5B为用于解释在第二混合动力操作模式下根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
如果在第一混合动力操作模式下车辆速度在车辆行驶期间增加，则释放第一制动器BK1并且操作第一离合器CL1以便降低第一行星齿轮组PG1的所有旋转元件的旋转速度。因此，第二混合动力操作模式开始。
由于操作作为第二行星齿轮组PG2的直接联接装置的第一离合器CL1，因此第二行星齿轮组PG2变成直接联接状态。因此，第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件N4、N5和N6以相同的速度旋转。
由于发动机ENG和第一电动机/发电机MG1在第二混合动力操作模式下能够独立地控制，因此与第一混合动力操作模式相同，可以大大提高燃料经济性和驱动性能。
[第三混合动力操作模式]
图6为用于解释在第三混合动力操作模式下根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
由于连接至输出元件的电动机/发电机的旋转速度被限制到车辆速度，因此电动机/发电机不能被有效地操作，而且电动机/发电机的容量在第一混合动力操作模式和第二混合动力操作模式下难以降低。
具体而言，如果由于较高的车辆速度，被限制到车辆速度的电动机/发电机的旋转速度较高，则电动机/发电机的效率可能变差并且可能难以优化燃料经济性。
在这样的条件下，连接至发动机ENG的第一行星齿轮组PG1的两个旋转元件和连接至输出齿轮OG的第二行星齿轮组PG2的两个旋转元件联接，以便控制发动机ENG的旋转速度和两个电动机/发电机MG1和MG2的旋转速度，而不考虑车辆速度。从而，动力传动系统可以操作作为连续可变变速器并且可以提高燃料经济性。
如果操作第二离合器CL2，则第一旋转元件N1和第六旋转元件N6连接并且以相同的速度旋转。此外，由于第二旋转元件N2和第五旋转元件N5直接连接，因此第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2一体地旋转并且旋转元件的旋转速度和转矩彼此限制。
此外，由于第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的电能应当是平衡的，因此在第三混合动力操作模式下第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件的速度和转矩彼此关联并且动力传动系统操作作为电连续可变变速器。
第一混合动力操作模式和第二混合动力操作模式能够被转换为第三混合动力操作模式。也即，如果第一混合动力操作模式和第二混合动力操作模式被转换为第三混合动力操作模式，则操作第二离合器CL2。之后，在第一混合动力操作模式和第二混合动力操作模式下能够独立控制的发动机ENG和第二电动机/发电机MG2被同步并且第一制动器BK1或第一离合器CL1被释放。因此，能够平滑地完成到第三混合动力操作模式的转换。
也即，当第一混合动力操作模式被转换成第三混合动力操作模式时，发动机ENG和第二电动机/发电机MG2通过操作第二离合器CL2同步并且第一制动器BK1被释放。当第二混合动力操作模式被转换成第三混合动力操作模式时，发动机RNG和第二电动机/发电机通过操作第二离合器CL2同步并且第一离合器CL1被释放。
当从第一混合动力操作模式或第二混合动力操作模式转换到第三混合动力操作模式时，第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的转矩的方向不改变。因此，不会发生由于模式转换造成的冲击。
[第一发动机模式]
图7A为用于解释在第一发动机模式下根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
在用于提高燃料经济性的混合动力车辆中的重要技术为制动器能量的回收和再利用以及发动机的驱动点的控制。
此外，发动机的驱动点的控制伴随着发动机的机械能量到电动机/发电机的电能的转换以及电动机/发电机的电能回到在电动机/发电机处的机械能的转换。
在能量转换期间，并不输出所有输入能量并且发生能量损失。由于在任何驾驶条件下，在仅通过发动机驱动车辆的发动机模式下的燃料经济性可能优于混合动力模式下的燃料经济性，因此，本发明的示例性实施方案提供两种发动机模式。
也即，第二离合器CL2和第一制动器BK1在第一发动机模式下接合。在这种情况下，第三旋转元件N3以与发动机相同的速度旋转，并且第六旋转元件N6操作作为固定元件。因此，产生降低的速度比。
