CN105313671A - 使用涡轮发电机的功率分流混合动力总成 - Google Patents

使用涡轮发电机的功率分流混合动力总成 Download PDF

Info

Publication number
CN105313671A
CN105313671A CN201510401654.XA CN201510401654A CN105313671A CN 105313671 A CN105313671 A CN 105313671A CN 201510401654 A CN201510401654 A CN 201510401654A CN 105313671 A CN105313671 A CN 105313671A
Authority
CN
China
Prior art keywords
generator
motor
component
input
gear set
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510401654.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN105313671B (zh
Inventor
A.G.霍姆斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN105313671A publication Critical patent/CN105313671A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105313671B publication Critical patent/CN105313671B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/448—Electrical distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/18—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems
    • B60W10/196—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of braking systems acting within the driveline, e.g. retarders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/724—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines
    • F16H3/725—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines with means to change ratio in the mechanical gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/727—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path
    • F16H3/728—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously with at least two dynamo electric machines for creating an electric power path inside the gearing, e.g. using generator and motor for a variable power torque path with means to change ratio in the mechanical gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2005—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with one sets of orbital gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/2002—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears
    • F16H2200/2007—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the number of sets of orbital gears with two sets of orbital gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2035—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with two engaging means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
    • F16H2200/20—Transmissions using gears with orbital motion
    • F16H2200/203—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes
    • F16H2200/2038—Transmissions using gears with orbital motion characterised by the engaging friction means not of the freewheel type, e.g. friction clutches or brakes with three engaging means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S903/00—Hybrid electric vehicles, HEVS
    • Y10S903/902—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
    • Y10S903/903—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/93—Conjoint control of different elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Abstract

本发明公开了使用涡轮发电机的功率分流的混合动力总成。混合动力总成具有涡轮发电机，涡轮发电机具有轴。混合动力总成包括功率分流混合变速器，其具有输入构件、输出构件和可控制来改变输入构件与输出构件的速度比率的比率控制电动机/发电机。涡轮发电机与比率控制电动机/发电机电连通，以在功率分流操作模式中，当比率控制电动机/发电机用作电动机时，给比率控制电动机/发电机电供能。

