CN105799486B - 混合动力电动车辆的动力传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了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、第二行星齿轮组以及第三行星齿轮组；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；以及三个摩擦元件，所述三个摩擦元件相互选择性地将旋转轴连接到彼此上或选择性地连接各自的旋转轴以及变速器壳体，使得混合动力电动车辆的动力传输系统可以在节气门全开(WOT)发动时提供足够的动力性能以及在转换到第一HEV模式和第三HEV模式时最大限度地使用发动机动力以抑制到ENG模式的转换。

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8月13日提交的第10-2014-0105268号韩国专利申请的优先权和权益，所述申请的全部内容以引入的方式并入本文中用于所有目的。

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，且更具体而言，涉及一种可以通过在节气门全开(WOT)发动时提供足够的动力性能以及在转换到第一HEV模式和第三HEV模式时最大限度地使用发动机动力以抑制到ENG模式的转换的混合动力电动车辆的动力传输系统。

背景技术

车辆的生态环境友好技术是影响未来车辆产业的生存的核心技术，并且先进车辆制造商付出他们的全部力量来开发生态环境友好型车辆以满足环境和燃料效率规定。

因此，各车辆制造商已经开发了电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、燃料电池电动车辆(FCEV)等作为未来车辆技术。

由于未来车辆具有例如重量以及成本等各种技术限制，因此车辆制造商已经关注混合动力电动车辆作为满足废气规定以及提高燃料效率性能的现实问题的替代方案，并且已经进入使混合动力电动车辆商业化的激烈竞争。

混合动力电动车辆是使用两种或两种以上动力源的车辆。可以通过各种方案组合两种或两种以上动力源，并且将使用现有化石燃料的汽油发动机或柴油发动机以及电能驱动的电动机/发电机混合且用作动力源。

在混合动力电动车辆中，根据发动机以及电动机的组合可以实施其中仅由电动机驱动混合动力电动车辆的EV模式、使用发动机以及电动机两者的HEV模式以及仅使用发动机的ENG模式。

此外，与现有车辆相比，混合动力电动车辆在车辆停止时通过停止发动机的怠速停止可以获得显著的燃料效率提高效果，在车辆制动时通过使用车辆的动能驱动发电机的再生制动而不通过现有的摩擦制动从而节省燃料，并且在电池中储存在驱动发电机时产生的电能并且在驱动车辆时重复使用所储存的电能等。

混合动力电动车辆的动力传输系统分为单模式方案以及多模式方案。

单模式方案具有不需要用于变速控制的例如离合器和制动器等扭矩传输机构的优点，但缺点是，当车辆以高速行驶时效率会降低，并且因此，燃料效率低且需要额外的扭矩提高装置来将单模式方案应用于大型车辆。

多模式方案具有的优点是，当以高速驱动车辆时效率高且可以设计提高扭矩，并且因此，多模式方案可以应用于大型以及中型车辆。

因此，近年来已主要采用多模式方案而不是单模式方案，并且已经积极开展相关研究。

多模式方案的动力传输系统经配置以包括多个行星齿轮组、用作电动机以及发电机的多个电动机/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)、用作电动机/发电机的动力源的电池等。

根据行星齿轮组、电动机/发电机以及扭矩传输机构的连接配置，多模式方案的动力传输系统具有不同的操作机构。

另外，由于多模式方案的动力传输系统具有耐久性、动力传输效率、尺寸等根据连接配置而改变的特征，因此在混合动力电动车辆的动力传输系统领域中对实施更强、没有动力损耗且紧凑的动力传输系统的研究和开发一直在持续。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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

本发明的各种方面致力于提供一种混合动力电动车辆的动力传输系统，所述动力传输系统可以通过在节气门全开(WOT)发动时提供足够的动力性能以及在转换到第一HEV模式和第三HEV模式时最大限度地使用发动机动力以抑制到ENG模式的转换。

本发明还致力于提供一种混合动力电动车辆的动力传输系统，所述动力传输系统通过增加机械动力传输路径的权重降低电负载以允许使用较大的发动机动力，在发动时替代ENG模式以减少模式转换的次数，并且将在模式转换时的所有旋转元件的转速变化减到最少。

本发明还致力于提供一种混合动力电动车辆的动力传输系统，所述动力传输系统可以提供ENG模式，其中可以在没有电动机/发电机的电负载的情况下驱动车辆，从而在高速驱动时提高燃料效率。