此时，由于第一和第二电动机/发电机MG1和MG2不需要提供转矩，因此实现仅通过发动机ENG驱动车辆的第一发动机模式。
[第二发动机模式]
图7B为用于解释在第二发动机模式下根据本发明的第一示例性实施方案的动力传动系统的操作的图示。
如果在第一发动机模式下车辆速度在车辆行驶期间增加，则释放第一制动器BK1并操作第一离合器Cl1。
在这种情况下，通过第一离合器CL1和第二离合器CL2的操作第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件以相同速度旋转。因此，输出从发动机ENG输入的转矩而没有转矩转换。
由于第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2此时不需要提供转矩，因此实现仅通过发动机ENG的转矩驱动车辆的第二发动机模式。
根据本发明的第一示例性实施方案，能够通过结合两个行星齿轮组PG1和PG2、三个摩擦元件CL1，CL2、以及BK1、和两个电动机/发电机MG1和MG2实现两个EV模式、三个混合动力操作模式、以及两个发动机模式。
此外，可降低电负载并且可通过在分离发动机动力时给予机械动力传递路径更多比重来使用发动机的最大动力。此外，在起动时可以减少模式转换的数量，以及在转换模式时可以最小化所有旋转元件的旋转速度的改变。
由于在WOT(节气门全开)起动中提供了充足的动力性能，因此抑制了到发动机模式的转换并且能够在第一混合动力操作、第二混合动力操作和第三混合动力操作模式中使用发动机的最大动力。
此外，第二离合器CL2设置在第一行星齿轮组PG1的第一旋转元件N1和第二行星齿轮组PG2的第六旋转元件N6之间，以便根据本发明的第一示例性实施方案自由地执行从第一混合动力操作模式或第二混合动力操作模式变成第三混合动力操作模式的模式。如果操作第二离合器CL2，则在第一混合动力操作模式和第二混合动力操作模式下能够独立地控制的发动机ENG和第二电动机/发电机MG2被同步并且然后实现到第三混合动力操作模式的转换。因此，能够平滑地实现模式转换。
因此，可以抑制由于第二离合器Cl2的接合造成的冲击并且在模式转换之前或之后保持第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的转矩的方向。因此，可控性可以是极好的。
在实现模式转换后，在第三混合动力操作模式下在发动机的最大动力点处操作发动机，并且第二电动机/发电机MG2的旋转速度随着车辆速度增加而降低。因此，能够在电动机的驱动限制范围内驱动车辆。
由于提供了电动机模式，因此车辆能够以高速运行而没有第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的电负载。因此，可以提高燃料经济性。
图8为根据本发明的第二示例性实施方案的动力传动系统的示意图。
参照图8，在第一示例性实施方案中第一行星齿轮组PG1为单小齿轮行星齿轮组，但在第二示例性实施方案中第一行星齿轮组PG1为双小齿轮行星齿轮组。
因此，第一太阳轮S1为第一旋转元件N1，第一内齿圈R1为第二旋转元件N2，并且第一行星架PC1为第三旋转元件N3。
由于除包括第二旋转元件N2和第三旋转元件N3的旋转元件之外，第二示例性实施方案的功能与第一示例性实施方案的功能相同，因此以下将省略其详细描述。
图9为根据本发明的第三示例性实施方案的动力传动系统的示意图。
参照图9，在第一示例性实施方案中作为选择性动力传递装置的离合器不设置在发动机ENG和第三旋转元件N3之间，但在第三示例性实施方案中作为选择性动力传递装置的第三离合器CL3设置在发动机ENG和输入轴IS之间。
因此，在需要发动机ENG的转矩的模式下操作第三离合器CL3，发动机ENG的转矩被传输至输入轴IS。
由于除了是否存在第三离合器CL3之外，第三示例性实施方案的功能与第一示例性实施方案的功能相同，因此将省略其详细说明。
根据本发明的示例性实施方案，通过结合两个行星齿轮组、三个摩擦元件、以及两个电动机/发电机实现两个EV模式、三个混合动力操作模式、以及两个发动机模式。
此外，可以降低电负载并且可以通过在分离发动机动力时给予机械动力传递路径更多比重来使用发动机的最大动力。此外，在起动时可以减少模式转换的数量，并且在转换模式时可以最小化所有旋转元件的旋转速度的变化。
由于在WOT(节气门全开)起动中提供充足的动力性能，因此抑制了到发动机模式的转换并且能够在混合动力输入分离模式和复合分离模式之间的转换中使用发动机的最大动力。
