专利名称：使用一个或两个马达的电推进的输出分离电可变变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有至少一个纯电低范围/串联^t式、至少一个空档模式 和高范围/输出分离模式的串联/输出分离电可变变速器。
背景技术：
电可变变速器(EVT)典型地具有连接到发动机的输入构件以及一 个或两个连接到行星齿轮組的不同构件的马达/发电机，以实现一个或多 个电可变运行模式或模式，固定速度比模式和纯电(电池驱动)模式。
发电机的 一 个的速度确定的运行模式。
EVT可以以多种方式改进车辆燃^牛经济性。例如，发动才几可以在怠 速时、减速和制动期间和相对低的速度或轻度车辆负荷运行期间关闭， 以因此消除由于发动机阻力导致的效率损失。通过再生制动捕获的制动 能量或由用作发电机的马达的一个在发动机运行期间存储的能量在这 些"发动机关闭"期间被利用，以用于延长其中将发动机关闭的期间或持 续时间，补充发动机转矩或功率，在较低的发动机速度下运行车辆，和
/或补充附件动力供给。对发动机转矩或功率的瞬态需要通过马达/发电 机在"发动机，，运行期间补充，从而允许降低发动机的尺寸而不明显降低 车辆的性能。另外，马达/发电机在附件动力生成中是非常有效的，且来 自电池的电力用作可变转矩储备，从而允许以相对地低的变速器速比运 行。
电可变模式可以分类为输入分离模式、输出分离模式、复合分离模 式或串联模式。输入分离模式将一个马达/发电机，使其速度直接与变速 器输出成比例变化，且将其他马达/发电机使得其速度是输入构件速度和 输出构件速度的线性组合。输出分离模式使得一个马达/发电机接通，使 其速度直接与变速器输入构件成比例变化，且将其他马达/发电机接通使 得其速度是输入构件速度和输出构件速度的线性组合。复合分离模式使 得两个马达/发电机接通，使其速度是输入构件速度和输出构件速度的线 性组合，但都不与输入构件速度或输出构件速度直接成比例。串联模式
使得一个马达/发电机接通，使其速度与变速器输入构件的速度直接成比 例地变化，且使得另一个马达/发电机接通，使其速度与变速器输出构件 的速度直接成比例地变化。当在串联模式中运行时，在输入构件和输出 构件之间不存在直接的机械动力传递路径，且因此所有动力必须电传 递。
串联推进系统是其中能量在从发动机到电力存储设备的路径上流 动且然后流动到供给动力以使驱动构件旋转的电动马达/发电机的系统。 换言之，在串联推进系统中，与并联推进系统不同，在发动机和驱动构 件之间无直接的机械连接。因此，带有相对地大的电池电力推进容量和 相对地小的发动机推进容量的变速器迄今为止很大程度上依赖于被设 计为串联混合动力变速器或推进系统。
发明内容
提供了电可变变速器(EVT),该电可变变速器带有其中发动机 开启的前进低范围电可变串联运行模式，其中发动机关闭的前进低范围 纯电运行模式，电可变输出分离运行模式，和至少一个空档模式。在可 用模式之间的转换可以通过离合器-离合器转换实现，与仅通过当在 EVT模式中运行时改变马达速度而执行的同步转换相比，潜在地降低了 转换时间。
特别地，EVT包括输入构件，输出构件，第一和第二马达/发电机 和可通过具有第一节点、笫二节点和第三节点的第一三节点杆代表的笫 一行星齿轮组。第一马达/发电机选择地可与第三节点连接，且第二马达 /发电机连续地与第 一节点连接。第二节点连续地被连接以与输出构件共 同旋转。变速器包括至少两个转矩传递机构或离合器，它们选择地可单 独接合或以不同的组合接合，以将节点中的不同的节点相互连接或连接 到静止构件，因此建立了不同的运行模式。
在本发明的一个方面中，EVT具有两个离合器，且第一马达/发电 机连续地与发动机连接。两个离合器选择地可单独接合或以不同的组合 接合，以将第一、第二、笫三节点的不同的节点连接，以建立其中发动 机开启的前进低范围电可变串联模式，其中发动机关闭的单马达纯电运 行模式，电可变输出分离运行模式，和至少一个空档模式，且第二转矩 传递机构选择地可分离，以将发动机分离，以实现发动机的离线起动。
在本发明的另 一个方面中，第一转矩传递机构将第三节点连接到静 止构件，且第二转矩传递机构将第 一马达/发电机连接到第三节点。
在本发明的另一个方面中，第一转矩传递机构是与爪形离合器并联 定位的单向离合器。单向离合器实现了低损失前进推进，且爪形离合器 实现了再生制动和后退车辆运行。
在本发明的另 一个方面中，EVT具有选择地可分离的第三转矩传递
机构，以将第一马达/发电机从输入构件分离，以建立另一个纯电模式，
该模式是适合于最小化越过第一和第二马达/发电机的损失且适合于降 低第二马达/发电机的运行速度的双马达模式。
