CN106541818B - 用于混合动力电动车辆的传动系 - Google Patents

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power transmission
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motor
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许准会
朴晟訚
崔光敏
朴太植
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    • F16H—GEARING
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Abstract

本发明提供一种用于混合动力电动车辆的传动系，其包括发动机；第一电动机，其作为用于驱动车辆的电动机操作；第一动力传动机构，其连接在发动机和第一电动机之间；第二动力传动机构，其连接在第一电动机和行驶车轮的驱动轴之间，且将传送到第一电动机的发动机动力或发动机动力和来自第一电动机的动力传送到行驶车轮的驱动轴；以及第二电动机，其通过第四动力传动机构连接到第二动力传动机构，从而将动力传送到第二动力传动机构，且输出用于驱动车辆的动力。

Description

用于混合动力电动车辆的传动系
技术领域
本公开涉及用于混合动力电动车辆的传动系(power train system)。更具体地，本公开涉及用于混合动力电动车辆的传动系，当车辆处于电动车辆模式(EV：electricvehicle)和并行模式(parallel mode)时，该传动系能提高行驶效率，并能够改进动力传动(power transmission)配置。
背景技术
在环境友好的车辆中，混合动力电动车辆(HEV：hybrid electric vehicle)具有使用燃料的发动机和使用电池电源的电动机，从而产生用于驱动车辆的动力，且混合动力电动车辆在电动车辆模式下或在混合动力电动车辆模式下行驶，在电动车辆模式下，只有电动机动力被传送到驱动车轮，在混合动力电动车辆模式(HEV)下，发动机动力和电动机动力的组合被传送到在并行模式下的驱动车轮。
除用于驱动车辆的发动机和电动机(在下文被称作“第二电动机”)之外，另外提供用于产生电力的电动机(在下文被称祚“第一电动机”)，其由发动机提供动力产生电能。因此，当表示电池充电量的充电状态(SOC：state of charge)减少到预定水平或更低时，第一电动机由发动机动力操作，以便产生用于向电池充电的电力，且第二电动机由电池电源操作以便借助来自第二电动机的动力[串行模式]允许车辆行驶,从而增加车辆可行驶的距离。
插入式混合动力电动车辆(PHEV：plug-in hybrid electric vehicle)通过使用商业电源向电池充电，且根据电池的SOC可选择地在电荷消耗(CD：charge depleting)模式下和在电荷维持(CS：charge sustaining)模式下行驶。
CD模式指的是EV模式的这样的部分：其中车辆仅通过由电池电源驱动的第二电动机行驶，由于电池的SOC充足且可利用的电力高，所以车辆除特殊情况以外，在大多数部分仅通过使用来自第二电动机的动力行驶。
CS模式指的是这样的部分：其中使用预定的电池电源量后，如在HEV模式下(并行模式)那样车辆借助来自发动机的动力和来自第二电动机的动力的适当的组合行驶；或者CS模式指定是这样的部分：其中如在串行模式下那样车辆借助来自第二电动机的动力行驶，同时允许第一电动机通过使用发动机动力产生电力并允许电池被充电。
由于在CS模式下，电池的SOC不充足且可利用的电力相对低，所以车辆借助发动机动力和电动机动力的组合行驶，或借助电动机动力行驶，同时使用发动机动力以产生电力，然后向电池充电，从而提高燃料效率，增加车辆可行驶的距离，以及维持电池适当的SOC。
图10是示出这样一种状态的视图，其中插入式混合动力电动车辆(PHEV)在EV模式下行驶，发动机1和用于产生电力的第一电动机(MG1)2相互连接，以便在其间传送(transmit)动力，且用于驱动车辆的第二电动机(MG2)4和驱动车轮相互连接，以便在其间传送动力。
第一电动机2和第二电动机4通过逆变器系统5与电池6连接，以便向电池6充电和使电池6放电，且有选择地传送或切断发动机动力的发动机离合器3设置在发动机1的输出侧。
如图所示，当车辆在EV模式下行驶时，在发动机离合器3被脱开的状态下，第二电动机4由来自电池6的电力驱动，从而允许车辆仅借助来自第二电动机的动力行驶。
当车辆在串行模式下行驶时，在发动机离合器3被脱开的状态下，第一电动机2通过来自发动机1的动力操作，以便产生电力且向电池6充电，同时，第二电动机4由来自电池6的电力驱动，从而允许车辆借助来自第二电动机的动力行驶。
当车辆在并行模式下行驶时，在发动机离合器3被脱开的状态下，来自发动机1的动力和来自第二电动机4的动力被传送以驱动车轮7，从而允许车辆行驶。
但是，用于图10示出的系统的发动机离合器3具有生产成本和其材料成本高的缺点，且当车辆在EV模式下行驶时，尽管离合器转动元件被脱开，由于在输出侧的离合器转动元件(接收来自第二电动机的动力的部件)的转动，仍发生大量的动力损耗，这降低了在EV模式下的行驶效率。
在如图10所示的系统的情况下，发动机1仅具有一个固定变速档位(stage)，因此，在并行模式下的行驶效率有限制。