此外，第二离合器设置在第一行星齿轮组的第三旋转元件和第二行星齿轮组的第四旋转元件之间，以便根据本发明的示例性实施方案自由地执行从第一混合动力操作模式或第二混合动力操作模式变成第三混合动力操作模式的模式。如果操作第二离合器，则在第一混合动力操作模式和第二混合动力操作模式下能够独立地控制的发动机和第二电动机/发电机被同步并且然后实现到第三混合动力操作模式的转换。因此，能够平滑地实现模式转换。
因此，可抑制由于第二离合器的接合造成的冲击并且在模式转换之前或之后保持第一电动机/发电机和第二电动机/发电机的转矩的方向。因此，可控性可以是极好的。
在实现模式转换后，在第三混合动力操作模式下在发动机的最大动力点处操作发动机，并且第二电动机/发电机的旋转速度随着车辆速度增加而降低。因此，能够在电动机的驱动限制范围内驱动车辆。
由于提供了发动机模式，因此车辆能够以高速运行而没有第一电动机/发电机和第二电动机/发电机的电负载。因此，可以提高燃料经济性。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。前表面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (7)

1.一种混合电动车辆的动力传动系统，包括：
输入轴，所述输入轴接收发动机的转矩；
输出齿轮，所述输出齿轮输出经改变的转矩；
第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组设置在所述输入轴上并且包括：
第一旋转元件，所述第一旋转元件连接至第一电动机/发电机；
第二旋转元件；
第三旋转元件，所述第三旋转元件连接至所述输入轴；
第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组包括：
第四旋转元件，所述第四旋转元件连接至第二电动机/发电机；
第五旋转元件，所述第五旋转元件直接连接至所述第二旋转元件并且连接至所述输出齿轮；
第六旋转元件，所述第六旋转元件选择性地连接至变速器壳体并且选择性地连接至所述第一旋转元件；以及
摩擦元件，所述摩擦元件包括：
第一离合器，所述第一离合器选择性地连接第二行星齿轮组的两个旋转元件；
第二离合器，所述第二离合器将所述第一旋转元件选择性地连接到所述第六旋转元件；
第一制动器，所述第一制动器将所述第六旋转元件选择性地连接到变速器壳体。
2.根据权利要求1所述的混合电动车辆的动力传动系统，
其中，所述第一行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括：
第一太阳轮，所述第一太阳轮为所述第一旋转元件；
第一行星架，所述第一行星架为所述第二旋转元件；以及
第一内齿圈，所述第一内齿圈为所述第三旋转元件，
所述第二行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括：
第二太阳轮，所述第二太阳轮为所述第四旋转元件；
第二行星架，所述第二行星架为所述第五旋转元件；以及
第二内齿圈，所述第二内齿圈为所述第六旋转元件。
3.根据权利要求1所述的混合电动车辆的动力传动系统，
其中，所述第一行星齿轮组为双小齿轮行星齿轮组，并且包括：
第一太阳轮，所述第一太阳轮为所述第一旋转元件；
第一内齿圈，所述第一内齿圈为所述第二旋转元件；以及
第一行星架，所述第一行星架为所述第三旋转元件，
所述第二行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且包括：
第二太阳轮，所述第二太阳轮为所述第四旋转元件；
第二行星架，所述第二行星架为所述第五旋转元件；以及
第二内齿圈，所述第二内齿圈为所述第六旋转元件。
4.根据权利要求1所述的混合电动车辆的动力传动系统，其中，所述第一离合器设置在所述第四旋转元件和所述第五旋转元件之间。
5.根据权利要求1所述的混合电动车辆的动力传动系统，其中，所述第一离合器设置在所述第四旋转元件和所述第二旋转元件之间。
6.根据权利要求1所述的混合电动车辆的动力传动系统，
其中，所述第一制动器在第一EV模式下操作，
所述第一离合器在第二EV模式下操作，
所述第一制动器在第一混合动力操作模式下操作，
所述第一离合器在第二混合动力操作模式下操作，
所述第二离合器在第三混合动力操作模式下操作，
所述第二离合器和所述第一制动器在第一发动机模式下操作，
所述第一离合器和所述第二离合器在第二发动机模式下操作。
7.根据权利要求1所述的混合电动车辆的动力传动系统，其中，第三离合器设置在所述发动机和所述输入轴之间。
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