CN105317945B - 混合动力电动车辆的动力传输系统 - Google Patents

Abstract

一种混合动力电动车辆的动力传输系统，其可以包括输入轴、输出轴、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第一旋转轴、第二旋转轴、第三旋转轴、第四旋转轴、第五旋转轴、第六旋转轴和第七旋转轴，所述第一行星齿轮组具有三个旋转元件，所述第二行星齿轮组具有三个旋转元件，使得动力传输系统可以通过在节气门全开(WOT)发动时提供充分的动力性能来对ENG模式的转换进行抑制，并在第一HEV模式和第三HEV模式的转换时最大地使用发动机的动力。

Description

混合动力电动车辆的动力传输系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年7月30提交的韩国专利申请No.10-2014-0097364的优先权和权益，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电动车辆的动力传输系统，更特别地，涉及这样的一种混合动力电动车辆的动力传输系统，其能够通过在节气门全开(WOT)发动时提供充分的动力性能而对转换成ENG模式进行抑制，并在第一HEV模式和第三HEV模式的转换时最大地使用发动机的动力。

背景技术

车辆的环保技术是影响未来的车辆工业的生存的核心技术，先进车辆的制造商付出其全部力量发展环保车辆以符合环境和燃料效率法规。

因此，车辆制造商各自发展了作为未来车辆技术的电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、燃料电池电动车辆(FCEV)等。

由于未来车辆具有各种技术限制(例如重量和成本)，车辆制造商已经注意到混合动力电动车辆作为符合排放气体法规并改进燃料性能的现实问题的替代方案，并已经进入了商业化混合动力电动车辆的激烈竞争中。

混合动力电动车辆是使用两种或更多动力源的车辆。两种或更多动力源可以通过各种方案组合，使用现有化石燃料的汽油发动机或柴油发动机以及通过电能驱动的电机/发电机混合并用作动力源。

在混合动力电动车辆中，可以根据发动机和电机的组合来实现混合动力电动车辆仅通过电机驱动的EV模式、使用发动机和电机两者的HEV模式和仅使用发动机的ENG模式。

此外，通过在车辆停止时停止发动机的怠速停止，当车辆制动时通过使用车辆的动能来驱动发电机而不是通过现有的摩擦方式进行制动的再生制动来节省燃料，在驱动发电机时在电池中存储产生的电能并在驱动车辆时再次使用存储的电能等，混合动力电动车辆与现有的车辆相比可以获得显著的燃料效率增强效果。

混合动力电动车辆的动力传输系统分为单模式方案和多模式方案。

单模式方案具有不需要用于传输控制的如离合器和制动器的扭矩传输机构的优点，但具有当车辆以高速行驶时效率劣化并因此燃料效率低并需要额外的扭矩增加设备以将单模式方案应用至大尺寸车辆的缺点。

多模式方案具有当车辆以高速驱动时效率高且扭矩可以设计为增加并因此多模式方案可以应用至大尺寸和中等尺寸的车辆的优点。

因此，近年来，主要采用的是多模式方案而非单模式方案，并且导致的研究具有积极的进展。

多模式方案动力传输系统构造成包括多个行星齿轮组、用作电机和发电机的多个电机/发电机、能够控制行星齿轮组的旋转元件的多个扭矩传输机构(摩擦元件)、用作电机/发电机的动力源的电池等。

多模式方案动力传输系统根据行星齿轮组、电动机/发电机以及扭矩传输机构的连接构造而具有不同的操作机构。

此外，因为多模式方案动力传输系统具有持久性、动力传输效率、尺寸等根据连接构造而不同的特点，所以在混合动力电动车辆的动力传输系统中已经持续地研究和开发实现更强的、没有动力损失且紧凑的动力传输系统。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种混合动力电动车辆的动力传输系统，其可以通过在节气门全开(WOT)发动时提供充分的动力性能来抑制对ENG模式的转换，并在转换成第一HEV模式和第三HEV模式时最大化地利用发动机的动力。

本发明还致力于提供混合动力电动车辆的动力传输系统，其通过增加机械动力传输路径的权重以允许使用大发动机动力来降低电负载，在发动时替代ENG模式以降低模式转换的次数，并在模式转换时使全部旋转元件的RPM的改变最小化。