Description

使用涡轮发电机的功率分流混合动力总成
技术领域
本教导总体包括用于车辆的混合动力总成，其利用排气膨胀机和由排气膨胀机供能的发电机。
背景技术
一些功率分流混合动力车辆通过将主功率源连接到差速传动装置将来自主功率源的功率分流，主功率源例如为发动机，差速传动装置例如为行星齿轮组。在这样的布置中，可获得不同的操作模式，包括混合动力操作模式，其中发动机能够在其最有效操作速度和扭矩下或接近其最有效操作速度和扭矩来操作，同时连接到差速传动装置的另一构件或其他构件的一个或多个电动机/发电机被控制来满足速度和扭矩需求。
在一些这样的混合动力车辆中，当电动机/发电机必须作为电动机操作来控制差速传动装置的构件时，其需要来自另一功率源的电功率。具有两个电动机/发电机的混合动力车辆可利用另一个电动机/发电机来操作为发电机，提供电功率以给必须操作为电动机的那个电动机/发电机供能。这可能在通过系统的一般功率流动上游的一些点处形成“功率循环”，其中能量必须从机械能转变为电能，然后返回到机械能，具有与提高的能量转换和传输相关的功率损失，或在电功率的产生增加到必须用作电动机的发电机/电动机上的负载的情况下具有类似的情形。在一些混合动力配置中，功率循环可能特别效率低，因为其可能使车轮轴的期望运动减慢。
发明内容
混合动力总成具有涡轮发电机，涡轮发电机具有轴。涡轮发电机可由来自发动机的排气驱动。混合动力总成包括功率分流变速器，其具有输入构件、输出构件和控制以改变输入构件与输出构件速度比率的比率控制电动机/发电机。在功率分流操作模式过程中，当比率控制电动机/发电机用作电动机时，涡轮发电机与比率控制电动机/发电机电连通，以给比率控制电动机/发电机电供能。
在本发明的一方面，混合动力总成在输入分离操作模式过程中具有在输入构件与输出构件的预定速度比率处的机械点。在输入分离操作模式过程中，在大于机械点出现所处的预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率下处，比率控制电动机/发电机被控制为用作发电机，并且在小于或等于机械点出现所处的预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处，被控制为用作由发电机供能的电动机和制动器中的一个。例如，在具有输入分流操作模式的功率分流混合动力车辆中，该输入分流操作模式具有机械点，在小于机械点出现所处的速度比率的速度比率下，比率控制电动机/发电机必须操作为电动机。涡轮发电机可被用于在这些操作条件下部分地或完全地给比率控制电动机/发电机供能，以使减小或消除与功率循环相关联的对另一电动机/发电机的依赖。
混合动力车辆可以是全车轮驱动功率分流车辆，其具有可驱动地联接到第一驱动轴的输出构件，和驱动地连接到第二驱动轴并且机械地与第一驱动轴分离的附加电动机/发电机。在这样的实施例中，电子控制器在全车轮驱动操作模式中控制比率控制电动机/发电机和附加电动机/发电机用作电动机。在输入分流操作过程中，涡轮发电机提供电功率给比率控制电动机/发电机，缓解或消除对用作发电机的附加电动机/发电机的需要，由此缓解或消除“通过道路”的功率循环，在该功率循环中，附加电动机/发动机将需要减慢第二驱动轴的向前运动来产生电功率。
在本教导的另一方面，混合动力总成可以是复合分流混合动力总成，例如但不限于具有输入分流模式和复合分流模式的两模式混合动力总成。混合动力总成具有在输入构件与输出构件的预定速度比率下的机械点，在该机械点处，可执行从输入分流操作模式到复合分流操作模式的转变，并且在复合分流操作模式中，具有另一机械点，该另一机械点在输入构件与输出构件的另一预定速度比率处。在复合分流操作模式中，连接到不同的齿轮构件的两个电动机/发电机二者一起起作用以在两个机械点之间的范围内的速度比率处控制输入构件与输出构件的速度比率。在复合分流操作模式中，这两个电动机/发电机中的至少一个用作电动机，以将机械功率从输入构件传输到输出构件。在复合分流操作模式过程中，涡轮发电机提供电功率给用作电动机的电动机/发电机。这减缓或消除附加电动机/发电机提供电功率给用作电动机的电动机/发电机的需求。两个电动机/发电机在复合分流操作模式中的在两个机械点之间的范围外的速度比率处所起的作用彼此相反。通过使用涡轮发电机来给用作电动机的电动机/发电机供能，代替使用另一电动机/发电机给用作电动机的电动机/发电机供能，因而避免否则将在这样的速度比率下出现的功率循环。
通过在功率分流操作模式中提供的更大的效率，降低了对固定比率操作模式的需要，增加了用于混合动力车辆的设计选择。
还公开了一种混合动力总成，包括：
涡轮发电机，具有轴；
功率分流混合动力变速器，具有
输入构件；
输出构件；
比率控制电动机/发电机，能控制以改变输入构件与输出构件的速度比率；并且
其中，在混合动力变速器的功率分流操作模式过程中，当比率控制电动机/发电机用作电动机时，涡轮发电机与比率控制电动机/发电机电连通，以给比率控制电动机/发电机电供能。
其中，功率分流操作模式为输入分流操作模式；其中，在输入分流操作模式过程中，在输入构件与输出构件的预定速度比率处，混合动力总成具有机械点，在该机械点处，比率控制电动机/发电机静止；其中，在输入分流操作模式过程中，在大于输入构件与输出构件的预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处，比率控制电动机/发电机被控制为用作发电机；并且
其中，在输入分流操作模式过程中，在小于或等于所述预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率下，比率控制电动机/发电机被控制为用作由涡轮发电机供能的制动器和电动机中的一个。
其中，功率分流混合动力变速器包括差速齿轮组，该差速齿轮组具有第一构件、第二构件和第三构件；其中，输入构件与第一构件连接以与其一致旋转，输出构件与第二构件连接以与其一致旋转，并且比率控制电动机/发电机连接到第三构件以一致旋转；并且还包括：
第一制动器，能选择性地接合以保持第一构件静止；
第一离合器，能选择性地接合以连接第二构件，以与第三构件一致旋转；
第二离合器，能选择性地接合以将输出构件连接到最终驱动传动装置；
其中，在纯电动操作模式中，第一制动器和第二离合器被接合，第一离合器被脱离，并且比率控制电动机/发电机被控制以用作电动机；
其中，在输入分流操作模式中，第二离合器被接合，并且第一制动器和第一离合器被脱离，并且涡轮发电机提供电功率给用作电动机的比率控制电动机/发电机；并且
其中，在固定比率操作模式中，第一离合器和第二离合器被接合，第一制动器被脱离，并且发动机运行。
混合动力总成还包括：
第一驱动轴和第二驱动轴；其中，输出构件能驱动地连接到第一驱动轴；
附加电动机/发动机，驱动地连接到第二驱动轴，并且与混合动力变速器和第一驱动轴机械分离；
