CN105246727A - 具有变速箱的混合传动系以及控制所述混合传动系的方法 - Google Patents

具有变速箱的混合传动系以及控制所述混合传动系的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混合传动系，其包括：燃式发动机(4)和变速箱(2)，所述变速箱具有：输入轴(8)和输出轴(20)；被连接到输入轴(8)的第一行星齿轮系(10)；被连接到第一行星齿轮系(10)的第二行星齿轮系(12)；被连接到第一行星齿轮系(10)的第一电机(14)；被连接到第二行星齿轮系(12)的第二电机(16)；定位在第一行星齿轮系(10)与输出轴(20)之间的第一齿轮对(G1、60)和第三齿轮对(G1、72)；以及定位在第二行星齿轮系(12)与输出轴(20)之间的第二齿轮对(66)和第四齿轮对(G2、78)；从而使得副轴(18)配置在相应的第一和第二行星齿轮系(10、12)与输出轴(2)之间，以及副轴(18)经由第五齿轮对(G3、21)连接到输出轴(20)。本发明还涉及一种用于控制混合传动系(3)的方法，一种用于控制混合传动系(3)计算机程序(P)以及一种包括程序代码的计算机程序制品，所述程序代码用于电子控制单元(48)或另一台计算机(53)以实施根据本发明的方法。

Description

具有变速箱的混合传动系以及控制所述混合传动系的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的混合传动系。本发明还涉及一种根据权利要求13的前序部分的配置有所述混合传动系的车辆，一种根据权利要求14的前序部分的用于控制混合传动系方法，一种根据权利要求27的前序部分的用于控制所述混合传动系的计算机程序，以及一种根据权利要求28的前序部分的包括程序代码的计算机程序制品。
背景技术
混合动力车辆能够由主要发动机和次要发动机驱动，所述主要发动机可以是燃式发动机，所述次要发动机可以是电机。电机将会配备有至少一个能量存储器，例如用于电能的电化学存储器，并且配备有调节设备以调节电能在能量存储器与电机之间的流动。电机可以从而取决于车辆的操作状态交替用作电动机和发电机。当车辆制动时，电机将会产生电能，所述电能进入能量存储器。这通常被称作制动能量回收，由此车辆通过电机和燃式发动机制动。被存储的电能将会随后用于车辆的操作。
行星齿轮系通常包括设置成相对于彼此旋转的三个部件，即，太阳轮、行星齿轮架和齿圈。知晓太阳齿轮和齿圈具有的齿数可以在操作期间确定三个部件的相对转速。行星齿轮系的各部件中的一个可以连接到燃式发动机的输出轴。行星齿轮系的这个部件将会因此以等于燃式发动机的输出轴速度的速度旋转。行星齿轮系的第二部件可以连接到变速箱的输入轴。行星齿轮系的这个部件将会因此以与变速箱的输入轴速度相同的速度旋转。行星齿轮系的第三部件连接到电机的转子以实现混合操作。行星齿轮系的这个部件将会因此以与电机的转子速度相同的速度旋转，如果它们被直接地连接到彼此。替代地，电机可以经由具有速比的传动装置连接到行星齿轮系的第三部件，在这种情况下，它们可以以不同的速度旋转。电机的速度和/或转矩可以被无级地调节。在要将期望的速度和/或转矩给予变速箱的输入轴的操作状态中，控制单元将会使用燃式发动机的速度的知识以计算第三部件需要被驱动的速度，以使得变速箱的输入轴以期望的速度旋转。控制单元将会启动电机以将计算出的速度提供给第三部件并且从而将期望的速度提供给变速箱的输入轴。
取决于被连接到行星齿轮系的变速箱的配置，可以避免各档位之间的转矩中断，但是通常需要在变速箱中的分离且复杂的装置以消除或减少转矩中断，以便实现无级换档的感觉。
将燃式发动机的输出轴、电机的转子以及变速箱的输入轴连接到行星齿轮系使得可以免除常规离合器机构。在车辆的加速期间，增大的转矩必须从燃式发动机和电机被传递到变速箱并且从而被传递到车辆的驱动轮。由于燃式发动机和电机都连接到行星齿轮系，因此通过燃式发动机和电机传递的最大可能转矩将会受到它们的最大转矩中小于其它的那个的限制，已将它们之间的速比考虑在内。在电机的最大转矩小于燃式发动机的最大转矩的状态中，已将它们之间的速比考虑在内，电机将不能向行星齿轮系产生足够的反作用转矩，结果是燃式发动机将不能向变速箱并且从而向车辆的驱动轮传递其最大转矩。能够向变速箱传递的最大转矩传递从而受到电机的能力限制。这还通过被称为“行星公式”的公式而指出。
常规离合器将变速箱的输入轴与燃式发动机断开连接，在变速箱中的换档过程期间使用常规离合器涉及以下缺点，例如加热离合器盘，导致离合器盘磨损和更大的燃料损耗。此外，常规离合器机构相对较重并且昂贵。常规离合器还在车辆中占据相对较大空间。
用于在车辆中的驱动装置的可用空间通常是受限的。如果驱动装置包括数个部件，诸如燃式发动机、电机、变速箱和行星齿轮系，则配置必须紧凑。如果将要包括其它部件，诸如制动能量回收装置，则要实施更严格的要求，作为驱动装置一部分的部件要具有紧凑设计。与此同时，作为驱动装置一部分的部件必须被设计为具有能够吸收必要的力和转矩的尺寸。
特定类型的车辆、具体是货车和公共汽车需要多个档位。这增加了变速箱的部件的数量，以及变速箱的尺寸也必须被设定为使得所述变速箱能够吸收在这样的重型车辆中产生的较大的力和转矩，由此增加变速箱的尺寸和重量。
驱动装置的部件也需要较高可靠性和较高操作安全性。变速箱包含片状离合器的情况受到磨损的影响，所述磨损影响变速箱的可靠性和使用寿命。
动能在制动能量回收期间被转换成电能，所述电能进入能量存储器、诸如蓄能器中。影响能量存储器的使用寿命的一个因素是能量存储器向电机供应电流并且从所述电机接收电流的循环的数量。循环的数量越大，能量存储器的使用寿命将会越短。
在特定操作状态中，期望的是关闭燃式发动机，目的是节约燃料并且以便防止燃式发动机的排气后处理系统冷却。车辆将会接下来通过电机驱动。当需要在混合传动系中贡献转矩时，或当能量存储器需要充电时，燃式发动机必须迅速且高效地启动。
文献EP-B1-1126987揭示了一种具有双行星齿轮系的变速箱。每个行星齿轮系的太阳齿轮连接到电机，以及行星齿轮系的齿圈连接到彼此。每个行星齿轮系的行星齿轮架以这样的方式连接到多个齿轮对，使得获得无限多的档位。另一篇文献，EP-B1-1280677，也揭示了行星齿轮系能够如何通过被设置在燃式发动机的输出轴处的档位桥接。
文献US-A1-20050227803揭示了一种具有两个电机的车辆变速器，所述两个电机中的每一个在两个行星齿轮系中的一个中连接到太阳齿轮。各行星齿轮系具有公共行星齿轮架，所述公共行星齿轮架连接到变速器的输入轴。
文献WO2008/046185-A1揭示了一种具有两个行星齿轮系的混合式变速器，由此电机连接到各行星齿轮系中的一个，以及双离合器与第二行星齿轮系互相作用。两个行星齿轮系还通过嵌齿轮变速器与彼此互相作用。
发明内容
尽管本领域中的已知解决方案可用，但仍然需要开发一种混合传动系和用于控制所述混合传动系的方法，以便实现在转矩不中断情况下的换档并且实现最优制动能量回收。
本发明的目的是提出一种新颖且有利的混合传动系，其使得可以在转矩不中断情况下换档并且实现最优制动能量回收。
本发明的另一个目的是提出一种新颖且有利的用于控制混合传动系的方法。
本发明的又一个目的是提出一种新颖且有利的用于控制混合传动系的计算机程序。
这些目的利用一种在引言部分中指出混合传动系而实现，其具有在权利要求1的特征部分中指出的特征。
这些目的还利用一种在引言部分中指出的车辆而实现，其具有在权利要求13的特征部分中指出的特征。
这些目的还利用一种在引言部分中指出的方法而实现，其具有在权利要求14的特征部分中指出的特征。
这些目的还利用一种用于控制混合传动系的程序而实现，其具有在权利要求27的特征部分中指出的特征。
这些目的还利用一种用于控制混合传动系的计算机程序制品而实现，其具有在权利要求28的特征部分中指出的特征。