本发明还致力于提供混合动力电动车辆的动力传输系统，其可以提供车辆在高速驱动时在没有电机/发电机的电负载的情况下可以被驱动的ENG模式以改进的燃料效率。

本发明的一个方面提供一种混合动力电动车辆的动力传输系统，其包括输入轴、输出轴、第一行星齿轮组、第二行星齿轮组、第三行星齿轮组、第一旋转轴、第二旋转轴、第三旋转轴、第四旋转轴、第五旋转轴、第六旋转轴、第七旋转轴以及三个摩擦元件，发动机的动力输入至所述输入轴中，所述输出轴通过输出齿轮将传输的旋转动力输出，所述第一行星齿轮组具有由第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮的三个旋转元件构成并设置在所述输出轴上，所述第二行星齿轮组具有由第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮构成的三个旋转元件并设置在所述第一行星齿轮组的后侧，所述第三行星齿轮组具有由第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮构成的三个旋转元件并设置在所述第二行星齿轮组的后侧，所述第一旋转轴与第一电机/发电机直接连接，同时直接连接所述第一行星齿轮组的旋转元件中的一个旋转元件和所述第二行星齿轮组的旋转元件中的一个旋转元件，所述第二旋转轴与所述输出轴直接连接，同时直接连接所述第一行星齿轮组的除了连接所述第一旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件和所述第三行星齿轮组的旋转元件中的一个旋转元件，所述第三旋转轴直接连接所述第一行星齿轮组的除了连接所述第一旋转轴和所述第二旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件和输入轴，所述第四旋转轴使所述第二行星齿轮组的除了连接所述第一旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件与变速器壳体直接连接，所述第五旋转轴由所述第二行星齿轮组的除了连接所述第一旋转轴和所述第四旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件连接，所述第六旋转轴直接连接所述第三行星齿轮组的除了连接所述第二旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件和第二电机/发电机，所述第七旋转轴与所述变速器壳体选择性地连接，同时选择性地连接所述第三行星齿轮组的除了连接所述第二旋转轴和所述第六旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件和所述第五旋转轴，所述三个摩擦元件使旋转轴选择性地相互连接或选择性地将各自的旋转轴连接至变速器壳体。

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组的每一个都可以构造成单小齿轮行星齿轮组，并可以具有与第一电机/发电机连接并同时直接连接第一太阳齿轮和第二环形齿轮的第一旋转轴、直接连接第一行星架和第三行星架的第二旋转轴、连接第一环形齿轮和输入轴的第三旋转轴、将第二太阳齿轮连接至变速器壳体的第四旋转轴、包括第二行星架的第五旋转轴、将第三太阳齿轮连接至第二电机/发电机的第六旋转轴、以及包括第三环形齿轮的第七旋转轴。

三个摩擦元件的每一个可以包括第一制动器、第一离合器和第二离合器，所述第一制动器将第七旋转轴与变速器壳体选择性地连接，所述第一离合器作为第三行星齿轮组的直接接合装置，其将第二旋转轴与第七旋转轴选择性地连接，所述第二离合器将第五旋转轴和第七旋转轴选择性地连接。

在第一离合器和第二离合器和第一制动器的情况下，在EV模式1中，可以操作第一制动器，在EV模式2中，可以操作第一离合器，在HEV模式1中，可以操作第一制动器，在HEV模式2中，可以操作第一离合器，在HEV模式3中，可以操作第二离合器，在ENG模式1中，可以操作第一制动器和第二离合器，在ENG模式2中，可以操作第一离合器和第二离合器。

三个摩擦元件的每一个可以包括第一制动器、第一离合器和第二离合器，所述第一制动器将第七旋转轴与变速器壳体选择性地连接，所述第一离合器作为第三行星齿轮组的直接接合装置，其将第六旋转轴与第七旋转轴选择性地连接，所述第二离合器将第五旋转轴和第七旋转轴选择性地连接。

三个摩擦元件的每一个可以包括第一制动器、第一离合器和第二离合器，所述第一制动器将第七旋转轴与变速器壳体选择性地连接，所述第一离合器作为第三行星齿轮组的直接接合装置，其将第二旋转轴与第六旋转轴选择性地连接，所述第二离合器将第五旋转轴和第七旋转轴选择性地连接。

第一行星齿轮组可以构造成双小齿轮行星齿轮组，第二行星齿轮组和第三行星齿轮组的每一个构造成单小齿轮行星齿轮组，并可以具有与第一电机/发电机连接并同时直接连接第一太阳齿轮和第二环形齿轮的第一旋转轴、直接连接第一环形齿轮和第三行星架的第二旋转轴、连接第一行星架和输入轴的第三旋转轴、将第二太阳齿轮连接至变速器壳体的第四旋转轴、包括第二行星架的第五旋转轴、将第三太阳齿轮连接至第二电机/发电机的第六旋转轴、以及包括第三环形齿轮的第七旋转轴。

第一行星齿轮组和第三行星齿轮组的每一个可以构造成单小齿轮行星齿轮组，第二行星齿轮组构造成双小齿轮行星齿轮组，并可以具有与第一电机/发电机连接并同时直接连接第一太阳齿轮和第二行星架的第一旋转轴、直接连接第一行星架和第三行星架的第二旋转轴、连接第一环形齿轮和输入轴的第三旋转轴、将第二太阳齿轮连接至变速器壳体的第四旋转轴、包括第二环形齿轮的第五旋转轴、将第三太阳齿轮连接至第二电机/发电机的第六旋转轴、以及包括第三环形齿轮的第七旋转轴。

第一行星齿轮组和第二行星齿轮组的每一个可以构造成单小齿轮行星齿轮组，第三行星齿轮组构造成双小齿轮行星齿轮组，并可以具有与第一电机/发电机连接并同时直接连接第一太阳齿轮和第二环形齿轮的第一旋转轴、直接连接第一行星架和第三环形齿轮的第二旋转轴、连接第一环形齿轮和输入轴的第三旋转轴、将第二太阳齿轮连接至变速器壳体的第四旋转轴、包括第二行星架的第五旋转轴、将第三太阳齿轮连接至第二电机/发电机的第六旋转轴、以及包括第三行星架的第七旋转轴。