其中，在全车轮驱动操作模式中，比率控制电动机/发电机和附加电动机/发电机用作电动机。
其中，变速器具有差速齿轮组，该差速齿轮组具有第一构件、第二构件和第三构件；其中，输出构件连接到第二构件以一致旋转；并且
其中，比率控制电动机/发电机连接到第三构件以一致旋转。
其中，差速齿轮组为第二差速齿轮组；并且还包括：
第一差速齿轮组，具有第一构件、第二构件和第三构件；
其中，输入构件连接到第一差速齿轮组的第一构件以一致旋转；
电动机/发电机，连接到第一差速齿轮组的第三构件以一致旋转；
互连构件，持续地将第一差速齿轮组的第二构件连接到第二差速齿轮组的第二构件以一致旋转；
第一离合器，能选择性地接合以将第二差速齿轮组的第一构件与第一差速齿轮组的第三构件连接以一致旋转；和
第一制动器，能选择性地接合以保持第二差速齿轮组的第一构件静止。
其中，第二差速齿轮组的第一构件为齿环构件，第二差速齿轮组的第二构件为支架构件，并且第二差速齿轮组的第三构件为太阳齿轮构件。
其中，功率分流操作模式为复合分流操作模式；其中，混合动力总成具有第一机械点，在该第一机械点处，连接到第一差速齿轮组的第三构件的电动机/发电机在输入构件与输出构件的第一预定速度比率处静止；其中，混合动力总成在第一机械点处从输入分流操作模式过渡到复合分流操作模式；
其中，在复合分流操作模式过程中，混合动力总成具有第二机械点，在该第二机械点处，比率控制电动机/发电机在输入构件与输出构件的第二预定速度比率处静止；并且
其中，在复合分流操作模式过程中，在小于第二预定速度比率的输入构件与输出构件的至少一些速度比率处，至少一个电动机/发电机被控制为用作由用作发电机的涡轮发电机供能的电动机。
还公开一种用于车辆的混合动力总成，包括：
发动机；
排气膨胀机，具有由来自发动机的排气驱动的可旋转轴；
发电机，连接到排气膨胀机的可旋转轴并且可由其驱动；
变速器，具有操作地连接到发动机的可旋转输入构件、可旋转输出构件和操作地连接输入构件和输出构件的至少一个差速齿轮组；
第一电动机/发电机和第二电动机/发电机，其至少一个连接所述至少一个差速齿轮组的构件以与其一致旋转；
电子控制器，操作地连接到发动机、连接到发电机并且连接到第一和第二电动机/发电机；并且
其中，电子控制器具有处理器，该处理器在功率分流操作模式过程中执行存储的算法，通过该存储的算法，电子控制器控制发电机以用作发电机，提供电功率给被控制以用作电动机的第一和第二电动机/发电机中的一个。
其中，功率分流操作模式为输入分流操作模式；其中，在输入分流操作模式过程中，混合动力总成具有机械点，在该机械点处，第一电动机/发电机在输入构件与输出构件的预定速度比率处静止；其中，在输入分流操作模式过程中，第一电动机/发电机被控制以在大于预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处用作发电机；并且
其中，在输入分流操作模式过程中，第一电动机/发电机被控制以在小于或等于预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处用作由用作发电机的发电机供能的电动机和制动器中的一个。
其中，所述至少一个差速齿轮组具有第一构件、第二构件和第三构件；其中，输入构件连接到第一构件以一致旋转，并且输出构件连接到第二构件以一致旋转，并且还包括：
最终驱动传动装置；
第一制动器，能选择性地接合以保持第一构件静止；
第一离合器，能选择性地接合以将第二构件连接到第三构件，以一致旋转；
第二离合器，能选择性地接合以将输出构件连接到最终驱动传动装置；并且
其中，在输入分流操作模式过程中，当第一电动机/发电机用作电动机时，第二离合器被接合，第一制动器和第一离合器被脱离，发动机运行，并且发电机用作提供电功率给第一电动机/发电机的发电机。
其中，差速齿轮组为第一差速齿轮组；并且进一步包括：
第二差速齿轮组，具有第一构件、第二构件和第三构件；
第二电动机/发电机，连接以与第二差速齿轮组的第三构件一致旋转；
互连构件，持续地将第一差速齿轮组的第二构件连接到第二差速齿轮组的第二构件，以一致旋转；
第一离合器，能选择性地接合以连接第二差速齿轮组的第一构件与第一差速齿轮组的第三构件，以一致旋转；和
第一制动器，能选择性地接合来保持第二差速齿轮组的第一构件静止。
其中，第二差速齿轮组的第一构件为齿环构件，第二差速齿轮组的第二构件为支架构件，并且第二差速齿轮组的第三构件为太阳齿轮构件。
其中，功率流操作模式为复合分流操作模式；
其中，在复合分流操作模式过程中，混合动力总成具有在输入构件与输出构件的预定速度比率处的机械点；其中，在复合分流操作模式过程中，在小于或等于预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处，第一和第二电动机/发电机中的至少一个被控制为用作由用作发电机的发电机供能的电动机和制动器中的一个。
混合动力总成还包括：
第一驱动轴和第二驱动轴；其中，输出构件可驱动地连接到第一驱动轴；
其中，第二电动机/发电机能驱动地连接到第二驱动轴，并且与第一驱动轴机械地分离；并且
其中，当发动机以串联混合动力操作模式运行时，控制器操作地连接到第二电动机/发电机，并且控制发电机用作发电机以给被控制为用作电动机以驱动第二驱动轴的第二电动机/发电机供能。
其中，第一构件为齿环构件，第二构件为支架构件，并且第三构件为太阳齿轮构件。
还公开一种混合动力总成，包括：
第一驱动轴和第二驱动轴；
发动机；
排气膨胀机，具有由来自发动机的排气可旋转地驱动的轴；
发电机，由排气膨胀机的所述轴驱动；
变速器，具有操作地连接到发动机的输入构件、输出构件和简单的行星齿轮组，该行星齿轮组具有齿环构件、支架构件和太阳齿轮构件；其中，输入构件连接到齿环构件以一致旋转，并且输出构件连接到支架构件以一致旋转；
第一电动机/发电机，连接到太阳齿轮构件；
第二电动机/发电机，驱动地连接到第二驱动轴，并且与发动机和第一驱动轴机械分离；
电子控制器，操作地连接到发动机，并且连接到第一和第二电动机/发电机，并且具有处理器，该处理器在发动机以输入分流操作模式运行时执行存储的算法，通过该算法，发电机被控制为用作发电机，提供电功率给被控制为用作电动机以驱动第三构件的第一电动机/发电机；并且
其中，在发动机以全车轮驱动输入分流操作模式运行时，发电机被控制为用作发电机，提供电功率给被控制为用作电动机以驱动第三构件的第一电动机/发电机功能，并且第二电动机/发电机被控制为用作电动机。
混合动力总成进一步包括：
最终驱动传动装置；
第一制动器，能选择性地接合以保持齿环构件静止；
第一离合器，能选择性地接合以连接支架构件与太阳齿轮构件，以一致旋转；
第二离合器，能选择性地接合以将输出构件连接到最终驱动传动装置；
其中，在纯电动全车轮驱动操作模式中，第一制动器和第二离合器被接合，第一离合器脱离，发电机关闭，发电机未被供能，并且第一和第二电动机/发电机被控制为用作电动机；