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，所述动力传输系统包括：输入轴，发动机的动力输入到所述输入轴中；输出轴，所述输出轴通过输出齿轮输出所传送的旋转动力；第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有由第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮组成的三个旋转元件，并且设置在输入轴上；第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有由第二太阳齿轮、第二行星架以及第二环形齿轮组成的三个旋转元件，设置在第一行星齿轮组的共轴线上；第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组具有由第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮组成的三个旋转元件，并且设置在第二行星齿轮组的共轴线上；第一旋转轴，所述第一旋转轴直接与第一电动机/发电机连接，同时直接连接第一行星齿轮组的旋转元件当中的一个旋转元件以及第二行星齿轮组的旋转元件当中的一个旋转元件；第二旋转轴，所述第二旋转轴直接与输出轴连接，同时直接连接第一行星齿轮组中除连接到第一旋转轴上的旋转元件之外的一个旋转元件以及第三行星齿轮组的旋转元件当中的一个旋转元件；第三旋转轴，所述第三旋转轴直接连接第一行星齿轮组中除连接到第一旋转轴或第二旋转轴上的旋转元件之外的一个旋转元件以及输入轴；第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到第二行星齿轮组中除连接到第一旋转轴上的旋转元件之外的一个旋转元件上，以选择性地连接到变速器壳体上；第五旋转轴，所述第五旋转轴选择性地连接到变速器壳体上，同时直接连接第二行星齿轮组中除连接到第一旋转轴或第四旋转轴上的旋转元件之外的一个旋转元件以及第三行星齿轮组中除连接到第二旋转轴上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到第三行星齿轮组中除连接到第二旋转轴或第五旋转轴上的旋转元件之外的一个旋转元件上，以直接连接到第二电动机/发电机上；以及三个摩擦元件，所述三个摩擦元件选择性地将旋转轴连接到彼此上，或选择性地连接各自的旋转轴以及变速器壳体。

第一行星齿轮组、第二行星齿轮组以及第三行星齿轮组的全部中的每一个可以由单小齿轮行星齿轮组配置，并且可以具有：第一旋转轴，所述第一旋转轴与第一电动机/发电机连接同时直接连接第一太阳齿轮以及第二环形齿轮；第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接第一行星架以及第三行星架并且与输出轴连接；第三旋转轴，所述第三旋转轴连接第一环形齿轮以及输入轴；第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到第二太阳齿轮上；第五旋转轴，所述第五旋转轴直接连接第二行星架以及第三行星架；以及第六旋转轴，所述第六旋转轴将第三太阳齿轮连接到第二电动机/发电机上。

三个摩擦元件中的每一个可以包括：第一制动器，所述第一制动器选择性地将第五旋转轴与变速器壳体连接；第二制动器，所述第二制动器选择性地将第四旋转轴与变速器壳体连接；以及第一离合器，所述第一离合器作为第三行星齿轮组的直接接合装置，其选择性地连接第二旋转轴以及第五旋转轴。

三个摩擦元件中的每一个可以包括：第一制动器，所述第一制动器选择性地将第五旋转轴与变速器壳体连接；第二制动器，所述第二制动器选择性地将第四旋转轴与变速器壳体连接；以及第一离合器，所述第一离合器作为第三行星齿轮组的直接接合装置，其选择性地将第五旋转轴与第六旋转轴连接。

三个摩擦元件中的每一个可以包括：第一制动器，所述第一制动器选择性地将第五旋转轴与变速器壳体连接；第二制动器，所述第二制动器选择性地将第四旋转轴与变速器壳体连接；以及第一离合器，所述第一离合器作为第三行星齿轮组的直接接合装置，其选择性地将第二旋转轴与第六旋转轴连接。

在第一制动器和第二制动器以及第一离合器的情况下，第一制动器可以在EV模式1中操作，第一离合器可以在EV模式2中操作，第一制动器可以在HEV模式1中操作，第一离合器可以在HEV模式2中操作，第二制动器可以在HEV模式3中操作，第一制动器以及第二制动器可以在ENG模式1中操作，并且第一离合器以及第二制动器可以在ENG模式2中操作。

第一行星齿轮组可以由双小齿轮行星齿轮组配置，并且第二行星齿轮组以及第三行星齿轮组中的每一个由单小齿轮行星齿轮组配置，并且可以具有：第一旋转轴，所述第一旋转轴与第一电动机/发电机连接同时直接连接第一太阳齿轮以及第二环形齿轮；第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接第一环形齿轮以及第三行星架并且与输出轴连接；第三旋转轴，所述第三旋转轴连接第一行星架以及输入轴；第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到第二太阳齿轮上；第五旋转轴，所述第五旋转轴直接连接第二行星架以及第三环形齿轮；以及第六旋转轴，所述第六旋转轴直接连接第三太阳齿轮以及第二电动机/发电机。

第一行星齿轮组以及第三行星齿轮组中的每一个可以由单小齿轮行星齿轮组配置，并且第二行星齿轮组由双小齿轮行星齿轮组配置，并且可以具有：第一旋转轴，所述第一旋转轴与第一电动机/发电机连接同时直接连接第一太阳齿轮以及第二行星架；第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接第一行星架以及第三行星架并且与输出轴连接；第三旋转轴，所述第三旋转轴连接第一环形齿轮以及输入轴；第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到第二太阳齿轮上；第五旋转轴，所述第五旋转轴直接连接第二环形齿轮以及第三环形齿轮；以及第六旋转轴，所述第六旋转轴直接连接第三太阳齿轮以及第二电动机/发电机。

