带有多速变速箱的电动传动系车轴的制作方法

本专利申请要求2016年3月28日提交的临时美国专利申请序列号62/314,349的优先权和权益。上述专利申请的内容通过引用明确地结合到本申请的详细描述中。

背景技术

混合动力车辆和电动车辆越来越受欢迎和接受，这在很大程度上是由于内燃发动机车辆的燃料成本和温室碳排放的政府法规。混合动力车辆包括内燃发动机和电动马达两者来驱动车辆。由于污染问题，特别是在城市地区，并且由于关于车辆排放的法规越来越多，人们越来越有兴趣用电池电动传动系架构来取代传统的传动系架构。迄今为止，电动传动系架构已经显示出笨重、昂贵和复杂的特点。这种已知的架构倾向于增加电池电动传动系的簧下重量，并且不能充分利用电池电动传动系的可用空间。

有利的是能开发一种电动传动系架构，该架构减少了簧下重量，提高了成本效率，并且改进了包括电动传动系架构的传动系包装。

技术实现要素：

本文提供了一种用于机动车辆的电动传动系，其具有主电动机-发电机组件、电动车轴驱动单元和动力源。主电动机-发电机组件包括初级原动机、第一变速箱和第一离合器。第一变速箱与初级原动机和第一离合器驱动接合，第一离合器与传动轴和初级原动机选择性地驱动接合。电动车轴驱动单元包括差速器组件、与第一车轮组件驱动接合的第二电动机-发电机组件、与第二车轮组件驱动接合的第三电动机-发电机组件、第一车轴离合器和第二车轴离合器。动力源与第二电动机-发电机组件和第三电动机-发电机组件连通。差速器组件与第一离合器选择性地驱动接合，经由第一车轴离合器与第二电动机-发电机组件选择性地驱动接合，并且经由第二车轴离合器与第三电动机-发电机组件选择性地驱动接合。电动车轴驱动单元经由第一离合器与主电动机-发电机组件选择性地驱动接合。第二电动机-发电机组件包括第二电动机-发电机和第二变速箱部分，并且第三电动机-发电机组件包括第三电动机-发电机和第三变速箱部分。第三变速箱和第二变速箱部分是减速变速箱。

附图说明

当参照附图考虑时，从下面的详细描述中，本实施例的上述以及其它优点对于本领域技术人员将变得显而易见，在附图中：

图1a-1c是根据优选实施例的电动传动系的示意性样式图；

图2是根据另一优选实施例的电动传动系的示意性样式图；

图3是根据另一优选实施例的电动传动系的示意性样式图；

图4是根据另一优选实施例的电动传动系的示意性样式图；

图5是根据另一优选实施例的电动传动系的示意性样式图；

图6是根据优选实施例的变速箱的示意性样式图；

图7是根据另一优选实施例的变速箱的示意性样式图；

图8是根据另一优选实施例的变速箱的示意性样式图；

图9a是根据另一优选实施例的变速箱的示意性样式图；

图9b是描绘根据图9a的变速箱的杠杆图；

图10是根据另一优选实施例的变速箱的示意性样式图；

图11a-11b是根据另一优选实施例的变速箱的示意性样式图；

图12是根据另一优选实施例的变速箱的示意性样式图；和

图13是根据另一优选实施例的变速箱的示意性样式图。

具体实施方式

应当理解，除明确规定相反之外，优选实施例可以采取各种替代的取向和步骤顺序。还应当理解，附图中所示的和以下说明书中描述的具体装置和过程仅仅是本公开的发明构思的示例性实施例。因此，除非另有明确说明，否则与所公开的实施例有关的具体尺寸、方向、取向或其他物理特性不应被认为是限制性的。

该电动传动系涉及将用于混合动力车辆和电动车辆的电动动力系配置和架构。本文公开的动力系适用于hev、ev和燃料电池电动和混合动力系统。应当理解，结合本文公开的混合架构的实施例的电动或混合动力车辆能够包括许多其他动力系部件，例如但不限于具有电池管理系统或超级电容器的高压电池组、车载充电器、dc-dc转换器、各种传感器、致动器和控制器等。

出于描述的目的，本文使用了被称为杠杆图的示意图。杠杆图也称为杠杆类比图，它是行星齿轮系统的旋转部件的平移系统表示。在某些实施例中，提供杠杆图作为描述变速器功能的视觉辅助。在杠杆图中，复合行星齿轮组通常由单根垂直线(“杠杆”)表示。输入扭矩、输出扭矩和反作用扭矩由杠杆上的水平力表示。相对于反作用点的杠杆运动表示旋转速度的方向。例如，具有环形齿轮、行星齿轮架和太阳齿轮的典型行星齿轮组由垂直线表示，该垂直线具有表示环形齿轮的节点“r”、表示太阳齿轮的节点“s”和表示行星齿轮架的节点“c”。应当理解，任何机械联接在杠杆图上被描绘为节点或实心点。例如，节点表示传动系中刚性连接的两个部件。

图1a是根据优选实施例的电动传动系100的示意性样式图。电动传动系100包括主电动机-发电机组件102和电动车轴(axle，又称“车桥”或“桥”)驱动单元104。电动车轴驱动单元104通过例如传动轴106与主电动机-发电机组件102驱动接合。电动车轴驱动单元104也与一对车轮组件108驱动接合。主电动机-发电机组件102和电动车轴驱动单元104与电池和控制组件110电连通。所示的电动传动系100是电池电动车辆传动系，并且可以以多种操作模式来操作。

