使用涡轮发电机的功率分流混合动力总成的制作方法
【技术领域】
[0001]本教导总体包括用于车辆的混合动力总成，其利用排气膨胀机和由排气膨胀机供能的发电机。
【背景技术】
[0002]—些功率分流混合动力车辆通过将主功率源连接到差速传动装置将来自主功率源的功率分流，主功率源例如为发动机，差速传动装置例如为行星齿轮组。在这样的布置中，可获得不同的操作模式，包括混合动力操作模式，其中发动机能够在其最有效操作速度和扭矩下或接近其最有效操作速度和扭矩来操作，同时连接到差速传动装置的另一构件或其他构件的一个或多个电动机/发电机被控制来满足速度和扭矩需求。
[0003]在一些这样的混合动力车辆中，当电动机/发电机必须作为电动机操作来控制差速传动装置的构件时，其需要来自另一功率源的电功率。具有两个电动机/发电机的混合动力车辆可利用另一个电动机/发电机来操作为发电机，提供电功率以给必须操作为电动机的那个电动机/发电机供能。这可能在通过系统的一般功率流动上游的一些点处形成“功率循环”，其中能量必须从机械能转变为电能，然后返回到机械能，具有与提高的能量转换和传输相关的功率损失，或在电功率的产生增加到必须用作电动机的发电机/电动机上的负载的情况下具有类似的情形。在一些混合动力配置中，功率循环可能特别效率低，因为其可能使车轮轴的期望运动减慢。
【发明内容】
[0004]混合动力总成具有涡轮发电机，涡轮发电机具有轴。涡轮发电机可由来自发动机的排气驱动。混合动力总成包括功率分流变速器，其具有输入构件、输出构件和控制以改变输入构件与输出构件速度比率的比率控制电动机/发电机。在功率分流操作模式过程中，当比率控制电动机/发电机用作电动机时，涡轮发电机与比率控制电动机/发电机电连通，以给比率控制电动机/发电机电供能。
[0005]在本发明的一方面，混合动力总成在输入分离操作模式过程中具有在输入构件与输出构件的预定速度比率处的机械点。在输入分离操作模式过程中，在大于机械点出现所处的预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率下处，比率控制电动机/发电机被控制为用作发电机，并且在小于或等于机械点出现所处的预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处，被控制为用作由发电机供能的电动机和制动器中的一个。例如，在具有输入分流操作模式的功率分流混合动力车辆中，该输入分流操作模式具有机械点，在小于机械点出现所处的速度比率的速度比率下，比率控制电动机/发电机必须操作为电动机。涡轮发电机可被用于在这些操作条件下部分地或完全地给比率控制电动机/发电机供能，以使减小或消除与功率循环相关联的对另一电动机/发电机的依赖。
[0006]混合动力车辆可以是全车轮驱动功率分流车辆，其具有可驱动地联接到第一驱动轴的输出构件，和驱动地连接到第二驱动轴并且机械地与第一驱动轴分离的附加电动机/发电机。在这样的实施例中，电子控制器在全车轮驱动操作模式中控制比率控制电动机/发电机和附加电动机/发电机用作电动机。在输入分流操作过程中，涡轮发电机提供电功率给比率控制电动机/发电机，缓解或消除对用作发电机的附加电动机/发电机的需要，由此缓解或消除“通过道路”的功率循环，在该功率循环中，附加电动机/发动机将需要减慢第二驱动轴的向前运动来产生电功率。
[0007]在本教导的另一方面，混合动力总成可以是复合分流混合动力总成，例如但不限于具有输入分流模式和复合分流模式的两模式混合动力总成。混合动力总成具有在输入构件与输出构件的预定速度比率下的机械点，在该机械点处，可执行从输入分流操作模式到复合分流操作模式的转变，并且在复合分流操作模式中，具有另一机械点，该另一机械点在输入构件与输出构件的另一预定速度比率处。在复合分流操作模式中，连接到不同的齿轮构件的两个电动机/发电机二者一起起作用以在两个机械点之间的范围内的速度比率处控制输入构件与输出构件的速度比率。在复合分流操作模式中，这两个电动机/发电机中的至少一个用作电动机，以将机械功率从输入构件传输到输出构件。在复合分流操作模式过程中，涡轮发电机提供电功率给用作电动机的电动机/发电机。这减缓或消除附加电动机/发电机提供电功率给用作电动机的电动机/发电机的需求。两个电动机/发电机在复合分流操作模式中的在两个机械点之间的范围外的速度比率处所起的作用彼此相反。通过使用涡轮发电机来给用作电动机的电动机/发电机供能，代替使用另一电动机/发电机给用作电动机的电动机/发电机供能，因而避免否则将在这样的速度比率下出现的功率循环。