第一行星齿轮组以及第二行星齿轮组中的每一个可以由单小齿轮行星齿轮组配置，并且第三行星齿轮组由双小齿轮行星齿轮组配置，并且可以具有：第一旋转轴，所述第一旋转轴与第一电动机/发电机连接同时直接连接第一太阳齿轮以及第二环形齿轮；第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接第一行星架以及第三环形齿轮并且与输出轴连接；第三旋转轴，所述第三旋转轴连接第一环形齿轮以及输入轴；第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到第二太阳齿轮上；第五旋转轴，所述第五旋转轴直接连接第二行星架以及第三行星架；以及第六旋转轴，所述第六旋转轴直接连接第三太阳齿轮以及第二电动机/发电机。

根据本发明的一个方面，在整体配置中，可以以三个行星齿轮组、三个摩擦元件以及两个电动机/发电机的组合实施两个EV模式、三个HEV模式以及两个ENG模式。

此外，通过向输出轴传送比发动机扭矩更大的扭矩可以增加机械动力传输路径的权重，并且可以使用比第一电动机/发电机的相同规格更大的发动机动力。

由于可以向输出轴传送比发动机扭矩更大的扭矩，因此在WOT发动时启用在相同车速下具有较大发动机动力的高旋转驱动并且可以实现更大的加速力。

另外，由于在HEV模式中可以比在ENG模式中实现更大的加速力，因此在发动时无需将HEV模式转换到ENG模式，并且因此，取决于模式减少可以配置相对简单的系统并且可以减少摩擦元件，由此进一步提高效率。

通过在高速驱动时提供ENG模式，可以在不存在第一以及第二电动机/发电机的电负载的情况下驱动车辆，以提高燃料效率。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是根据本发明的各种示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

图2是应用于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操作模式中的每一个的操作表。

图3是根据本发明的各种示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

图4是根据本发明的各种示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

图5是根据本发明的各种示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

图6是根据本发明的各种示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

图7是根据本发明的各种示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理各个特征。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。

在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同的或等效的部分。

具体实施方式

下面将详细说明本发明的不同实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的示例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，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替换、修改、等效形式以及其它实施方案。

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。

此外，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是根据本发明的第一示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

参考图1，根据本发明的示例性实施方案的动力传输系统配置成第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3，第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2，以及三个摩擦元件BK1、BK2和CL1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以及第一行星架PC1，第一行星架PC1支撑第一小齿轮P1，第一小齿轮P1在第一太阳齿轮S1与第一环形齿轮R1之间彼此外接合。

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以及第二行星架PC2，第二行星架PC2支撑第二小齿轮P2，第二小齿轮P2在第二太阳齿轮S2与第二环形齿轮R2之间彼此外接合。

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以及第三行星架PC3，第三行星架PC3可旋转地支撑第三小齿轮P3，第三小齿轮P3在第三太阳齿轮S3与第三环形齿轮R3之间彼此外接合。

第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2以及第三行星齿轮组PG3从发动机ENG开始依次设置在共轴线上，并且具有六个旋转轴TM1到TM6，同时各自的旋转元件接合到彼此上。

更详细地说，第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2以及第三行星齿轮组PG3具有六个旋转轴TM1到TM6，同时第一行星齿轮组PG1的第一太阳齿轮S1直接与第二行星齿轮组PG2的第二环形齿轮R2连接，第二行星齿轮组PG2的第二行星架PC2直接与第三行星齿轮组PG3的第三环形齿轮R3连接，并且第三行星齿轮组PG3的第三行星架PC3直接与第一行星齿轮组PG1的第一行星架PC1连接。

第一旋转轴TM1直接连接第一太阳齿轮S1以及第二环形齿轮R2，并且直接与第一电动机/发电机MG1连接。

第二旋转轴TM2直接连接第一行星架PC1以及第三行星架PC3，并且甚至直接与输出轴OS连接以作为输出元件持续操作。

第三旋转轴TM3直接连接第一环形齿轮R1以及输入轴IS以作为输入元件持续操作。

第四旋转轴TM4连接到第二太阳齿轮S2上，并且选择性地连接到变速器壳体H上以作为固定元件操作。

第五旋转轴TM5直接连接第二行星架PC2以及第三环形齿轮R3，并且选择性地连接到变速器壳体H上以作为固定元件操作。

第六旋转轴TM6直接与第三太阳齿轮S3以及第二电动机/发电机MG2连接。

作为独立动力源的第一电动机/发电机MG1以及第二电动机/发电机MG2具有作为电动机以及发电机的功能。

第一电动机/发电机MG1作为直接与第一旋转轴TM1连接以供应旋转动力的电动机操作，或充当在通过第一旋转轴TM1的旋转力旋转时产生电力的发电机。

第二电动机/发电机MG2作为直接与第六旋转轴TM6连接以供应旋转动力的电动机操作，或充当在通过第六旋转轴TM6的旋转力旋转时产生电力的发电机。

摩擦元件当中的第一制动器BK1以及第二制动器BK2是选择性地连接旋转元件(旋转轴)以及固定元件(变速器壳体)的摩擦元件，并且作为选择性地连接旋转元件以及固定元件的摩擦元件的第一离合器CL1可以包括通过液压压力摩擦接合到彼此上的多碟式液压摩擦元件。