如图1所描绘，传动系100包括作为能量存储装置的电池120。然而，应当理解，其它实施例可以包括其它动力源(powersource，又称“电源”)，包括能量存储装置或电化学能量转换装置或它们的组合，包括但不限于，超级电容器或特别是在燃料电池电动车辆传动系(fcev)中的燃料电池。

主电动机-发电机组件102包括第一电动机-发电机112、变速箱114和主离合器116。变速箱114与第一电动机-发电机112以及与主离合器116的一部分驱动接合。主离合器116的其余部分与传动轴106驱动接合。变速箱114和主离合器116与电池和控制组件110或另一控制器连通。在一些实施例中，传动系100包括作为电池管理系统(未示出)的一部分的单独的电池控制器(未示出)。

在一些实施例中，传动系100的所有部件都在未示出的车辆系统控制器(vsc)的监督控制下。每个传动系部件可以具有在vsc的监督控制下的单独的控制器。

在一些实施例中，控制器118和/或vsc被配置成从设置在车辆和/或变速箱上的传感器接收多个电信号。传感器可选地包括温度传感器、速度传感器、位置传感器等。在一些实施例中，控制器118和vsc被配置成执行例程，例如信号采集、信号仲裁或其它已知的信号处理方法，并且被配置成与各种致动器和传感器电子连通。

第一电动机-发电机112与变速箱114驱动接合。第一电动机-发电机112与电池和控制组件110电连通。根据使用电池120和控制组件110对第一电动机-发电机112的电控制，第一电动机-发电机112可以向变速箱114和与其驱动接合的任何其它传动系部件施加力，或使变速箱114和所述其它传动系部件减速。通过将存储在电池120中的电能转换成动能，第一电动机-发电机112通过旋转变速箱114的输入和与其驱动接合的任何部件来施加力。当变速箱114的输入响应于控制器118的电控制而减速时，第一电动机-发电机112产生电能，该电能可以存储在电池120中。

变速箱114是传动比调整装置，它包括齿轮、离合器、致动器和变速器中通常使用的其它部件的组合。在一些实施例中，变速箱114可以是但不限于双离合器变速器、自动机械变速器、手动变速箱或自动变速箱。作为非限制性示例，变速箱114可以是固定比率变速箱，并且可以提供多个传动比，以便于第一电动机-发电机112在电动车轴驱动单元104的更多数量的速度和扭矩需求下操作。变速箱114与第一电动机-发电机112以及与主离合器116的一部分驱动接合。变速箱114与控制器118连通。另外，变速箱114可以具有其自己的控制器(未示出)，该控制器与控制器118和vsc连通。在一些实施例中，变速箱控制器协调离合器116的接合和/或vsc控制离合器116的接合。响应于来自控制器或vsc之一的通信，变速箱114的传动比被调整和/或选择。

主离合器116是可以可变接合的离合器，例如板式或锥型离合器。当主离合器116至少部分地接合时，主离合器116允许第一电动机-发电机112驱动地接合电动车轴驱动单元104。在一些实施例中，主离合器116也与控制器118连通。响应于从控制器118到主离合器116的通信，主离合器116被置于脱离、部分接合或接合位置。如果主离合器116脱离，则第一电动机-发电机112不驱动地接合到驱动单元104。

电动车轴驱动单元104包括差速器组件122、第二电动机-发电机组件124和第三电动机-发电机组件126。在一些实施例中，如图1a-1c所描绘，电动车轴驱动单元104还包括第一车轴离合器128和第二车轴离合器130。差速器组件122与主离合器116驱动接合(通过传动轴106)，通过第一车轴离合器128与第二电动机-发电机组件124驱动接合，并且通过第二车轴离合器130与第三电动机-发电机组件126驱动接合。第二电动机-发电机组件124通过第一车轴离合器128和一个车轮组件108与差速器组件122驱动接合。第三电动机-发电机组件126通过第二车轴离合器130和剩余的一个车轮组件108与差速器组件122驱动接合。在一些实施例中，第二电动机-发电机组件124与控制器118和电池120电连通。在一些实施例中，第三电动机-发电机组件126与控制器118和电池120电连通。在一些实施例中，差速器组件122是用于传递旋转动力的公共差速器齿轮组。

第一车轴离合器128是可以被置于至少接合和脱离位置的离合器，例如爪形离合器。此外，应当理解，第一车轴离合器128可以是可以可变接合的离合器，例如板式或锥型离合器。当第一车轴离合器128至少部分地接合时，第一车轴离合器128允许差速器组件128驱动地接合第二电动机-发电机组件124。第一车轴离合器128也与控制器118连通。响应于从控制器118到第一车轴离合器128的通信，第一车轴离合器128被置于至少接合和脱离位置。

第二车轴离合器130是可以被置于至少接合和脱离位置的离合器，例如爪形离合器。此外，应当理解，第二车轴离合器130可以是可以可变接合的离合器，例如但不限于板式或锥型离合器。当第二车轴离合器130至少部分地接合时，第二车轴离合器130允许差速器组件122驱动地接合第三电动机-发电机组件126。在一些实施例中，第二车轴离合器130与控制器118连通。响应于从控制器118到第二车轴离合器130的通信，第二车轴离合器130被置于至少接合和脱离位置。