在本发明的另一个方面中，笫一和第二转矩传递机构的分离和第三 转矩传递机构的接合建立了空档电池充电模式而作为空档模式的一个， 其中空档电池充电才莫式可运行以将能量存储设备充电。
在本发明的另一个方面中，EVT可运行以起动发动机而EVT是单 马达纯电模式，因此过渡到串联;f莫式，且EVT进一步可运行以通过在 串联模式中瞬间将第三转矩传递机构分离直接从串联模式过渡到输出 分离模式，以允许变速器同步地转换到输出分离模式而不要求发动机速 度降低到零。
在本发明的另一个方面中，EV模式包括双马达纯电模式，且EVT 可运行以通过在线起动、带有离合器-离合器转换的离线起动和带有同 步转换的离线起动的至少一个直接从双马达纯电模式过渡到输出分离 模式。
在本发明的另 一个方面中，能量存储设备可运行地连接到第 一和第 二马达/发电机以用于向其提供动力和从其接收动力。能量存储设备可运 行地与车外电源可连接，以用于为其充电，且转矩传递才几构的两个的4妻 合建立了纯电模式，其中输出构件不旋转且第二马达/发电机用作马达而 利用了来自已充电的能量存储设备的动力，以在输出构件处提供驱动转 矩。
在本发明的另一个方面中，笫一行星齿轮组包括太阳轮、齿圈和行 星架构件，其中太阳轮连续地连接到笫二马达/发电机，齿圏通过第二转 矩传递机构选择地可连接到第一马达/发电机且通过第一转矩传递机构 选择地可连接到静止构件，且行星架构件连续地连接到输出构件。
在本发明的另一个方面中，混合动力动力总成包括EVT,发动机，
EVT的输入构件，EVT的输出构件，EVT的静止构件，最终驱动齿轮 组，第一和第二马达/发电机。动力总成进一步包括可运行地连接到第一 和第二马达/发电机的能量存储设备以用于向第一和第二马达/发电机提 供动力和从第 一和第二马达/发电机接收动力，其中能量存储设备可运行 地与车外电源可连接，以用于为其充电。
混合动力动力总成进一步包括通过具有第一节点、第二节点和第三 节点的杆图的第 一三节点杆可代表的第 一行星齿轮组和最终驱动齿轮 组。输出构件连续地与最终驱动齿轮组连接，且第一马达/发电机和输入 构件选择地与第三节点可连接。笫二马达/发电机连续地与第一节点连 接，且第二节点连续地连接以与输出构件共同旋转。
第一转矩传递机构选择地可接合以将笫三节点连接到静止构件。第 二转矩传递机构选择地可接合以将第一马达/发电机与第三节点连接。第 三转矩传递机构选择地可接合以将输入构件与第一马达/发电机连接，其 中第 一 、笫二和第三转矩传递机构的选中的转矩传递机构的单独接合或 以不同组合的接合建立了多个前进纯电模式，串联模式，输出分离模式 和多个空档才莫式。第一转矩传递机构的接合和第二转矩传递机构的分离 建立了纯电模式，其中输入构件不旋转且第二马达/发电机用作马达，从 而利用了来自已充电的能量存储设备的动力以在输出构件处提供驱动 转矩。
本发明的以上的特征和优点和其他特征和优点当结合附图考虑时 从如下的对用于执行本发明的最佳模式的详细描述容易地显见。
图1是具有三节点杆和最终驱动组件的杆图形式的变速器的示意性 图示；
图2是图1的变速器的实施例的棒图3A是用于图1中示出的变速器的真值表；
图3B是用于在图5B中示出的替代的变速器的真值表；
图4A至图4C是用于为与图2、图5A和图5B中的变速器实施例
内的马达/发电机一起使用的电池充电的不同的车外电源系统的示意性
图示；
图5A是图3的变速器的替代实施例的棒图；和
图5B是图5A的变速器的替代实施例的棒图。
具体实施例方式
参考附图，其中类似的参考数字指类似的部件，图1图示了具有连 接到电可变变速器14的发动机12的混合动力动力总成10。变速器14 设计为以多个其不同的运行模式接收其来自发动机12的驱动动力的至 少部分，如以下参考图3a和图3b论述。发动机12具有用作变速器14 的输入构件16的输出轴或输出构件。最终驱动单元或组件17运行地连 接到变速器14的输出轴或输出构件18。
变速器14包括代表了第一行星齿轮组的三节点杆20,具有分别表 示为节点A、节点B和节点C的第一构件、第二构件和第三构件。构件 可以是齿圈构件、太阳轮构件和行星架构件，但不必须具有该特定的次 序。如在此所使用，"节点"是变速器的部件，例如齿圈构件、行星架构 件或太阳轮构件，其特征在于转速和其可用作从其他部件施加到此部件 的转矩的连结件，和从此部件施加到其他部件的转矩的连结件。可以与 给定的节点相互作用的其他部件包括相同的行星齿轮组的其他同轴构 件，它们作为相同的杆上的其他节点出现。其他可与给定的节点相互作 用的部件也包括到作为另一个杆的节点(未示出)出现的其他行星齿轮 组的构件的互连件，例如可以包4t在最终驱动组件17内，例如变速器 外壳的静止构件84,和其他变速器构件，例如输入构件16或输出构件 18。如上所指示，在本发明的范围内，最终驱动组件17可以包括行星 齿轮组， 一个或多个并联的轴齿轮组(未示出)，和/或链条传动机构(未 示出)。