第一制动器BK1经设置以选择性地连接第五旋转轴TM5以及变速器壳体H，并且第二制动器BK2经设置以选择性地连接第四旋转轴TM4以及变速器壳体H。

第一离合器CL1通过包括第三行星齿轮组PG3的三个旋转元件的三个旋转轴TM2、TM5以及TM6中的两个旋转轴将第三行星齿轮组PG3的三个旋转元件连接到彼此上，以允许第三行星齿轮组PG3被直接接合，并且在图1中，揭示了第一离合器CL1设置在第二旋转轴TM2与第五旋转轴TM5之间。

在图1中，揭示了发动机ENG设置在第一行星齿轮组PG1的前侧处，但是本发明并不限于此，并且发动机ENG可以设置在第三行星齿轮组PG3的后侧处。

图2是应用于根据本发明的第一示例性实施方案的动力传输系统的摩擦元件的操作模式中的每一个的操作表。

参考图2，用于每一操作模式的摩擦元件的操作状态将描述如下。

在EV模式1中，第一制动器BK1操作，并且在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，并且在HEV模式3中第二制动器BK2操作。

在ENG模式1中第一制动器BK1以及第二制动器BK2操作，并且在ENG模式2中第二制动器BK2以及第一离合器CL1操作。

如上文所描述，根据本发明的第一示例性实施方案的动力传输系统可以实施两个EV模式、三个HEV模式以及两个ENG模式。

下文中，每一模式的操作原理将描述如下。

[EV模式1]

EV模式是在发动机停止时通过向电动机/发电机供应电池的电力而使用电动机/发电机的动力驱动车辆的模式。

EV模式由于发动机停止而对燃料效率提高产生很大影响，EV模式具有车辆可以在不需要额外后退装置的情况下后退驱动的优点，在停止之后的起动以及低速驱动时操作，并且要求减速变速比，其中动力源比输出构件更快速地旋转以用于在斜坡上防止下滑或快速加速。

在此状态下，在EV模式1中，操作控制第二电动机/发电机MG2，同时第五旋转轴TM5通过操作第一制动器BK1而作为固定元件操作，并且因此，在执行第六旋转轴TM6中的输入时根据第三行星齿轮组PG3的齿轮比执行减速输出。

[EV模式2]

电动机/发电机具有效率取决于转速以及扭矩的特征，并且这表示电能比转换成旋转机械能并且即使供应相同的电流扭矩也会改变。

也就是说，在EV模式中使用的电池的电流是通过发动机中的燃料的燃烧或再生制动所积累的能量，并且不论发电路径是否直接与燃料效率提高相关联均有效地利用所积累的能量。

由于此原因，近年来，已经出现甚至在电动车辆中安装具有两个或更多个变速级的变速器的趋势，并且由于在混合动力电动车辆的EV模式中提供两个或更多个变速级是有利的，因此在本发明的示例性实施方案中甚至提供了EV模式2。

在考虑到这一点而检测到EV模式2的变速过程时，在以EV模式1、EV模式2驱动期间，在其中第二电动机/发电机MG2的效率较低的情况下车速提高以取消第一制动器BK1的操作，并且操作控制第一离合器CL1。

随后，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，因此第三行星齿轮组PG3处于直接接合状态，并且因此，在所有旋转轴TM2、TM5以及TM6以相同速度旋转时输入照原样输出。

[HEV模式1]

在HEV模式1中，发动机动力通过机械路径以及电力路径传送至输出构件，所述动力通过行星齿轮组分配，并且由于连接到行星齿轮组上的发动机以及电动机/发电机不论车速如何均可以任意地控制转速，因此发动机以及电动机/发电机充当电气连续可变变速器。

因此，在现有变速器中发动机速度以及扭矩相对于给定车速而固定，而电气连续可变变速器可以任意地改变发动机速度以及扭矩，从而使发动机的驱动效率可以最大化并且可以实现燃料效率提高。

考虑到这一点，在EV模式1中，第二旋转轴TM2与输出轴OS相连而受限制，并且剩余的第一旋转轴TM1以及第三旋转轴TM3在第一行星齿轮组PG1中可旋转。

因此，在通过使用第一电动机/发电机MG1而起动发动机ENG之后，不论车速如何均可以控制发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1的速度。