差速器组件122设置在车轴壳体(未示出)内。差速器组件122与车轴驱动小齿轮132和电动机-发电机组件124、126驱动接合。可以是推力滚子轴承的至少一个轴承(未示出)与差速器组件122的一部分接触，以使其能够在车轴壳体内旋转。差速器组件122是现有技术中已知的包括环形齿轮、差速器壳体、驱动小齿轮和半轴齿轮(sidegear,又称“侧齿轮”)的传统差速器组件。差速器组件122的半轴齿轮分别与车轴输出轴驱动接合，车轴输出轴分别与车轴离合器128、130驱动接合。差速器组件122的环形齿轮与车轴驱动小齿轮132驱动接合，以便于第一电动机-发电机112和差速器组件122之间通过变速箱114、主离合器116和传动轴106来驱动接合。

第二电动机-发电机组件124与第一车轴离合器128的一部分和车轮组件108之一驱动接合。第二电动机-发电机组件124包括变速箱部分134和电动机-发电机部分136。变速箱部分134是比率调整装置，例如但不限于用于增加或减少第一车轴离合器128和车轮组件108之间的传动比的行星齿轮组、齿轮系或双速变速箱。更具体地，变速箱部分134是两速或三速变速箱。

在一些实施例中，电动机-发电机部分136与控制器118和电池120电连通。根据使用控制器118对电动机-发电机部分136的电控制，电动机-发电机部分136可以向第一车轴离合器128的一部分和相关联的车轮组件108施加力或使该部分和相关联的车轮组件108减速。通过将存储在电池120中的电能转换成动能，电动机-发电机部分136通过旋转车轮组件108和与其驱动接合的任何部件来施加力。当第一车轴离合器128的该部分和相关联的车轮组件108响应于控制器118的电控制而减速时，电动机-发电机部分136产生电能，该电能可以存储在电池120中。

第三电动机-发电机组件126与第二车轴离合器130的一部分和剩余一个车轮组件108驱动接合。第三电动机-发电机组件126包括变速箱部分138和电动机-发电机部分140。变速箱部分138是比率调整装置，例如但不限于用于增加或减少第二车轴离合器130和车轮组件108之间的传动比的行星齿轮组、齿轮系或双速变速箱。更具体地，变速箱部分138是两速或三速变速箱。

在一些实施例中，电动机-发电机部分140与控制器118和电池120电连通。根据使用控制器118对电动机-发电机部分140的电控制，电动机-发电机部分140可以向第二车轴离合器130的一部分和相关联的车轮组件108施加力或使该部分和相关联的车轮组件108减速。通过将存储在电池120中的电能转换成动能，电动机-发电机部分140通过旋转车轮组件108和与其驱动接合的任何部件来施加力。当第二车轴离合器130的该部分和相关联的车轮组件108响应于控制器118的电控制而减速时，电动机-发电机部分140产生电能，该电能可以存储在电池120中。

电池和控制组件110包括控制器118和电池120。控制器118与电池120电连通。

在一些实施例中，控制器118与至少第一电动机-发电机112、主离合器116、第二电动机-发电机组件124、第三电动机-发电机组件126和车轴离合器128、130电连通。应当理解，控制器118也可以与电动传动系100或车辆(未示出)的其它部件连通。在一些实施例中，控制器118和/或vsc通过将主离合器116和车轴离合器128、130置于接合或脱离位置，并通过控制第一电动机-发电机112、第二电动机-发电机组件124和第三电动机-发电机组件126向各自分别驱动接合的电动传动系100的部分施加力或使该部分减速，来控制车辆的电动传动系100的操作模式。

另外，在一些实施例中，变速箱部分134、138和离合器128、130可以具有与控制器118和vsc连通的单独的控制器(未示出)。在一些实施例中，单独的控制器协调离合器128、130的接合和/或vsc控制离合器128、130的接合。

在一些实施例中，vsc被配置成管理电动机-发电机112、136、140的扭矩和功率，同时控制变速箱部分134、138的比率选择。

在一个实施例中，电池120是与控制器118、第一电动机-发电机112、第二电动机-发电机组件124和第三电动机-发电机组件126电连通的可充电的电化学能量存储装置。应当理解，电池120也可以与电动传动系100或车辆的其它部件电连通，以向其供电。响应于控制器118或vsc调整电动传动系100的操作模式，电池120可以充电或放电。

在使用中，电动传动系100可以在多个操作模式下操作。电动传动系100可以在驱动模式、再生/制动模式和断开模式下操作。此外，应当理解，下文关于电动传动系100描述的操作模式可以适于与本文中描述的其它电动传动系一起使用，利用每个电动传动系的架构以驱动模式、再生/制动模式和断开模式操作。