变速器14具有多个互连件。马达/发电机82 (也称为M/GB)连续 地与杆20的节点A连接。节点B连续地连接到输出构件18以与之共同 旋转。输入构件16连续地与发动才几12连接。另一个马达/发电才几80(也 称为M/G A)选择地与杆20的节点C连接，以与之共同旋转。最后， 输入构件16可以选择地可与马达/发电机80(M/GA)连接，或替代地 可连续地与马达/发电才几80 (M/G A)连接，如以虛线示出，且如在后 文中描述。
变速器14也具有数个选择地可接合的转矩传递机构，该机构提供 了多种车辆运行模式，如在下文中描述。在后文中简称为离合器C3的
作为旋转离合器的转矩传递机构C3选择地可接合以将输入构件16与马 达/发电机80(M/GA)连接。在后文中简称为离合器C2的也作为旋转 离合器的转矩传递机构C2选择地可接合以将马达/发电机80 (M/GA) 与杆20的节点C连接。在后文中简称为制动器C1的转矩传递机构C1 选择地可接合以将杆20的节点C接地到静止构件84,例如变速器14 的外壳或壳体。
参考图2,在图中示出了动力总成10的变速器14的优选实施例的 棒图，其中马达/发电机80 (M/GA)选择地与输入构件16通过离合器 C3可连接，且因此与发动机12通过离合器C3可连接。马达/发电机80 (M/G A)也选择地与行星齿轮组78的外齿圏构件70可连接，使得齿圈 构件70选择地通过制动器Cl可连接到静止构件84。马达/发电机82 (M/G B)通过互连构件75连续地连接到内部太阳轮构件71以与之联合 旋转。行星架构件72通过输出构件18运行地连接到最终驱动组件17。
动力总成10优选地具有车载能量存储设备86，在后文中将其筒称 为ESD86,该ESD86运行地连接到各马达/发电机80、 82的每个，4吏 得马达/发电机80、 82可以选择地将动力传递到ESD 86或从ESD 86 接收动力。如在此所使用，"车载"能量存储设备是安装在车辆(未示出) 上的任何能量存储设备，带有马达/发电机80、 82的动力总成10也安 装在车辆上。ESD 86可以例如是一个或多个电池或电;也组。例如具有提 供和/或存储和分配足够的电能的能力的燃料电池或电容器的其他车载 能量存储设备可以与电池组合使用或替代电池来使用。
电控单元或控制器88运4亍地连接到ESD 86以按需要地控制电力向 ESD 86或从ESD 86的分配。ESD 86和控制器88参考图2、图5A和图 5B的实施例示出且描述。由传感器收集的运行数据，例如输入构件16 和输出构件18的速度也可以提供到控制器88以用于多种使用，例如当 在再生制动模式中运行时。如本领域一般技术人员将理解，再生制动能 力可以通过使用控制器88实现，以在制动期间平衡来自发动机12、来 自马达/发电机80 (M/G A)和来自马达/发电机82 (M/G B)的转矩，以提 供输出构件18的希望的减速率。
ESD 86优选地连接到在图2中简化地标识为"逆变器"的DC到AC 电力逆变器卯，且也优选地构造为当与插头插入式混合动力车辆 一起使 用时通过车外电源系统91可充电。如在此所使用，"车外，，电源是不安
装在带有动力总成10的车辆(未示出)上的、不与变速器14整合的电 源，且它仅在充电期间运行地连接到ESD86，例如在插头插入式混合动 力车辆中所发生。参考图4A、图4B和图4C示出且描述了在ESD 86 和车外电源系统91之间建立了用于为ESD 86充电的连接性的不同的车 外电源系统。
参考图4A,图中图示了车外电源系统91。车外电源系统91包括车 外电源92和运行地与车外电源92连接的车外充电器94,它们都在具有 任何以上所述的变速器实施例的车辆外(即，不安装在该车辆上)。替 代地，例如电出口和插头的车栽/车外传导接口 96允许将车外部件(车 外电源92和车外充电器94)与车载ESD86选择连接，选择地通过车载 整流器98连接，仅在充电器94提供交流电时该车栽整流器98才是必 需的。在此所述的利用了这样的车外电源系统91的变速器实施例可称 为插头插入混合动力变速器。充电器94是调节了从车外电源92到ESD 86的电功率流的车外传导型充电器。当ESD 86充分地^皮充电时，通过 接口 96的连接终止，且已充电的ESD 86然后如在此所述用于例如在纯 电模式中驱动马达/发电机80、 82。