其中，在输入分流操作模式中，第二离合器被接合，并且第一制动器和第一离合器被脱离；
其中，在单轴纯电动操作模式过程中，第一离合器、第二离合器和第一制动器被脱离，发动机关闭，发电机和第一电动机/发电机未被供能，并且第二电动机/发电机被控制为用作电动机；并且
其中，在串联混合动力操作模式中，第一离合器被接合，第一制动器和第二离合器被脱离，发动机运行，并且发电机和第一电动机/发电机被控制为用作发电机，提供电功率给被控制为用作电动机的第二电动机/发电机。
其中，在输入分流操作模式过程中，混合动力传动系具有机械点，在该机械点处，第一电动机/发电机在输入构件与输出构件的预定速度比率处静止；其中，在输入分流操作模式过程中，在大于预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处，第一电动机/发电机被控制为用作发电机；并且其中，在输入分流操作模式过程中，在小于或等于预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处，第一电动机/发电机被控制为用作由发电机供能的电动机和制动器中的一个。
在结合附图理解时，本教导的上述特征和优点及其他特征和优点从下面实现本教导的较佳模式的详细描述变得显而易见。
附图说明
图1是具有根据本发明一方面的混合动力总成的车辆的示意图。
图2是示出图1的动力总成的一些部件的速度与图1的车辆的速度的示意性图表。
图3是具有根据本发明替换方面的混合动力总成的车辆的示意图。
图4是示出图3的动力总成的一些部件的速度与图3的车辆的速度的示意性图表。
具体实施方式
参照附图，其中，相似的附图标记指代相似的部件，图1显示了混合动力车辆10，混合动力车辆10具有混合动力总成12，混合动力总成12具有混合动力变速器14。混合动力总成12包括多个功率源，包括发动机E和第一电动机/发电机A，该第一电动机/发电机A为图1的实施例中的比率控制电动机/发电机。混合动力总成12配置为提供多个操作模式，包括输入分流操作模式，在该模式中，功率由在差速齿轮组16的不同构件处的发动机E和电动机/发电机二者提供。动力总成12利用由通过歧管20到排气膨胀机T的发动机排气18供能的发电机C来产生电力。发电机C可仅操作为发电机，或在一些实施例中，其可操作为电动机并且可操作为发电机，特别是如果排气膨胀机为例如具有压缩机(未示出)的涡轮增压器的组件的一部分。
排气膨胀机T也被称为排气涡轮机。排气膨胀机T中加热排气的膨胀使排气膨胀机T内的涡轮叶片和附接到其的可旋转轴22转动。可旋转轴22连接到发电机C的转子，该发电机C可被控制为在转子转动时产生电力。排气膨胀机T和发电机C一起被称为涡轮发电机。发电机C与电动机/发电机A电连通。在一些操作模式中，包括输入分流操作模式，当电动机/发电机A被控制为用作电动机时，由发电机C产生的电力被用于给电动机/发电机A供能。利用排气的能量来最终给电动机/发电机A供能可提高燃料的经济性。另外，如本文进一步说明的，避免了需要另一功率源来给电动机/发电机供能时形成的效率低的功率循环。
更具体地，变速器14具有输入构件24，其可操作地连接到发动机E的可旋转曲轴26。曲轴26可持续地连接到输入构件24，或通过发动机分断离合器(未示出)的接合选择地连接。而且，扭转减震器可定位在曲轴26和输入构件24之间。输入构件24直接地且持续地与差速齿轮组16的第一构件30连接以与其一致旋转。如本文所用，被连接或可连接以“一致旋转”或“共同旋转”的两个部件在被连接时以相同的速度一起旋转。
变速器14还具有输出构件28，其选择地被连接以与差速齿轮组16的第二构件32一致旋转。电动机/发电机A具有转子，该转子持续地被连接以与差速齿轮组16的第三构件34一致旋转。被连接到差速齿轮组16的不同构件的发动机E和电动机/发电机A的布置为功率分流布置，其允许发动机E被在预定高效操作速度下操作，同时电动机/发电机A的速度可被改变以如所期望地控制输入构件24与输出构件28的速度比率，以满足车辆的操作需求。因此，电动机/发电机A在图1的实施例中被称为比率控制电动机/发电机。
在一个实施例中，差速齿轮组16为简单的行星齿轮组，并且第一构件30为齿环构件，第二构件32为支架构件，第三构件34为太阳齿轮构件。如本领域技术人员所理解的，安装以在支架构件(第二构件32)上旋转的小齿轮与第一构件30(齿环构件)并且与第三构件(太阳齿轮构件)啮合。在本公开范围内可使用差速传动装置在输入构件24和输出构件28之间的其他布置，包括多个互连的差速齿轮组。
车辆10具有第一驱动轴40A和第二驱动轴40B。第一驱动轴40A连接到第一对车轮42A，并且第二驱动轴40B连接到第二对车轮42B。仅显示了每一对车轮42A，42B中的一个车轮。本领域技术人员将容易地理解，驱动轴可包括半轴或轴部分，和互连两个车轮(例如两个前车轮或两个后车轮)的差速器。在一个实施例中，车轮42A为前车轮，并且车轮42B为后车轮。图1中，车轮42A，42B显示具有附接的轮胎44。每一个车轮可还具有未示出的制动机构，例如摩擦盘制动器。
车辆10为功率分流全车轮驱动混合动力车辆，因为第一轴40A可连接到混合动力变速器14，并且第二轴40B可连接到电驱动模块46。电驱动模块46仅与混合动力变速器14电连接，如本文进一步说明的。这样，包括在电驱动模块46中的第二电动机/发电机B驱动地连接到第二驱动轴40B，但是与第一驱动轴40A机械分开。
当离合器C2接合时，输出构件28可操作地连接到第一驱动轴40A。离合器C2在本文中也被称为第二离合器。第二离合器C2的接合能够实现从输出构件28经由扭矩增大第一最终驱动传动装置50A到第一驱动轴40A的扭矩传输。在图1的实施例中，第一最终驱动传动装置50A具有第一齿轮52A，其在离合器C2被接合时连接为与输出构件28一致旋转。第一最终驱动传动装置50A还具有第二齿轮54A，其与第一齿轮52A啮合，并且连接到第一驱动轴40A以与其一致旋转。混合动力变速器14和第一最终驱动传动装置50A大体显示为封装在外壳51A内，外壳51A可以是单个外壳或多个互连的外壳。
电驱动模块46具有扭矩增大第二最终驱动传动装置50B。在图1的实施例中，第二最终驱动传动装置50B具有第一齿轮52B，其连接为与电动机/发电机B的电动机轴56一致旋转。第二最终驱动传动装置50B还具有第二齿轮54B，其与第一齿轮52B啮合，并且连接到第二驱动轴40B，以与其一致旋转。电动机/发电机B本文中也被称为“附加电动机/发电机”。电驱动模块46和第二最终驱动传动装置50B显示为封装在外壳51B中，外壳51B可以是单个外壳或多个互连外壳。
发电机C、电动机/发电机A和电动机/发电机B通过传输导体彼此电连接。一个或多个电子控制器60、一个或多个电池62和一个或多个功率逆变器I操作地连接到发电机C并且连接到电动机/发电机A和B。