在驱动模式下，主电动机-发电机组件102、电动车轴驱动单元104、或者主电动机-发电机组件102和电动车轴驱动单元104两者都施加力以引起车轮组件108中的至少一个的旋转，从而推进结合有电动传动系100的车辆。当仅主电动机-发电机组件102在驱动模式下使用时，主离合器116和车轴离合器128、130被置于接合位置，并且第一电动机-发电机112响应于来自控制器118或vsc的通信，向电动传动系100施加力以推进车辆。当仅电动车轴驱动单元104在驱动模式下使用时，主离合器116被置于脱离位置，车轴离合器128、130被置于接合位置，并且第二电动机-发电机组件124和第三电动机-发电机组件126响应于来自控制器118或vsc的通信，向电动传动系100施加力以推进车辆。当主电动机-发电机组件102和电动车轴驱动单元104均在驱动模式下使用时，主离合器116和车轴离合器128、130被置于接合位置，并且第一电动机-发电机112、第二电动机-发电机组件124和第三电动机-发电机组件126响应于来自控制器118或vsc的通信，向电动传动系100施加力以推进车辆。

在再生/制动模式下，主电动机-发电机组件102、电动车轴驱动单元104、或者主电动机-发电机组件102和电动车轴驱动单元104两者都用于使车辆的电动传动系100减速，以便于捕获车辆的动能作为电功率存储在电池120中。再生/制动模式可以用于辅助传统的制动系统，或者可以用于在下坡时调节车辆的速度。当主电动机-发电机组件102在再生/制动模式下使用时，主离合器116和车轴离合器128、130被置于接合位置，并且第一电动机-发电机112使电动传动系100减速以捕获动能作为电功率。

当电动车轴驱动单元104在再生/制动模式下使用时，主离合器116可以被置于脱离位置，并且车轴离合器128、130被置于脱离状态，并且电动车轴驱动单元104使电传动系100减速以捕获动能作为电功率。当车轴离合器128、130脱离时，电动机-发电机136、140能够向车轮组件108提供动力或从车轮组件108捕获动能。

当主电动机-发电机组件102和电动车轴驱动单元104都在再生/制动模式下使用时，主离合器116和车轴离合器128、130被置于接合位置，并且电动车轴驱动单元104和第一电动机-发电机112都使电动传动系100减速以捕获动能作为电功率。

在断开模式下，通过使用车轴离合器128、130，电动传动系100通过能够将差速器组件122和传动轴106从电动机-发电机组件124、126断开而受益于减少的寄生损失。当电动传动系100结合了两个或更多个电驱动车轴，并且只有一个电驱动车轴用于推进车辆时，例如在串联(tandem)车轴组件中，这种益处可能会出现。

此外，电动传动系100受益于断开电动传动系100的不需要部分的能力，例如当达到车辆的巡航速度时。作为非限制性示例，主离合器116和车轴离合器128、130可以脱离，以由于消除车轴扭矩损失而提高电动传动系100的效率。

此外，电动传动系100提供了减小电动机-发电机112、136、140的尺寸以降低成本和包装要求的益处。由电动传动系100提供的分布式电动机-发电机112、136、140改善了车辆动力学，并在电动机-发电机112、136、140之一受损或不工作的情况下提供故障安全操作。当与安装在车轴上的单个相比时，由于电动机-发电机112、136、140的重量减小，电动传动系100提供了减少簧下重量的益处。最后，电动传动系100提供增强的多功能性，因为电动传动系100可用于多种应用，例如但不限于公交车或拖拉机应用。

逆变器(未示出)电连接到电动机-发电机112、136、140，用于向电动机-发电机112、136、140供应能量。电池120电连接到逆变器，以便通过逆变器将电池120的直流电转换成用于电动机-发电机112、136、140的交流电。

在另一个优选实施例中，如图1b所描绘，电动机-发电机112被内燃发动机112a或用于混合动力车辆的其它原动机代替。在一些实施例中，控制器118与至少主离合器116、第二电动机-发电机组件124、第三电动机-发电机组件126和车轴离合器128、130电连通。电池120是与控制器118、第二电动机-发电机组件124和第三电动机-发电机组件126电连通的可充电的电化学能量存储装置。

出于描述的目的，术语“原动机”、“发动机”和类似术语在本文中用于表示动力源。所述动力源可以由包括碳氢化合物、电、生物质、核能、太阳能、地热、水力、气动和/或风力等能量源来提供燃料。虽然通常在车辆或汽车应用中描述，但是本领域的技术人员将认识到这种技术的更广泛的应用以及使用替代动力源来驱动具有这种技术的车辆。

如图1c所描绘，电动车轴驱动单元104可以被包括为无动力支持车轴(tagaxle)或推进车轴，以形成机动车辆的多车轴传动系。在一个实施例中，如图1c所示，电动车轴驱动单元104被定位为6x4串联车轴车辆的副电动车轴。然而，在一些实施例中，电动车轴驱动单元104可以被定位为主电动车轴以形成6x2串联车轴车辆。

图2示出了根据另一实施例的电动传动系200。电动传动系200是电动传动系100的变型，并且具有与其类似的特征。图2所示的实施例包括与电动传动系100类似的部件。图2所示实施例的类似特征以类似的顺序编号。下面将描述图2所示变型的不同和附加特征，并且本领域技术人员可以根据图1和本公开中所示出和描述的其它实施例来理解这些特征。