参考图4B,图中图示了替代的车外电源系统91A,该车外电源系统 91使用了车外感性充电器94A来调节来自车外电源92A的通过了车载/ 车外感性4矣口 96A到ESD 86的功率流。来自感性接口 96A的功率流选 择地通过车载整流器98A,如果充电器94提供了交流电则要求该整流 器98A。车外感性充电器94A可以是当由车外电源92A加电时建立了磁 场的电线圈。感性接口 96A可以是在充电期间当定位为足够靠近车外感 性促动器94时将车外部件(车外电源92A和车外感性充电器94A)与 车载部件(车载整流器98A和ESD 86)连接的互补的线圈，以允许通 过流入感性充电器94A的电力生成的磁场导致电力流到车载整流器98A 且然后流到电池86。当ESD86被充分充电时，感性接口96A不再靠近 车外感性充电器94A定位，且已充电的ESD 86然后如在此所论述用于 例如在纯电模式中驱动马达/发电机80、 82。
参考图4C,图中图示了使用了车外电源92B和车载充电器98B以 及例如电出口或插头的接口 96B的替代的车外电源系统91B，这允许了 车外部件(车外电源92B)与车载充电器98B的选择的连接。车载充电 器98B可与车载ESD 86 (见图2、图5A和图5B)连接。可以使用称为
的变速器实施例。充电器98B是车载传导型充电器，该充电器调节了从 车外电源92B到ESD86的电功率流。当ESD 86被充分充电时，通过接 口 96B的连接终止，且已充电的ESD 86然后如在此所述用于例如在純 电模式中驱动马达/发电机80、 82。
参考在图3A中示出的真值表，总结了图1和图2以及如下描述的 图5A和图5B中的动力总成10的如下六个运行模式，随后带有详细描 述。模式l (单马达纯电模式)是通常发动机12关闭使用的纯电模式， 但它可以在发动机12运行时在此所述的模式过渡期间短暂地使用。模 式2 (串联模式)是电可变串联模式，它通常在发动机12运行时使用， 或当起动或4f止发动才几12时使用。
模式3 (输出分离模式)是在相对地高的车辆速度和/或低的车辆负 荷时可使用的高范围输出分离模式。此模式也通常在发动机12运行时 使用，或当起动或停止发动机12时使用，如在此所描述。模式4 (空档) 是用于将马达/发电机82 (M/GB)从输出构件18分离的模式。模式5(空 档/电池充电才莫式)使得ESD 86 (见图2 )能通过将马达/发电机80 (M/G A)选择地连接到发动机12而被充电。最后，模式6(双马达纯电模式) 允许两个马达/发电机80和82 (分别为M/G A和M/G B )对车辆推进转 矩的部分起作用，因此允许马达/发电机80和82的每个的速度变化，以 在马达/发电机80和马达/发电机82之间分离动力，以及最小化在马达/ 发电机80和82和变速器14内的损失。
当车辆(未示出)静止时，变速器14 (见图1和图2)最初处于模 式l (单马达纯电模式)而离合器C2分离。马达/发电机82 (M/G B)发 动了车辆，车辆然后可以通过纯电方式使用马达/发电才几82 (M/G B)驱 动。在模式1 (单马达纯电模式)以及在下文中描述的模式2 (串联模 式)中运行的车辆的最高速度因此通过马达/发电机82 (M/GB)的最大设 计速度限制，该马达/发电机82 (M/GB)也可以在需要时用于使用动力总 成IO来制动车辆。因为在模式1 (单马达纯电模式)中不使用滑动离合 器，所以模式1的效率被最大化。
在车辆速度相对高时，当动力总成IO处于沖莫式l(单马达纯电模式) 时，马达/发电机82(M/GB)将在高速下运行。在低负荷下，特别是对于 某些通用的马达类型或设计，此情况可能导致相对地低效的运行。为降
低或最小化马达损失和/或为因其他目的或功能而降低马达82的速度， 动力总成10可以替代地在模式6 (双马达纯电模式)中运行。为从模式 1 (单马达纯电模式)到模式6 (双马达纯电模式)直接过渡，制动器 Cl断开或分离同时离合器C2闭合或接合。以此方式，转矩指令在马达 /发电机80 (M/G A)上，以起作用于由马达/发电机82 (M/GB)提供的转 矩。
马达/发电机80 (M/G A)然后可以加速到足以在马达/发电机80和82 之间提供希望的动力比的速度，和/或加速到足以最小化马达/发电机80 和82之间的损失的速度。因为马达/发电机80和82的各转矩与变速器 14的可利用输出转矩成比例，所以本领域一般技术人员将认识到马达/ 发电机80 (M/G A)与马达/发电机82 (M/G B)的速度比合适地确定了在 马达/发电机80和82之间的动力分配。模式6 (双马达纯电模式)也用 于如上所述分担马达/发电机80和82之间的损失，从而提供了改进的连 续动力能力，因为在两个马达上而非仅在一个马达上进行冷却，因此产 生了成比例地更大的冷却能力。