根据本发明的示例性实施方案，在全部构造中，两个EV模式、三个HEV模式和两个ENG模式可以在三个行星齿轮组、三个摩擦元件和两个电机/发电机的组合中实现。

另外，机械动力传输路径的权重可以通过将比发动机扭矩更大的扭矩传输至输出轴来增加，并可以使用比第一电机/发电机的相同规格更大的发动机的动力。

因为可以将比发动机扭矩更大的扭矩传输至输出轴，所以在相同的车辆速度下具有高发动机动力的高旋转驱动能够在WOT发动时启动，并可以实现更大的加速力。

此外，由于在HEV模式下可以实现比ENG模式更大的加速力，在发动时HEV模式不需要转换成ENG模式，因此，可以构造相对简单的系统，并基于模式减少可以减少摩擦元件，由此进一步增加效率。

车辆可以在高速驱动时在没有第一和第二电机/发电机的电负载的情况下通过提供ENG模式进行驱动以改进燃料效率。

本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的具体实施方式中显现或更详细地阐明。

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输系统的构造图。

图2为应用至根据本发明的各种示例性实施方案的动力传输系统的摩擦元件的每一种操作模式的操作图表。

图3为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传输系统的构造图。

图4为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传输系统的构造图。

图5为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传输系统的构造图。

图6为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传输系统的构造图。

图7为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传输系统的构造图。

应了解，附图并不必须按比例绘制，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特征。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、位置和形状，将部分地由特定目的的应用和使用环境加以确定。

在这些图形中，附图标记在贯穿附图的多幅图形中指代本发明的同样的或等同的部件。

具体实施方式

现在将详细提及本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案结合加以描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

下面将参考所附附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。

然而，与本发明无关的部分得以省略，以便清楚地解释本发明的示例性实施方案，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同或相似的元件。

在下面的描述中，由于组件的名称彼此相同，因此组件名称被分为“第一”，“第二”等以便区分名称，但组件的顺序并不特别限定于此。

图1为根据本发明的第一个示例性实施方案的动力传输系统的构造图。

参考图1，根据本发明的示例性实施方案的动力传输系统构造成第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3、第一电机/发电机MG1和第二电机/发电机MG2和三个摩擦元件BK1、CL1和CL2的组合。

作为单小齿轮行星齿轮组的第一行星齿轮组PG1包括第一太阳齿轮S1、第一环形齿轮R1和第一行星架PC1，所述第一行星架PC1可旋转地支撑在第一太阳齿轮S1和第一环形齿轮R1之间相互外接合的多个第一小齿轮P1。

作为单小齿轮行星齿轮组的第二行星齿轮组PG2包括第二太阳齿轮S2、第二环形齿轮R2和第二行星架PC2，所述第二行星架PC2可旋转地支撑在第二太阳齿轮S2和第二环形齿轮R2之间相互外接合的多个第二小齿轮P2。

作为单小齿轮行星齿轮组的第三行星齿轮组PG3包括第三太阳齿轮S3、第三环形齿轮R3和第三行星架PC3，所述第三行星架PC3可旋转地支撑在第三太阳齿轮S3和第三环形齿轮R3之间相互外接合的多个第三小齿轮P3。

第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3从发动机ENG顺序地设置在输出轴OS上，并具有七个旋转轴TM1至TM7，而各自的旋转元件直接相互接合或选择性地相互连接。

更详细地，第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3具有七个旋转轴TM1至TM7，而第一行星齿轮组PG1的第一太阳齿轮S1与第二行星齿轮组PG2的第二环形齿轮R2直接连接，第二行星齿轮组PG2的第二行星架PC2与第三行星齿轮组PG3的第三环形齿轮R3选择性地连接，第三行星齿轮组PG3的第三行星架PC3与第一行星齿轮组PG1的第一行星架PC1直接连接。

第一旋转轴TM1构造成连接第一太阳齿轮S1和第二环形齿轮R2，并与第一电机/发电机MG1直接连接。

第二旋转轴TM2构造成连接第一行星架PC1和第三行星架PC3，并与输出轴OS直接连接从而作为输出元件连续地操作。

第三旋转轴TM3包括第一环形齿轮R1，并与输入轴IS直接连接从而作为输入元件连续地操作。

第四旋转轴TM4包括第二太阳齿轮S2，并与变速器壳体H直接连接从而作为固定元件连续地操作。

第五旋转轴TM5包括第二行星架PC2。

第六旋转轴TM6包括第三太阳齿轮S3，并与第二电机/发电机MG2直接连接。

第七旋转轴TM7包括第三环形齿轮R3，并与变速器壳体H选择性地连接。

如上所述，作为独立动力源的第一电机/发电机MG1和第二电机/发电机MG2具有电机和发电机的功能。

第一电机/发电机MG1作为与第一旋转轴TM1直接连接以提供旋转动力的电机操作，或用作在通过第一旋转轴TM1的旋转力旋转时产生电力的发电机。

第二电机/发电机MG2作为与第六旋转轴TM6直接连接以提供旋转动力的电机操作，或用作在通过第六旋转轴TM6的旋转力旋转时产生电力的发电机。

摩擦元件中的第一制动器BK1为选择性地连接旋转元件和固定元件(变速器壳体)的摩擦元件，第一离合器CL1和第二离合器CL2作为选择性地连接旋转元件和固定元件的摩擦元件可以包括通过液压相互摩擦接合的多片式液压摩擦元件。