电子控制器60包括至少一个处理器64，其基于多个车辆和动力总成输入执行一个或多个存储的算法，并且根据存储的算法产生建立多个操作模式的控制信号。车辆和动力总成输入可以是从操作地连接到车辆和动力总成的多个传感器接收的传感器信号。电子控制器60可配置为单个或分布式控制装置，其与发动机E、变速器14(包括离合器C1，C2和其制动器B1)、驱动轴40A，40B、发电机C、电动机/发电机A和B、功率逆变器I和电池62中的每一个连接，或以其他方式设置为与其硬连线或无线连通。传输导体可以是适用于发送和接收所需的电控制信号的硬连线或无线控制链路或路径，以进行车辆10上的适当功率流动控制和协调。
电子控制器60包括一个或多个控制模块，其具有一个或多个处理器64和有形非瞬时性存储器，例如只读存储器(ROM)，无论是光学的、磁性的、闪存或其他形式的。电子控制器60可还包括随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)等以及高速时钟、模数(A/D)和数模(D/A)电路和输入/输出电路和装置(I/O)以及适当的信号调制和缓冲电路。
电子控制器60可以是主机或分布式系统，例如计算机，如数字计算机或微计算机，用作车辆控制模块，和/或用作比例-积分-微分(PID)控制器装置，其具有处理器，以及用作存储器，有形非瞬时性计算机可读存储器，例如只读存储器(ROM)或闪存存储器。因此，控制器60可包括需要监视和控制混合动力总成12的所有软件、硬件、存储器、算法、连接件、传感器等。这样，由控制器60执行的一种或多种控制方法可被实现为与控制器60相关联的软件或固件。还应意识到，控制器60可还包括能够从多个传感器分析数据、比较数据和作出控制混合动力总成12需要的决定。而且，电子控制器60可以不同的实施例配置，以包括发动机控制模块、混合动力控制处理器和电动机控制处理器。
变速器14包括制动器B1，本文中被称为第一制动器，其能选择性地接合来通过将第一构件30固接到静止构件70，例如变速器壳体，来保持第一构件30静止。
变速器14还包括第一离合器C1，其能选择性地接合来连接第二构件32，以与第三构件34一致地旋转。如本领域技术人员可理解的，当行星齿轮组的两个构件连接到彼此以一致旋转，或都被制动时，行星齿轮组被锁定，并且其所有构件以相同的速度一致旋转，或在两个制动构件的情况下，都被保持静止。当离合器C1被接合时，输入构件24因此以与输出构件28相同的速度旋转，这被称为以1.0的固定速度比率直接驱动。
电子控制器60通过控制发动机E运行、第二离合器C2被接合、制动器B1和第一离合器C1被脱离并且电动机/发电机A根据需要用作电动机或用作发电机以控制第三构件34的速度，从而能够实现输出构件28的请求的扭矩和速度，同时发动机E在预定高效发动机速度下或接近预定高效发动机速度操作，来建立功率分流操作模式。参照图2，图表显示了在垂直轴80上的混合动力总成12的所选部件的速度和在水平轴82上的车辆速度。输入分流操作模式通过与附加电动机/发电机B连接的变速器14的操作而在小于速度V2的车辆速度下建立。发动机E的速度由曲线ES表示。电动机/发电机A的速度由曲线AS表示。由于电动机/发电机A连接到第三构件34，以与其一致旋转，因此曲线AS还表示第三构件34的速度S34。曲线BS表示电动机/发电机B的速度。应意识到，电动机/发电机B可在输入分流操作模式过程中操作为电动机，建立全车轮驱动输入分流操作模式。在车辆速度V2下，离合器C1被接合，同时离合器C2被保持接合，并且制动器B1被保持脱离。发动机速度ES于是等于第三构件34的速度S34和电动机/发电机A的速度AS。输出构件28的速度表示在曲线S28处。在低车辆速度下，例如在车辆起动之后，发动机E通常保持关闭，直到某一车辆速度，例如但不限于25英里每小时。由于发电机C在发动机E关闭时不可用，因此发动机速度ES和电动机/发电机A的速度AS的曲线图在这些低车辆速度下没有表示在图2中。应意识到，在所有操作模式中，混合动力总成12还供应所需的电功率给车辆附件，例如灯、音响系统等。
在输入分流操作模式过程中，混合动力总成12在车辆速度V1下具有机械点MP，在该点处电动机/发电机A的转子保持静止。操作模式中机械点的存在是有益的，因为在机械点处，即当电动机/发电机A静止并且仅使用用作制动器所需的电功率时，从发动机E到输出构件28的功率传输在电动机/发电机中不需要机械功率向电功率的转换。
在机械点MP处，电动机/发电机A的转子的速度为零，并且如果到输入构件24的扭矩被通过发动机E施加，则电动机/发电机A用作制动器，提供反作用扭矩到差速齿轮组16的第三构件34。在小于V1的车辆速度下(即在大于机械点MP处的预定速度比率的输入构件24与输出构件28的速度比率下)，电子控制器60控制电动机/发电机A来用作发电机，允许第三构件34相对于输入构件24的旋转方向向后回转，减慢第三构件34的旋转，并且吸收用于电动机/发电机B的电功率，以在电动机/发电机被命令作为电动机操作时使用或被存储在电池62中。机械点MP出现在输入构件24与输出构件的速度比率为对应于根据第一最终驱动传动装置50A的扭矩增大比率的车辆速度V1和在车辆速度V1下的发动机速度ES的预定速度比率时。应可理解，在机械点MP处的速度比率仅通过差速齿轮组16的第一和第三构件30，34的齿数确定，但是机械点MP沿水平轴82的准确位置不仅由第一和第三构件30,34上的齿数而且由输入构件24的旋转速度(即发动机速度ES)确定。因此，输入构件24的速度中的增大将机械点MP的位置移动到更高的车辆速度，并且相反地，输入构件24中速度的减小将机械点MP移动到较低的车辆速度。
在大于V1的车辆速度下(并且输入构件24与输出构件28的速度比率小于在机械点处的预定速度比率)，电子控制器60控制电动机/发电机A来用作电动机，向前(即沿与输入构件24相同的方向)旋转第三构件34，供应机械功率到第三构件34，该机械功率从至少部分地由发电机C供应的电功率转变，该电功率则由通过排气膨胀机T转变为电功率的排气能供应。由于排气热在输入分流操作模式中在车辆速度从V1到高达但是不包括车辆速度V2过程中被用作用于电动机/发电机A的最终功率源，即在输入分流操作模式中输入构件24与输出构件28的在输入分流操作模式中的速度比率下并且等于或小于在机械点MP的预定速度比率下，因此在输入分流操作模式过程中在这些比率下，电动机/发电机B不需要被控制为用作发电机，并且因此不减慢第二驱动轴40B的向前推进。否则需要电动机/发电机B减慢第二轴40B的旋转的功率循环因而被避免。如果来自电池62的电功率被用于供应功率给电动机/发电机A，则该功率量被减小由发电机C供应的量。
在车辆速度V2下，第一离合器C1被接合，同时离合器C2保持被接合，因而导致固定比率操作模式，以使被控制运行的发动机E在由第一最终驱动传动装置50A确定的速度比率下驱动第一驱动轴40A。