混合传动系根据本发明使得在转矩不中断情况下的高效且可靠的换档成为可能。混合传动系包括燃式发动机；具有输入轴和输出轴变速箱；被连接到输入轴的第一行星齿轮系；被连接到第一行星齿轮系的第二行星齿轮系；被连接到第一行星齿轮系的第一电机；被连接到第二行星齿轮系的第二电机；定位在第一行星齿轮系与输出轴之间的第一齿轮对和第三齿轮对；以及定位在第二行星齿轮系与输出轴之间的第二齿轮对和第四齿轮对。混合传动系还包括定位在相应的第一和第二行星齿轮系与输出轴之间的副轴。副轴经由第五齿轮对连接到输出轴。
在一个实施方式中，第一主轴连接到第一行星齿轮系；第二主轴连接到第二行星齿轮系；第一和第三齿轮对定位在第一主轴和副轴上；以及第二和第四齿轮对定位在第二主轴和副轴上。
将第一行星齿轮系的第一行星齿轮架连接到第二行星齿轮系的第二太阳轮，将第一行星齿轮系的第一太阳轮连接到第一主轴，以及将第二行星齿轮系的第二行星齿轮架连接到第二主轴导致一种在转矩不中断情况下换档的传动装置。
输入轴优选地连接到第一行星齿轮架。
在一个实施方式中，离合器机构配置在第一主轴与输出轴之间。
变速箱优选地配置有多个齿轮对，所述多个齿轮对包括能够被机械地锁定到副轴并且与副轴断开连接的齿轮，导致能够在在转矩不中断情况下改变的多个固定档位。齿轮能够锁定到副轴还导致具有较高可靠性和较高操作安全性的紧凑配置。替代地，形成齿轮对的一部分的小齿轮可以被设置以能够锁定到第一或第二主轴并且能够从第一或第二主轴断开连接。
齿轮对将会每个具有适于车辆的期望的操作特性的速比。有利的是，具有相对于其它齿轮的最高速比的齿轮对将会在接入最低档时连接。
在一个实施方式中，第一齿轮对包括第一小齿轮，所述第一小齿轮被牢固地附接到第一主轴并且与第一齿轮互相啮合，所述第一齿轮被设置以能够连接到副轴以及与副轴断开连接。第三齿轮对包括第三小齿轮，所述第三小齿轮被牢固地附接到第一主轴并且与第三齿轮互相啮合，所述第三齿轮被设置以能够连接到副轴以及与副轴断开连接。
第二齿轮对包括第二小齿轮，所述第二小齿轮被牢固地附接到第二主轴并且与第二齿轮互相啮合，所述第二齿轮被设置以能够连接到副轴以及与副轴断开连接。第四齿轮对包括第四小齿轮，所述第四小齿轮被牢固地附接到第二主轴其与第四齿轮互相啮合，所述第四齿轮被设置以能够连接到副轴以及与副轴断开连接。
在一个实施方式中，第五齿轮对包括换档元件，所述换档元件被设置以能够通过第五离合器元件与副轴断开连接。有利的是，换档元件将会是与第六齿轮啮合的第五齿轮，所述第六齿轮被牢固地附接到输出轴。
在一个实施方式中，第一电机的第一转子连接到第一行星齿轮系的第一齿圈，以及第二电机的第二转子连接到第二行星齿轮系的第二齿圈。
被连接到行星齿轮系的电机可以产生电流或提供转矩，取决于期望的操作状态。在特定操作状态中，它们还可以为彼此提供电流。
根据本发明的变速箱避免了在燃式发动机与变速箱之间的常规滑动离合器。
锁定机构配置以将燃式发动机的输出轴牢固地连接到变速箱外壳，从而还将第一行星齿轮架锁定到变速箱外壳。将发动机的输出轴和第一行星齿轮架牢固地锁定到变速箱外壳的所述锁定机构使得变速箱并且从而使得车辆适于由电机提供动力。电机从而向变速箱的输出轴传递转矩。
第一离合器单元和第二离合器单元配置在行星齿轮系的行星齿轮架与太阳轮之间。这些离合器单元的目的是将每个行星齿轮架牢固地锁定到相应的太阳轮。当行星齿轮架和太阳轮连接到彼此时，来自燃式发动机的动力将会穿过行星齿轮架、离合器单元、太阳轮并且从而到达变速箱，结果是行星齿轮不吸收转矩。这使得行星齿轮的尺寸可以仅适于电机的转矩而非燃式发动机的转矩，使得这些齿轮可以具有较小尺寸。结果是一种根据本发明的推进装置，其具有紧凑配置、较轻重量和较低制造成本。
离合器单元和锁定机构优选地包括环形套筒，所述环形套筒在连接位置与断开连接位置之间被轴向地移动。套筒基本上同心地包围变速箱的旋转部件并且通过动力元件在连接位置与断开连接位置之间移动。结果是获得具有较轻重量和较低制造成本的紧凑配置。
为了使用相应的第一和第二离合器单元将相应的行星齿轮系的太阳轮和行星齿轮架连接到一起，以这样的方式操作燃式发动机和/或第一电机和/或第二电机，使得在太阳轮与行星齿轮架之间达到同步的转速，于是离合器单元被移动，以使得太阳轮和行星齿轮架被机械地连接到彼此。
为了将相应的行星齿轮系的太阳轮与行星齿轮架断开连接，以这样的方式操作第一和/或第二电机，使得在行星齿轮系中出现转矩平衡。当达到转矩平衡时，离合器单元以这样的方式被移动，使得太阳轮和行星齿轮架不再被机械地连接到彼此。
转矩平衡意味着这样的状态：作为相应的行星齿轮系的一部分的齿圈上作用有等于作用在行星齿轮系的行星齿轮架上的转矩与行星齿轮系的速比的乘积的转矩，而与此同时行星齿轮系的太阳轮上作用有等于作用在行星齿轮架上的转矩与(1-行星齿轮系的速比)的乘积的转矩。在行星齿轮系的构成部分中的(太阳轮、齿圈和行星齿轮架)两个由离合器单元连接到一起的情况下，所述离合器单元在存在转矩平衡时将不会在行星齿轮系的各部分之间传递转矩。离合器单元可以从而被容易地移动，并且行星齿轮系的构成部分可以被断开连接。
根据本发明的方法提供了一种控制混合传动系的高效且可靠的方式，所述混合传动系包括：燃式发动机；具有输入轴和输出轴的变速箱；被连接到输入轴的第一行星齿轮系；被连接到第一行星齿轮系的第二行星齿轮系；被连接到第一行星齿轮系的第一电机；被连接到第二行星齿轮系的第二电机；定位在第一行星齿轮系与输出轴之间的第一齿轮对和第三齿轮对；以及定位在第二行星齿轮系与输出轴之间的第二齿轮对和第四齿轮对。
将第一或第三齿轮对连接，将第二或第四齿轮对连接，将第五齿轮对连接到副轴，以使得副轴连接到输出轴，以及通过将第二行星齿轮系(12)的两个可旋转部件(28、32、51)连接到一起而接入档位是实现档位接入的高效且可靠的方式。
将第一或第三齿轮对连接的步骤，将第二或第四齿轮对连接的步骤，以及将第五齿轮对连接到副轴的步骤可以以任何期望次序或并行地执行。
在一个实施方式中，第二行星齿轮系的两个可旋转部件包括第二太阳轮和第二行星齿轮架，在这种情况下，以这样的方式操作燃式发动机，使得在第二太阳轮与第二行星齿轮架之间达到同步的转速，随后第二离合器单元被移动以将第二太阳轮与第二行星齿轮架锁定到彼此。
所述方法的另一个实施方式还包括以下步骤：将第二行星齿轮系的各可旋转部件断开连接彼此并且通过使用第一离合器单元将第一行星齿轮系的两个可旋转部件连接到彼此而接入下一档位。
所述方法的另一个实施方式还包括以下步骤：将之前被连接到副轴的第二和第四齿轮对中的无论哪个断开连接。所述方法还包括以下步骤：将在之前的步骤中未断开连接的第二和第四齿轮对中的无论哪个连接，将第一行星齿轮系的各可旋转部件彼此断开连接，通过将第二行星齿轮系的两个可旋转部件连接到彼此而接入下一档位，将第一或第三齿轮对与副轴断开连接并且将第一或第三齿轮对连接到副轴。
所述方法的另一个实施方式还包括以下步骤：将第二行星齿轮系的可旋转部件彼此断开连接并且通过使用第一离合器单元将第一行星齿轮系的两个可旋转部件连接到彼此而接入下一档位。
所述方法的另一个实施方式还包括以下步骤：将第一或第三齿轮对与副轴断开连接，将离合器机构定位牢固地锁定在第一行星齿轮系与输出轴之间，以使得第一行星齿轮系连接到输出轴，将第五齿轮对与副轴断开连接，将第一或第三齿轮对连接到副轴，将第一行星齿轮系的各可旋转部件彼此断开连接并且通过将第二行星齿轮系的两个可旋转部件连接到彼此而接入下一档位。
所述方法的另一个实施方式还包括以下步骤：将第二行星齿轮系的可旋转部件彼此断开连接并且并且通过将第一行星齿轮系的两个可旋转部件连接到彼此而接入下一档位。
所述方法的另一个实施方式还包括以下步骤：将第一或第三齿轮对与副轴断开连接，将在之前的步骤中未断开连接的第一和第三齿轮对中的无论哪个连接，将第一行星齿轮系的各可旋转部件彼此断开连接并且通过将第二行星齿轮系的两个可旋转部件连接到彼此而接入下一档位。
附图说明
本发明的优选实施方式参照附图在下文中通过实施例的方式描述，其中：
图1在侧视图中示意性地描绘了一种具有根据本发明的燃式发动机和混合传动系的车辆，
图2是根据本发明的混合传动系的示意性侧视图，
图3是在图2中的混合传动系的简化示意图，以及
图4是用于控制根据本发明的混合传动系的方法的流程图。
具体实施方式