图2是根据另一实施例的用于车辆(未示出)的电动传动系200的示意性样式图。电动传动系200包括电动车轴驱动单元242。电动车轴驱动单元242与一对车轮组件208驱动接合。电动车轴驱动单元242与电池和控制组件210电连通。所示的电动传动系200是电池电动车辆传动系，并且可以以多种操作模式操作，如下所述。虽然未示出，但是应当理解，电动传动系200可以用无动力支持车轴或推进车轴来操作，以形成多车轴传动系。

电动车轴驱动单元242包括第一电动机-发电机244、差速器组件222、第二电动机-发电机组件224、第三电动机-发电机组件226、第一车轴离合器228和第二车轴离合器230。差速器组件222与第一电动机-发电机244驱动接合，通过第一车轴离合器228与第二电动机-发电机组件224驱动接合，并且通过第二车轴离合器230与第三电动机-发电机组件226驱动接合。第二电动机-发电机组件224通过第一车轴离合器228和车轮组件208中的一个与差速器组件222驱动接合。第三电动机-发电机组件226通过第二车轴离合器230和剩余一个车轮组件208与差速器组件222驱动接合。在一些实施例中，第二电动机-发电机组件224与控制器218和电池220电连通。第三电动机-发电机组件226与控制器218和电池220电连通。

第一电动机-发电机244与差速器组件222驱动接合。第一电动机-发电机244可以联接到车轴壳体(未示出)。在一些实施例中，第一电动机-发电机244与电池和控制组件210电连通。根据使用电池和控制组件210对第一电动机-发电机244的电控制，第一电动机-发电机244可以向差速器组件222和与其驱动接合的任何其它传动系部件施加力或使差速器组件222和所述其它传动系部件减速。通过将存储在电池220中的电能转换成动能，第一电动机-发电机244通过驱动差速器组件222和与其驱动接合的任何部件来施加力。当差速器组件222响应于控制器218或vsc的电控制而减速时，第一电动机-发电机244产生电能，该电能可以存储在电池220中。

图3示出了根据另一实施例的电动传动系300。电动传动系300是电动传动系100的变型，并且具有与其类似的特征。图3所示的实施例包括与电动传动系100类似的部件。图3所示变型的类似特征以类似的顺序编号。下面将描述图3所示变型的不同和附加特征，并且本领域技术人员可以根据图1和本公开中所示出和描述的其它实施例来理解这些特征。

图3是根据另一实施例的用于车辆(未示出)的电动传动系300的示意性样式图。电动传动系300包括电动车轴驱动单元346。电动车轴驱动单元346与一对车轮组件308驱动接合。电动车轴驱动单元346与电池和控制组件310电连通。所示的电动传动系300是电池电动车辆传动系，并且可以以多种操作模式操作，如下所述。虽然未示出，但是应当理解，电动传动系300可以用无动力支持车轴或推进车轴来操作，以形成多车轴传动系。

电动车轴驱动单元346包括第一电动机-发电机348、变速箱350、主离合器352、差速器组件322、第二电动机-发电机组件324、第三电动机-发电机组件326、第一车轴离合器328和第二车轴离合器330。变速箱350与第一电动机-发电机348和主离合器352驱动接合。差速器组件322与主离合器352驱动接合，通过第一车轴离合器328与第二电动机-发电机组件324驱动接合，并且通过第二车轴离合器330与第三电动机-发电机组件326驱动接合。第二电动机-发电机组件324通过第一车轴离合器328和车轮组件308中的一个与差速器组件322驱动接合。第三电动机-发电机组件326通过第二车轴离合器330和剩余的一个车轮组件308与差速器组件322驱动接合。在一些实施例中，第二电动机-发电机组件324与控制器318和电池320电连通。第三电动机-发电机组件326与控制器318和电池320电连通。

第一电动机-发电机348与变速箱350驱动接合。第一电动机-发电机348可以联接到车轴壳体(未示出)。在一些实施例中，第一电动机-发电机348与电池和控制组件310电连通。根据使用电池和控制组件310对第一电动机-发电机348的电控制，第一电动机-发电机348可以向变速箱350和与其驱动接合的任何其它传动系部件施加力，或使变速箱350和所述其它传动系部件减速。通过将存储在电池320中的电能转换成动能，第一电动机-发电机348通过驱动变速箱350和与其驱动接合的任何部件来施加力。当变速箱350响应于控制器318或vsc的电控制而减速时，第一电动机-发电机348产生电能，该电能可以存储在电池320中。

变速箱350是传动比调整装置，它包括齿轮、离合器、致动器和变速器中通常使用的其它部件的组合。作为非限制性示例，变速箱350可以是固定比率变速箱，并且可以提供多个传动比，以便于第一电动机-发电机348在电动车轴驱动单元346的更多数量的速度和扭矩需求下操作。变速箱350与第一电动机-发电机348以及与主离合器352的一部分驱动接合。变速箱350与控制器318和/或vsc连通。响应于来自控制器318或vsc的通信，变速箱350的传动比被调整。

主离合器352是可以可变接合的离合器，例如板式或锥型离合器。当主离合器352至少部分地接合时，主离合器352允许第一电动机-发电机348通过变速箱350驱动地接合电动车轴驱动单元346。主离合器352也与控制器318和/或vsc连通。响应于从控制器318或vsc到主离合器352的通信，主离合器352被置于脱离、部分接合或接合位置。