电子控制器60还可控制混合动力总成12来建立单轴纯电动操作模式，或全车轮驱动纯电动操作模式，或单轴串联混合动力操作模式。在单轴纯电动操作模式过程中，电子控制器60控制发动机E关闭，发动机C和电动机/发电机A关闭(即没有被供能)并且离合器C2脱离，同时电动机/发电机B使用来自电池62的电功率操作为电动机。在全车轮驱动纯电动操作过程中，电子控制器60控制发动机E关闭，发电机C关闭，制动器B1被接合，离合器C1被脱离，并且离合器C2被接合，同时电动机/发电机A和B使用来自电池62的电功率操作为电动机。在单轴串联混合动力操作模式过程中，控制器60控制发动机E运行，离合器C1被接合，并且制动器B1和离合器C2被脱离，同时电动机/发电机A被控制为用作由发动机曲轴26驱动的发电机，并且发电机C被控制为用作发电机，利用由排气膨胀机T中的发动机排气18驱动的旋转轴22来产生提供给电动机/发电机B的电功率，电动机/发电机B被控制为用作电动机。
图1是功率分流混合动力车辆10，因为来自发动机E的机械功率可由混合动力总成12分流为通过差速齿轮组16和第一最终驱动传动装置50A传递到驱动轴40A的功率，和通过电动机/发电机A和B传输到驱动轴40B的功率。即来自发动机E的功率的一部分可被通过电动机/发电机A转换为电力并且供给到电动机/发电机B以使驱动轴40B转动。图1中的混合动力总成12包括直接通过齿轮连接到驱动轴40B的比率控制电动机/发电机A和另一电动机/发电机B，并且能够以输入分流操作模式操作，如图2中所示，其中，比率控制电动机/发电机A的速度AS为发动机E的速度ES和输出构件28的速度S28(其自身与车辆速度成比例)的线性组合，并且另一电动机/发电机B的速度BS直接与车辆速度成比例。
应意识到，在功率分流操作模式的一部分过程中使用排气膨胀机T来给发电机C供能、发电机C然后给电动机/发电机A供能以驱动第三构件34的益处也可适用于其他混合动力车辆布置，例如图3的混合动力车辆110。混合动力车辆110具有混合动力总成112，混合动力总成112具有驱动仅一个轴40A的两模式混合动力变速器114。混合动力变速器114包括第二差速齿轮组116，该第二差速齿轮组116具有第一构件130、第二构件132和第三构件134。在一个实施例中，第二差速齿轮组116为简单的行星齿轮组，并且第一构件130为齿环构件，第二构件132为支架构件，并且第三构件134为太阳齿轮构件。
第一构件130通过第一离合器C1的选择接合能选择性地连接以与第三构件34一致旋转。第一构件130通过第一制动器B1的接合选择地固接(即保持到静止构件70)。第二构件132持续地连接以通过互连构件170与第二构件32一致旋转。第二构件132还持续地连接以与输出构件28一致旋转。第三构件134连接以与电动机/发电机B的转子一致旋转。没有提供电驱动模块46，并且第二轴和第二对车轮(图3中未示出)没有被驱动。
混合动力总成112由电子控制器60控制，以建立多个不同的操作模式。现在参照图4描述混合动力总成112的两个操作模式。图4为显示在垂直轴80上的混合动力总成112的所选部件的速度和水平轴上的车辆速度的图表。在低车辆速度下，例如车辆起动之后，发动机E通常保持关闭，直到某一车辆速度，例如但不限于25英里每小时。由于发电机C在发动机E关闭时不可用，因此发动机速度ES和电动机/发动机A的速度在这些较低车辆速度下没有表示在图4中。应意识到，在所有操作模式中，混合动力总成112还供应所需的电功率给车辆附件，例如灯、音响系统等。
输入分流操作模式建立在低于车辆速度V1以及对应于输入构件24与输出构件28的速度比率的车辆速度处。在输入分流操作模式过程中，制动器B1被接合，离合器C1被脱离，并且发动机E运行。第一机械点MP1出现在输入构件24与输出构件28的第一预定速度比率下，其对应于图4中的车辆速度V1处给定的输出构件28的速度S28和输入构件24的速度ES。在第一机械点MP1处，电动机/发电机A的转子静止，如电动机/发电机A的速度AS的图表所示。在大于第一机械点MP1的速度比率的速度比率下，其在小于速度V1的车辆速度下，电动机/发电机A用作发电机，并且电动机/发电机B被控制为用作电动机。
从输入分流操作模式到复合分流操作模式的转变通过接合离合器C1以及脱离制动器B1而发生在第一机械点MP1的第一预定速度比率下。在复合分流操作模式中，即在小于第一机械点MP1处的速度比率的输入构件24与输出构件28的速度比率下，在对应于大于速度V1并且高达但不包括速度V3的车辆速度范围的输入构件24与输出构件28的速度比率下，电动机/发电机A被控制为用作电动机，并且电动机/发电机B被控制为用作发电机。在输入构件24与输出构件28的对应于车辆速度V3的第二预定速度比率下，出现第二机械点MP2。在第二机械点处，电动机/发电机B的转子的速度静止，如由曲线BS所示的在第二机械点MP2处具有零速度值。在图3的实施例中，在复合分流操作模式中，电动机/发电机A和电动机/发电机B中的任一个可被用于控制速度比率。在不使用电池62或第一发电机C的情况下，并且在没有其他大的电负载时，由连接到差速齿轮组16和116的两个电动机/发电机A和B中的用作发电机的一个产生的电功率必须平衡由连接到差速齿轮组16和116的两个电动机/发电机中的用作电动机的另一个消耗的电功率。
在复合分流操作模式过程中，在输入构件24与输出构件28的在机械点MP1和机械点MP2之间的速度比率下，电动机/发电机A和B可一起工作以控制速度比率。由用作电动机的电动机/发电机A施加到差速齿轮组16和116的向前扭矩和由用作发电机的电动机/发电机B施加到差速齿轮组16和116的减慢扭矩提供反作用扭矩，以允许施加到输入构件24的向前扭矩，从而导致由输出构件28施加到第一驱动传动装置50A的第一齿轮52A的向前扭矩。但是，在小于出现在第二机械点MP2的第二预定速度比率的输入构件24与输出构件28的速度比率下(即在大于图4中的车辆速度V3的车辆速度下)，电动机/发电机B被控制为操作为电动机，并且电动机/发电机A不可能用作发电机以提供电功率给用作电动机的电动机/发电机B而没有抵制用作电动机的电动机/发电机B的比率控制作用。由用作电动机的电动机/发电机B沿向后旋转方向施加到差速齿轮组16和116的向后扭矩提供反作用扭矩，以允许向前扭矩被从输入构件24传输到输出构件28，但是将由用作发电机以供应发电机/电动机B的电动机/发电机A施加到差速齿轮组16和116的减慢扭矩，将需要来自第三电动机/发电机B的附加扭矩，增大了其负载和损失。因此，发电机C在大于图4中的V3的车辆速度下改用来给用作电动机的电动机/发电机B供能，同时第二电动机/发电机A被控制为以惯性前进或在减小的载荷、减小的不利扭矩和损失下发电。
虽然已经详细描述了实现本教导的很多方面的较佳模式，但是熟悉与本教导相关的领域的技术人员将意识到用于实践在所附权利要求范围内的本教导的多个替代方面。