图1是车辆1的示意性侧视图，所述车辆配置有形成混合传动系3的一部分的变速箱2和燃式发动机4。发动机4连接到变速箱2，所述变速箱自身经由驱动轴9进一步连接到车辆的驱动轮6。驱动轮配置有用于制动车辆的制动装置7。
图2是具有变速箱2的混合传动系3的示意性侧视图，所述变速箱包括输入轴8，相应的第一和第二行星齿轮系10和12，相应的第一和第二电机14和16，副轴18和输出轴20。第一行星齿轮系10具有第一齿圈22，第一电机14的第一转子24连接到所述第一齿圈。第一行星齿轮系还具有第一太阳轮26。第二行星齿轮系12具有第二齿圈28，第二电机16的第二转子30连接到所述第二齿圈。第二行星齿轮系具有第二太阳轮32。第一和第二太阳轮26和32被共轴地设置，在被描绘的版本中这使得被附接到第一太阳轮26的第一主轴34在被附接到第二太阳轮32并且配置有中央孔38的第二主轴36内延伸。第一主轴34还可以被设置为平行于第二主轴36并且设置在第二主轴旁边。
第一电机14配置有经由包围变速箱2的变速箱外壳42连接到车辆的第一定子40。第二电机16配置有经由包围变速箱的变速箱外壳42连接到车辆的第二定子44。相应的第一和第二电机14和16连接到能量存储器46，例如电池，所述能量存储器在特定操作状态中将第一和第二电机充能。在其它操作状态中，电机可以用作发电机，在这种情况下，电流将会被提供到能量存储器。电子控制单元48连接到能量存储器并且控制电流向电机的提供。能量存储器优选地经由被连接到控制单元48的转换开关49连接到电机。在特定操作状态中，电机还可以驱动彼此，在这种情况下，电能经由被连接到各电机的转换开关从一个电机到达另一个电机。这使得可以在各电机之间实现动力平衡。另一台计算机53也可以连接到控制单元48和变速箱2。
第一行星齿轮系10配置有支撑第一组行星齿轮52的第一行星齿轮架50。第二行星齿轮系12配置有支撑第二组行星齿轮54的第二行星齿轮架51。第一组行星齿轮52与第一齿圈22和第一太阳轮26配合。第二组行星齿轮54与第二齿圈28和第二太阳轮32配合。变速箱的输入轴8连接到第一行星齿轮架50。
第一离合器单元56配置在第一太阳轮26与第一行星齿轮架50之间。施加第一离合器单元，以使得第一太阳轮26和第一行星齿轮架连接到一起并且因此不能相对于彼此旋转，这将会使得第一太阳轮和第一行星齿轮架以相同的速度旋转。
第二离合器单元58配置在第二太阳轮32与第二行星齿轮架51之间。施加第二离合器单元，以使得第二太阳轮和第二行星齿轮架连接到一起并且因此不能相对于彼此旋转，将会使得第二太阳轮和第二行星齿轮架以相同速度旋转。
第一和第二离合器单元56、58优选地具有相应的第一和第二带花键的换档套筒55和57，所述换档套筒能够相对于相应的第一和第二行星齿轮架50和51的带花键部分并且相对于相应的太阳轮26和32的带花键部分轴向地移动。移动相应的换档套筒55、57以使得花键部分经由所述换档套筒连接将会相应地使得第一行星齿轮架50和第一太阳轮26被锁定到一起并且使得第二行星齿轮架51和第二太阳轮32被锁定到一起并且不能相对于彼此旋转。
在图2中描绘的版本中，第一离合器单元56定位在第一太阳轮26与第一行星齿轮架50之间，以及第二离合器单元58定位在第二太阳轮28与第二行星齿轮架51之间。然而，可以在第一齿圈22与第一行星齿轮架50之间存在其它的或替代的离合器单元(未描绘)，并且还可以在第二齿圈28与第二行星齿轮架51之间存在其它的或替代的离合器单元(未描绘)。
包括定位在第一行星齿轮系10与输出轴20之间的第一齿轮对60的传动装置19连接到第一和第二主轴34、36。第一齿轮对60包括彼此啮合的第一小齿轮62和第一齿轮64。定位在第二行星齿轮系12与输出轴20之间的第二齿轮对66包括互相啮合的第二小齿轮68和第二齿轮70。定位在第一行星齿轮系10与输出轴20之间的第三齿轮对72包括互相啮合的第三小齿轮74和第三齿轮76。定位在第二行星齿轮系12与输出轴20之间的第四齿轮对78包括互相啮合的第四小齿轮80和第四齿轮82。
相应的第一和第三小齿轮62和74定位在第一主轴上并且被牢固地连接到第一主轴，以使得所述第一和第三小齿轮不能相对于第一主轴旋转。相应的第二和第四小齿轮68和80定位在第二主轴上并且被牢固地连接到第二主轴，以使得所述第二和第四小齿轮不能相对于第二主轴旋转。
副轴18基本上平行于第一和第二主轴34和36延伸。第一、第二、第三和第四齿轮64、70、76和82由副轴支撑。第一小齿轮62与第一齿轮64啮合，第二小齿轮68与第二齿轮70啮合，第三小齿轮74与第三齿轮76啮合，以及第四小齿轮80与第四齿轮82啮合。
第一、第二、第三和第四齿轮64、70、76和82能够通过相应的第一、第二、第三和第四离合器元件84、86、88和90独立地锁定到副轴18并且与副轴断开连接。这些离合器元件优选地采用形成在相应的齿轮64、70、76和82上的花键部分和形成在副轴上的花键部分的形式并且与第五和第六换档套筒83、85配合，所述第五和第六换档套筒与第一至第四齿轮64、70、76和82的花键部分以及副轴的花键部分机械地接合。第一和第三离合器元件84、88优选地配置有公共换档套筒83，以及第二和第四离合器元件86、90优选地配置有公共换档套筒85。在断开连接状态中，可以在相应的齿轮64、70、76和82与副轴之间发生相对旋转。离合器元件84、86、88和90还可以采用摩擦离合器的形式。副轴还承载第五齿轮92，所述第五齿轮与定位在变速箱的输出轴20上的第六齿轮94啮合。
副轴18以这样的方式定位在相应的第一和第二行星齿轮系10、12与输出轴20之间，使得所述副轴经由第五齿轮对21连接到输出轴，所述第五齿轮对包括第五和第六齿轮92、94。第五齿轮92被设置以能够通过第五离合器元件93连接到副轴并且能够通过第五离合器元件与副轴断开连接。
通过将可断开连接地定位在副轴18上的第五齿轮92断开连接可以将转矩例如经由第二齿轮对66从第二行星齿轮系12传递到副轴，并且进一步将转矩例如经由第一齿轮对60从副轴传递到输出轴20。结果是形成多个档位，由此来自行星齿轮系10、12中任一的转矩可以被传递到副轴并且从而被传递到被连接到另一个行星齿轮系10、12的主轴34、36，以便最后将转矩传递到变速箱的输出轴20。然而，这假定定位在第一主轴34与输出轴20之间的离合器机构96连接，如在下文中更详细地描述的。
第五齿轮92可以通过第五离合器元件93锁定到副轴18并且通过第五离合器元件与副轴断开连接。离合器元件93优选地采用花键部分的形式，所述花键部分形成在第五齿轮92上和在副轴上并且与第九换档套筒87配合，所述第九换档套筒与第五齿轮的花键部分和副轴的花键部分机械地接合。在断开连接状态中，在第五齿轮与副轴之间可以发生相对旋转。第五离合器元件93还可以采用摩擦离合器的形式。
转矩从变速箱的输入轴8到变速箱的输出轴20的传递可以经由相应的第一或第二行星齿轮系10或12以及副轴18进行。转矩传递还可以直接地经由第一行星齿轮系10进行，所述第一行星齿轮系将其第一太阳轮26通过第一主轴34经由离合器机构96连接到变速箱的输出轴。离合器机构96优选地包括带花键的第七换档套筒100，所述第七换档套筒能够在第一主轴34的花键部分上以及输出轴20的花键部分上轴向地移动。移动第七换档套筒100，以使得经由所述第七换档套筒连接的花键部分将会将第一主轴34锁定到输出轴20，第一主轴与输出轴将会因此以相同的速度旋转。通过将第五齿轮对21的第五齿轮92与副轴断开连接，转矩可以从第二行星齿轮系12被传递到副轴并且从而被传递到被连接到第一行星齿轮系10的第一主轴34，以便经由离合器机构96最后将传递转矩传递到变速箱的输出轴20。
在操作期间，可以在特定情况下以这样的方式操作变速箱2，使得太阳轮26和32中的一个通过相应的第一或第二离合器单元56或58锁定到相应的第一或第二行星齿轮架50或51。相应的第一或第二主轴34或36将会接下来以与变速箱的输入轴8相同的速度旋转，取决于太阳齿轮26和32中的哪个被锁定到相应的行星齿轮架。电机14和16中的一个或两个可以用作发电机以向能量存储器46提供电能。替代地，相应的电机可以贡献转矩以增大在输出轴20上的转矩。在特定操作状态中，电机将会独立于能量存储器46为彼此提供电能。