此外，由于不论旋转方向如何，第一电动机/发电机MG1的扭矩均以顺时针施加，因此发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1的扭矩的总和传送至输出轴以产生较大驱动动力。

另外，在第一电动机/发电机MG1以逆时针旋转时，第一电动机/发电机MG1充当发电机，并且在第二电动机/发电机MG2以顺时针旋转时(当然，在此情况下，发动机ENG的转速比之前低)，第二电动机/发电机MG2充当电动机。

由于在HEV模式1中可以视需要持续可变地控制发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1(输入支路)，因此HEV模式1可以展现在燃料效率以及动力性能方面的非常优异的性能。

[HEV模式2]

在本发明的示例性实施方案中，输入支路模式可以设定为两种类型，发动机以及电动机/发电机与车速的转速比可以通过改变第二行星齿轮组PG2的齿轮比而整体设定为两种类型，并且每一旋转元件的转速水平整体降低以辅助燃料效率提高。

在EV模式2中，第一行星齿轮组PG1的第二旋转轴TM2与输出轴OS相连而受限制，并且剩余的第一旋转轴TM1以及第三旋转轴TM3可旋转。

因此，在发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1受控制时，不论车速如何均可以持续可变地控制发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1的速度。

另外，在第一电动机/发电机MG1以逆时针旋转时，第一电动机/发电机MG1充当发电机，并且在第一电动机/发电机MG1以顺时针旋转时(当然，在此情况下，发动机ENG的转速比之前低)，第一电动机/发电机MG1充当电动机。

因而，由于可以视需要持续可变地控制发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1，因此HEV模式2可以展现在燃料效率以及动力性能方面的非常优异的性能。

[HEV模式3]

在混合动力输入支路模式中，连接到输出构件上的电动机/发电机的转速限制到车速，并且因此难以有效地操作电动机/发电机以及降低电动机/发电机的容量。

确切地说，在车速较高并且束缚到车速的电动机/发电机的转速因此较高时，电动机/发电机的效率降低，并且因此，不能够实现最佳的燃料效率。

在此条件下，当与发动机ENG连接的第一行星齿轮组PG1以及与输出齿轮连接的第三行星齿轮组PG3的两种不同元件接合到彼此上以不论车速如何而控制发动机ENG以及两个电动机/发电机MG1和MG2的转速时，连续可变变速器的功能再次作用以实现燃料效率提高。

因此，在第二制动器BK2操作时，第二电动机/发电机MG2的速度以及扭矩通过第五旋转轴TM5由发动机ENG的速度以及扭矩来限制，并且由于第一行星齿轮组PG1以及第三行星齿轮组PG3通过第二旋转轴TM2连接到彼此上，因此速度以及扭矩受彼此限制。

另外，第一电动机/发电机MG1以及第二电动机/发电机MG2需要对彼此具有电能平衡，并且在第一行星齿轮组PG1以及第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件在速度以及扭矩方面彼此相互关联时，执行电气连续可变变速器的功能。

[ENG模式1]

混合动力电动车辆的燃料效率提高的核心技术是可以回收且重复使用再生能量，并且任意地控制发动机操作点。

另外，发动机操作点的控制伴随两个能量转换过程：其中发动机的机械能在电动机/发电机中转换成电能的过程；以及其中电动机/发电机的电能再次在电动机/发电机中转换成机械能的过程。

在能量转换期间，在转换过程中间以及在预定驱动条件下不输出总能量并且产生损耗，因此仅通过发动机驱动的车辆在ENG模式中可以比在HEV模式中具有更优的燃料效率。

也就是说，在ENG模式1中，当第二制动器BK2以及第一制动器BK1联接到彼此上时，第一旋转轴TM1停止，根据发动机ENG的转速，第三行星齿轮组PG3的第三行星架PC3通过第二旋转轴TM2以顺时针旋转，并且第三环形齿轮R3停止，执行减速变速。

在此情况下，由于不需要第一电动机/发电机MG1以及第二电动机/发电机MG2的动力，因此建立其中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以及第二制动器BK2联接到彼此上时，第三行星齿轮组PG3的所有旋转元件TM2、TM5以及TM6一体地旋转，连接第三环形齿轮R3以及第二行星架PC2的第五旋转轴TM5以与输出速度相同的速度旋转，并且第一旋转轴TM1根据第二行星齿轮组PG2的齿轮比被加速旋转。

此外，与发动机ENG连接的第三旋转轴TM3在比第二旋转轴TM2低的速度下旋转，并且因此形成加速变速比。

在此情况下，由于不需要第一电动机/发电机MG1以及第二电动机/发电机MG2的动力，因此建立其中车辆仅通过发动机的动力驱动的ENG模式。

如上文所描述，根据本发明的第一示例性实施方案，在整体配置中，可以以三个行星齿轮组PG1、PG2和PG3，三个摩擦元件BK1、BK2和CL1以及两个电动机/发电机MG1和MG2的组合实施两个EV模式、三个HEV模式以及两个ENG模式。