Claims (10)

1.一种混合动力总成，包括：
涡轮发电机，具有轴；
功率分流混合动力变速器，具有
输入构件；
输出构件；
比率控制电动机/发电机，能控制以改变输入构件与输出构件的速度比率；并且
其中，在混合动力变速器的功率分流操作模式过程中，当比率控制电动机/发电机用作电动机时，涡轮发电机与比率控制电动机/发电机电连通，以给比率控制电动机/发电机电供能。
2.根据权利要求1所述的混合动力总成，其中，功率分流操作模式为输入分流操作模式；其中，在输入分流操作模式过程中，在输入构件与输出构件的预定速度比率处，混合动力总成具有机械点，在该机械点处，比率控制电动机/发电机静止；其中，在输入分流操作模式过程中，在大于输入构件与输出构件的预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处，比率控制电动机/发电机被控制为用作发电机；并且
其中，在输入分流操作模式过程中，在小于或等于所述预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率下，比率控制电动机/发电机被控制为用作由涡轮发电机供能的制动器和电动机中的一个。
3.根据权利要求2所述的混合动力总成，其中，功率分流混合动力变速器包括差速齿轮组，该差速齿轮组具有第一构件、第二构件和第三构件；其中，输入构件与第一构件连接以与其一致旋转，输出构件与第二构件连接以与其一致旋转，并且比率控制电动机/发电机连接到第三构件以一致旋转；并且还包括：
第一制动器，能选择性地接合以保持第一构件静止；
第一离合器，能选择性地接合以连接第二构件，以与第三构件一致旋转；
第二离合器，能选择性地接合以将输出构件连接到最终驱动传动装置；
其中，在纯电动操作模式中，第一制动器和第二离合器被接合，第一离合器被脱离，并且比率控制电动机/发电机被控制以用作电动机；
其中，在输入分流操作模式中，第二离合器被接合，并且第一制动器和第一离合器被脱离，并且涡轮发电机提供电功率给用作电动机的比率控制电动机/发电机；并且
其中，在固定比率操作模式中，第一离合器和第二离合器被接合，第一制动器被脱离，并且发动机运行。
4.根据权利要求2所述的混合动力总成，还包括：
第一驱动轴和第二驱动轴；其中，输出构件能驱动地连接到第一驱动轴；
附加电动机/发动机，驱动地连接到第二驱动轴，并且与混合动力变速器和第一驱动轴机械分离；
其中，在全车轮驱动操作模式中，比率控制电动机/发电机和附加电动机/发电机用作电动机。
5.根据权利要求1所述的混合动力总成，其中，变速器具有差速齿轮组，该差速齿轮组具有第一构件、第二构件和第三构件；其中，输出构件连接到第二构件以一致旋转；并且
其中，比率控制电动机/发电机连接到第三构件以一致旋转。
6.根据权利要求5所述的混合动力总成，其中，差速齿轮组为第二差速齿轮组；并且还包括：
第一差速齿轮组，具有第一构件、第二构件和第三构件；
其中，输入构件连接到第一差速齿轮组的第一构件以一致旋转；
电动机/发电机，连接到第一差速齿轮组的第三构件以一致旋转；
互连构件，持续地将第一差速齿轮组的第二构件连接到第二差速齿轮组的第二构件以一致旋转；
第一离合器，能选择性地接合以将第二差速齿轮组的第一构件与第一差速齿轮组的第三构件连接以一致旋转；和
第一制动器，能选择性地接合以保持第二差速齿轮组的第一构件静止。
7.根据权利要求6所述的动力总成，其中，第二差速齿轮组的第一构件为齿环构件，第二差速齿轮组的第二构件为支架构件，并且第二差速齿轮组的第三构件为太阳齿轮构件。
8.根据权利要求6所述的动力总成，其中，功率分流操作模式为复合分流操作模式；其中，混合动力总成具有第一机械点，在该第一机械点处，连接到第一差速齿轮组的第三构件的电动机/发电机在输入构件与输出构件的第一预定速度比率处静止；其中，混合动力总成在第一机械点处从输入分流操作模式过渡到复合分流操作模式；
其中，在复合分流操作模式过程中，混合动力总成具有第二机械点，在该第二机械点处，比率控制电动机/发电机在输入构件与输出构件的第二预定速度比率处静止；并且
其中，在复合分流操作模式过程中，在小于第二预定速度比率的输入构件与输出构件的至少一些速度比率处，至少一个电动机/发电机被控制为用作由用作发电机的涡轮发电机供能的电动机。
9.一种用于车辆的混合动力总成，包括：
发动机；
排气膨胀机，具有由来自发动机的排气驱动的可旋转轴；
发电机，连接到排气膨胀机的可旋转轴并且可由其驱动；
变速器，具有操作地连接到发动机的可旋转输入构件、可旋转输出构件和操作地连接输入构件和输出构件的至少一个差速齿轮组；
第一电动机/发电机和第二电动机/发电机，其至少一个连接所述至少一个差速齿轮组的构件以与其一致旋转；
电子控制器，操作地连接到发动机、连接到发电机并且连接到第一和第二电动机/发电机；并且
其中，电子控制器具有处理器，该处理器在功率分流操作模式过程中执行存储的算法，通过该存储的算法，电子控制器控制发电机以用作发电机，提供电功率给被控制以用作电动机的第一和第二电动机/发电机中的一个。
10.根据权利要求9所述的混合动力总成，其中，功率分流操作模式为输入分流操作模式；其中，在输入分流操作模式过程中，混合动力总成具有机械点，在该机械点处，第一电动机/发电机在输入构件与输出构件的预定速度比率处静止；其中，在输入分流操作模式过程中，第一电动机/发电机被控制以在大于预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处用作发电机；并且
其中，在输入分流操作模式过程中，第一电动机/发电机被控制以在小于或等于预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处用作由用作发电机的发电机供能的电动机和制动器中的一个。
CN201510401654.XA 2014-07-17 2015-07-09 使用涡轮发电机的功率分流混合动力总成 Active CN105313671B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/334,080 2014-07-17
US14/334,080 US9527499B2 (en) 2014-07-17 2014-07-17 Power-split hybrid powertrain using turbine generator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105313671A true CN105313671A (zh) 2016-02-10
CN105313671B CN105313671B (zh) 2018-04-24