图4示出了根据另一实施例的电动传动系400。电动传动系400是电动传动系100的变型，并且具有与其类似的特征。图4所示的实施例包括与电动传动系100类似的部件。图4所示变型的类似特征以类似的顺序编号。下面将描述图4所示变型的不同和附加特征，并且本领域技术人员可以根据图1和本公开中所示出和描述的其它实施例来理解这些特征。

图4是根据另一实施例的用于车辆(未示出)的电动传动系400的示意性样式图。电动传动系400包括第一电动机-发电机454和电动车轴驱动单元456。电动车轴驱动单元456与一对车轮组件408驱动接合。在一些实施例中，电动车轴驱动单元456与电池和控制组件410电连通。所示的电动传动系400是电池电动车辆传动系，并且可以以多种操作模式操作，如下所述。虽然未示出，但是应当理解，电动传动系400可以用无动力支持车轴或推进车轴来操作，以形成多车轴传动系。

第一电动机-发电机454通过传动轴406与电动车轴驱动单元456驱动接合，并且安装在远离电动车轴驱动单元456处。第一电动机-发电机454与电池和控制组件410电连通。根据使用电池和控制组件410对第一电动机-发电机454的电控制，第一电动机-发电机454可以向电动车轴驱动单元456和与其驱动接合的任何其它传动系部件施加力，或使电动车轴驱动单元456和所述传动系部件减速。通过将存储在电池420中的电能转换成动能，第一电动机-发电机454通过旋转电动车轴驱动单元456的输入和与其驱动接合的任何部件来施加力。当电动车轴驱动单元456的输入响应于控制器418或vsc的电控制而减速时，第一电动机-发电机454产生电能，该电能可以存储在电池420中。

电动车轴驱动单元456包括变速箱458、主离合器460、差速器组件422、第二电动机-发电机组件424、第三电动机-发电机组件426、第一车轴离合器428和第二车轴离合器430。变速箱458通过传动轴406和主离合器460与第一电动机-发电机454驱动接合。差速器组件422通过第一车轴离合器428与主离合器460、第二电动机-发电机组件424驱动接合，并且通过第二车轴离合器430与第三电动机-发电机组件426驱动接合。第二电动机-发电机组件424通过第一车轴离合器428和车轮组件408中的一个与差速器组件422驱动接合。第三电动机-发电机组件426通过第二车轴离合器430和剩余的一个车轮组件408与差速器组件422驱动接合。在一些实施例中，第二电动机-发电机组件424与控制器418和电池420电连通。第三电动机-发电机组件426与控制器418和电池420电连通。

变速箱458是设置在电动车轴驱动单元456的壳体(未示出)中的传动比调整装置，包括齿轮、离合器、致动器以及变速器中通常使用的其它部件的组合。作为非限制性示例，变速箱458可以是固定比率变速箱，并且可以提供多个传动比，以便于第一电动机-发电机454在电动车轴驱动单元456的更多数量的速度和扭矩需求下操作。变速箱458与第一电动机-发电机454以及与主离合器460的一部分驱动接合。变速箱458与控制器418和/或vsc连通。响应于来自控制器418或vsc的通信，变速箱458的传动比被调整。

主离合器460是设置在电动车轴驱动单元456的壳体(未示出)中的离合器，其可以可变地接合，例如是板式或锥型离合器。当主离合器460至少部分地接合时，主离合器460允许变速箱458驱动地接合差速器组件422。主离合器460也与控制器418和/或vsc连通。响应于从控制器418或vsc到主离合器460的通信，主离合器460被置于脱离、部分接合或接合位置。

图5示出了根据另一优选实施例的电动传动系500。电动传动系500是电动传动系100的变型，并且具有与其类似的特征。图5所示的实施例包括与电动传动系100类似的部件。图5所示变型的类似特征以类似的顺序编号。下面将描述图5所示变型的不同和附加特征，并且本领域技术人员可以根据图1和本公开中所示出和描述的其它实施例来理解这些特征。

图5是根据另一优选实施例的用于车辆(未示出)的电动传动系500的示意性样式图。电动传动系500包括第一电动机-发电机562和电动车轴驱动单元564。电动车轴驱动单元564与一对车轮组件508驱动接合。电动车轴驱动单元564与电池和控制组件510电连通。所示的电动传动系500是电池电动车辆传动系，并且可以以多种操作模式操作，如下所述。虽然未示出，但是应当理解，电动传动系500可以用无动力支持车轴或推进车轴来操作，以形成多车轴传动系。

第一电动机-发电机562通过传动轴506与电动车轴驱动单元564驱动接合，并且安装在远离电动车轴驱动单元564处。第一电动机-发电机562与电池和控制组件510电连通。根据使用电池和控制组件510对第一电动机-发电机562的电控制，第一电动机-发电机562可以向电动车轴驱动单元564和与其驱动接合的任何其它传动系部件施加力，或使电动车轴驱动单元564和所述传动系部件减速。通过将存储在电池520中的电能转换成动能，第一电动机-发电机562通过旋转电动车轴驱动单元564的输入和与其驱动接合的任何部件来施加力。当电动车轴驱动单元564的输入响应于控制器518或vsc的电控制而减速时，第一电动机-发电机562产生电能，该电能可以存储在电池520中。