[0008]通过在功率分流操作模式中提供的更大的效率，降低了对固定比率操作模式的需要，增加了用于混合动力车辆的设计选择。
[0009]还公开了一种混合动力总成，包括:
[0010]涡轮发电机，具有轴；
[0011 ] 功率分流混合动力变速器，具有
[0012]输入构件；
[0013]输出构件；
[0014]比率控制电动机/发电机，能控制以改变输入构件与输出构件的速度比率；并且
[0015]其中，在混合动力变速器的功率分流操作模式过程中，当比率控制电动机/发电机用作电动机时，涡轮发电机与比率控制电动机/发电机电连通，以给比率控制电动机/发电机电供能。
[0016]其中，功率分流操作模式为输入分流操作模式；其中，在输入分流操作模式过程中，在输入构件与输出构件的预定速度比率处，混合动力总成具有机械点，在该机械点处，比率控制电动机/发电机静止；其中，在输入分流操作模式过程中，在大于输入构件与输出构件的预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率处，比率控制电动机/发电机被控制为用作发电机；并且
[0017]其中，在输入分流操作模式过程中，在小于或等于所述预定速度比率的输入构件与输出构件的速度比率下，比率控制电动机/发电机被控制为用作由涡轮发电机供能的制动器和电动机中的一个。
[0018]其中，功率分流混合动力变速器包括差速齿轮组，该差速齿轮组具有第一构件、第二构件和第三构件；其中，输入构件与第一构件连接以与其一致旋转，输出构件与第二构件连接以与其一致旋转，并且比率控制电动机/发电机连接到第三构件以一致旋转；并且还包括:
[0019]第一制动器，能选择性地接合以保持第一构件静止；
[0020]第一离合器，能选择性地接合以连接第二构件，以与第三构件一致旋转；
[0021]第二离合器，能选择性地接合以将输出构件连接到最终驱动传动装置；
[0022]其中，在纯电动操作模式中，第一制动器和第二离合器被接合，第一离合器被脱离，并且比率控制电动机/发电机被控制以用作电动机；
[0023]其中，在输入分流操作模式中，第二离合器被接合，并且第一制动器和第一离合器被脱离，并且涡轮发电机提供电功率给用作电动机的比率控制电动机/发电机；并且
[0024]其中，在固定比率操作模式中，第一离合器和第二离合器被接合，第一制动器被脱离，并且发动机运行。
[0025]混合动力总成还包括:
[0026]第一驱动轴和第二驱动轴；其中，输出构件能驱动地连接到第一驱动轴；
[0027]附加电动机/发动机，驱动地连接到第二驱动轴，并且与混合动力变速器和第一驱动轴机械分离；
[0028]其中，在全车轮驱动操作模式中，比率控制电动机/发电机和附加电动机/发电机用作电动机。
[0029]其中，变速器具有差速齿轮组，该差速齿轮组具有第一构件、第二构件和第三构件；其中，输出构件连接到第二构件以一致旋转；并且
[0030]其中，比率控制电动机/发电机连接到第三构件以一致旋转。
[0031]其中，差速齿轮组为第二差速齿轮组；并且还包括:
[0032]第一差速齿轮组，具有第一构件、第二构件和第三构件；
[0033]其中，输入构件连接到第一差速齿轮组的第一构件以一致旋转；
[0034]电动机/发电机，连接到第一差速齿轮组的第三构件以一致旋转；
[0035]互连构件，持续地将第一差速齿轮组的第二构件连接到第二差速齿轮组的第二构件以一致旋转；
[0036]第一离合器，能选择性地接合以将第二差速齿轮组的第一构件与第一差速齿轮组的第三构件连接以一致旋转；和
[0037]第一制动器，能选择性地接合以保持第二差速齿轮组的第一构件静止。
[0038]其中，第二差速齿轮组的第一构件为齿环构件，第二差速齿轮组的第二构件为支架构件，并且第二差速齿轮组的第三构件为太阳齿轮构件。
[0039]其中，功率分流操作模式为复合分流操作模式；其中，混合动力总成具有第一机械点，在该第一机械点处，连接