此外，在本发明的第一示例性实施方案中，发动机ENG的动力输入到第一行星齿轮组的第一环形齿轮R1中并且第一电动机/发电机MG1的动力输入到第一太阳齿轮S1中，并且因此，比发动机ENG的扭矩更大的扭矩传送至输出轴OS，从而增加机械动力传输路径的权重并且使用对于第一电动机/发电机MG1的相同规格更大的发动机动力。

此外，在本发明的第一示例性实施方案中，由于可以向输出轴传送比发动机扭矩更大的扭矩，因此在WOT发动时启用在相同车速下具有较大发动机动力的高转速驱动并且可以实现更大的加速力。

另外，在本发明的第一示例性实施方案中，由于在HEV模式中可以比在ENG模式中实现更大的加速度，因此在发动时无需将HEV模式转换到ENG模式，并且因此，取决于模式减少可以配置相对简单的系统并且可以减少摩擦元件，由此进一步提高效率。

通过在高速驱动时提供ENG模式，可以在不存在第一电动机/发电机MG1以及第二电动机/发电机MG2的电负载的情况下驱动车辆，以提高燃料效率。

图3是根据本发明的第二示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

参考图3，在第一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与第五旋转轴TM5之间，但是在第二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设置在第五旋转轴TM5与第六旋转轴TM6之间。

由于第二示例性实施方案与第一示例性实施方案仅在第一离合器CL1的布局位置上不同，并且第二示例性实施方案与第一示例性实施方案在操作效果上相同，因此将省略第二示例性实施方案的详细描述。

图4是根据本发明的第三示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

参考图4，在第一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与第五旋转轴TM5之间，但是在第三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与第六旋转轴TM6之间。

由于第三示例性实施方案与第一示例性实施方案仅在第一离合器CL1的布局位置上不同，并且第三示例性实施方案与第一示例性实施方案在操作效果上相同，因此将省略第三示例性实施方案的详细描述。

图5是根据本发明的第四示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

参考图5，在第一示例性实施方案中第一行星齿轮组PG1以单小齿轮行星齿轮组配置，但是在第四示例性实施方案中第一行星齿轮组PG1以双小齿轮行星齿轮组配置。

因此，与第一行星齿轮组PG1相关的第一旋转轴TM1以连接第一太阳齿轮S1以及第二环形齿轮R2来配置，第二旋转轴TM2以连接第一环形齿轮R1以及第三行星架PC3来配置，并且第三旋转轴TM3经配置以包括第一行星架PC1。

由于第四示例性实施方案与第一示例性实施方案仅在第二旋转轴TM2以及第三旋转轴TM3的配置上不同，并且第四示例性实施方案与第一示例性实施方案在操作效果上相同，因此将省略第四示例性实施方案的详细描述。

图6是根据本发明的第五示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

参考图6，在第一示例性实施方案中第二行星齿轮组PG2以单小齿轮行星齿轮组配置，但是在第五示例性实施方案中第二行星齿轮组PG2以双小齿轮行星齿轮组配置。

因此，与第二行星齿轮组PG2相关的第一旋转轴TM1以连接第一太阳齿轮S1以及第二行星架PC2来配置，第四旋转轴TM4经配置以连接到第二太阳齿轮S2上，并且第五旋转轴TM5以连接第二环形齿轮R2以及第三环形齿轮R3来配置。

由于第五示例性实施方案与第一示例性实施方案仅在第一旋转轴TM1以及第五旋转轴TM5的配置上不同，并且第五示例性实施方案与第一示例性实施方案在操作效果上相同，因此将省略第五示例性实施方案的详细描述。

图7是根据本发明的第六示例性实施方案的动力传输系统的配置图。

参考图7，在第一示例性实施方案中第三行星齿轮组PG3以单小齿轮行星齿轮组配置，但是在第六示例性实施方案中第三行星齿轮组PG3以双小齿轮行星齿轮组配置。

因此，与第三行星齿轮组PG3相关的第二旋转轴TM2以连接第一行星架PC1以及第三环形齿轮R3来配置，第五旋转轴TM5以连接第二行星架PC2以及第三行星架PC3来配置，并且第六旋转轴TM6经配置以连接到第三太阳齿轮S3上。

由于第六示例性实施方案与第一示例性实施方案仅在第二旋转轴TM2以及第五旋转轴TM5的配置上不同，并且第六示例性实施方案与第一示例性实施方案在操作效果上相同，因此将省略第六示例性实施方案的详细描述。

为了便于在所附权利要求书中进行解释和准确定义，术语“上”、“下”、“内”和“外”用以参考如图中所显示的特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

已经出于说明和描述的目的来呈现对本发明的具体示例性实施方案的前述描述。前述描述并不意图为详尽的或将本发明限于所揭示的精确形式，并且显然鉴于以上教示可能做出许多修改和变化。选择并描述示例性实施方案以阐释本发明的某些原理以及其实际应用，从而由此使得所属领域的技术人员能够制作并且利用本发明的各种示例性实施方案以及其各种替代方案和修改。希望本发明的范围由在此随附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (14)