电动车轴驱动单元564包括动能回收系统566、变速箱568、主离合器570、差速器组件522、第二电动机-发电机组件524、第三电动机-发电机组件526、第一车轴离合器528和第二车轴离合器530。动能回收系统566与第一电动机-发电机通过传动轴506和变速箱568驱动接合。变速箱568与主离合器570驱动接合。差速器组件522通过第一车轴离合器528与主离合器570、第二电动机-发电机组件524驱动接合，并且通过第二车轴离合器530与第三电动机-发电机组件526驱动接合。第二电动机-发电机组件524通过第一车轴离合器528和车轮组件508中的一个与差速器组件522驱动接合。第三电动机-发电机组件526通过第二车轴离合器530和剩余的一个车轮组件508与差速器组件522驱动接合。第二电动机-发电机组件524与控制器518和/或vsc和电池520电连通。第三电动机-发电机组件526与控制器518和/或vsc和电池520电连通。

动能回收系统566设置在电动车轴驱动单元564的壳体(未示出)中，并且存储和施加存在于电动传动系500中的能量。动能回收系统566可以是飞轮型动能回收系统，其中动能例如在制动操作期间被捕获并存储在飞轮中。此外，当电动传动系500需要额外的输出时，例如对于加速或起步事件，存储在飞轮中的能量被施加到电动传动系500。如图5所示，动能回收系统566通过传动轴506与变速箱568和第一电动机-发电机562驱动接合。动能回收系统566与控制器518和/或vsc连通，控制器518和/或vsc基于例如电池520的荷电状态或电动传动系500的操作模式命令动能回收系统566存储和释放能量到电动传动系500中。

变速箱568是设置在电动车轴驱动单元564的壳体(未示出)中的传动比调整装置，包括齿轮、离合器、致动器和变速器中通常使用的其它部件的组合。作为非限制性示例，变速箱568可以是固定比率变速箱，并且可以提供多个传动比，以便于第一电动机-发电机562在电动车轴驱动单元566的更多数量的速度和扭矩需求下操作。变速箱568与动能回收系统566以及与主离合器570的一部分驱动接合。变速箱568与控制器518和/或vsc连通。响应于来自控制器518或vsc的通信，变速箱568的传动比被调整。

主离合器570是设置在电动车轴驱动单元564的壳体(未示出)中的离合器，其可以可变地接合，例如板式或锥型离合器。当主离合器570至少部分地接合时，主离合器570允许变速箱568驱动地接合差速器组件522。主离合器570也与控制器518和/或vsc连通。响应于从控制器518或vsc到主离合器570的通信，主离合器570被置于脱离、部分接合或接合位置。

在一些实施例中，如图6所描绘，变速箱部分134、138、234、238、334、338、434、438、534、538是两速行星齿轮变速箱600。电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540驱动地连接到行星齿轮组602。行星齿轮组602设置有第一环形齿轮604、第一行星齿轮架606、第一太阳齿轮608、第二环形齿轮610、第二行星齿轮架612和第二太阳齿轮614。在一些实施例中，第一太阳齿轮608联接到电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540、第一行星齿轮架606和第二太阳齿轮614。第一行星齿轮架606联接到第一环形齿轮604和第二行星齿轮架612。第一环形齿轮604通过制动器616接地。第二环形齿轮610可操作地联接到第一离合器620，第二行星齿轮架612可操作地联接到第二离合器622。第一离合器620和第二离合器622选择性地接合以将第二环形齿轮610和第二行星齿轮架613联接到与车轮组件108、208、308、408、508驱动接合的输出。

在变速箱600操作期间，制动器616始终接合。变速箱600提供两种操作模式。当第一离合器620接合而第二离合器622脱离时，变速箱606以提供低速齿轮比的第一模式操作。当第一离合器620脱离而第二离合器622接合时，变速箱600以提供高速齿轮比的第二模式操作。第一离合器620和第二离合器622使用包括但不限于电磁或气动致动器的致动装置来激活。

在一些实施例中，如图7所描绘，变速箱部分134、138、234、238、334、338、434、438、534、538是两速行星齿轮变速箱700。电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540驱动地连接到行星齿轮组702。行星齿轮组702设置有第一环形齿轮704、第一行星齿轮架706、第一太阳齿轮708、第二环形齿轮710、第二行星齿轮架712和第二太阳齿轮714。在一些实施例中，第一太阳齿轮708联接到电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540、第一行星齿轮架706和第二太阳齿轮714。第一行星齿轮架706联接到第一环形齿轮704和第一离合器720。第一离合器720将第一行星齿轮架706选择性地接地。第一环形齿轮704联接到第二离合器722和第二环形齿轮710。第二离合器722将第一环形齿轮704选择性地接地。第二环形齿轮710联接到第二行星齿轮架712。第二行星齿轮架712联接到与车轮组件108、208、308、408、508驱动接合的输出。

在操作期间，变速箱700提供两种操作模式。当第一离合器720接合而第二离合器722脱离时，变速箱700以提供低速齿轮比的第一模式操作。当第一离合器720脱离而第二离合器722接合时，变速箱以提供高速齿轮比的第二模式操作。第一离合器720和第二离合器722使用包括但不限于电磁或气动致动器的致动装置来激活。