如果希望在模式1 (单马达纯电模式)中起动发动机，则在马达/ 发电机80 (M/G A)上命令了正的转矩，因此导致发动机12在正方向上 加速。 一旦发动机12达到运行速度，则它开始产生转矩。马达/发电机 80 (M/G A)然后可以作为发电机而过渡到负转矩，以因此在模式2 (串 联模式)中运行动力总成IO。因为马达/发电机82 (M/G B)能满足车辆 (未示出)的全牵引需求，所以允许了用于发动机12暖机的最大灵活 性，以最大化燃料经济性且最小化冷起动排放。
如果替代地希望在模式6 (双马达纯电模式)中起动发动机12,则 动力总成10可以通过闭合离合器C3直接过渡到模式3(输出分离模式)， 因此导致发动机12起动。替代地，动力总成10可以同步转换到模式1 (单马达纯电模式)，且发动机12可以如上所解释地起动。
对于巡航情况，变速器14可以通过释放制动器Cl且施加离合器 C2而从模式2 (串联模式)转换到模式3 (输出分离模式)。这可以实 施为在负荷下的常规的离合器-离合器转换。替代地，离合器C3可以 释放以允许在变速器14的转换期间对发动机12和马达/发电机80 (M/G A)的速度的独立控制，以允许同步地执行转换而不要求将发动机12的 速度降低到零。
在模式3(输出分离模式)中，动力总成10在输出分离构造中运行。 在模式3中，马达/发电机80 (M/G A)—般生成了传递到马达/发电机82 (M/G B)的发动机转矩的部分。动力总成10具有在其中马达/发电机82 已达到零速度的比处的机械点。对于此值以下的所有比，动力将在前进 方向上流动。对于在此值以上的比，马达/发电机82(M/GB)速度将是负 值，从而一般地导致它生成动力且将动力供给到马达/发电机80 (M/G A)。取决于电池充电或放电电力的量，可以使马达/发电机80和82同时 发电或作为马达。
为加速，动力总成10可以通过释放离合器C2且施加制动器Cl而 从模式3 (输出分离模式)转换到模式2 (串联模式)。这可以在负荷 下作为常规的离合器-离合器转换而实施。替代地，离合器C3可以被
A)的速度的独立控制 以此方式，在不要求降低发:机12的速度的转 换情况期间，当马达/发电机80 (M/G A)的速度降低到零时，允许马达/ 发电机80(M/G A)的惯性和转矩作用于马达/发电机82 (M/GB),因此增 加了转换期间的输出转矩的能力，且提供了具有本发明的动力总成10 的车辆(未示出)的驾驶员所期望的发动机行为。
动力总成IO可以起动且通过数个不同的装置直接从模式l(单马达 纯电模式)过渡到模式3 (输出分离模式)。为在线起动，在发动机12 和马达/发电机80 (M/G A)处于零速度时，离合器C2和C3闭合且制动 器C1断开。马达/发电机80 (M/G A)上的正转矩然后指令为提供对于由 杆20代表的行星齿轮组(见图1)充分的作用转矩以及使发动机12加 速。 一旦发动机12到达运行速度，则它开始产生转矩且来自马达/发电 机80 (M/G A)的转矩被去除。
替代地，为使用离合器-离合器转换来离线起动，在马达/发电机 80 (M/G A)和发动机12处于零速度时，离合器C3闭合且离合器C2断 开。在发动机12分离时，在马达/发电机80 (M/G A)上指令正转矩以起 动发动机12。 一旦发动机12起动，则通过断开制动器C1且闭合离合器 C2执行从模式2 (串联模式)到模式3 (输出分离模式)的离合器- 离 合器转换。
最终，为使用同步转换而离线起动，当马达/发电机80(M/GA)和发 动机12处于零速度时，离合器C3闭合且离合器C2断开。在马达/发电
机80 (M/G A)上指令正转矩以在发动机12分离时起动发动机12。 一旦 发动机12起动，则离合器C3断开，马达/发电机80(M/GA)减速到零速 度，且离合器C2闭合同时制动器C1断开。然后在马达/发电机80(M/G A)上指令正转矩以作用于马达/发电机82 (M/G B)的转矩且使得发动机 加速，在此点处离合器C3闭合以接合发动机12。
动力总成10在以上所述的模式3中包括输出分离模式，且因此来 自发动机12和马达/发电机80、 82的动力可以附加地在才几械点以下的比 处组合，以利用电池和发动机动力，即来自ESD86 (见图2)和发动机 12的动力。例如，在l:l的传动比时，马达/发电机80、 82和发动机12 的速度都等于输出速度，且马达/发电机80、 82和发动机12因此可以组 合来提供高的车辆性能。
参考图5A，图中示出了图2的动力总成10的替代实施例，其中替 代的离合器或制动器C1A (可以构造为摩擦离合器或爪形离合器)与单 向离合器D1联合使用。制动器C1A和单向离合器D1并联定位以进一 步降低变速器14内的损失。这样的并联布置例如可以最小化或消除对 用于当动力总成IO在模式1 (单马达纯电模式)运行时维持图1和图2 的制动器C1在闭合位置的专用液压压力的需要。制动器C1A实现了低 损失前进运行，再生制动功能性和后退车辆运行。这样的单向离合器构 造可以允许越过制动器C1A的正同步，该制动器C1A自身可以实现在 其内使用爪形离合器。替代地，制动器C1A和单向离合器D1的功能性 可以通过例如可锁定的单向离合器的单个的设备提供，如本领域一般技 术人员将已知。
简要地参考回图1和图2，图1的动力总成10的替代的双离合器实 施例以虛线示出，该离合器C3 ,人变速器14移开以允"i午发动才几12连续 地与马达/发电机80(M/GA)通过输入构件16连接。参考图3B,图中示 出了用于此替代的双离合器实施例的真值表，该真值表提供了五个而非 六个运行模式。五个运行模式总结为模式1 (单马达纯电模式)，模式 2 (串联模式)，模式3 (输出分离模式)，模式4 (空档模式)和模式 5 (空档/电池充电^t式)。
使用此替代的双离合器实施例，由于输入构件16和节点C之间的 连续连接以及将离合器C3的存在添加到动力总成IO的优选地添加的功 能性，模式6 (见图3a)被取消。然而，省略了离合器C3的替代的双
离合器实施例可以对于某些目的是优选的，例如简化动力总成10的设
计同时仍实现了某些运行模式。例如，以上所述的在线和离线起动条件 在替代的实施例中保持实现，因此提供了从"发动机关闭"情况到"发动机
起动，，情况的平滑的过渡。另外，如同参考图1和图3A描述的实施例， 当在模式3中运行时，马达/发电机82(M/GB)的速度也被降低，从而降 低了损失且消除了由于对马达/发电机82 (M/G B)的速度限制而对于车 辆最高速度的限制。因为车辆优选地设计为^f吏得当车辆以相对地高的速 度行驶时发动机12运行，所以马达/发电机82 (M/GB)的速度要求降低， 马达/发电机82 (M/G B)内的损失降低，且因此高速运行的效率得以改 进。
参考图5B，在图1和图2中示出的双离合器^t式的动力总成10的 替代实施例描绘为具有选择的单向离合器Dl,该离合器D1定位为与制 动器C1A并联，如先前在上文中参考图5A描述。如先前所披露，制动 器C1A可以是与单向离合器Dl并联定位的摩擦离合器或爪形离合器。 替代地，制动器C1A和单向离合器D1的功能性可以通过单个的设备提 供，例如可锁定的单向离合器，如本领域一般4支术人员将理解。
虽然用于执行本发明的最佳模式已详细描述，但本发明所涉及的领 域一般技术人员将认识到用于实行本发明的多种替代设计和实施例在 附带权利要求的范围内。
权利要求
1. 一种电可变变速器(EVT)，包括:构造为运行地与发动机相互连接的输入构件；输出构件；静止构件；第一和第二马达/发电机；可通过具有第一节点、第二节点和第三节点的第一三节点杆代表的行星齿轮组；和第一和第二转矩传递机构，第一和第二转矩传递机构选择地可单独接合或以不同的组合接合，以将所述的第三节点连接到所述的静止构件或所述的第一马达/发电机，因此建立了至少一个纯电模式，串联模式，输出分离模式，和至少一个空档模式；其中所述的第一和第二转矩传递机构的一个选择地可分离，以将所述的发动机从所述的第三节点分离，以实现当所述的发动机从所述的EVT断开时将所述的发动机起动。
2. 根据权利要求1所述的EVT,其中所述的第一转矩传递机构选 择地可接合以将所述的第三节点连接到所述的静止构件，且所述的第二 转矩传递机构选择地可分离以将所述的第一马达/发电机连接到所述的 第三节点；和其中所述的第一转矩传递机构的接合建立了所述的至少一个电可 变模式和所述的串联模式的至少一个，所述的第二转矩传递机构的接合 建立了所迷的输出分离模式，且所述的第 一和第二转矩传递机构的分离 建立了所述的至少一个空档模式的一个。
3. 根据权利要求2所述的EVT,进一步包括第三转矩传递机构， 所述的第三转矩传递机构选择地可分离以用于将所述的第一马达发电 机从所述的输出构件分离以建立所述的至少一个纯电模式的另 一个，所 述的纯电模式的所述另一个是用于最小化越过所述的第一和第二马达/ 发电机两者的损失且用于降低所述的第二马达/发电机的运行速度的双 马达純电模式。
4. 根据权利要求3所述的EVT，进一步包括能量存储设备，其中 所述的第一和第二转矩传递机构的分离和所述的第三转矩传递机构的 接合建立了所迷的至少一个空档模式的一个，所述的至少一个空档模式的所述的一个是可运行以用于使用通过所述的第一马达/发电机生成的 电力为所迷的能量存储设备充电的电池充电模式。
5. 根据权利要求3所述的EVT,其中EVT可运行以用于在EVT 处于所述的串联才莫式时起动所述的发动机，且EVT进一步可运行以用 于通过在所述的串联模式中瞬时分离所述的第三转矩传递机构而从所 述的串联模式直接过渡到所述的输出分离模式，以因此将所述的发动机 从所述的EVT断开同时同步地过渡到所述的输出分离模式。
6. 根椐权利要求2所述的EVT，其中所述的多个转矩传递^L构进 一步包括与所述的第一转矩传递机构并联地定位的单向离合器，且其中 所述的第一转矩传递机构从摩擦离合器或爪形离合器的组中选择。
7. 根据权利要求2所述的EVT，其中所述的第一转矩传递机构是 可锁定的单向离合器。
8. 根据权利要求2所述的EVT,其中EVT可运行以通过所述的发 动机的在线起动、所述的发动机的通过离合器-离合器转换的离线起动 和所述的发动机通过同步转换的离线起动的至少一个从所述的单马达 纯电模式直接过渡到所述的输出分离模式，所述的发动机的所述的离线 起动是当所述的发动机仅连接到所述的第一马达/发电机且不连接到所 述的输出构件时发生的所述的发动机的起动。
9. 根据权利要求1所述的EVT,进一步包括 可运行地连接到所述的第一和所述的第二马达/发电机的能量存储设备以用于向所述的第一和所述的第二马达/发电机提供动力和从所述 的第一和所述的第二马达/发电机接收动力；其中所述的能量存储设备构 造为可运行地与车外电源可连接以用于为所述的能量存储设备充电；其中所述的转矩传递机构的两个的接合建立了纯电模式，在所述的 纯电模式中所述的输入构件不旋转且所述的第二马达/发电机作为马达 利用了来自已充电的所述的能量存储设备的动力以在所述的输出构件 处提供驱动转矩。
10. 根据权利要求1所述的EVT,其中所述的行星齿轮组包括太 阳轮构件，齿圏构件和行星架构件，所述的太阳轮构件连续地连接到所 述的第二马达/发电机，所述的齿圈构件通过所述的第二转矩传递机构选择地可连接到所述的第一马达/发电机且通过所迷的第一转矩传递机构 选择地可连接到所述的静止构件，且所述的行星架构件连续地连接到所述的输出构件。
11. 一种具有电可变变速器(EVT)的混合动力动力总成，混合动 力动力总成包才舌发动机； 输入构件； 输出构件； 静止构件；第一和第二马达/发电机；运行地连接到所述的第 一和第二马达/发电机的每个的能量存储设备以用于将动力提供到所述的第一和第二马达/发电机和从所述的第一 和笫二马达/发电机接收动力，其中所述的能量存储设备构造为运行地与车外电源可连接以用于为所述的能量存储设备充电；和可通过具有第一节点、第二节点和第三节点的杆图的第一三节点杆 代表的笫一行星齿轮组；其中所述的第一马达/发电机和所述的输入构件选择地与所述的第 三节点可连接，所述的第二马达/发电机连续地与所述的第一节点连接， 且所述的第二节点连续地连接以用于与所述的输出构件共同旋转；选择地可接合以将所述的第三节点连接到所述的静止构件的第一 转矩传递纟几构；和选择地可接合以将所述的第 一 马达/发电机与所述的第三节点连接 的第二转矩传递机构；其中所述的第 一转矩传递机构和所述的第二转矩传递机构的选中 的转矩传递机构单独的接合或以不同组合的接合建立了至少一个前进 纯电模式，串联模式，输出分离模式和至少一个空档模式。
12. 根据权利要求11所述的混合动力动力总成，其中所述的EVT 可运行以通过同步转换到所述的EVT的合适的速比和所述的第一转矩 传递机构的接合而从所迷的输出分离模式过渡到所述的至少一个前进 纯电模式，所述的至少一个前进纯电模式是单马达纯电模式。
13. 根据权利要求11所述的混合动力动力总成，进一步包括可运 行以建立所述的至少一个前进纯电模式的另一个的第三转矩传递机构， 所述的纯电模式的所述的另一个是双马达纯电模式；其中所述的EVT 包括纯空档模式，其中通过所述的第三转矩传递机构的分离将所述的第二马达/发电机从所述的输出构件断开，且进一步包括空档电池充电模 式，所述的空档电池充电模式可运行以在所述的第三转矩传递机构接合 以将所述的第一马达/发电机连接到所述的发动机时且在所述的第一和 第二转矩传递机构分离时为所述的能量存储设备充电。
14. 根据权利要求11所述的混合动力动力总成，其中所述的第一 行星齿轮组包括太阳轮构件，齿圈构件和行星架构件，所述的太阳轮构 件连续地连接到所述的第二马达/发电机，所述的齿圈构件通过所述的第 二转矩传递机构选择地可连接到所述的第一马达/发电机且通过所述的 第一转矩传递机构选择地可连接到所述的静止构件，且所述的行星架构 件连续地连接到所述的输出构件。
15. 根据权利要求14所述的混合动力动力总成，进一步包括单向 离合器，其中所述的第 一转矩传递机构从摩擦离合器和爪形离合器的组 中选择，且其中所述的第一转矩传递机构与所述的单向离合器并联地定 位。
16. 根据权利要求14所述的混合动力动力总成，其中所述的第一 转矩传递机构是可锁定的单向离合器以用于实现混合动力动力总成的 低损失的前进运行，再生制动功能性和后退车辆运行。
17. —种混合动力动力总成，包括: 发动机；电可变变速器，所述的电可变变速器具有输入构件和输出构件，所 述的输入构件选择地可连接到所述的发动机； 静止构件；第一和第二马达/发电机；运行地连接到所述的第一马达/发电机和所述的笫二马达/发电机的 每个的能量存储设备以用于将动力提供到所述的第一和第二马达/发电 机且从所述的第 一和第二马达/发电机接收动力，其中所述的能量存储设 备构造为运行地与车外电源可连接以用于为所述的能量存储设备充电；可通过具有第一节点、第二节点和第三节点的杆图的笫一三节点杆 代表的第一行星齿轮组；选择地可接合以将所述的第三节点连接到所述的静止构件的第一 转矩传递机构；选择地可接合以将所述的第一马达/发电机与所述的第三节点连接的第二转矩传递机构；选择地可接合以将所述的发动机与所述的第一马达/发电机连接的 第三转矩传递机构，其中所述的第一转矩传递机构、所述的第二转矩传 递机构和所述的第三转矩传递机构的选中的转矩传递机构单独的接合或以不同组合的接合建立了六个运行模式，包括其中所述的发动机通常关闭的单马达纯电模式，其中所述的发动机通常运行的串联模式，输 出分离模式，空档冲莫式，空档电池充电模式和其中发动机通常关闭的双马达纯电模式；其中所述的第一马达/发电机和所述的输入构件选择地与所述的第 三节点通过所述的第二转矩传递机构可连接，所述的第二马达/发电机连 续地与所述的第一节点连接，且所述的第二节点连续地被连接以与所述 的输出构件共同旋转；和其中所述的第 一转矩传递机构的接合和所述的第二转矩传递机构 的分离建立了其中所述的输入构件不旋转的纯电模式，且所述的第二马 达/发电机作为马达利用了来自已充电的所述的能量存储设备的动力来 在所述的输出构件处提供驱动转矩。
18. 根据权利要求17所述的混合动力动力总成，其中所述的第一 行星齿轮组包括太阳轮构件，齿圏构件和行星架构件，所述的太阳轮构 件连续地连接到所述的第二马达/发电机，所述的齿圏构件通过所述的第 二转矩传递机构选择地可连接到所述的第一马达/发电机且通过所述的 第 一转矩传递机构选择地可连接到所述的静止构件，且所述的行星架构 件连续地连接到所述的输出构件。
19. 根据权利要求18所述的混合动力动力总成，其中混合动力动 力总成可运行以在所述的串联模式期间当所述的发动机从所述的笫一 行星齿轮组断开时起动所述的发动机，因此提供了从发动机关闭情况到 发动机运行情况的优选的过渡。
20. 根据权利要求17所述的混合动力动力总成，其中所述的空档 模式描述了其中所述的第二马达/发电机通过所述的第三转矩传递机构 的分离从所述的输出构件断开的情况，且其中所述的空档电池充电模式 可运行以用于当所述的笫三转矩传递机构接合以将所述的第一马达/发 电机连接到所述的发动机时为所述的能量存储设备充电。
21. 根据权利要求17所述的混合动力动力总成，进一步包括爪形 离合器，其中所述的第 一转矩传递机构是与所述的爪形离合器并联的单 向离合器，用于实现混合动力动力总成的低损失前进运行、再生制动功 能性和后退车辆运行。
22.根据权利要求n所述的混合动力动力总成，其中所述的第一 转矩传递机构是可锁定的单向离合器以用于实现混合动力动力总成的 低损失前进运行、再生制动功能性和后退车辆运行。
全文摘要
本发明涉及使用一个或两个马达的电推进的输出分离电可变变速器。电可变变速器提供有输入构件和输出构件，第一和第二马达/发电机，第一行星齿轮组和最终驱动齿轮组。两个或三个转矩传递机构选择地可单独接合或可以不同组合接合，以建立至少一个前进纯电运行模式，包括串联模式、输出分离模式和至少一个包括纯空档模式和空档电池充电模式的空档模式。变速器选择地包括从摩擦离合器和爪形离合器的组中选择的单向离合器，或包括可锁定的单向离合器，以用于实现低损失前进运行、再生制动功能性和/或后退车辆运行。
文档编号B60K1/02GK101386261SQ200810212940
公开日2009年3月18日 申请日期2008年9月10日 优先权日2007年9月10日
发明者A·G·霍尔姆斯, B·M·康伦, M·O·小哈普斯特, P·J·萨瓦吉安 申请人:通用汽车环球科技运作公司