1.一种混合动力电动车辆的动力传输系统，其包括：

输入轴，发动机的动力输入到所述输入轴中；

输出轴，所述输出轴通过输出齿轮输出所传送的旋转动力；

第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组具有为第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮的三个旋转元件，并且设置在所述输入轴上；

第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有为第二太阳齿轮、第二行星架以及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共轴线上；

第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组具有为第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮的三个旋转元件，并且设置在所述第二行星齿轮组的共轴线上；

第一旋转轴，所述第一旋转轴直接与第一电动机/发电机连接，同时直接连接所述第一行星齿轮组的旋转元件当中的一个旋转元件以及所述第二行星齿轮组的旋转元件当中的一个旋转元件；

第二旋转轴，所述第二旋转轴直接与所述输出轴连接，同时直接连接所述第一行星齿轮组中除连接到所述第一旋转轴上的旋转元件之外的一个旋转元件以及所述第三行星齿轮组的旋转元件当中的一个旋转元件；

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中除连接到所述第一旋转轴或所述第二旋转轴上的旋转元件之外的一个旋转元件以及所述输入轴；

第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到所述第二行星齿轮组中除连接到所述第一旋转轴上的旋转元件之外的一个旋转元件上，以选择性地连接到变速器壳体上；

第五旋转轴，所述第五旋转轴选择性地连接到所述变速器壳体上，同时直接连接所述第二行星齿轮组中除连接到所述第一旋转轴或所述第四旋转轴上的旋转元件之外的一个旋转元件以及所述第三行星齿轮组中除连接到所述第二旋转轴上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到所述第三行星齿轮组中除连接到所述第二旋转轴或所述第五旋转轴上的旋转元件之外的一个旋转元件上，以直接连接到第二电动机/发电机上；以及

三个摩擦元件，其中一个摩擦元件选择性地将旋转轴彼此连接，另外两个摩擦元件选择性地将相应的旋转轴与所述变速器壳体进行连接。

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，其中所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组以及所述第三行星齿轮组的全部中的每一个以单小齿轮行星齿轮组配置，并且具有：第一旋转轴，所述第一旋转轴与所述第一电动机/发电机连接同时直接连接所述第一太阳齿轮以及所述第二环形齿轮；第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接所述第一行星架以及所述第三行星架并且与所述输出轴连接；第三旋转轴，所述第三旋转轴连接所述第一环形齿轮以及所述输入轴；第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到所述第二太阳齿轮上；第五旋转轴，所述第五旋转轴直接连接所述第二行星架以及所述第三行星架；以及第六旋转轴，所述第六旋转轴将所述第三太阳齿轮连接到所述第二电动机/发电机上。

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，所述第一制动器选择性地将所述第五旋转轴与所述变速器壳体连接；

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第四旋转轴与所述变速器壳体连接；以及

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装置，其选择性地连接所述第二旋转轴以及所述第五旋转轴。

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，所述第一制动器选择性地将所述第五旋转轴与所述变速器壳体连接；

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第四旋转轴与所述变速器壳体连接；以及

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装置，其选择性地将所述第五旋转轴与所述第六旋转轴连接。

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，所述第一制动器选择性地将所述第五旋转轴与所述变速器壳体连接；

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第四旋转轴与所述变速器壳体连接；以及

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装置，其选择性地将所述第二旋转轴与所述第六旋转轴连接。

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以双小齿轮行星齿轮组配置，并且所述第二行星齿轮组以及所述第三行星齿轮组中的每一个以单小齿轮行星齿轮组配置，并且具有：第一旋转轴，所述第一旋转轴与所述第一电动机/发电机连接同时直接连接所述第一太阳齿轮以及所述第二环形齿轮；第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接所述第一环形齿轮以及所述第三行星架并且与所述输出轴连接；第三旋转轴，所述第三旋转轴连接所述第一行星架以及所述输入轴；第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到所述第二太阳齿轮上；第五旋转轴，所述第五旋转轴直接连接所述第二行星架以及所述第三环形齿轮；以及第六旋转轴，所述第六旋转轴直接连接所述第三太阳齿轮以及所述第二电动机/发电机。

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以及所述第三行星齿轮组中的每一个以单小齿轮行星齿轮组配置，并且所述第二行星齿轮组以双小齿轮行星齿轮组配置，并且具有：第一旋转轴，所述第一旋转轴与所述第一电动机/发电机连接同时直接连接所述第一太阳齿轮以及所述第二行星架；第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接所述第一行星架以及所述第三行星架并且与所述输出轴连接；第三旋转轴，所述第三旋转轴连接所述第一环形齿轮以及所述输入轴；第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到所述第二太阳齿轮上；第五旋转轴，所述第五旋转轴直接连接所述第二环形齿轮以及所述第三环形齿轮；以及第六旋转轴，所述第六旋转轴直接连接所述第三太阳齿轮以及所述第二电动机/发电机。