第一制动器BK1设置成选择性地连接第七旋转轴TM7和变速器壳体H，因此，第七旋转轴TM7可以选择性地作为固定元件操作。

在于基于图1的第一个示例性实施方案中，第一离合器CL1通过三个旋转轴TM2、TM6和TM7中的两个旋转轴将包括第三行星齿轮组PG3的三个旋转元件的第三行星齿轮组PG3的三个旋转元件相互连接，从而允许第三行星齿轮组PG3直接接合，其公开了第一离合器CL1设置在第二旋转轴TM2和第七旋转轴TM7之间，第二离合器CL2选择性地连接第五旋转轴TM5和第七旋转轴TM7。

在图1中，公开了发动机ENG设置在第一行星齿轮组PG1的前侧，但本发明不限于此，发动机ENG可以设置在第三行星齿轮组PG3的后侧。

图2为应用至根据本发明的第一个示例性实施方案的动力传输系统的摩擦元件的每一种操作模式的操作图表。

参考图2，将在下面描述对于每种操作模式的摩擦元件的操作状态。

在EV模式1中，第一制动器BK1操作，在EV模式2中，第一离合器CL1操作，在HEV模式1中，第一制动器BK1操作，在HEV模式2中，第一离合器CL1操作，在HEV模式3中，第二离合器CL2操作，在ENG模式1中，第一制动器BK1和第二离合器CL2操作，在ENG模式2中，第一离合器CL1和第二离合器CL2操作。

如上所述，根据本发明的第一个示例性实施方案的动力传输系统可以实现两个EV模式、三个HEV模式和两个ENG模式。

下文中，将在下面描述每种模式的操作原理。

[EV模式1]

EV模式是通过在发动机停止时将电池的动力供应至电机/发电机来用电机/发电机的动力驱动车辆的模式。

EV模式因为发动机停止而对燃料效率改进产生很大影响，其具有车辆在没有额外的向后设备的情况下可以被向后驱动的优点，在停止后的启动和低速驱动时操作，并需要动力源旋转得比用于防止滑坡或在斜坡上迅速加速的输出构件更迅速的减速传动比。

在这种条件下，在EV模式1中，第二电机/发电机MG2被操作控制，同时通过操作第一制动器BK1将第七旋转轴TM7作为固定元件操作，因此，根据第三行星齿轮组PG3的齿数比执行减速输出，同时执行第六旋转轴TM6中的输入。

[EV模式2]

电机/发电机具有这样的特性：效率取决于旋转速度和扭矩，这意味着即使供应相同的电流，电能转化成旋转和扭矩的机械能的比例也会变化。

亦即，在EV模式中使用的电池的电流通过燃料的燃烧或在发动机中的再生制动而积累能量，不论再生路径而有效使用积累的能量直接关系到燃料效率的改进。

由于这种原因，近年来，存在即使在电动车辆中也安装具有两个或更多挡位的变速器的趋势，因为在混合动力电动车辆的EV模式中提供两个或更多变速挡位是有利的，所以甚至在本发明的示例性实施方案中也提供了EV模式2。

通过考虑这一点来审视EV模式2的传输过程时，在第二电机/发电机MG2的效率低的时刻，车辆速度增加以取消第一制动器BK1的操作，在EV模式2中以EV模式1驱动的过程中，第一离合器CL1被操作控制。

然后，由于作为第三行星齿轮组PG3的直接接合装置的第一离合器CL1操作，第三行星齿轮组PG3处于直接接合状态中，因此，在第二、第六和第七旋转轴以相同速度旋转时，输入正好是输出。

[HEV模式1]

在HEV模式1中，发动机的动力通过机械路径和电路径传输至输出构件，动力通过行星齿轮组被分配，由于连接至行星齿轮组的发动机和电机/发电机可以不论车辆速度而任意地控制旋转速度，因此发动机和电机/发电机用作电子连续可变变速器。

因此，在现有变速器中，发动机速度和扭矩相对于给定车辆速度固定，而电子连续可变变速器可以任意地改变发动机速度和扭矩，发动机的驱动效率可以最大化，燃料效率的改进可以实现。

考虑到这一点，在EV模式1中，与输出轴OS连接的第二旋转轴TM2被限制，剩余的第一旋转轴TM1和第三旋转轴TM3在第一行星齿轮组PG1中可旋转。

因此，通过使用第一电机/发电机MG1启动发动机ENG后，发动机ENG和第一电机/发电机MG1的速度可以不论车辆的速度而被控制。

此外，由于第一电机/发电机MG1的扭矩以顺时针施加而不论旋转方向，发动机ENG和第一电机/发电机MG1的扭矩的总和被传输至输出轴以产生高驱动动力。

此外，当第一电机/发电机MG1以逆时针旋转时，第一电机/发电机MG1用作发电机，当第一电机/发电机MG1以顺时针旋转时(当然，在此情况下，发动机ENG的旋转速度比之前的更低)，第一电机/发电机MG1用作电机。