Family

ID=55021890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510401654.XA Active CN105313671B (zh) 2014-07-17 2015-07-09 使用涡轮发电机的功率分流混合动力总成

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9527499B2 (zh)
CN (1) CN105313671B (zh)
DE (1) DE102015110473B4 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108791323A (zh) * 2017-05-04 2018-11-13 马涅蒂-马瑞利公司 用于控制适于道路车辆的混合动力驱动系统的方法
CN109018380A (zh) * 2017-06-08 2018-12-18 通用电气公司 用于飞行器的混合电力推进系统及操作方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9701175B2 (en) * 2015-04-14 2017-07-11 Ford Global Technologies, Llc Hybrid vehicle split exhaust system with exhaust driven electric machine and A/C compressor
US9862262B2 (en) * 2015-07-30 2018-01-09 Ford Global Technologies, Llc Hybrid vehicle powertrain
US10377221B2 (en) 2015-11-12 2019-08-13 GM Global Technology Operations LLC Powertrain including modular drive unit
DE102018200677A1 (de) * 2018-01-17 2019-07-18 Zf Friedrichshafen Ag Getriebe für ein Kraftfahrzeug

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1910065A (zh) * 2004-01-23 2007-02-07 易通公司 包括平滑换挡自动变速器的混合动力系统
US20070068712A1 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 Carnahan Eric S Hybrid Electric Vehicle
CN101070904A (zh) * 2006-05-11 2007-11-14 通用汽车环球科技运作公司 具有双重机械路径和固定减速比的单模式、复合－分流式变速器
CN101832372A (zh) * 2009-03-04 2010-09-15 通用汽车环球科技运作公司 具有两个行星齿轮组和两个电动机/发电机的输出分流式电动变速器
US20110021310A1 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 John Kresse System for Managing Torque in a Vehicle Driveline Coupled to an Internal Combustion Engine and an Electric Motor
CN102673368A (zh) * 2011-03-16 2012-09-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 可变比例功率分流混合动力变速器
CN102958728A (zh) * 2011-03-09 2013-03-06 Ygk株式会社 混合动力车辆

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4864151A (en) 1988-05-31 1989-09-05 General Motors Corporation Exhaust gas turbine powered electric generating system
US5558595A (en) 1995-02-17 1996-09-24 General Motors Corporation One-mode, input-split, parallel, hybrid transmission
EP1083319A4 (en) 1998-04-28 2005-12-28 Hitachi Ltd HYBRID VEHICLE AND METHOD AND DEVICE FOR DRIVING SUCH A VEHICLE
US5931757A (en) 1998-06-24 1999-08-03 General Motors Corporation Two-mode, compound-split electro-mechanical vehicular transmission
US6478705B1 (en) 2001-07-19 2002-11-12 General Motors Corporation Hybrid electric powertrain including a two-mode electrically variable transmission
US6953409B2 (en) 2003-12-19 2005-10-11 General Motors Corporation Two-mode, compound-split, hybrid electro-mechanical transmission having four fixed ratios
CH704652B1 (de) 2011-03-15 2014-12-31 Keymount GmbH Antriebseinheit für den Betrieb eines Fahrzeuges.
US9108628B2 (en) 2012-08-31 2015-08-18 GM Global Technology Operations LLC Turbo compounding hybrid generator powertrain
US9099882B2 (en) * 2013-01-18 2015-08-04 Caterpillar Inc. Turbine engine hybrid power supply

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1910065A (zh) * 2004-01-23 2007-02-07 易通公司 包括平滑换挡自动变速器的混合动力系统
US20070068712A1 (en) * 2005-09-23 2007-03-29 Carnahan Eric S Hybrid Electric Vehicle
CN101070904A (zh) * 2006-05-11 2007-11-14 通用汽车环球科技运作公司 具有双重机械路径和固定减速比的单模式、复合－分流式变速器
CN101832372A (zh) * 2009-03-04 2010-09-15 通用汽车环球科技运作公司 具有两个行星齿轮组和两个电动机/发电机的输出分流式电动变速器
US20110021310A1 (en) * 2009-07-23 2011-01-27 John Kresse System for Managing Torque in a Vehicle Driveline Coupled to an Internal Combustion Engine and an Electric Motor
CN102958728A (zh) * 2011-03-09 2013-03-06 Ygk株式会社 混合动力车辆
CN102673368A (zh) * 2011-03-16 2012-09-19 通用汽车环球科技运作有限责任公司 可变比例功率分流混合动力变速器

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108791323A (zh) * 2017-05-04 2018-11-13 马涅蒂-马瑞利公司 用于控制适于道路车辆的混合动力驱动系统的方法
US10988134B2 (en) 2017-05-04 2021-04-27 MARELLI EUROPE S.p.A Method to control a hybrid drive system for a road vehicle
CN109018380A (zh) * 2017-06-08 2018-12-18 通用电气公司 用于飞行器的混合电力推进系统及操作方法
CN109018380B (zh) * 2017-06-08 2022-05-24 通用电气公司 用于飞行器的混合电力推进系统及操作方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105313671B (zh) 2018-04-24
US9527499B2 (en) 2016-12-27
DE102015110473A1 (de) 2016-01-21
US20160016577A1 (en) 2016-01-21
DE102015110473B4 (de) 2023-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105313671A (zh) 使用涡轮发电机的功率分流混合动力总成
US8261550B2 (en) Power unit for an automotive vehicle and vehicle including such a power unit
EP2522541B1 (en) Front-and-rear-wheel drive vehicle
JP3949966B2 (ja) ハイブリッド電気ビークル用のパワー組合せ装置
CN101898509B (zh) 车内动力传动装置和用于车辆的驱动系统
CN101856968B (zh) 具有混合动力系的车辆
US10723224B2 (en) Electric vehicle drive unit
CN102673382A (zh) 轮边动力混合的驱动系统
CN106195229B (zh) 混合动力电动车辆的传动系统
CN104723859B (zh) 混合电动车辆的传动系统
BRPI1101442A2 (pt) trens de força hìbridos de veìculo elétrico
JP2003104072A (ja) 動力出力装置およびこれを備える自動車
CN107630987A (zh) 用于工作车辆传动系统的变速器
WO2008075130A1 (en) Power unit for an automotive vehicle and vehicle including such a power unit
CN103786593A (zh) 一种电-电混合动力汽车驱动系统及其控制方法
CN104340221A (zh) 一种双行星排四轴混合动力系统的能量回收控制方法
CN103754223A (zh) 一种电动汽车离合器工作状态判断方法
US20190366832A1 (en) Drivetrain architecture
Yamamoto et al. Transmission-equipped wheel hub motor for passenger cars
CN104029595A (zh) 电动汽车附件装置及电动汽车
CN102897209B (zh) 将电动机驱动动力转向与压缩机结合的装置及其控制方法
JP2019050705A (ja) 電気自動車用駆動装置
CN105082992A (zh) 动力传动系统及具有该动力传动系统的车辆
CN208069394U (zh) 四驱混动系统及汽车
GB2474039A (en) Electric drive system with control motor

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant