混合动力车辆的传动系的制作方法
【专利说明】混合动力车辆的传动系
[0001] 本发明设及混合动力车辆的传动系，其包括内燃机和至少一个电机，包括具有Ξ 种连接的功率分配式传动装置，其中，第一连接具有到至少一个电机的传动连接，第二连接 具有到内燃机的传动连接，而优选地由总轴构成的第Ξ连接具有到车辆的输出轴的传动连 接。
[0002] 电动车辆因电池与化石能源载体相比较低的重量能量密度W及电池的相对较长 的充电时间而通常具有比具有内燃机的车辆更短的里程。为了确保在可比车辆总体重量下 有可接受的里程，通常所谓的增程器（rangeextender)用于具有电力传动的车辆。在运种 情况下，内燃机直接驱动发电机，当需要时该发电机将额外的能量提供到电池中。在运些结 构概念中，没有机械功率传递路径设置在内燃机和驱动轮之间。运具有的优点是内燃机的 最佳设计可W在很少的工作点上作出并且电池尺寸的最佳设计可W在低复杂度和低耗费 下作出。由于内燃机和驱动轮之间没有功率传递，然而运导致内燃机-功率传递路径因内 燃机-〉发电机-〉高压系统-〉电池-〉高压系统-〉发动机-〉传动装置之间的频繁转换而 损耗高。电机构成驱动并且必须设计成用于较高功率。
[0003] 在功率分配式混合动力驱动中，由内燃机提供的动力中的一些通过用于功率分配 的双程传动装置直接机械传递到驱动轮。为了满足系统的静态要求（力矩-负弯矩的平 衡），必须根据运行情况向传动装置提供动力或从传动装置去除动力。运通过电机的电动机 或发电机运行来实现。功率分配因此完全通过电功率传递路径来实现。
[0004] 为了能够使内燃机在工作点运行在稳定状态下，来自功率分配的功率供给必须通 过另一电机的电动机或发电机运行与所需的驱动功率匹配。原则上，运可因此导致依赖于 运行状态和功率要求的电功率传递路径中的无功功率通量。 阳〇化]可能的无功功率通量为：
[0006] ?电机1-〉高压系统-〉电池-〉高压系统-〉电动机2。
[0007] ?电动机2-〉高压系统-〉电池-〉高压系统-〉电机1。
[000引因此，可朗尋内燃机的机械功率传递路径的优点和很少工作点的内燃机的最佳设 计W及由于较小电池而较低的车辆质量相结合。然而，缺点是功率分配完全电动地实现，其 结果是由频繁能量转换引起高损耗。电功率传递路径在的可能的无功功率通量导致较低效 率。此外，由于系统的缘故，得到控制上的高耗费。
[0009] DE199 09 424A1披露了由传动轴、输出轴、连续调节齿轮装置和机械叠合式换 挡齿轮装置组成的车辆的混合动力传动装置。叠合式齿轮装置是具有作为齿轮装置输出轴 的连接轴的五轴行星齿轮装置。行星齿轮架支承多组相互晒合的行星齿轮。行星齿轮与两 个齿圈和两个太阳齿轮相互晒合。两个太阳齿轮通过连续电调节齿轮装置相互连接。第一 齿圈牢固地连接到内燃机。第二齿圈可W通过制动器连接到齿轮箱。
[0010] EP1 279 545A2披露了车辆的混合动力传动系，其具有四个元件和两个自由度 的行星齿轮，行星齿轮包括两个太阳齿轮、行星齿轮架和至少一个齿圈。齿圈和行星齿轮架 连接到内燃机的传动轴。太阳齿轮分别连接到各电机。
[0011] 本发明的目的是提高效率并降低控制耗费。
[0012] 根据本发明，运通过由双程四轴传动装置形成的转矩引导模块连接到第一连接来 实现。
[0013] 功率分配双程（自由度=2)传动装置通常理解为具有两个运动学自由度的传动 装置：通过预先确定两个轴上的转速来运动学上地唯一确定系统。如果连接轴的转矩被进 一步指定，则系统也被静态地完全限定。通常，对于功率传动，传动装置/子传动装置必须 总是具有至少一个连接轴，不只是其具有运动学自由度。因此，最简单的双程传动装置只有 Ξ个连接轴。周转齿轮/行星齿轮构成双程Ξ轴传动装置的最简单设计。从全部力矩的总 数=0的条件得出，双程传动装置的连接力矩必须是部分正的和部分负的。在运种情况下， 总有带同号的两个力矩W及带异号的一个力矩，其中，单个力矩对应于其它两个力矩之和。 承载单个力矩的轴被称为总轴，其它两个轴被称为差轴。
[0014] 如果周转齿轮的静止齿轮比是负的，则运因此包括所谓的负齿轮装置并且因此两 个中屯、轴同时是差轴而连接轴（Stegwelle，福轴）是总轴。如果在另一方面，周转齿轮的静 止齿轮比是正的，则我们因此通常称为正齿轮装置。一个中屯、轴和连接轴是差轴，而另一中 屯、轴是总轴。
[0015] 优选地可规定，转矩引导模块具有四个连接，第一模块连接具有到第一电机的传 动连接，第二模块连接具有到第二电机的传动连接，W及另外的模块连接具有到功率分配 式传动装置的第一连接或第二连接的传动连接。如果转矩引导模块包括两个双程Ξ轴传动 装置，则可W获得特别高的效率和低控制耗费，其中，两个Ξ轴传动装置的差轴彼此联接， 并且其中第一双程Ξ轴传动装置的总轴构成第一模块连接，而第二双程Ξ轴传动装置的总 轴构成第二模块连接。
[0016] 两个双程Ξ轴传动装置因双重联接一起构成具有四个连接的双程四轴传动装置， 四个连接之一构成第一子传动装置的总轴，另一个构成第二子传动装置的总轴，而剩余两 个模块连接构成子传动装置的联接的差轴系。
[0017] 在运种情况下，可规定，转矩引导模块的第一和第二Ξ轴传动装置的两个差轴直 接彼此联接成正差轴系，而第一和第二Ξ轴传动装置的另两个差轴通过反向传动装置彼此 联接成负差轴系。因此，在两个子传动装置之间，正差轴系构成正传动装置，而负差轴系构 成负传动装置。
[0018] 第一子传动装置用作开放差速器，该开放差速器将第一模块连接的传动转矩按某 一比值分配到与差轴系联接的模块连接。施加到第二连接的转矩提供与差轴系联接的各连 接件的转矩的再分配。
[0019] 原则上，转矩分配可W通过转矩引导模块要么在传动侧上要么在输出侧上完成。
[0020] 在本发明的第一实施例中，可规定，转矩引导模块的差轴系的差轴具有到第一连 接的传动连接，而另一差轴系的另一差轴具有到功率分配式传动装置的第二连接的传动连 接。功率分配式传动装置的第一连接在运种情况下连接到正差轴系或者连接到负差轴系的 模块连接。功率分配式传动装置的第二连接相反地或者连接到转矩引导模块的负差轴系或 者连接到转矩引导模块的正差轴系。
[0021] 在本发明的第二实施例中，可规定，转矩引导模块的一个差轴系的差轴具有到第 二连接的传动连接，而另一差轴系的差轴具有到功率分配式传动装置的第Ξ连接的传动连 接。
[0022] 功率分配式传动装置的第Ξ连接在运种情况下连接到转矩引导模块的直接差轴 系或者连接到转矩引导模块的反向差轴系。相反地，功率分配式传动装置的第二连接或者 连接到转矩引导模块的反向差轴系或者连接到转矩引导模块的直接差轴系。
[0023] 传动系因此具有带不同功能的两个主要组件：
[0024] 1)CVT功能的功率分配双程传动装置（CVT-连续变速传动装置）
[002引2)系统中的动态功率分配的转矩引导模块（TVM=转矩引导模块）
[0026] 本发明不仅导致具有功率分配式传动装置的混合动力驱动的所有优点，诸如内燃 机的机械功率路径，很少工作点的内燃机的最佳设计W及因小尺寸电池而低的车辆质量， 而且因为可W降低能量转换的频率，导致由于机械功率分支而较低的损耗并且因此相对较 高的效率。此外，所需的控制耗费显著较低。
[0027] 在下文中将参照附图详细讨论本发明。附图中：
[0028] 图1示出了第一实施例中的根据本发明的传动系；
[0029] 图2示出了来自图1的实施例的第一变型；
[0030] 图3示出了来自图1的实施例的第二变型；
[0031] 图4示出了第二实施例中的根据本发明的传动系；
[0032] 图5示出了来自图4的实施例的第一变型；
[0033] 图6示出了来自图4的实施例的第二变型；
[0034] 图7示出了第Ξ实施例中的根据本发明的传动系；
[0035] 图8示出了来自图7的实施例的第一变型；
[0036] 图9示出了来自图7的实施例的第二变型；
[0037] 图10示出了第四实施例中的根据本发明的传动系；
[0038] 图11示出了来自图10的实施例的第一变型；
[0039] 图12示出了来自图10的实施例的第二变型。 W40] 实施例和变型中具有相同功能的部件设有相同附图标记。
[0041] 各图分别示出了具有由内燃机ICE、第一电机ΕΜ1和第二电机ΕΜ2形成的驱动源 的传动系1，其中，车辆的至少一个驱动轮3通过输出轴2来驱动。具有Ξ个连接件4a、4b、 4c的功率分配式传动装置4设置在传动系1中。第一连接件4a通过具有四个模块连接件 5曰、化、5c、5d的转矩引导模块5连接到第一电机EM1和第二电机EM2。第二连接件4b连接 到内燃机ICE的传动轴6。
[0042] 功率分配式传动装置4构造成具有两个运动学自由度的双程传动装置。运种由周 转齿轮L或行星齿轮L形成的Ξ轴传动装置总是具有关于轴的转矩符号相同的两个轴W及 具有异号的一个轴。带同号的轴被称为差轴，带异号的轴被称为总轴。可仅传递联接功率 的轴被称为连接轴。可W传递不仅联接功率而且弃用功率（Waizieistimg，滚动功率）的轴 被称为中屯、轴。Ξ轴传动装置具有与差轴和总轴有关的唯一转矩和转速特性。为了从运动 学上描述Ξ轴传动装置，使用了所谓的静止齿轮比。静止齿轮比被定义为当连接轴处于停 止状态时两个中屯、轴之间的齿轮比。静止齿轮比可W是正的或负的，并且运又需要所谓的 正和负齿轮之间的区别。负齿轮是指其中两个中屯、轴同时形成差轴而另一连接轴在运种情 况下是总轴的Ξ轴传动装置。
[0043] 正齿轮是指其中连接轴和两个中屯、轴之一形成差轴而另一中屯、轴则是总轴的Ξ 轴传动装置。
[0044] 在具有在一方面与太阳齿轮相互晒合而在另一方面与齿圈相互晒合的仅一个行 星齿轮的单个行星齿轮组中，为太阳齿轮和齿圈的两个中屯、轴是差轴，连接轴是总轴。该行 星齿轮组具有负齿轮的运动学特性。
[0045] 在具有一对或多对行星齿轮的行星齿轮组中，连接轴和作为第一中屯、轴的太阳齿 轮构成差轴，作为第二中屯、轴的齿圈是总轴，在每对行星齿轮中，第一行星齿轮与太阳齿轮 和第二行星齿轮相互晒合，而第二行星齿轮与齿圈和第一行星齿轮相互晒合。该行星齿轮 组因此具有正齿轮