因为发动机ENG和第一电机/发电机MG1可以在HEV模式1中按需而被连续可变地控制(输入分支)，HEV模式1可以显示出在燃料效率和动力性能方面非常优秀的性能。

[HEV模式2]

在本发明的示例性实施方案中，输入分支模式可以设定为两种类型，整体上，发动机和电机/发电机与车辆速度的旋转速度比可以通过改变第二行星齿轮组PG2的齿数比而设定为两种类型，每个旋转元件的旋转速度水平整体地降低以辅助燃料效率改进。

在EV模式2中，与输出轴OS连接的第一行星齿轮组PG1的第二旋转轴TM2被限制，剩余的第一旋转轴TM1和第三旋转轴TM3可旋转。

因此，当发动机ENG和第一电机/发电机MG1被控制时，发动机ENG和第一电机/发电机MG1的速度可以不论车辆的速度而被连续可变地控制。

此外，当第一电机/发电机MG1以逆时针旋转时，第一电机/发电机MG1用作发电机，当第一电机/发电机MG1以顺时针旋转时(当然，在此情况下，发动机ENG的旋转速度比之前的更低)，第一电机/发电机MG1用作电机。

这样，因为发动机ENG和第一电机/发电机MG1可以按需被连续可变地控制，所以EV模式2可以显示出在燃料效率和动力性能方面非常优秀的性能。

[HEV模式3]

在HEV输入分支模式下，连接至输出构件的电机/发电机的旋转速度被限制到车辆速度，因此，难以有效地操作电机/发电机，并减少了电机/发电机的能力。

特别地，当车辆速度高时，限制到车辆速度的电机/发电机的旋转速度由此是高的，电机/发电机的效率劣化，因此，不能实现优化的燃料效率。

在这种条件下，当与发动机ENG连接的第一行星齿轮组PG1和与输出齿轮OG连接的第二行星齿轮组PG2的两个不同元件相互接合从而控制发动机ENG和两个电机/发电机MG1和MG2的旋转速度而不论车辆速度时，连续可变变速器的功能再次操作以实现燃料效率改进。

因此，当第二离合器CL2操作时，第二电机/发电机MG2的速度和扭矩通过第二行星齿轮组PG2而被发动机ENG的速度和扭矩限制，因为第一行星齿轮组PG1和第三行星齿轮组PG3通过第二旋转轴TM2相互连接，因此速度和扭矩彼此受限。

此外，第一电机/发电机MG1和第二电机/发电机MG2需要具有相互的电能平衡，同时第一行星齿轮组PG1和第三行星齿轮组PG3的全部旋转元件在速度和扭矩方面彼此相关，电子连续可变变速器的功能被执行。

[ENG模式1]

混合动力电动车辆的燃料效率改进的核心技术是再生能量的回收和再利用以及发动机操作点的任意控制。

此外，发动机操作点的控制伴随着发动机的机械能在电机/发电机中转换成电能的过程以及电机/发电机的电能在电机/发电机中再次转换成机械能的过程的两个能量转换过程。

在能量转换的过程中，总能量不输出，在转换的中间产生损失，在预定的驱动条件下，燃料效率可能在车辆仅通过发动机驱动的ENG模式下比混合操作模式更出色。

亦即，在ENG模式1中，当第一制动器BK1和第二离合器CL2相互联接时，发动机ENG的动力通过第二旋转轴TM2被传输至输出轴OS，同时第一旋转轴TM1停止且第七旋转轴TM7停止，减速传动比形成。

在此情况下，由于不需要第一电机/发电机MG1和第二电机/发电机MG2的动力，所以建立了车辆仅通过发动机的动力驱动的ENG模式。

[ENG模式2]

在ENG模式2中，当第一离合器CL1和第二离合器CL2相互联接时，第三行星齿轮组PG3的全部旋转元件整体地旋转，因此，第七旋转轴TM7以与输出相同的速度旋转，第二旋转轴TM2加速以根据第二行星齿轮组PG2的齿数比而旋转。

此外，与发动机ENG连接的第一旋转轴TM1以比第二旋转轴TM2更低的速度旋转，因此，加速传动比形成。

在此情况下，由于不需要第一电机/发电机MG1和第二电机/发电机MG2的动力，所以建立了车辆仅通过发动机的动力驱动的ENG模式。

如上所述，根据本发明的第一个示例性实施方案，在全部构造中，两个EV模式、三个HEV模式和两个ENG模式可以在三个行星齿轮组PG1、PG2和PG3、三个摩擦元件BK1、CL1和CL2以及两个电机/发电机MG1和MG2的组合中实现。

此外，在本发明的第一个示例性实施方案中，发动机ENG的动力输入至第一行星齿轮组的第一环形齿轮R1中，第一电机/发电机MG1的动力输入至第一太阳齿轮S1中，因此，比发动机ENG的扭矩更大的扭矩被传输至输出轴OS以增加机械动力传输路径的权重，并使用第一电机/发电机MG1的相同规格更大的发动机动力。

另外，在本发明的第一个示例性实施方案中，因为可以将比发动机扭矩更大的扭矩传输至输出轴，所以在相同的车辆速度下的具有高发动机动力的高旋转驱动能够在WOT发动时启动，并可以实现更大的加速力。

此外，在本发明的第一个示例性实施方案中，由于在HEV模式下可以实现比ENG模式更大的加速力，所以在发动时HEV模式不需要转换成ENG模式，因此，可以构成相对简单的系统，并基于模式减少可以减少摩擦元件，由此进一步增加效率。

车辆可以在没有第一和第二电机/发电机的电负载的情况下通过在高速驱动时提供ENG模式来驱动来改进燃料效率。

图3为根据本发明的第二个示例性实施方案的动力传输系统的构造图。

参考图3，在第一个示例性实施方案中，作为第三行星齿轮组PG3的直接接合装置的第一离合器CL1设置在第二旋转轴TM2和第七旋转轴TM7之间，但在第二个示例性实施方案中，作为第三行星齿轮组PG3的直接接合装置的第一离合器CL1设置在第六旋转轴TM6和第七旋转轴TM7之间。

因为第二个示例性实施方案与第一个示例性实施方案的区别仅在于第一离合器CL1的布局位置，且第二个示例性实施方案在操作效果上与第一个示例性实施方案相同，因此将省略其详细的说明。

图4为根据本发明的第三个示例性实施方案的动力传输系统的构造图。

参考图4，在第一个示例性实施方案中，作为第三行星齿轮组PG3的直接接合装置的第一离合器CL1设置在第二旋转轴TM2和第七旋转轴TM7之间，但在第三个示例性实施方案中，作为第三行星齿轮组PG3的直接接合装置的第一离合器CL1设置在第二旋转轴TM2和第六旋转轴TM6之间。

因为第三个示例性实施方案与第一个示例性实施方案的区别仅在于第一离合器CL1的布局位置，且第三个示例性实施方案在操作效果上与第一个示例性实施方案相同，因此将省略其详细的说明。

图5为根据本发明的第四个示例性实施方案的动力传输系统的构造图。

参考图5，在第一个示例性实施方案中，第一行星齿轮组PG1由单小齿轮行星齿轮组构造，但在第四个示例性实施方案中，第一行星齿轮组PG1由双小齿轮行星齿轮组构造。

因此，与第一行星齿轮组PG1相关的第一旋转轴TM1构造成连接第一太阳齿轮S1和第二环形齿轮R2，第二旋转轴TM2构造成连接第一环形齿轮R1和第三行星架PC3，第三旋转轴TM3构造成包括第一行星架PC1。

因为第四个示例性实施方案与第一个示例性实施方案的区别仅在于第二旋转轴TM2和第三旋转轴TM3的构造，且第四个示例性实施方案在操作效果上与第一个示例性实施方案相同，因此将省略其详细的说明。

图6为根据本发明的第五个示例性实施方案的动力传输系统的构造图。

参考图6，在第一个示例性实施方案中，第二行星齿轮组PG2由单小齿轮行星齿轮组构造，但在第五个示例性实施方案中，第二行星齿轮组PG2由双小齿轮行星齿轮组构造。

因此，与第二行星齿轮组PG2相关的第一旋转轴TM1构造成连接第一太阳齿轮S1和第二行星架PC2，第四旋转轴TM4构造成包括第二太阳齿轮S2，第五旋转轴TM5构造成包括第二环形齿轮R2。

因为第五个示例性实施方案与第一个示例性实施方案的区别仅在于第一旋转轴TM1和第五旋转轴TM5的构造，且第五个示例性实施方案在操作效果上与第一个示例性实施方案相同，因此将省略其详细的说明。

图7为根据本发明的第六个示例性实施方案的动力传输系统的构造图。

参考图7，在第一个示例性实施方案中第三行星齿轮组PG3由单小齿轮行星齿轮组构造，但在第六个示例性实施方案中第三行星齿轮组PG3由双小齿轮行星齿轮组构造。

因此，与第三行星齿轮组PG3相关的第二旋转轴TM2构造成连接第一行星架PC1和第三环形齿轮R3，第六旋转轴TM6构造成包括第三太阳齿轮S3，第七旋转轴TM7构造成包括第三行星架PC3。

因为第六个示例性实施方案与第一个示例性实施方案的区别仅在于第二旋转轴TM2和第七旋转轴TM7的构造，且第六个示例性实施方案在操作效果上与第一个示例性实施方案相同，因此将省略其详细的说明。

为了便于解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

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。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多修改和变化都是可能的。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导及其各种变体和修改的很多修改和变化都是可能的。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案加以限定。

Claims (14)

1.一种混合动力电动车辆的动力传输系统，包括：

输入轴，发动机的动力输入至所述输入轴中；

输出轴，所述输出轴通过输出齿轮将传输的旋转动力输出；

第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有包括第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮的三个旋转元件并设置在所述输出轴上；

第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有包括第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮的三个旋转元件并设置在所述第一行星齿轮组的后侧；

第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组具有包括第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮的三个旋转元件并设置在所述第二行星齿轮组的后侧；

第一旋转轴，所述第一旋转轴与第一电机/发电机直接连接，同时直接连接所述第一行星齿轮组的旋转元件中的一个旋转元件和所述第二行星齿轮组的旋转元件中的一个旋转元件；

第二旋转轴，所述第二旋转轴与所述输出轴直接连接，同时直接连接所述第一行星齿轮组的除了连接所述第一旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件和所述第三行星齿轮组的旋转元件中的一个旋转元件；

第三旋转轴，所述第三旋转轴直接连接所述第一行星齿轮组的除了连接所述第一旋转轴和所述第二旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件和所述输入轴；

第四旋转轴，所述第四旋转轴将所述第二行星齿轮组的除了连接所述第一旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件与变速器壳体直接连接；

第五旋转轴，所述第五旋转轴具有所述第二行星齿轮组的除了连接所述第一旋转轴和所述第四旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件；

第六旋转轴，所述第六旋转轴直接连接所述第三行星齿轮组的除了连接所述第二旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件和第二电机/发电机；

第七旋转轴，所述第七旋转轴与所述变速器壳体选择性地连接，同时选择性地连接所述第三行星齿轮组的除了连接所述第二旋转轴和所述第六旋转轴的旋转元件之外的一个旋转元件和所述第五旋转轴；以及

三个摩擦元件，所述三个摩擦元件中的两个摩擦元件将旋转轴选择性地相互连接，另一个摩擦元件将旋转轴选择性地连接至所述变速器壳体。

2.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输系统，其中第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组中的每一个都构造成单小齿轮行星齿轮组，并具有与所述第一电机/发电机连接并同时直接连接所述第一太阳齿轮和所述第二环形齿轮的第一旋转轴、直接连接第一行星架和第三行星架的第二旋转轴、连接所述第一环形齿轮和所述输入轴的第三旋转轴、将所述第二太阳齿轮连接至所述变速器壳体的第四旋转轴、包括所述第二行星架的第五旋转轴、将所述第三太阳齿轮连接至所述第二电机/发电机的第六旋转轴以及包括所述第三环形齿轮的第七旋转轴。

3.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输系统，其中所述三个摩擦元件中的每一个包括：

第一制动器，所述第一制动器将所述第七旋转轴与所述变速器壳体选择性地连接；

第一离合器，所述第一离合器作为所述第三行星齿轮组的直接接合设备，所述第一离合器将所述第二旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接；和

第二离合器，所述第二离合器将所述第五旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接。

4.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输系统，其中所述三个摩擦元件中的每一个包括：

第一制动器，所述第一制动器将所述第七旋转轴与所述变速器壳体选择性地连接；

第一离合器，所述第一离合器作为所述第三行星齿轮组的直接接合设备，所述第一离合器将所述第六旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接；和

第二离合器，所述第二离合器将所述第五旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接。

5.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输系统，其中所述三个摩擦元件中的每一个包括：

第一制动器，所述第一制动器将所述第七旋转轴与所述变速器壳体选择性地连接；

第一离合器，所述第一离合器作为所述第三行星齿轮组的直接接合设备，所述第一离合器将所述第二旋转轴与所述第六旋转轴选择性地连接；和

第二离合器，所述第二离合器将所述第五旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接。

6.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输系统，其中所述第一行星齿轮组构造成双小齿轮行星齿轮组，所述第二行星齿轮组和第三行星齿轮组中的每一个构造成单小齿轮行星齿轮组并具有与所述第一电机/发电机连接并同时直接连接所述第一太阳齿轮和所述第二环形齿轮的第一旋转轴、直接连接所述第一环形齿轮和所述第三行星架的第二旋转轴、连接所述第一行星架和所述输入轴的第三旋转轴、将所述第二太阳齿轮连接至所述变速器壳体的第四旋转轴、包括所述第二行星架的第五旋转轴、将所述第三太阳齿轮连接至所述第二电机/发电机的第六旋转轴以及包括所述第三环形齿轮的第七旋转轴。

7.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输系统，其中所述第一行星齿轮组和第三行星齿轮组中的每一个构造成单小齿轮行星齿轮组，所述第二行星齿轮组构造成双小齿轮行星齿轮组并具有与所述第一电机/发电机连接并同时直接连接所述第一太阳齿轮和所述第二行星架的第一旋转轴、直接连接所述第一行星架和所述第三行星架的第二旋转轴、连接所述第一环形齿轮和所述输入轴的第三旋转轴、将所述第二太阳齿轮连接至所述变速器壳体的第四旋转轴、包括所述第二环形齿轮的第五旋转轴、将所述第三太阳齿轮连接至所述第二电机/发电机的第六旋转轴以及包括所述第三环形齿轮的第七旋转轴。

8.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输系统，其中第一行星齿轮组和第二行星齿轮组中的每一个构造成单小齿轮行星齿轮组，所述第三行星齿轮组构造成双小齿轮行星齿轮组并具有与所述第一电机/发电机连接并同时直接连接所述第一太阳齿轮和所述第二环形齿轮的第一旋转轴、直接连接所述第一行星架和所述第三环形齿轮的第二旋转轴、连接所述第一环形齿轮和所述输入轴的第三旋转轴、将所述第二太阳齿轮连接至所述变速器壳体的第四旋转轴、包括所述第二行星架的第五旋转轴、将所述第三太阳齿轮连接至所述第二电机/发电机的第六旋转轴以及包括所述第三行星架的第七旋转轴。