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，其中所述第一行星齿轮组以及所述第二行星齿轮组中的每一个以单小齿轮行星齿轮组配置，并且所述第三行星齿轮组以双小齿轮行星齿轮组配置，并且具有：第一旋转轴，所述第一旋转轴与所述第一电动机/发电机连接同时直接连接所述第一太阳齿轮以及所述第二环形齿轮；第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接所述第一行星架以及所述第三环形齿轮并且与所述输出轴连接；第三旋转轴，所述第三旋转轴连接所述第一环形齿轮以及所述输入轴；第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到所述第二太阳齿轮上；第五旋转轴，所述第五旋转轴直接连接所述第二行星架以及所述第三行星架；以及第六旋转轴，所述第六旋转轴直接连接所述第三太阳齿轮以及所述第二电动机/发电机。

9.一种混合动力电动车辆的动力传输系统，其包括：

输入轴，发动机的动力输入到所述输入轴中；

输出轴，所述输出轴通过输出齿轮输出所传送的旋转动力；

第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组作为单小齿轮行星齿轮组，具有为第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮的三个旋转元件，并且设置在所述输入轴上；

第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组作为单小齿轮行星齿轮组，具有为第二太阳齿轮、第二行星架以及第二环形齿轮的三个旋转元件，并且设置在所述第一行星齿轮组的后侧处的相同轴线上；

第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组作为单小齿轮行星齿轮组，具有为第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮的三个旋转元件，并且设置在所述第二行星齿轮组的后侧处的相同轴线上；

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

第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接所述第一行星架以及所述第三行星架并且与所述输出轴连接；

第三旋转轴，所述第三旋转轴连接所述第一环形齿轮以及所述输入轴；

第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到所述第二太阳齿轮上，以选择性地连接到变速器壳体上；

第五旋转轴，所述第五旋转轴直接连接所述第二行星架以及所述第三环形齿轮并且选择性地连接到所述变速器壳体上；

第六旋转轴，所述第六旋转轴直接连接所述第三太阳齿轮以及第二电动机/发电机；以及

三个摩擦元件，其中一个摩擦元件选择性地将旋转轴彼此连接，另外两个摩擦元件选择性地将相应的旋转轴与所述变速器壳体进行连接。

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，所述第一制动器选择性地将所述第五旋转轴与所述变速器壳体连接；

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第四旋转轴与所述变速器壳体连接；以及

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装置，其选择性地连接所述第二旋转轴以及所述第五旋转轴。

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，所述第一制动器选择性地将所述第五旋转轴与所述变速器壳体连接；

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第四旋转轴与所述变速器壳体连接；以及

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装置，其选择性地连接所述第五旋转轴以及所述第六旋转轴。

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，所述第一制动器选择性地将所述第五旋转轴与所述变速器壳体连接；

第二制动器，所述第二制动器选择性地将所述第四旋转轴与所述变速器壳体连接；以及

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装置，其选择性地连接所述第二旋转轴以及所述第六旋转轴。

13.一种混合动力电动车辆的动力传输系统，其包括：

输入轴，发动机的动力输入到所述输入轴中；

输出轴，所述输出轴通过输出齿轮输出所传送的旋转动力；

第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组作为双小齿轮行星齿轮组，具有为第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮的三个旋转元件，并且设置在所述输入轴上；

第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组作为单小齿轮行星齿轮组，具有为第二太阳齿轮、第二行星架以及第二环形齿轮的三个旋转元件，并且设置在所述第一行星齿轮组的后侧处的相同轴线上；

第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组作为单小齿轮行星齿轮组，具有为第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮的三个旋转元件，并且设置在所述第二行星齿轮组的后侧处的相同轴线上；

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

第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接所述第一环形齿轮以及所述第三行星架并且与所述输出轴连接；

第三旋转轴，所述第三旋转轴连接所述第一行星架以及所述输入轴；

第四旋转轴，所述第四旋转轴连接到所述第二太阳齿轮上，以选择性地连接到变速器壳体上；

第五旋转轴，所述第五旋转轴直接连接所述第二行星架以及所述第三环形齿轮并且选择性地连接到所述变速器壳体上；

第六旋转轴，所述第六旋转轴直接连接所述第三太阳齿轮以及第二电动机/发电机；以及

三个摩擦元件，其中一个摩擦元件选择性地将旋转轴彼此连接，另外两个摩擦元件选择性地将相应的旋转轴与所述变速器壳体进行连接。

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，所述第一制动器选择性地将所述第五旋转轴与所述变速器壳体连接；

第一制动器，所述第一制动器选择性地将所述第四旋转轴与所述变速器壳体连接；以及

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装置，其选择性地连接所述第二旋转轴以及所述第五旋转轴。