电机14和16还可以同时地向能量存储器46产生电流。在发动机制动期间，驾驶员释放车辆的加速踏板(未描绘)。变速箱的输出轴20接下来驱动电机中的一个或两个，而与此同时燃式发动机4和电机施加发动机制动。电机在此产生电能，所述电能进入车辆的能量存储器46。这个操作状态被称为制动能量回收。为了使得更有力的制动动作成为可能，发动机的输出轴97可以被锁定并且由此被防止旋转，结果是电机14和16中的一个或两个将会用作制动器并且产生电能，所述电能进入能量存储器。还可以在车辆将要通过电机中的一个或两个加速时实现发动机的输出轴的锁定。如果电机中的一个或两个的转矩超过燃式发动机的转矩，则考虑到它们之间的速比，发动机将不能承受由电机产生的较大转矩，因此有必要将发动机的输出轴锁定。将会优选地通过定位在第一行星齿轮架50与变速箱外壳42之间的锁定装置102进行锁定。将第一行星齿轮架与变速箱外壳锁定也会将发动机的输出轴锁定，因为发动机的输出轴经由变速箱的输入轴8连接到第一行星齿轮架50。锁定装置102优选地包括带花键的第八换档套筒104，所述第八换档套筒能够在第一行星齿轮架50的带花键的部分上以及变速箱外壳的带花键部分上轴向地移动。移动第八换档套筒104，以使得经由第八换档套筒连接的花键部分将会防止第一行星齿轮架50旋转并且从而防止发动机的输出轴97旋转。
控制单元48连接到电机14和16并且适于使得电机在特定适当操作状态中使用被存储的电能以向变速箱的输出轴20提供驱动力，并且在另一个操作状态中使用变速箱的输出轴的动能以获得并且存储电能。控制单元因此经由与电机相关联的传感器98监控发动机的输出轴97的速度和/或转矩以及变速箱的输出轴的速度和/或转矩，以便由此获得信息并且使得电机用作电动机或发电机。控制单元可以是具有用于此目的的软件的计算机。控制单元也会控制电能在能量存储器46与电机的相应的定子40和44之间的流动。在电机用作电动机的状态中，被存储的电能从能量存储器被提供到定子。在电机用作发电机的状态中，电能从定子被提供到能量存储器。然而，如上文中提到的，电机可以在特定操作状态中独立于能量存储器为彼此提供电能。
第一和第二离合器单元56和58、第一、第二、第三、第四和第五离合器元件84、86、88、90和93、在第一主轴34与输出轴20之间的离合器机构96、以及在第一行星齿轮架50与变速箱外壳42之间的锁定装置102经由它们相应的换档套筒连接到控制单元48，所述相应的换档套筒优选地通过来自控制单元的电信号启动或断开。换档套筒优选地通过未描绘的动力构件移动，例如通过液压或气动汽缸移动。换档套筒还可以通过被电操作的动力构件移动。
在图2中描绘的实施例中，存在四个小齿轮62、68、74和80、四个齿轮64、70、76和82以及具有相关联的电机14和16的两个行星齿轮系10和12。然而，变速箱可以配置有更多或更少的小齿轮和齿轮并且配置有更多的具有相关联的电机的行星齿轮系。
以下是在变速箱2定位在车辆1中并且车辆通过燃式发动机4推进的情况下，从到第一档到第七档的换档的描述。
变速箱的输入轴8连接到车辆的燃式发动机4的输出轴97。变速箱的输出轴20连接到车辆的驱动轴99。当发动机空闲并且车辆处于静止时，变速箱的输入轴8旋转，而与此同时变速箱的输出轴20不运动。锁定装置102断开，因此发动机的输出轴97能够自由地旋转。由于变速箱的输入轴旋转，因此第一行星齿轮架50也会旋转，使得第一组行星齿轮52旋转。由于第一行星齿轮架连接到第二太阳轮32，因此第二太阳轮并且从而第二组行星齿轮54也会旋转。不向第一和第二电机供给电流将会使得被连接到相应的第一和第二转子24和30的相应的第一和第二齿圈22和28自由地旋转，以及没有转矩将会由齿圈吸收。第一和第二离合器单元56和58断开连接并且因此不被施加，这意味着没有转矩将会从燃式发动机传递到第一行星齿轮系的太阳轮26或传递到第二行星齿轮系的行星齿轮架51。在第一主轴34与输出轴20之间的离合器机构96断开连接，因此这两个轴杆能够相对于彼此自由地旋转。由于第一行星齿轮系的太阳轮26、第二行星齿轮系的行星齿轮架51以及变速箱的输出轴20在这个阶段不运动，因此副轴18也不会运动。作为第一步骤，第四齿轮82和第三齿轮76通过相应的第四和第三离合器元件90和88连接到副轴。第一齿轮64和第二齿轮70与副轴断开连接，允许第一齿轮和第二齿轮相对于彼此并且相对于副轴自由地旋转。第五齿轮对21的第五齿轮92通过第五离合器元件93锁定到副轴。
为了使得变速箱的输出轴20开始旋转以驱动车辆，必须致使第四小齿轮80以及在副轴上的第四齿轮82旋转，旋转通过以下方式实现：致使第二行星齿轮架51旋转。当第二行星齿轮架旋转时，第二主轴36也会旋转，并且从而定位在第二主轴上的第四小齿轮80也会旋转。第二行星齿轮架51由通过第二电机16操作的第二齿圈28致使旋转。启动第二电机并且使得燃式发动机在适当速度运行导致车辆通过第二主轴36开始旋转而开始移动。当第二行星齿轮架51和第二太阳轮32达到相同速度时，第二行星齿轮架与第二太阳轮通过第二离合器单元58锁定到一起。如上文中提到的，第二离合器单元58优选地如此配置，以使得第二太阳轮和第二行星齿轮架彼此机械地接合。替代地，第二离合器单元可以配置为将第二太阳轮温和地连接到第二行星齿轮架的滑动制动器或盘式离合器。当第二太阳轮连接到第二行星齿轮架时，第二行星齿轮架将会以与发动机的输出轴97相同的速度旋转。由燃式发动机产生的转矩将会从而经由第四小齿轮80、在副轴上的第四齿轮82、在副轴上的第五齿轮92以及在变速箱的输出轴上的第六齿轮94传递到变速箱的输出轴20。车辆将会因此开始移动并且在第一档中行驶。
第一、第二、第三和第四齿轮对60、66、72、78每个具有适用于车辆的期望操作特性的速比。在图2中的实施方式示例中，第四齿轮对78具有比第一、第二和第三齿轮对60、66、72更高的速比，因此第四齿轮对在接入最低档时连接。类似于第四齿轮对，第二齿轮对66在第二主轴36与副轴之间传递转矩并且可以替代地具有比其它齿轮对60、72、78更高的速比，在这种情况下，第二齿轮对将会因此在接入最低档时连接。
当通过定位在副轴上的第四齿轮82致使副轴旋转时，在同一副轴上的第三齿轮76也会旋转。副轴从而驱动第三齿轮76，所述第三齿轮自身驱动在第一主轴34上的第三小齿轮74。当第一主轴旋转时，第一太阳轮26也会旋转并且将会因此取决于发动机的输出轴97的速度并且从而取决于第一行星齿轮架50的速度而使得第一齿圈22以及第一电机14的第一转子24旋转。在这种情况下，可以使得第一电机用作发电机以向能量存储器46和/或向第二电机16供给电流。替代地，第一电机14可以通过控制单元48贡献转矩，使得所述第一电机提供推进转矩。
为了从第一档换档到第二档，在第二太阳轮32与第二行星齿轮架51之间的锁定必须解除，解除锁定通过以下方式实现：以这样的方式操作第一和/或第二电机14、16，使得在第二行星齿轮系12中出现转矩平衡。随后致使第二离合器单元58被将第二太阳轮32与第二行星齿轮架51彼此释放。通过以下方式接入第二档：控制单元48以这样的方式操作燃式发动机，使得在第一行星齿轮架50与第一太阳轮26之间达到同步速度，以便将第一行星齿轮架与第一太阳轮之间锁定，锁定通过以下方式实现：以这样的方式操作第一离合器单元56，使得第一行星齿轮架与第一太阳轮机械地连接到彼此。替代地，第一离合器单元56可以配置为将第一太阳轮26温和地连接到第一行星齿轮架50的滑动制动器或盘式离合器。通过将燃式发动机的操作与相应的第一和第二电机14和16的操作同步，可以执行从第一档到第二档的柔和且无制动的转换。
第一主轴34现在将会旋转并且由发动机的输出轴97驱动并且自身驱动第三小齿轮74。第一行星齿轮架50将会从而经由第一太阳轮26和第一主轴34驱动第三小齿轮74。与第三小齿轮74啮合并且被牢固地连接到副轴的第三齿轮76将会驱动副轴，所述副轴自身驱动定位在副轴上的第五齿轮92。第五齿轮经由定位在变速箱的输出轴上的第六齿轮94驱动变速箱的输出轴20。车辆现在将会在第二档中行驶。
当通过第三齿轮76致使副轴18旋转时，第四齿轮82也会旋转。副轴从而驱动第四齿轮82，所述第四齿轮自身驱动在第二主轴36上的第四小齿轮80。当第二主轴旋转时，第二行星齿轮架51也会旋转并且将会因此取决于发动机的输出轴97的速度并且从而取决于第一行星齿轮架50的速度而使得第二齿圈28以及第二电机16的第二转子30旋转。在这种情况下，可以使得第二电机用作发电机以向能量存储器46和/或向第一电机14供给电流。第二电机16还可以通过控制单元48贡献转矩，使得所述第二电机提供推进转矩。
为了从第二档换档到第三档，在副轴上的第四齿轮82必须通过第四离合器元件90与副轴断开连接，以使得所述第四齿轮能够相对于副轴自由地旋转。此后副轴通过第二离合器元件86连接到在副轴上的第二齿轮70。将副轴连接到在副轴上的第二齿轮70优选地通过以这样的方式操作第二电机16使得在所述副轴与所述第二齿轮之间达到同步速度而实现。同步速度可以测量第二电机的第二转子30的速度以及输出轴20的速度而建立。第二主轴36的速度以及副轴的速度可以因此通过给定速比关系确定。相应的轴杆18、36的速度被控制，并且当在副轴与第二齿轮70之间达到同步速度时，所述相应的轴杆通过第二离合器元件86连接到一起。
为了实现从第二档到第三档的换档，在第一太阳轮26与第一行星齿轮架50之间的锁定必须解除，解除锁定通过以下方式实现：以这样的方式操作第一和/或第二电机14、16，使得在第一行星齿轮系10中出现转矩平衡，随后致使第一离合器单元56将第一太阳轮26与第一行星齿轮架50彼此释放。此后以这样的方式操作燃式发动机，使得在第二太阳轮32与第二行星齿轮架51之间达到同步速度，以使得第二离合器单元58能够接合，以便借助于换档套筒57将第二太阳轮连接到第二行星齿轮架。通过将燃式发动机的操作与相应的第一和第二电机14和16的操作同步，可以执行从第二档到第三档的柔和且无制动的转换。
第三齿轮76通过以下方式释放：以这样的方式操作第一电机14使得在副轴与第三齿轮之间出现无转矩状态，于是致使第三离合器元件88将第三齿轮从副轴释放。随后以这样的方式操作第一电机14使得在副轴与在副轴上的第一齿轮64之间达到同步速度，于是第一齿轮通过第一离合器元件84连接到副轴。同步速度可以通过测量第一电机14的第一转子24的速度以及输出轴20的速度而建立，随后以这样的方式控制轴杆18、34的速度，使得达到同步速度。这些轴杆的速度可以因此通过给定速比关系而确定。
第二主轴36现在将会以与发动机的输出轴97相同的速度旋转并且将会自身驱动第二小齿轮68。与第二小齿轮68啮合并且被牢固地连接到副轴的第二齿轮70将会驱动副轴，所述副轴自身驱动定位在副轴上的第五齿轮92。第五齿轮经由定位在变速箱的输出轴上的第六齿轮94驱动变速箱的输出轴20。车辆现在将会在第三档中行驶。
当通过定位在副轴上的第二齿轮70致使副轴旋转时，在副轴上的第一齿轮64也会旋转。副轴从而驱动第一齿轮64，所述第一齿轮自身驱动在第一主轴34上的第一小齿轮62。当第一主轴旋转时，第一太阳轮26也会旋转并且将会因此取决于发动机的输出轴97的速度并且从而取决于第一行星齿轮架50的速度而使得第一齿圈22和第一电机14第一转子24旋转。在这种情况下，可以使得第一电机14用作发电机向能量存储器46和/或向第二电机16供给电流。替代地，第一电机可以通过控制单元48贡献转矩，使得所述第一电机提供推进转矩。
为了从第三档换档到第四档，在第二太阳轮32与第二行星齿轮架51之间的锁定必须解除，解除锁定通过以下方式实现：以这样的方式操作第一和/或第二电机14、16，使得在第二行星齿轮系12中出现转矩平衡，随后致使第二离合器单元58将第二太阳轮32与第二行星齿轮架51彼此释放。此后通过以下方式接入第四档：控制单元48以这样的方式操作燃式发动机，使得在第一行星齿轮架50与第一太阳轮26之间达到同步速度，以便将第一行星齿轮架与第一太阳轮之间锁定，锁定通过以下方式实现：以这样的方式操作第一离合器单元56，使得第一行星齿轮架与第一太阳轮机械地连接到彼此。通过将燃式发动机的操作与相应的第一和第二电机14和16的操作同步，可以执行从第三档到第四档的柔和且无制动的转换。
第一主轴34现在将会旋转并且由发动机的输出轴97驱动并且自身驱动第一小齿轮62。第一行星齿轮架50将会从而经由第一太阳轮26和第一主轴34驱动第一小齿轮。与第一小齿轮62啮合并且被牢固地连接到副轴的第一齿轮64将会驱动副轴，所述副轴自身驱动定位在副轴上的第五齿轮92。第五齿轮经由定位在变速箱的输出轴上的第六齿轮94驱动变速箱的输出轴20。车辆现在将会在第四档中行驶。
当副轴18由第一齿轮64致使旋转时，第二齿轮70也会旋转。副轴从而驱动第二齿轮70，所述第二齿轮自身驱动在第二主轴36上的第二小齿轮68。当第二主轴旋转时，第二行星齿轮架51也会旋转并且将会因此取决于发动机的输出轴97的速度并且从而取决于第一行星齿轮架50的速度而使得第二齿圈28和第二电机16的第二转子30旋转。在这种情况下，可以使得第二电机用作发电机以向能量存储器46和/或向第一电机14供给电流。第二电机还可以通过控制单元48贡献转矩，使得所述第二电机提供推进转矩。
为了从第四档换档到第五档，第一齿轮64必须与副轴解除啮合，以使得将第四档脱开。将第四档脱开以下方式实现：以这样的方式操作燃式发动机和第一电机14，使得将第一齿轮64置于相对于副轴的无转矩状态，于是第一离合器元件84脱离接合，以使得第一齿轮与副轴断开连接。
此后第一主轴34的速度与输出轴20的速度同步，随后离合器机构96被用于将这两个轴杆连接到一起。
此后以这样的方式操作燃式发动机和第一电机14使得推进转矩经由第一主轴34并且通过离合器机构96并且从而传递到输出轴20。通过减小来自第二电机16的转矩，可以将第五离合器元件93置于相对于副轴的无转矩状态，于是第五离合器元件脱离接合，以使得第五齿轮对21的第五齿轮92与副轴断开连接。
此后第二电机16被用于将副轴的速度与第三齿轮76的速度同步，随后第三离合器元件88被用于将第三齿轮连接到副轴。当这已发生时，推进转矩可以be燃式发动机、第一电机14与第二电机16之间被划分。此后转矩平衡在第一行星齿轮系10中被建立，随后第一离合器单元56将第一行星齿轮架50与第一太阳轮26彼此断开连接。最后，第二行星齿轮架51的速度与第二太阳齿轮32的速度同步，随后第二离合器单元58被用于将所述第二行星齿轮架与所述第二太阳齿轮连接到彼此。
第二主轴36现在将会以与发动机的输出轴97相同的速度旋转并且将会自身驱动第二小齿轮68。与第二小齿轮68啮合并且被牢固地连接到副轴的第二齿轮70将会驱动副轴，所述副轴自身驱动定位在副轴上的第三齿轮76。第三齿轮76经由第三小齿轮74驱动第一主轴34，以及变速箱的输出轴20从而经由离合器机构96驱动，所述离合器机构将第一主轴34连接到变速箱的输出轴。车辆现在将会在第五档中行驶。
为了从第五档换档到第六档，在第二太阳轮32与第二行星齿轮架51之间的锁定必须解除，解除锁定通过以下方式实现：以这样的方式操作第一电机14和燃式发动机使得在第二行星齿轮系12中出现转矩平衡，随后致使第二离合器单元58将第二太阳轮32与第二行星齿轮架51彼此释放。此后通过以下方式接入第六档：控制单元48以这样的方式操作燃式发动机，使得在第一行星齿轮架50与第一太阳轮26之间达到同步速度，以便在第一行星齿轮架与第一太阳轮之间锁定，锁定通过以下方式实现：以这样的方式操作第一离合器单元56，使得第一行星齿轮架与第一太阳轮机械地连接到彼此。通过将燃式发动机的操作与相应的第一和第二电机14和16的操作同步，可以执行从第五档到第六档的柔和且无制动的转换。
第一主轴34现在将会旋转并且由燃式发动机的输出轴97驱动并且将会自身经由离合器机构96驱动变速箱的输出轴20，所述离合器机构将第一主轴34连接到变速箱的输出轴。车辆现在将会在第六档中行驶。
为了从第六档换档到第七档，在副轴上的第三齿轮76首先必须通过第三离合器元件88与副轴断开连接，以使得所述第三齿轮能够相对于副轴自由地旋转。此后副轴通过第一离合器元件84连接到在副轴上的第一齿轮64。当副轴和在副轴上的第一齿轮64达到同步速度时，第一离合器元件84被用于将所述副轴和所述第一齿轮连接到一起。
为了实现从第六档到第七档的换档，在第一太阳轮26与第一行星齿轮架50之间的锁定必须解除，解除锁定通过以下方式实现：以这样的方式操作第一和/或第二电机14、16，使得在第一行星齿轮系10中出现转矩平衡，随后致使第一离合器单元56将第一太阳轮26与第一行星齿轮架50彼此释放。此后以这样的方式操作燃式发动机使得在第二太阳轮32与第二行星齿轮架51之间达到同步速度，以使得第二离合器单元58能够接合，以便将第二太阳轮32连接到第二行星齿轮架51。通过将燃式发动机的操作与相应的第一和第二电机14和16的操作同步，可以执行从第六档到第七档的柔和且无制动转换。
第二主轴36现在将会以与发动机的输出轴97相同的速度旋转并且将会自身驱动第二小齿轮68。与第二小齿轮68啮合并且牢固地连接到副轴的第二齿轮70将会驱动副轴，所述副轴自身驱动定位在副轴上的第一齿轮64。第一齿轮64经由第一小齿轮62驱动第一主轴34，以及变速箱的输出轴20从而经由将第一主轴34连接到变速箱的输出轴的离合器机构96驱动。车辆现在将会在第七档中行驶。
根据上文中的方法，为了传递转速和转矩，变速箱2配置有在主轴34、36上的小齿轮62、68、74、80和在副轴18上的齿轮64、70、76，82，但是可以使用某些其它类型的传动装置、例如链条皮带式传动装置，以在变速箱中传递转速和转矩。
在上文中的实施方式中，传动装置19具有例如四个齿轮对60、66、72、78，但是可以具有任何期望数量的齿轮对。
如在上文中描述的，来自变速箱2的转矩经由输出轴20提取。还可以从第一或第二主轴34、36直接地提取转矩或从副轴18直接地提取转矩。所述转矩还可以同时从各轴杆18、34、36中的两个或全部三个被并行地提取。
图3以简化视图中展示了图2的混合传动系3，其中为了清楚起见，特定部件已被省略。在图3中，Gl采取被连接到第一主轴34并且由此被连接到第一行星齿轮系10的至少一个齿轮对的形式，以及G2采取被连接到第二主轴36并且由此被连接到第二行星齿轮系12的至少一个齿轮对的形式。这些齿轮对Gl、G2还经由副轴18连接到输出轴20。Gl和G2可以每个包括一个或多个齿轮对。被连接到第一行星齿轮系10的齿轮对Gl可以例如包括第一齿轮对60和/或第三齿轮对72，如参照图2描述的。被连接到第二行星齿轮系12的齿轮对G2可以例如包括第二齿轮对66和/或第四齿轮对78，如参照图2描述的。还被描绘的是被连接到输出轴20和副轴18并且可以采取参照图2描述的第五齿轮对21的形式的至少一个齿轮对G3。G3可以包括一个或多个齿轮对。
图4a和4b是用于控制混合传动系3的方法的流程图，所述混合传动系包括：燃式发动机4；配置有输入轴8和输出轴20的变速箱2；被连接到输入轴8的第一行星齿轮系10；被连接到第一行星齿轮系10的第二行星齿轮系12；被连接到第一行星齿轮系10的第一电机14；被连接到第二行星齿轮系12的第二电机16；定位在第一行星齿轮系10与输出轴20之间的第一齿轮对60和第三齿轮对72；以及定位在第二行星齿轮系12与输出轴20之间的第二齿轮对66和第四齿轮对78。
图4a展示了一种方法，所述方法包括以下步骤：
a)将第一或第三齿轮对60、72连接，
b)将第二或第四齿轮对66、78连接，
c)将第五齿轮对21连接到副轴18，以使得副轴连接到输出轴20，以及
d)将第二行星齿轮系12的两个可旋转部件28、32、51连接到彼此而接入档位。
有利的是，步骤a)、b)和c)并行地执行。替代地，它们可以以任何期望次序执行。
两个可旋转部件28、32、51优选地包括第二太阳轮32和第二行星齿轮架51，在这种情况下，将会在步骤d)中以这样的方式操作燃式发动机4使得在第二太阳轮32与第二行星齿轮架51之间达到同步速度，随后第二离合器单元58被移动以将所述第二太阳轮与所述第二行星齿轮架锁定到彼此。
有利的是，第一齿轮对60包括第一小齿轮62，所述第一小齿轮被牢固地附接到第一行星齿轮系10并且与第一齿轮64互相啮合，所述第一齿轮被设置以能够连接到副轴18以及与副轴断开连接。还有利的是，第三齿轮对72包括第三小齿轮74，所述第三小齿轮被牢固地附接到第一行星齿轮系10并且与第三齿轮76互相啮合，所述第三齿轮被设置以能够连接到副轴以及与副轴断开连接。步骤a)优选地包括第一或第三齿轮64、76连接到副轴。
有利的是，第二齿轮对66包括第二小齿轮68，所述第二小齿轮被牢固地附接到第一行星齿轮系12并且与第二齿轮70互相啮合，所述第二齿轮被设置以能够连接到副轴18以及与副轴断开连接。有利的是，第四齿轮对78包括第四小齿轮80，所述第四小齿轮被牢固地附接到第一行星齿轮系12并且与第四齿轮82互相啮合，所述第四齿轮被设置以能够连接到副轴以及与副轴断开连接。步骤b)优选地包括第二或第四齿轮70、82连接到副轴。
在步骤a)中将第一或第三齿轮对60、72连接优选地由第一电机14实现，以这样的方式操作所述第一电机使得在副轴与形成齿轮对60、72的一部分的齿轮64、76之间达到同步速度。当达到同步速度时，齿轮64、76通过相应的第一或第三离合器元件84、88连接到副轴。
在步骤b)中将第二或第四齿轮对66、78连接优选地由第二电机16实现，以这样的方式操作所述第二电机使得在副轴与形成齿轮对66、78的一部分的齿轮70、82之间达到同步速度。当达到同步速度时，齿轮70、82通过相应的第二或第四离合器元件86、90连接到副轴。
将第一或第三齿轮对60、72断开连接优选地由第一电机14实现，以这样的方式操作所述第一电机使得在副轴与形成齿轮对60、72的一部分的齿轮64、76之间出现无转矩状态。当达到无转矩状态时，相应的第一或第三离合器元件84、88被用于将齿轮64、76与副轴断开连接。
将第二或第四齿轮对66，78断开连接优选地由第二电机16实现，以这样的方式操作所述第二电机使得在副轴与形成齿轮对66、78的一部分的齿轮70、82之间出现无转矩状态。当达到无转矩状态时，相应的第二或第四离合器元件86、90被用于将齿轮70、82与副轴断开连接。
有利的是，第五齿轮对21包括互相啮合的第五和第六齿轮92、94，第五齿轮92被设置以能够通过第五离合器元件93连接到副轴并且能够通过第五离合器元件与副轴断开连接，并且在步骤c)中连接到副轴。
图4b是用于所述方法的流程图，所述方法包括参照图4a描述的步骤a-d并且还包括以下步骤：
e)将第二行星齿轮系12的可旋转部件28、32、51彼此断开连接，以及
f)通过使用第一离合器单元56以将第一行星齿轮系10的两个可旋转部件22、26、50连接而接入下一档位。
有利的是，步骤e)包括以这样的方式操作第一和/或第二电机14、16，使得在第二行星齿轮系12中出现转矩平衡，随后第二离合器单元58被移动以将第二太阳轮32与第二行星齿轮架51彼此断开连接。
有利的是，第一行星齿轮系10的两个可旋转部件22、26、50包括第一太阳轮26和第一行星齿轮架50，在这种情况下，在步骤f)中以这样的方式操作燃式发动机，使得在第一太阳轮26与第一行星齿轮架50之间达到同步速度，随后第一离合器单元56被移动以将所述第一太阳轮与所述第一行星齿轮架锁定到彼此。
所述方法优选地还包括以下步骤：
g)将在步骤b)中连接的第二和第四齿轮对66、78中的无论哪个断开连接，
h)将在步骤b)中未连接的第二和第四齿轮对66、78中的无论哪个连接，
i)将第一行星齿轮系10的可旋转部件22、26、50彼此断开连接，
j)通过将第二行星齿轮系12的两个可旋转部件28、32、51连接而接入下一档位，
k)将在步骤a)中连接的第一和第三齿轮对60、72中的无论哪个断开连接，以及
l)将在步骤a)中未连接的第一和第三齿轮对60、72中的无论哪个连接。
有利的是，步骤i)包括以这样的方式操作第一和/或第二电机14、16，使得在第一行星齿轮系10中出现转矩平衡，随后第一离合器单元56被移动以将第一太阳轮26与第一行星齿轮架50彼此断开连接。
有利的是，步骤j)包括以这样的方式操作燃式发动机使得在第二太阳轮32与第二行星齿轮架51之间达到同步速度，随后第二离合器单元58被移动以将所述第二太阳轮与所述第二行星齿轮架锁定到彼此。
所述方法还包括以下步骤：
m)重复步骤e)将第二行星齿轮系12的可旋转部件28、32、51彼此断开连接以及步骤f)通过使用第一离合器单元56以将第一行星齿轮系10的两个可旋转部件22、26、50连接到彼此而接入下一档位。
所述方法优选地还包括以下步骤：
n)将在步骤1)中连接的第一和第三齿轮对60、72中的无论哪个断开连接，
o)将定位在第一行星齿轮系10与输出轴20之间的离合器机构96锁定，以使得第一行星齿轮系连接到输出轴，
p)将第五齿轮对G3、21断开连接，
q)将在步骤n)中未断开连接的第一和第三齿轮对60、72中的无论哪个连接，
r)将第一行星齿轮系10的可旋转部件22、26、50彼此断开连接，以及
s)通过将第二行星齿轮系12的两个可旋转部件28、32、51连接到彼此而接入下一档位。
有利的是，步骤r)包括操作第一和/或第二电机14、16，以使得在第一行星齿轮系10中出现转矩平衡，随后第一离合器单元56被移动以将第一太阳轮26与第一行星齿轮架50彼此断开连接。
有利的是，步骤s)包括以这样的方式操作燃式发动机使得在第二太阳轮32与第二行星齿轮架51之间达到同步速度，随后第二离合器单元58被移动以将所述第二太阳轮与所述第二行星齿轮架锁定到彼此。
有利的是，所述方法还包括以下步骤：
t)重复步骤e)将第二行星齿轮系12的可旋转部件28、32、51彼此断开连接以及步骤f)通过使用第一离合器单元56以将第一行星齿轮系10的两个可旋转部件22、26、50连接到彼此而接入下一档位。
所述方法优选地还包括以下步骤：
u)将在步骤q)中连接的第一和第三齿轮对60、72中的无论哪个断开连接，
v)将在步骤u)中未断开连接的第一和第三齿轮对60、72中的无论哪个连接，
x)将第一行星齿轮系10的可旋转部件22、26、50彼此断开连接，以及
y)通过将第二行星齿轮系12的两个可旋转部件28、32、51连接到彼此而接入下一档位。
有利的是，步骤x)包括操作第一和/或第二电机14、16，以使得在第一行星齿轮系10中出现转矩平衡，随后第一离合器单元56被移动以将第一太阳轮26与第一行星齿轮架50彼此断开连接。
有利的是，步骤y)包括以这样的方式操作燃式发动机使得在第二太阳轮32与第二行星齿轮架51之间达到同步速度，随后第二离合器单元58被移动以将所述第二太阳轮与所述第二行星齿轮架锁定到彼此。
将第一或第三齿轮对60、72连接优选地由第一电机14实现，以这样的方式操作所述第一电机使得在副轴与形成齿轮对60、72的一部分的齿轮64、76之间达到同步速度。当达到同步速度时，齿轮64、76通过相应的第一或第三离合器元件84、88连接到副轴。
将第二或第四齿轮对66、78连接优选地由第二电机16实现，以这样的方式操作所述第二电机使得在副轴与形成齿轮对66、78的一部分的齿轮70、82之间达到同步速度。当达到同步速度时，齿轮70、82通过相应的第二或第四离合器元件86、90连接到副轴。
将第一或第三齿轮对60、72断开连接优选地由第一电机14实现，以这样的方式操作所述第一电机使得在副轴与形成齿轮对60、72的一部分的齿轮64、76之间出现无转矩状态。当达到无转矩状态时，相应的第一或第三离合器元件84、88被用于将齿轮64、76与副轴断开连接。
将第二或第四齿轮对66、78断开连接优选地由第二电机16实现，以这样的方式操作所述第二电机使得在副轴与形成齿轮对66、78的一部分的齿轮70、82之间出现无转矩状态。当达到无转矩状态时，相应的第二或第四离合器元件86、90被用于将齿轮70、82与副轴断开连接。
混合传动系3从而以这样的方式被控制，使得在不同档位之间的换档在转矩不中断情况下进行。
本发明提出一种计算机程序P，其被存储在控制单元48中和/或在计算机53中并且可以包括用于控制根据本发明的混合传动系3的程序段。
程序P可以以可执行形式或以压缩形式存储在存储器M中和/或在读/写存储器中。
本发明还涉及一种计算机程序制品，其包括被存储在计算机可读介质上的程序代码，用于当所述程序代码在控制单元48或被连接到控制单元48的另一台计算机53上运行时执行上文中的方法步骤。所述程序代码可以以非易失方式存储在能够由计算机53读取的所述介质上。
上文中的引述的部件和引述的特征可以在本发明的范围内在不同版本之间结合。

Claims (28)

1.一种混合传动系，其包括：燃式发动机(4)和变速箱(2)，所述变速箱具有输入轴(8)和输出轴(20)；被连接到输入轴(8)的第一行星齿轮系(10)；被连接到第一行星齿轮系(10)的第二行星齿轮系(12)；被连接到第一行星齿轮系(10)的第一电机(14)；被连接到第二行星齿轮系(12)的第二电机(16)；定位在第一行星齿轮系(10)与输出轴(20)之间的第一齿轮对(G1、60)和第三齿轮对(G1、72)；以及定位在第二行星齿轮系(12)与输出轴(20)之间的第二齿轮对(G2、66)和第四齿轮对(G2、78)，
其特征在于，
副轴(18)配置在相应的第一和第二行星齿轮系(10、12)与输出轴(20)之间，以及
副轴(18)经由第五齿轮对(G3、21)连接到输出轴(20)。
2.根据权利要求1所述的混合传动系，其特征在于，
第一主轴(34)连接到第一行星齿轮系(10)，
第二主轴(36)连接到第二行星齿轮系(12)，
第一和第三齿轮对(Gl；60；72)定位在第一主轴(34)和副轴(18)上，以及
第二和第四齿轮对(G2；66；78)定位在第二主轴(36)和副轴(18)上。
3.根据权利要求2所述的混合传动系，其特征在于，
第一行星齿轮系(10)的第一行星齿轮架(50)连接到第二行星齿轮系(12)的第二太阳轮(32)，
第一行星齿轮系(10)的第一太阳轮(26)连接到第二主轴(34)，以及
第二行星齿轮系(12)的第二行星齿轮架(51)连接到第二主轴(36)。
4.根据权利要求3所述的混合传动系，其特征在于，输入轴(8)连接到第一行星齿轮架(50)。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的混合传动系，其特征在于，
离合器机构(96)配置在第一主轴(34)与输出轴(20)之间。
6.根据权利要求2-5中任一项所述的混合传动系，其特征在于，
第一齿轮对(G1、60)包括第一小齿轮(62)，所述第一小齿轮被牢固地附接到第一主轴(34)并且与第一齿轮(64)互相啮合，所述第一齿轮被设置以能够连接到副轴(18)以及与副轴断开连接，以及
第三齿轮对(G1、72)包括第三小齿轮(74)，所述第三小齿轮被牢固地附接到第一主轴(34)并且与第三齿轮(76)互相啮合，所述第三齿轮被设置以能够连接到副轴(18)以及与副轴断开连接。
7.根据权利要求2-5中任一项所述的混合传动系，其特征在于，
第二齿轮对(G2、66)包括第二小齿轮(68)，所述第二小齿轮被牢固地附接到第二主轴(36)并且与第二齿轮(70)互相啮合，所述第二齿轮被设置以能够连接到副轴(18)以及与副轴断开连接，以及
第四齿轮对(G2、78)包括第四小齿轮(80)，所述第四小齿轮被牢固地附接到第二主轴(36)并且与第四齿轮(82)互相啮合，所述第四齿轮被设置以能够连接到副轴(18)以及与副轴断开连接。
8.根据在前权利要求中任一项所述的混合传动系，其特征在于，
第五齿轮对(G2、21)包括换档元件(92)，所述换档元件被设置以能够通过第五离合器元件(93)与副轴(18)断开连接。
9.根据在前权利要求中任一项所述的混合传动系，其特征在于，
第五齿轮对(G3、21)的换档元件(92)是第五齿轮，所述第五齿轮与被牢固地附接到输出轴(20)的第六齿轮(94)啮合。
10.根据权利要求6或7所述的混合传动系，其特征在于，
第一、第二、第三和第四齿轮(64、70、76，82)被设置以能够通过相应的第一、第二、第三和第四离合器元件(84、86、88、90)连接到副轴(18)以及与副轴断开连接。
11.根据在前权利要求中任一项所述的混合传动系，其特征在于，
第一电机(14)的第一转子(24)连接到第一行星齿轮系(10)的第一齿圈(22)，以及
第二电机(16)的第二转子(30)连接到第二行星齿轮系(12)的第二齿圈(28)。
12.根据权利要求3所述的混合传动系，其特征在于，
第一离合器单元(56)被设置以将第一太阳轮(26)可释放地连接到第一行星齿轮架(50)，以及
第二离合器单元(58)被设置以将第二太阳轮(32)可释放地连接到第二行星齿轮架(51)。
13.一种车辆，其特征在于，车辆(1)配置有根据权利要求1-12中任一项所述的混合传动系(3)。
14.一种用于控制混合传动系的方法，所述混合传动系包括：燃式发动机(4)和变速箱(2)，所述变速箱具有：输入轴(8)和输出轴(20)；被连接到输入轴(8)的第一行星齿轮系(10)；被连接到第一行星齿轮系(10)的第二行星齿轮系(12)；被连接到第一行星齿轮系(10)的第一电机(14)；被连接到第二行星齿轮系(12)的第二电机(16)；定位在第一行星齿轮系(10)与输出轴(20)之间的第一齿轮对(G1、60)和第三齿轮对(G1、72)；以及定位在第二行星齿轮系(12)与输出轴(20)之间的第二齿轮对(G2、66)和第四齿轮对(G2、78)，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
a)将第一或第三齿轮对(Gl；60；72)连接，
b)将第二或第四齿轮对(G2；66；78)连接，
c)将第五齿轮对(G3、21)连接到副轴(18)，以使得副轴(18)连接到输出轴(20)，以及
d)通过将第二行星齿轮系(12)的两个可旋转部件(28、32、51)连接到一起而接入档位。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，
步骤a)，b)和c)并行地执行。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，
第一齿轮对(G1、60)包括第一小齿轮(62)，所述第一小齿轮被牢固地附接到第一行星齿轮系(10)并且与第一齿轮(64)互相啮合，所述第一齿轮被设置以能够连接到副轴(18)以及与副轴断开连接，以及
第三齿轮对(G1、72)包括第三小齿轮(74)，所述第三小齿轮被牢固地附接到第一行星齿轮系(10)并且与第三齿轮(76)互相啮合，所述第三齿轮被设置以能够连接到副轴(18)以及与副轴断开连接，从而使得在步骤a)中，第一或第三齿轮(64、76)连接到副轴(18)。
17.根据权利要求14-16中任一项所述的方法，其特征在于，
第二齿轮对(G2、66)包括第二小齿轮(68)，所述第二小齿轮被牢固地附接到第二行星齿轮系(12)并且与第二齿轮(70)互相啮合，所述第二齿轮被设置以能够连接到副轴(18)以及与副轴断开连接，以及
第四齿轮对(G2、78)包括第四小齿轮(80)，所述第四小齿轮被牢固地附接到第二行星齿轮系(12)并且与第四齿轮(82)互相啮合，所述第四齿轮被设置以能够连接到副轴(18)以及与副轴断开连接，从而使得在步骤b)中，第二或第四齿轮(70、82)连接到副轴(18)。
18.根据权利要求14-17中任一项所述的方法，其特征在于，
第五齿轮对(G3、21)包括第五齿轮(92)，所述第五齿轮被设置以能够通过第五离合器元件(93)连接到副轴(18)并且能够通过第五离合器元件与副轴断开连接，并且所述第五齿轮与第六齿轮(94)互相啮合，所述第六齿轮被牢固地附接到输出轴(20)，从而使得在步骤c)中，第五齿轮(92)连接到副轴(18)。
19.根据权利要求14-18中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤d)中，两个可旋转部件(28、32、51)包括第二太阳轮(32)和第二行星齿轮架(51)，以这样的方式操作燃式发动机(4)，使得在第二太阳轮(32)与第二行星齿轮架(51)之间达到同步速度，随后第二离合器单元(58)被移动以将第二太阳轮(32)与第二行星齿轮架(51)锁定到彼此。
20.根据权利要求14-19中任一项所述的方法，其特征在于，
所述方法还包括以下步骤：
e)将第二行星齿轮系(12)的各可旋转部件(28、32、51)彼此断开连接，以及
f)通过使用第一离合器单元(56)以将第一行星齿轮系(10)的两个可旋转部件(22、26、50)连接而接入下一档位。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，
步骤e)包括以这样的方式操作第一和/或第二电机(14；16)，使得转矩平衡在第二行星齿轮系(12)中出现，以及
在步骤f)中，两个可旋转部件(22、26、50)包括第一太阳轮(26)和第一行星齿轮架(50)，以这样的方式操作燃式发动机(4)，使得在第一太阳轮(26)与第一行星齿轮架(50)之间达到同步速度，随后第一离合器单元(56)被移动以将第一太阳轮(26)与第一行星齿轮架(50)锁定到彼此。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
g)将在步骤b)中连接的第二和第四齿轮对(G2；66；78)中的无论哪个断开连接，
h)将在步骤b)中未连接的第二和第四齿轮对(G2；66；78)中的无论哪个连接，
i)将第一行星齿轮系(10)的各可旋转部件(22、26、50)彼此断开连接，
j)通过将第二行星齿轮系(12)的两个可旋转部件(28、32、51)连接而接入下一档位，
k)将在步骤a)中连接的第一和第三齿轮对(Gl；60；72)中的无论哪个断开连接，以及
1)将在步骤a)中未连接的第一和第三齿轮对(Gl；60；72)中的无论哪个连接。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
m)重复步骤e)和f)。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
n)将在步骤l)中连接的第一和第三齿轮对(Gl；60；72)中的无论哪个断开连接，
o)将定位在第一行星齿轮系(10)与输出轴(20)之间的离合器机构(96)锁定，以使得第一行星齿轮系(10)连接到输出轴(20)，
p)将第五齿轮对(G3、21)断开连接，
q)将在步骤n)中未断开连接的第一和第三齿轮对(Gl；60；72)中的无论哪个连接，
r)将第一行星齿轮系(10)的可旋转部件(22、26、50)彼此断开连接，以及
s)通过将第二行星齿轮系(12)的两个可旋转部件(28、32、51)连接到彼此而接入下一档位。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
t)重复步骤e)和f)。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，
所述方法包括以下步骤：
u)将在步骤q)中连接的第一和第三齿轮对(Gl；60；72)中的无论哪个断开连接，
v)将在步骤u)中未断开连接的第一和第三齿轮对(Gl；60；72)中的无论哪个连接，
x)将第一行星齿轮系(10)的可旋转部件(22、26、50)彼此断开连接，以及
y)通过将第二行星齿轮系(12)的两个可旋转部件(28、32、51)连接到彼此而接入下一档位。
27.一种用于控制变速箱(2)的计算机程序(P)，所述程序(P)包括程序代码，所述程序代码用于使得电子控制单元(48)或被连接到电子控制单元(48)的另一台计算机(53)执行根据权利要求14-26中任一项所述的步骤。
28.一种计算机程序制品，其包括被存储在计算机可读介质上的程序代码，所述程序代码用于当所述程序代码在电子控制单元(48)或被连接到电子控制单元(48)的另一台计算机(53)上运行时执行根据权利要求14-26中任一项所述的方法步骤。
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