在此背景技术部分公开的以上信息仅用于增强对本发明背景的理解，因此，其可包含不构成本国本领域技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开致力于解决上述与现有技术有关的问题，且提供用于混合动力电动车辆的传动系，当车辆在电动车辆(EV)模式下和并行模式下行驶时，通过省略发动机离合器，使用低损耗和低成本的动力接合-脱开装置(engaging-disengaging means)作为替代部件，并且改进动力传动配置，所述传动系能提高行驶效率。
根据本公开实施例，用于混合动力电动车辆的传动系包括：发动机；第一电动机，其作为用于驱动车辆的电动机操作，或通过被提供得到发动机动力而作为发电机操作；第一动力传动机构(power transmission mechanism)，其配置在发动机和第一电动机之间，且将发动机动力传送到第一电动机；第二动力传动机构，其配置在第一电动机和行驶车轮的驱动轴之间，且经操作将传送到第一电动机的发动机动力或发动机动力和来自第一电动机的动力传送到行驶车轮的驱动轴，或经操作阻断动力在第一电动机和行驶车轮的驱动轴之间被传送；以及第二电动机，其通过第三动力传动机构连接到第二动力传动机构，以便将动力传送到第二动力传动机构，以及输出用于驱动车辆的动力，且通过第三动力传动机构和第二动力传动机构将动力输送到行驶车轮的驱动轴。
第一动力传动机构可包括：发动机侧齿轮，其安装在发动机的输出轴上；第一中间齿轮，其安装在第一动力传动轴上且与发动机侧齿轮啮合(mesh)；第二中间齿轮，其与第一中间齿轮同轴安装在第一动力传动轴上；以及用于第一电动机的动力传动齿轮，其安装在第一电动机的转动轴上且与第二中间齿轮啮合。
第二动力传动机构可包括：第一同步器，其连接到第一电动机的转动轴；第一输入齿轮，其通过第一同步器连接到第一电动机的转动轴，使得与第一电动机的转动轴的动力传动通过第一同步器的操作有选择地接合或脱开；第二输入齿轮，其与第一输入齿轮同轴安装在第二动力传动轴上；输出齿轮，其安装在第三动力传动轴上，且连接到行驶车轮的驱动轴上，以便将动力传送到驱动轴上；第四动力传动机构，其设置在第一输入齿轮、第二输入齿轮以及第三动力传动轴之间，且经操作将以下的任意一个转动力传送到第三动力传动轴上，所述转动力从第一输入齿轮和第二输入齿轮的转动力中选择。
第四动力传动机构可包括：与第一输入齿轮啮合的第一传动齿轮；与第二输入齿轮啮合的第二传动齿轮；第二同步器，其经操作有选择地接合或脱开第一传动齿轮和第三动力传动轴之间的动力传动；第三同步器，其经操作有选择地接合或脱开第二传动齿轮和第三动力传动轴之间的动力传动。
第一输入齿轮和第一传动齿轮之间的齿轮比与第二输入齿轮和第二传动齿轮之间的齿轮比可设定为彼此不相同，且作为进行动力传动的变速档位，可实施第一档位和第二档位，在第一档位中，动力可通过第一输入齿轮和第一传动齿轮被输送，在第二档位中，动力可通过第二输入齿轮和第二传动齿轮被传送。
第三动力传动机构可包括：驱动齿轮，其安装在第二电动机的转动轴上；以及第三传动齿轮，其与输出齿轮同轴安装在第三动力传动轴上，且与驱动齿轮啮合。
根据本公开另一个实施例，用于混合动力电动车辆的传动系，所述传动系包括：发动机；第一电动机，其作为用于驱动车辆的电动机操作，或通过被提供得到发动机动力而作为发电机操作；第一动力传动机构，其配置在发动机和第一电动机之间，且将引起发动机动力传送到第一电动机；第二动力传动机构，其配置在第一电动机和行驶车轮的驱动轴之间，且经操作将传送到第一电动机的发动机动力或发动机动力和来自第一电动机的动力传送到行驶车轮的驱动轴，或经操作阻断动力在第一电动机和行驶车轮的驱动轴之间被传送；以及第二电动机，其连接到第二行驶车轮的驱动轴，以便将动力传送到第二行驶车轮的驱动轴。
根据用于混合动力电动车辆的传动系，低损耗和低成本的同步器被用作代替发动机离合器的替代部件，且改进动力传动配置，以便实施可选择地用于发动机动力传动的多个变速档位，结果是，当车辆在EV模式下和在并行模式下行驶时，能够提高行驶效率，且与使用现有的发动机离合器的情况相比，能够减少材料成本和生产成本。
根据本公开的传动系，在并行模式以及EV模式和串行模式下，可通过可使用发动机和电动机驱动车辆的配置以及可同时使用发动机和两个电动机驱动车辆的进一步的配置实施更多种模式。
本公开可通过简单地改变结构实施4轮驱动(4WD：4wheel-drive)系统，且可满足用于混合动力电动车辆的4WD系统的需要。
本发明的其它方面和实施例在下文讨论。
应该理解，本文使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它的类似术语通常包括机动车辆，如包括运动型多用途汽车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客汽车，包括各种小船和轮船的水运工具，飞机等等，且包括混合动力车辆、电动车辆、插入式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代燃料车辆(如，来源于石油之外的资源的燃料)。如本文所提到的，混合动力车辆是具有两个或更多的动力来源的车辆，例如汽油驱动和电力驱动车辆。
本发明的以上和其它特征在下文讨论。
附图说明
本公开以上和其它特征现在将参考在附图中说明的其某些示例性实施例进行详细描述，这些附图仅以示例方式给出，因此其并不限制本发明，且其中：
图1是示出根据本公开第一示例性实施例的用于混合动力电动车辆的传动系的传动系图。
图2是示出当根据本公开第一示例性实施例的传动系在电动车辆(EV)模式下操作时的动力传动流的视图。
图3是示出当根据本公开第一示例性实施例的传动系在串行模式下操作时的动力传动流的视图。
图4是示出当根据本公开第一示例性实施例的传动系在第一混合动力电动车辆(HEV)模式下的第一档位操作时动力传动流的视图。
图5是示出当根据本公开第一示例性实施例的传动系在第一HEV模式下的第二档位操作时动力传动流的视图。
图6是示出当根据本公开第一示例性实施例的传动系在第二HEV模式下的第一档位操作时动力传动流的视图。
图7是示出当根据本公开第一示例性实施例的传动系在第二HEV模式下的第二档位操作时动力传动流的视图。
图8是示出为了改变根据本公开第一示例性实施例的传动系的模式，发动机速度由第一电动机控制的状态的视图。
图9是示出根据本公开第二示例性实施例的用于混合动力电动车辆的传动系的传动系图；以及
图10是示出现有技术中的插入式混合动力电动车辆(PHEV)在EV模式下行驶的状态的视图。
应当理解，附图不一定是按照比例绘制的，其呈现说明本发明的基本原理的各种特征的某种简化表示。如本文公开的本发明的具体设计特征包括，例如具体尺寸、方向、位置以及形状将部分地通过特定的预期应用和使用环境加以确定。
在图中，贯穿附图的几个图中，附图标记指的是本发明的相同或等同部件。
具体实施方式
在下文中，现在将详细参考本公开的各种实施例，其实例在附图中示出并在下面描述。应该理解，虽然结合示例性实施例描述本发明，但是这些描述并不旨在将本发明局限于这些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且涵盖各种替换例、修改、等效例以及其它实施例，其可包括在如随附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。
在下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，因此，本公开所属领域的技术人员可容易地实施示例性实施例。
本发明概念的主要目的是提供用于混合动力电动车辆的传动系，当车辆在电动车辆(EV)模式和并行模式下行驶时，该系统能提高行驶效率。
本公开使用同步器作为具有比发动机离合器更低的动力损耗且可减少材料成本和生产成本的动力接合-脱开装置，同时本公开改进了配置，因此可使用多个发动机变速档位。
根据本公开的传动系中，在并行模式(HEV模式)以及EV模式和串行模式下，可通过可使用发动机和电动机驱动车辆的配置以及可同时使用发动机和两个电动机驱动车辆的进一步的配置实施更多种模式。
本公开提供用于混合动力电动车辆的传动系，其通过简单地改变结构，能实施4轮驱动(4WD)系统。
[第一示例性实施例]
图1是示出根据本公开第一示例性实施例的用于混合动力电动车辆的传动系的传动系图。
第一示例性实施例提供传动系，该传动系包括发动机10、第一电动机MG1以及第二电动机MG2，且发动机10仅提供用来产生电力以向电池充电(未示出)的动力，该电池是车辆的能量存储装置或充当补充第二电动机MG2的输出的驱动源，以便驱动车辆。
当来自发动机10的动力用来补充第二电动机MG2的输出时，来自发动机10的动力被分成用来产生电力的动力和被传送到行驶车轮的动力，使得来自发动机10的动力同时产生电力和驱动车辆。
否则，为了同时驱动车辆，来自发动机10的动力与来自第一电动机MG1的动力一起可被传送到行驶车轮，结果，发动机10和第一电动机MG1可补充第二电动机MG2的输出。
如上所述，第一电动机MG1通过被供给得到来自发动机10的动力而作为发电机操作，以便向电池充电，或充当作为电动机操作且补充第二电动机MG2的输出的动力源(用于驱动车辆的辅助的驱动源)。
此外，第二电动机MG2充当用于驱动车辆的主要驱动源，也就是说，充当用于输出用来驱动车辆的动力的驱动电动机，且第二电动机MG2被配置成使从第二电动机MG2输出的动力最后传送到行驶车轮(车辆的驱动车轮)。
根据第一示例性实施例的传动系具有发动机动力被传送到行驶车轮的两个路径，且发动机动力沿从两个路径中选择的一个路径最后被传送到行驶车轮。
当描述配置时，发动机10连接到第一电动机MG1，以便能将动力传送到第一电动机MG1，且第二电动机MG2连接到从第一电动机MG1到行驶车轮施加动力的路径，以便能传送动力。
将发动机动力传送到第一电动机MG1的第一动力传动机构设置在发动机10和第一电动机MG1之间，且第一动力传动机构具有其中多个齿轮被组合的配置。
第一动力传动机构包括：发动机侧齿轮11，其安装在发动机10的输出轴上；第一中间齿轮13，其安装在第一动力传动轴12上且与发动机侧齿轮11啮合；第二中间齿轮14，其与第一中间齿轮13同轴安装在第一动力传动轴12上；以及用于第一电动机的动力传动齿轮16，其安装在第一电动机MG1的转动轴15上且与第二中间齿轮14啮合。
将动力从第一电动机MG1传送到行驶车轮的驱动轴26的第二动力传动机构设置在第一电动机MG1和行驶车轮的驱动轴26之间，且在第二动力传动机构被操作以传送动力的状态下，来自第一电动机MG1的动力可被传送到行驶车轮。
第二动力传动机构包括：第一同步器17，其连接到第一电动机MG1的转动轴15；第一输入齿轮19，其通过第一同步器17连接到第一电动机MG1的转动轴15，使得与第一电动机MG1的转动轴15的动力传动由第一同步器17有选择地接合或脱开；第二输入齿轮20，其与第一输入齿轮19同轴安装在第二动力传动轴18上；输出齿轮25，其安装在第三动力传动轴24上，且与行驶车轮的驱动轴26相连接，以便能将动力传送到行驶车轮的驱动轴26上；第三动力传动机构，其设置在第一输入齿轮19、第二输入齿轮20以及第三动力传动轴24之间，以便将如下转动力传送到第三动力传动轴24上，所述转动力是从第一输入齿轮19和第二输入齿轮20中选择的一个齿轮被传送来的。
第一同步器17使第一电动机MG1的转动轴15和第一输入齿轮19同步，且充当用于有选择地接合-脱开第一电动机MG1的转动轴15与第一输入齿轮19之间的动力传动的装置。
当第一同步器17闭合时，动力传动通过第一电动机MG1的转动轴15、第一动力传动机构的各组成元件、第一输入齿轮19以及第二输入齿轮20全部而进行。
第一同步器17充当有选择地传送来自发动机10的动力以驱动车辆的发动机离合器，且第一同步器17被用作还有选择地将来自作为电动机操作的第一电动机MG1的动力传送到行驶车轮的动力接合-脱开装置。
第三动力传动机构可包括：与第一输入齿轮19啮合的第一传动齿轮27；与第二输入齿轮20啮合的第二传动齿轮28；第二同步器31，其有选择地接合或脱开第一传动齿轮27和第三动力传动轴24之间的动力传动；以及第三同步器32，其有选择地接合或脱开第二传动齿轮28和第三动力传动轴24之间的动力传动。
因为第一同步器17、第二同步器31以及第三同步器32全部都是众所周知的接合或脱开组成元件之间的动力传动且当第一同步器17、第二同步器31以及三同步器32闭合时使两端的组成元件同步以启用动力传动的配置，因此，将省略其详细描述。
在本公开中，各个同步器的闭合和开放操作可设置为基于来自车辆的控制信号，例如，变速器控制单元(TCU：transmission control unit)来控制。
第一传动齿轮27和第二传动齿轮28是安装在第三动力传动轴24上的齿轮，以便能怠速(idle)。当第二同步器31闭合时，第一输入齿轮19的转动力可通过第一传动齿轮27和第二同步器31传送到第三动力传动轴24。
当第三同步器32闭合时，第二输入齿轮20的转动力可通过第二传动齿轮28和第三同步器32传送到第三动力传动轴24。
这里，第三动力传动轴24是通过输出齿轮25连接到行驶车轮的驱动轴26的轴，使得动力传动可始终被实施，甚至是在第二动力传动机构中。
如上所述，在第一同步器17闭合的状态下，当来自发动机10的动力传送到第二动力传动轴18或来自发动机10的动力和来自第一电动机MG1的动力传送到第二动力传动轴18时，已经传送到第二动力传动轴18的动力然后通过第一输入齿轮19和第二输入齿轮20中的任意一个被传送到第三动力传动轴24。
也就是说，为了传送来自发动机10的动力或传送来自发动机10的动力和来自第一电动机MG1的动力两者以使动力可被用于驱动车辆，从包括第一输入齿轮19和第一传动齿轮27的动力传动路径和包括第二输入齿轮20和第二传动齿轮28的动力传动路径中选择任意一个路径。因此，已经传送到第二动力传动轴18的动力可通过从上述两个动力传动路径中选择的任意一个路径被传送到第三动力传动轴24。
动力通过两个动力传动路径中哪一个路径被传送根据第三动力传动机构的第二同步器31和第三同步器32的操作状态来确定。
在两个动力传动路径的情况下，形成各自路径的动力传动齿轮的齿轮比被设定为彼此不相同，且第一输入齿轮19和第一传动齿轮27之间的齿轮比与第二输入齿轮20和第一传动齿轮28之间的齿轮比不同。
因此，当来自发动机10的动力被传送到行驶车轮以便用于驱动车轮时，可从第一档位和第二档位中选择任意一个变速档位作为用于传动的变速档位，所述第一档位具有第一输入齿轮19和第一传动齿轮27之间的齿轮比，所述第二档位具有第二输入齿轮20和第二传动齿轮28之间的齿轮比。
在这种情况下，第二同步器31和第三同步器32选择变速档位。
第二电动机MG2的转动轴21通过第四动力传动机构连接到第二动力传动机构，以便能将动力传送到第二动力传动机构，且第四动力传动机构包括安装在第二电动机MG2的转动轴21上的驱动齿轮22。安装在第二动力传动机构的第三动力传动轴24上的第三传动齿轮23与第二动力传动机构的输出轴25同轴连接，且与驱动齿轮22相啮合。
因此，通过转动轴21、驱动齿轮22、第三传动齿轮23、第三动力传动轴24以及输出齿轮25，来自第二电动机MG2的动力可被传送到行驶车轮的驱动轴26。
如上所述那样传送的来自第二电动机MG2的动力用作用于驱动车辆的驱动力。
行驶车轮可为车辆的前车轮和后车轮中的任意一者，且图1中的第一示例性实施例示出行驶车轮(前车轮或后车轮)作为驱动车轮操作的2轮驱动(2WD)配置。
在下文中，第一示例性实施例的传动系中的每个模式的操作状态和动力传动流将在下面描述。
根据第一示例性实施例的传动系，可实施EV模式、串行模式、第一HEV模式和第二HEV模式，在EV模式中，第二电动机MG2驱动车辆，在串行模式中，第一电动机MG1通过被供给得到来自发动机10的动力而作为发电机操作，以便向电池充电，且第二电动机MG2驱动车辆，第一HEV模式和第二HEV模式是并行模式，并且其中为了驱动车辆，车辆驱动源以组合的方式被使用，车辆可以以这些行驶模式中的任意一种模式行驶。
第一HEV模式是发动机10和第二电动机MG2驱动车辆的混合动力模式，且第二HEV模式是发动机10、第一电动机MG1以及第二电动机MG2同时驱动车辆的混合动力模式。
在第一HEV模式下，一部分发动机动力驱动车辆，且剩下的发动机动力用于将第一电动机MG1作为发电机操作，结果，在第一HEV模式下，由作为发电机操作的第一电动机MG1向电池充电。
各个HEV模式被分为第一档位被选择为变速档位的模式和第二档位被选择为变速档位的模式，因此，可从总共四个HEV模式中选择任意一个模式。
EV模式
图2示出当根据本公开的第一示例性实施例的传动系在EV模式下操作时的动力传动流。
EV模式是这样的电动车辆行驶模式(一个电动机被操作)，其中在电池的充电状态(SOC，充电量)等于或高于参考值的状态下，作为用于驱动车辆的电动机的第二电动机MG2通过消耗电池电源来操作，且车辆借助来自第二电动机MG2的动力行驶，也就是说，EV模式指的是在发动机10和第一电动机MG1不被操作的状态下，仅第二电动机被操作以驱动车辆的模式。
为了这个目的，在到第二动力传动机构的动力被切断的操作状态下，通过第四动力传动机构、第三动力传动轴24以及输出齿轮25，只有来自第二电动机MG2的动力最后被传送到行驶车轮的驱动轴26，从而实施EV模式。
在EV模式下，第二动力传动机构的所有的同步器17,31和32都开放，这样，通过转动轴21、第四动力传动机构的驱动齿轮22和第三传动齿轮23、第三动力传动轴24以及输出齿轮25，来自第二电动机MG2的动力被传送到行驶车轮的驱动轴26。
以相同方式，在所有的同步器17,31和32经控制开放的状态下，通过以相反方向操作第二电动机MG2，实施车辆的反向运动(倒车)。这里，动力传动路径与在EV模式下的动力传动路径相同。
当车辆制动时或当车辆滑行时，在所有的同步器17,31，和32都开放的状态下，通过将行驶车轮的转动力在相反方向传送到第二电动机MG2，实施再生制动，在这种情况下，第二电动机MG2作为发电机操作，且向电池充电。
串行模式
图3示出当根据本公开的第一示例性实施例的传动系在串行模式下操作时的动力传动流。
串行模式指的是这样的模式，其中当车辆通过作为车辆主要驱动源的第二电动机MG2行驶时，表示电池充电量的SOC减少到预定值或更低时，第一电动机MG1作为发电机由来自发动机10的动力操作且向电池充电，且第二电动机MG2通过由第一电动机MG1充电的电池被供应电力来操作，使得车辆行驶。
在串行模式下，在到第二动力传动机构的动力被切断的操作状态下，通过第四动力传动机构、第三动力传动轴24以及输出齿轮25，来自第二电动机MG2的动力被传送到行驶车轮的驱动轴26。同时，第一电动机作为发电机借助于通过第一动力传动机构从发动机10传送的动力操作，且向电池充电。
具体来说，通过转动轴21、第四动力传动机构的驱动齿轮22和第三传动齿轮23、第三动力传动轴24以及输出齿轮25，来自第二电动机MG2的动力被传送到行驶车轮的驱动轴26。
当第二动力传动机构的所有的同步器17,31和32都开放时，存在不进行发动机10、第一电动机MG1以及第三动力传动轴24之间的动力传动的动力切断状态。
但是，来自发动机10的动力通过发动机侧齿轮11、第一中间齿轮13、第一动力传动轴12、第二中间齿轮14、用于第一电动机的动力传动齿轮以及转动轴15施加到第一电动机MG1，使得第一电动机MG1经操作产生电力。
第一HEV模式-第一档位
图4示出当根据本公开的第一示例性实施例的传动系在第一HEV模式下的第一档位操作时的动力传动流。
第一HEV模式指的是这样的模式，其中当来自发动机10的动力通过第一动力传动机构传送时，一部分动力传送到第一电动机MG1，剩下的动力与通过第四动力传动机构从第二电动机MG2传送来的动力一起通过第二动力传动机构传送到行驶车轮的驱动轴26，这样，在来自发动机10的动力补充第二电动机的输出的同时，车辆行驶。
也就是说，第一HEV模式指的是车辆由发动机10和第二电动机MG2驱动的模式。
在第一HEV模式下，当来自发动机10的动力的分配部分施加于第一电动机MG1时，第一电动机MG1作为发电机操作，且电池由第一电动机MG1充电。
第一档位被选择，使得来自发动机10的动力通过第二动力传动机构的第一输入齿轮19和第一传动齿轮27被传送。
更具体地说，一部分发动机动力被传送到第一电动机MG1作为用于产生电力的动力，且剩下的动力作为用于驱动车辆的辅助动力，通过第二动力传动机构被传送到行驶车轮的驱动轴26。
当发动机动力被传送到发动机侧齿轮11、第一中间齿轮13、第一动力传动轴12、第二中间齿轮14以及用于第一电动机的动力传动齿轮16时，一部分发动机动力通过转动轴15施加于第一电动机MG1且在第一电动机MG1产生电力时使用。
第一同步器17和第二同步器31处于闭合状态，且第三同步器32处于开放状态。
因此，相继地通过第一同步器17、第一输入齿轮19、第一传动齿轮27、第二同步器31、第三动力传动轴24以及输出齿轮25，发动机的剩下的动力(不是用于产生电力的动力)从用于第一电动机的动力传动齿轮16传送到行驶车轮的驱动轴26。
来自第二电动机MG2的动力也通过转动轴21、和第四动力传动机构的驱动齿轮22及传动齿轮23传送到第三动力传动轴24。来自发动机10的动力和来自第二电动机MG2的动力被组合，然后传送到行驶车轮的驱动轴26。
第一HEV模式-第二档位
图5示出当根据本公开的第一示例性实施例的传动系在第一HEV模式下的第二档位操作时的动力传动流。
与第一HEV模式下的第一档位的操作相比，当车辆在第二档位行驶时，第二档位被选择为变速档位，使得来自发动机10的动力通过第二动力传动机构的第二输入齿轮20和第二传动齿轮28被传送。
更具体地说，一部分发动机动力被传送到第一电动机MG1作为用于产生电力的动力，且剩下的动力作为用于驱动车辆的辅助动力，通过第二动力传动机构被传送到行驶车轮的驱动轴26。
当发动机动力被传送到发动机侧齿轮11、第一中间齿轮13、第一动力传动轴12、第二中间齿轮14、以及用于第一电动机的动力传动齿轮时，一部分发动机动力通过转动轴15施加于第一电动机MG1且在第一电动机MG1产生电力时使用。
第一同步器17和第三同步器32经控制处于闭合状态，且第二同步器31经控制处于开放状态。
因此，相继地通过第一同步器17、第二动力传动轴18、第二输入齿轮20、第二传动齿轮28、第三同步器32、第三动力传动轴24以及输出齿轮25，发动机的剩下的动力(不是用于产生电力的动力)从用于第一电动机的动力传动齿轮16传送到行驶车轮的驱动轴26。
来自第二电动机MG2的动力也通过转动轴21、和第四动力传动机构的驱动齿轮22及传动齿轮23传送到第三动力传动轴24。来自发动机10的动力和来自第二电动机MG2的动力被组合，然后传送到行驶车轮的驱动轴26。
第二HEV模式-第一档位
图6示出当根据本公开的第一示例性实施例的传动系在第二HEV模式下的第一档位操作时的动力传动流。
第二HEV模式指的是这样的模式，其中在表示电池的充电量的SOC等于或高于参考值(可等同或不同于在EV模式下和串行模式下的参考值)的状态下，从发动机10和第一电动机MG1输出的动力与通过第四动力传动机构从第二电动机MG2传送的动力一起通过第二动力传动机构传送到行驶车轮的驱动轴26，这样，在来自发动机10的动力第一电动机MG1的动力补充第二电动机MG2的输出的同时，车辆行驶。
也就是说，在第二HEV模式下，与第二电动机MG1相似，第一电动机MG1也通过消耗电池电源(两个电动机被操作)被操作，为了驱动车辆，来自第一电动机MG1的动力和来自第二电动机的动力与来自发动机10的动力一起被使用。
第一档位被选择，使得来自发动机10的动力通过第二动力传动机构的第一输入齿轮19和第一传动齿轮27被传送。
具体来说，从发动机10输出的动力通过第一动力传动机构被传送，且从第一电动机MG1输出的动力与来自发动机10的动力组合，然后通过第二动力传动机构传送到行驶车轮的驱动轴26。
来自发动机10的动力被传送到发动机侧齿轮11、第一中间齿轮13、第一动力传动轴12、第二中间齿轮14以及用于第一电动机的动力传动齿轮16，且通过转动轴15输出的来自第一电动机MG1的动力被传送到用于第一电动机的动力传动齿轮16，然后与来自发动机10的动力组合。
第一电动机MG1经操作产生动力代替产生电力，但是，在第二HEV模式的第一档位的操作状态与在第一HEV模式下的第一档位的操作状态之间，第二动力传动机构的动力传动操作没有区别。
也就是说，第一同步器17和第二同步器31经控制处于闭合状态，且第三同步器32经控制处于开放状态。
因此，相继地通过第一同步器17、第一输入齿轮19、第一传动齿轮27、第二同步器31、第三动力传动轴24以及输出齿轮25，从发动机10和第一电动机MG1输出的动力从用于第一电动机的动力传动齿轮16传送到行驶车轮的驱动轴26。
来自第二电动机MG2的动力也通过转动轴21、和第四动力传动机构的驱动齿轮22及传动齿轮23传送到第三动力传动轴24。来自发动机10的动力和来自第二电动机MG2的动力组合，然后传送到行驶车轮的驱动轴26。
第二HEV模式-第二档位
图7示出当根据本公开的第一示例性实施例的传动系在第二HEV模式下的第二档位操作时的动力传动流。
与第二HEV模式下的第一档位的操作相比，当车辆在第二档位行驶时，第二档位被选择为变速档位，使得来自发动机10的动力通过第二动力传动机构的第二输入齿轮20和第二传动齿轮28被传送。
具体来说，从发动机10输出的动力通过第一动力传动机构被传送，且从第一电动机MG1输出的动力与来自发动机10的动力组合，然后通过第二动力传动机构传送到行驶车轮的驱动轴26。
来自发动机10的动力被传送到发动机侧齿轮11、第一中间齿轮13、第一动力传动轴12、第二中间齿轮14以及用于第一电动机的动力传动齿轮16。通过转动轴15输出的来自第一电动机MG1的动力被传送到用于第一电动机的动力传动齿轮16，然后与来自发动机10的动力组合。
第一电动机MG1经操作产生动力代替产生电力，但是，在第二HEV模式的第二档位的操作状态与第一HEV模式的第二档位的操作状态之间，第二动力传动机构的动力传动操作没有区别。
也就是说，第一同步器17和第三同步器32经控制处于闭合状态，且第二同步器31经控制处于开放状态。
因此，相继地通过第一同步器17、第二动力传动轴18、第二输入齿轮20、第二传动齿轮28、第三同步器32、第三动力传动轴24以及输出齿轮25，从发动机10和第一电动机MG1输出的动力从用于第一电动机的动力传动齿轮16传送到行驶车轮的驱动轴26。
来自第二电动机MG2的动力也通过转动轴21、和第四动力传动机构的驱动齿轮22及传动齿轮23传送到第三动力传动轴24。来自发动机10的动力和来自第二电动机MG2的动力组合，然后传送到行驶车轮的驱动轴26。
已经在上面描述了根据第一示例性实施例的各个行驶模式，且控制发动机10和各个电动机MG1和MG2的操作可类似于典型的混合动力电动车辆，在车辆的控制器协同控制下进行，车辆的控制器例如为混合动力控制单元(HCU：hybrid control unit)，发动机控制单元(ECU：electric control unit)，电动机控制单元(MCU：motor control unit)，电池管理系统(BMS：battery management system)等等。
基于作为高级控制器的的混合动力控制单元(HCU)的命令，变速器控制单元(TCU)可被设定为控制开放/闭合第一、第二以及第三同步器17、31以及32的操作。
图8是示出为了在根据本公开的第一示例性实施例的传动系中改变模式“从EV模式改变为HEV模式”，发动机速度由第一电动机控制的状态的视图。
如上所述，在EV模式下，所有的同步器17、31和32被维持在开放状态，然后，为了将档位改变为第一HEV模式下的第一档位或第二HEV模式下的第一档位，第一同步器17和第二同步器31需要被控制为闭合状态。
如图8所示，通过将动力从第一电动机MG1传送到发动机10，第一电动机MG1首先被操作以启动发动机，然后，通过第一电动机MG1控制发动机速度。
其后，当发动机10和第一电动机MG1的速度被控制到能与第二电动机MG2同步的速度时，第一同步器17和第二同步器31被控制为闭合。
在EV模式下，所有的同步器17、31和32被维持在开放状态，然后，为了将档位改变为第一HEV模式下的第二档位或第二HEV模式下的第二档位，第一同步器17和第三同步器32需要被控制为闭合状态。
在这种情况下，第一电动机MG1启动发动机10，然后由第一电动机MG1控制发动机速度。当发动机10和第一电动机MG1的速度被控制到能与第二电动机MG2同步的速度时，第一同步器17和第三同步器32被控制为闭合。
[第二示例性实施例]
图9是示出根据本公开第二示例性实施例的用于混合动力电动车辆的传动系的传动系图。
第一示例性实施例已经示出用于车辆的两车轮驱动(2WD)的传动系，而第二示例性实施例示出用于车辆的四车轮驱动(4WD)的传动系。
也就是说，当在混合动力电动车辆(HEV)模式下，来自发动机10的动力或来自发动机10的动力和来自第一电动机MG1的动力两者作为用于驱动车辆的动力被传送到行驶车轮的驱动轴26时，通过被供给得到来自发动机10的动力或来自发动机10的动力和来自第一电动机MG1的动力两者而被操作的行驶车轮是后车轮的情况下，来自第二电动机MG2的动力通过减速器40被传送到前车轮，使得前车轮和后车轮两者都可用作驱动车轮。
相反，来自发动机10的动力或来自发动机10的动力和来自第一电动机MG1的动力两者被传送到的行驶车轮可为前车轮，且在这种情况下，来自第二电动机MG2的动力被传送到的行驶车轮可为后车轮。
如图9所示，为了允许4WD驱动被实施，第二电动机MG2的转动轴21通过减速器40连接到行驶车轮的驱动轴41。
参考图9，第二电动机MG2在不与发动机10和第一电动机MG1相连接的独立位置联接到另外的行驶车轮的驱动轴41，以便能将动力传送到行驶车轮。
甚至在第二示例性实施例中，用于驱动车辆的主要驱动源是第二电动机MG2，结果，在EV模式和串行模式下，第二电动机MG2被操作，这样，随着来自第二电动机MG2的动力通过减速器40传送到行驶车轮的驱动轴41，车辆行驶。
如图9所示，与图1所示的第一示例性实施例相比，因为除了第二电动机MG2通过减速器40连接到没有连接到第一电动机MG1的行驶车轮以便将动力传送到行驶车轮，以及第二电动机MG2的转动轴21没有连接到动力传动轴24从而不会将动力传送到第三动力传动轴24以外，第一示例性实施例和第二示例性实施例的组成元件没有区别，因此，省略包括驱动齿轮22和第三传动齿轮23的第四动力传动机构，将省略其详细的描述。
在第二示例性实施例中，存在如EV模式、串行模式、第一HEV模式(第一档位，和第二档位)以及第二HEV模式(第一档位，和第二档位)的行驶模式。在用于每个行驶模式的操作状态方面，也就是说，可被用作车辆的驱动源的发动机10和第一电动机MG1、用作主要驱动源的第二电动机MG2、充当发动机离合器的第一同步器17、用于选择变速档位的第二同步器31以及第三同步器32的操作在第一示例性实施例和第二示例性实施例中没有区别，并且结果是，以上描述可被用于描述用于每个模式的操作状态。
本发明已参考其实施例进行了详细描述。但是，应该理解，在不偏离本发明的原理和精神的情况下，本领域技术人员可在这些实施例中做出改变，本发明的范围在随附权利及其等同物中限定。

Claims (17)

1.一种用于混合动力电动车辆的传动系，所述传动系包括：
发动机；
第一电动机，其作为用于驱动所述车辆的电动机操作或通过发动机动力作为发电机操作；
第一动力传动机构，其连接在所述发动机和所述第一电动机之间，且将所述发动机动力传送到所述第一电动机；
第二动力传动机构，其连接在所述第一电动机和行驶车轮的驱动轴之间，且将传送到所述第一电动机的所述发动机动力或所述发动机动力和来自所述第一电动机的动力传送到所述行驶车轮的所述驱动轴，或阻断动力在所述第一电动机和所述行驶车轮的所述驱动轴之间传送；以及
第二电动机，其通过第三动力传动机构连接到所述第二动力传动机构，从而将动力传送到所述第二动力传动机构，所述第二电动机输出用于驱动所述车辆的动力，且通过所述第三动力传动机构和所述第二动力传动机构将用于驱动所述车辆的动力传送到所述行驶车轮的所述驱动轴，
其中所述第一动力传动机构包括：
发动机侧齿轮，其安装在所述发动机的输出轴上；
第一中间齿轮，其安装在第一动力传动轴上且与所述发动机侧齿轮啮合；
第二中间齿轮，其与所述第一中间齿轮同轴安装在所述第一动力传动轴上；以及
动力传动齿轮，其用于所述第一电动机且安装在所述第一电动机的转动轴上，且与所述第二中间齿轮啮合，
其中所述第二动力传动机构包括：
第一同步器，其连接到所述第一电动机的转动轴；
第一输入齿轮，其由所述第一同步器连接到所述第一电动机的所述转动轴，从而通过所述第一同步器的操作有选择地接合或脱开与所述第一电动机的所述转动轴的动力传动；
第二输入齿轮，其与所述第一输入齿轮同轴安装在第二动力传动轴上；
输出齿轮，其安装在第三动力传动轴上且连接到所述行驶车轮的所述驱动轴，从而将动力传送到所述驱动轴；以及
第四动力传动机构，其设置在所述第一输入齿轮，所述第二输入齿轮，以及所述第三动力传动轴之间，且将从所述第一输入齿轮和所述第二输入齿轮的转动力中选择的任意一个转动力传送到所述第三动力传动轴。
2.根据权利要求1所述的传动系，其中所述第四动力传动机构包括：
第一传动齿轮，其与所述第一输入齿轮啮合；
第二传动齿轮，其与所述第二输入齿轮啮合；
第二同步器，其有选择地接合或脱开所述第一传动齿轮和所述第三动力传动轴之间的动力传动；
第三同步器，其有选择地接合或脱开所述第二传动齿轮和所述第三动力传动轴之间的动力传动。
3.根据权利要求2所述的传动系，其中所述第一输入齿轮和所述第一传动齿轮之间的齿轮比与所述第二输入齿轮和所述第二传动齿轮之间的齿轮比彼此不相同，以及
其中通过所述第一输入齿轮和所述第一传动齿轮传送动力的第一档位和通过所述第二输入齿轮和所述第二传动齿轮传送动力的第二档位被用作进行动力传动的变速档位。
4.根据权利要求1所述的传动系，其中所述第三动力传动机构包括：
驱动齿轮，其安装在所述第二电动机的转动轴上；以及
第三传动齿轮，其与所述输出齿轮同轴安装在第三动力传动轴上，且与所述驱动齿轮啮合。
5.根据权利要求1所述的传动系，其中在到所述第二动力传动机构的动力被切断的操作状态下，实施电动车辆模式：通过所述第三动力传动机构和所述第二动力传动机构的动力传动轴，只有来自所述第二电动机的动力被传送到所述行驶车轮的所述驱动轴，所述第二动力传动机构的动力传动轴始终连接到所述行驶车轮的所述驱动轴，从而将动力传送到所述驱动轴。
6.根据权利要求1所述的传动系，其中在到所述第二动力传动机构的动力被切断的操作状态下，实施串行模式：所述第一电动机经操作产生电力且电池由传送到所述第一电动机的发动机动力充电，同时，通过所述第二动力传动机构的动力传动轴，只有来自所述第二电动机的动力被传送到所述行驶车轮的所述驱动轴，所述第二动力传动机构的动力传动轴始终连接到所述第三动力传动机构和所述行驶车轮的所述驱动轴，从而将动力传送到所述驱动轴。
7.根据权利要求1所述的传动系，其中在所述第二动力传动机构的动力传动操作状态下，实施混合动力电动车辆模式：通过所述第二动力传动机构，传送到所述第一电动机的发动机动力被传送到所述行驶车轮的所述驱动轴，同时，通过所述第二动力传动机构的动力传动轴，来自所述第二电动机的动力被传送到所述行驶车轮的所述驱动轴，所述第二动力传动机构的动力传动轴始终连接到所述第三动力传动机构和所述行驶车轮的所述驱动轴，从而将动力传送到所述驱动轴。
8.根据权利要求7所述的传动系，其中在混合动力电动车辆模式下，所述第一电动机产生电力，使得一部分传送到所述第一电动机的发动机动力被用作产生向电池充电的电力的所述第一电动机的动力，且所剩余的发动机动力被传送到所述行驶车轮的所述驱动轴并作为用于驱动所述车辆的动力。
9.根据权利要求1所述的传动系，其中在所述第二动力传动机构的动力传动操作状态下，实施混合动力电动车辆模式：通过所述第二动力传动机构，传送到所述第一电动机的发动机动力和来自所述第一电动机的动力被传送到所述行驶车轮的所述驱动轴，同时，通过所述第二动力传动机构的动力传动轴，来自所述第二电动机的动力被传送到所述行驶车轮的所述驱动轴，所述第二动力传动机构的动力传动轴始终连接到所述第三动力传动机构和所述行驶车轮的所述驱动轴，从而将动力传送到所述驱动轴。
10.一种用于混合动力电动车辆的传动系，所述传动系包括：
发动机；
第一电动机，其作为用于驱动车辆的电动机操作或通过发动机动力作为发电机操作；
第一动力传动机构，其连接在所述发动机和所述第一电动机之间，且将所述发动机动力传送到所述第一电动机；
第二动力传动机构，其连接在所述第一电动机和第一行驶车轮的驱动轴之间，所述第二动力传动机构将传送到所述第一电动机的发动机动力或所述发动机动力和来自所述第一电动机的动力传送到所述第一行驶车轮的所述驱动轴，或阻断动力在所述第一电动机和所述第一行驶车轮的所述驱动轴之间传送；以及
第二电动机，其连接到第二行驶车轮的驱动轴，以便将动力传送到所述第二行驶车轮的所述驱动轴，
其中所述第一动力传动机构包括：
发动机侧齿轮，其安装在所述发动机的输出轴上；
第一中间齿轮，其安装在第一动力传动轴上且与发动机侧齿轮啮合；
第二中间齿轮，其与所述第一中间齿轮同轴安装在所述第一动力传动轴上；
用于所述第一电动机的动力传动齿轮，其安装在所述第一电动机的转动轴上，且与所述第二中间齿轮啮合，
其中所述第二动力传动机构包括：
第一同步器，其连接到所述第一电动机的转动轴；
第一输入齿轮，其通过所述第一同步器连接到所述第一电动机的所述转动轴，从而通过所述第一同步器的操作有选择地接合或脱开与所述第一电动机的所述转动轴的动力传动；
第二输入齿轮，其与所述第一输入齿轮同轴安装在第二动力传动轴上；
输出齿轮，其安装在第三动力传动轴上且连接到所述第一行驶车轮的所述驱动轴，从而将动力传送到所述驱动轴；以及
第三动力传动机构，其设置在所述第一输入齿轮、所述第二输入齿轮以及所述第三动力传动轴之间，所述第三动力传动机构经操作将从所述第一输入齿轮和所述第二输入齿轮的转动力中选择的任意一个转动力传送到所述第三动力传动轴。
11.根据权利要求10所述的传动系，其中所述第一行驶车轮是作为所述车辆的后车轮和前车轮中的一者的后车轮或前车轮，所述第二行驶车轮是作为所述车辆的所述后车轮和所述前车轮中的另一者的前车轮或后车轮，且所述第二电动机通过减速器连接到所述第二行驶车轮的所述驱动轴。
12.根据权利要求10所述的传动系，其中所述第三动力传动机构包括：
第一传动齿轮，其与所述第一输入齿轮啮合；
第二传动齿轮，其与所述第二输入齿轮啮合；
第二同步器，其有选择地接合或脱开所述第一传动齿轮和所述第三动力传动轴之间的动力传动；
第三同步器，其有选择地接合或脱开所述第二传动齿轮和所述第三动力传动轴之间的动力传动。
13.根据权利要求12所述的传动系，其中所述第一输入齿轮和所述第一传动齿轮之间的齿轮比与所述第二输入齿轮和所述第二传动齿轮之间的齿轮比彼此不相同，以及
其中通过所述第一输入齿轮和所述第一传动齿轮传送动力的第一档位和通过所述第二输入齿轮和所述第二传动齿轮传送动力的第二档位被实施为进行动力传动的变速档位。
14.根据权利要求11所述的传动系，其中在到所述第二动力传动机构的动力被切断的操作状态下，实施串行模式：所述第一电动机产生电力且电池由传送到所述第一电动机的发动机动力充电，同时，来自所述第二电动机的动力被传送到所述第二行驶车轮的所述驱动轴，且所述第二行驶车轮被用作驱动车轮。
15.根据权利要求10所述的传动系，其中在所述第二动力传动机构的动力传动操作状态下，实施混合动力电动车辆模式：通过所述第二动力传动机构，传送到所述第一电动机的发动机动力被传送到所述第一行驶车轮的所述驱动轴，同时，来自所述第二电动机的动力被传送到所述第二行驶车轮的所述驱动轴。
16.根据权利要求15所述的传动系，其中在混合动力电动车辆模式下，所述第一电动机产生电力，使得一部分传送到所述第一电动机的发动机动力被用作产生向电池充电的电力的所述第一电动机的动力，且所剩余的发动机动力被传送到所述第一行驶车轮的所述驱动轴并作为用于驱动所述车辆的动力。
17.根据权利要求10所述的传动系，其中在所述第二动力传动机构的动力传动操作状态下，实施混合动力电动车辆模式：通过所述第二动力传动机构，传送到所述第一电动机的发动机动力和来自所述第一电动机的动力被传送到所述第一行驶车轮的所述驱动轴，同时，来自所述第二电动机的动力被传送到所述第二行驶车轮的所述驱动轴。
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