9.一种混合动力电动车辆的动力传输系统，包括：

输入轴，发动机的动力输入至所述输入轴中；

输出轴，所述输出轴通过输出齿轮将传输的旋转动力输出；

第一行星齿轮组，作为单小齿轮行星齿轮组的所述第一行星齿轮组具有包括第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮的三个旋转元件并设置在所述输出轴上；

第二行星齿轮组，作为单小齿轮行星齿轮组的所述第二行星齿轮组具有包括第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮的三个旋转元件并设置在所述第一行星齿轮组的后侧的相同轴线上；

第三行星齿轮组，作为单小齿轮行星齿轮组的所述第三行星齿轮组具有包括第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮的三个旋转元件并设置在所述第二行星齿轮组的后侧的相同轴线上；

第一旋转轴，所述第一旋转轴与第一电机/发电机连接，同时直接连接所述第一太阳齿轮和所述第二环形齿轮；

第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接所述第一行星架和所述第三行星架并与所述输出轴直接连接；

第三旋转轴，所述第三旋转轴连接所述第一环形齿轮和所述输入轴；

第四旋转轴，所述第四旋转轴将所述第二太阳齿轮连接至变速器壳体；

第五旋转轴，所述第五旋转轴包括所述第二行星架；

第六旋转轴，所述第六旋转轴将所述第三太阳齿轮连接至第二电机/发电机；

第七旋转轴，所述第七旋转轴包括所述第三环形齿轮，并与所述第五旋转轴选择性地连接，并与变速器壳体选择性地连接；以及

三个摩擦元件，所述三个摩擦元件中的两个摩擦元件将旋转轴选择性地相互连接，另一个摩擦元件将旋转轴选择性地连接至所述变速器壳体。

10.根据权利要求9所述的混合动力电动车辆的动力传输系统，其中所述三个摩擦元件中的每一个包括：

第一制动器，所述第一制动器将所述第七旋转轴与所述变速器壳体选择性地连接；

第一离合器，所述第一离合器作为所述第三行星齿轮组的直接接合设备，所述第一离合器将所述第二旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接；和

第二离合器，所述第二离合器将所述第五旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接。

11.根据权利要求9所述的混合动力电动车辆的动力传输系统，其中所述三个摩擦元件中的每一个包括：

第一制动器，所述第一制动器将所述第七旋转轴与所述变速器壳体选择性地连接；

第一离合器，所述第一离合器作为所述第三行星齿轮组的直接接合设备，其将所述第六旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接；和

第二离合器，所述第二离合器将所述第五旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接。

12.根据权利要求9所述的混合动力电动车辆的动力传输系统，其中所述三个摩擦元件中的每一个包括：

第一制动器，所述第一制动器将所述第七旋转轴与所述变速器壳体选择性地连接；

第一离合器，所述第一离合器作为所述第三行星齿轮组的直接接合设备，所述第一离合器将所述第二旋转轴与所述第六旋转轴选择性地连接；和

第二离合器，所述第二离合器将所述第五旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接。

13.一种混合动力电动车辆的动力传输系统，包括：

输入轴，发动机的动力输入至所述输入轴中；

输出轴，所述输出轴通过输出齿轮将传输的旋转动力输出；

第一行星齿轮组，作为双小齿轮行星齿轮组的所述第一行星齿轮组具有包括第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮的三个旋转元件并设置在所述输出轴上；

第二行星齿轮组，作为单小齿轮行星齿轮组的所述第二行星齿轮组设置在所述第一行星齿轮组的后侧的相同轴线上，具有包括第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮的三个旋转元件；

第三行星齿轮组，作为单小齿轮行星齿轮组的所述第三行星齿轮组具有包括第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮的三个旋转元件并设置在所述第二行星齿轮组的后侧的相同轴线上；

第一旋转轴，所述第一旋转轴与第一电机/发电机连接，同时直接连接所述第一太阳齿轮和所述第二环形齿轮；

第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接所述第一环形齿轮和所述第三行星架并与所述输出轴直接连接；

第三旋转轴，所述第三旋转轴连接所述第一行星架和所述输入轴；

第四旋转轴，所述第四旋转轴将所述第二太阳齿轮连接至变速器壳体；

第五旋转轴，所述第五旋转轴包括所述第二行星架；

第六旋转轴，所述第六旋转轴将所述第三太阳齿轮连接至第二电机/发电机；

第七旋转轴，所述第七旋转轴包括所述第三环形齿轮，与所述第五旋转轴选择性地连接，并与变速器壳体选择性地连接；以及

三个摩擦元件，所述三个摩擦元件中的两个摩擦元件将旋转轴选择性地相互连接，另一个摩擦元件将旋转轴选择性地连接至所述变速器壳体。

14.根据权利要求13所述的混合动力电动车辆的动力传输系统，其中所述三个摩擦元件中的每一个包括：

第一制动器，所述第一制动器将所述第七旋转轴与所述变速器壳体选择性地连接；

第一离合器，所述第一离合器作为所述第三行星齿轮组的直接接合设备，所述第一离合器将所述第二旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接；和

第二离合器，所述第二离合器将所述第五旋转轴与所述第七旋转轴选择性地连接。