在一些实施例中，如图8所描绘，变速箱部分134、138、234、238、334、338、434、438、534、538是两速阶式小齿轮(steppedpiniongear，又称“塔齿轮”)行星齿轮变速箱800。电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540驱动地连接到行星齿轮组802。行星齿轮组802设置有第一环形齿轮804、第一行星齿轮架806、第一太阳齿轮808、第二环形齿轮810、第二行星齿轮架812、第二太阳齿轮814、第一小齿轮815和第二小齿轮817。第一小齿轮815和第二小齿轮形成阶式小齿轮。在一些实施例中，第一太阳齿轮808联接到电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540和第一行星齿轮架806。第一行星齿轮架806联接到第一环形齿轮804和第二行星齿轮架812。第一环形齿轮804联接到第一离合器822和第一小齿轮815。第一小齿轮815联接到第二小齿轮817，第二小齿轮817联接到第二环形齿轮810。第二环形齿轮810联接到第二行星齿轮架812并且通过第二离合器822选择性地联接到输出。第二行星齿轮架812通过第三离合器824选择性地联接到输出。第一离合器820将第一环形齿轮804选择性地接地。所述输出驱动地接合到车轮组件108、208、308、408、508。

在操作期间，变速箱800提供两种操作模式。当第二离合器822接合而第三离合器824脱离时，变速箱800以提供低速齿轮比的第一模式操作。当第二离合器822脱离而第三离合器824接合时，变速箱800以提供高速齿轮比的第二模式操作。离合器820、822、824使用包括但不限于电磁或气动致动器的致动装置来激活。

在一些实施例中，如图9a-9b所描绘，变速箱部分134、138、234、238、334、338、434、438、534、538是三速行星齿轮变速箱900。电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540驱动地连接到行星齿轮组902。行星齿轮组902设置有第一环形齿轮904、第一行星齿轮架906、第一太阳齿轮908、第二环形齿轮910、第二行星齿轮架912、第二太阳齿轮914、第三太阳齿轮915、第三环形齿轮917和第三行星齿轮架919。在一些实施例中，第一太阳齿轮908联接到电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540和第一行星齿轮架906。第一行星齿轮架906联接到第一环形齿轮904和第二太阳齿轮914。第一环形齿轮904联接到第一离合器920和第二环形齿轮910，第二环形齿轮910联接到第二行星齿轮架912。第二行星齿轮架912联接到第三太阳齿轮915，第三太阳齿轮915联接到第三行星齿轮架919。第三行星齿轮架919联接到第三环形齿轮917和变速箱900的输出。第三环形齿轮由制动器921选择性地接地。第一离合器920将第一环形齿轮904选择性地接地。在另外的实施例中，第一离合器920是配置成选择三种操作模式的选择离合器(selectorclutch)。输出驱动地接合到车轮组件108、208、308、408、508。

在操作期间，变速箱900根据第一离合器920的位置提供三种操作模式。当第一离合器920与行星齿轮组902接合时，变速箱906以高速齿轮比操作。当第一离合器920处于空档或脱离模式时，变速箱900以空档或直接驱动模式操作。当第一离合器920将第一环形齿轮904选择性地接地时，它提供低速齿轮比操作模式。离合器920通过使用包括但不限于电磁或气动致动器的致动装置来激活。

在一些实施例中，如图10所描绘，变速箱部分134、138、234、238、334、338、434、438、534、538包括具有双速副轴(layshaft)齿轮装置1002的变速箱。电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540驱动地连接到输出轴1002。双速副轴齿轮装置1002包括可旋转地连接到输出轴1002和可旋转副轴1010的一组齿轮通道(gearpass)1004、1006、1008。第一齿轮通道1004的一部分可旋转地连接到输出轴1002，一部分可旋转地连接到副轴1010。选择离合器1012在第一齿轮通道1004和第二齿轮通道1006之间定位在输出轴1002上。第二齿轮通道1006具有驱动地连接到输出轴1002的一部分和可旋转地连接到副轴1010的一部分。此外，第三齿轮通道1008具有可旋转地连接到输出轴1002的一部分和可旋转地连接到副轴1010的一部分。在一些实施例中，副轴1010是平行于输出轴1002的中空可旋转轴。

在变速箱1000的操作期间，选择离合器1012将第一齿轮通道1004和第二齿轮通道1006选择性地连接到副轴1010。当选择离合器1012将第一齿轮通道1004与副轴1010驱动地连接时，变速箱1000以低速齿轮比操作。当选择离合器1012将第二齿轮通道1006与副轴1010驱动地连接时，变速箱1000以高速齿轮比操作。离合器1012可以通过使用包括但不限于电磁或气动致动器的致动装置来激活。副轴1010驱动地连接到车轮组件108、208、308、408、508。在另外的实施例中，变速箱1000可包括附加副轴，该附加副轴具有附加的齿轮通道和附加的选择离合器，以增加变速箱1000可以提供的齿轮比的数量。

在一些实施例中，如图11a所描绘，变速箱部分134、138、234、238、334、338、434、438、534、538是三速行星齿轮变速箱1100。电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540驱动地连接到行星齿轮组1102。行星齿轮组1102设置有第一环形齿轮1104、第一行星齿轮架1106、第一太阳齿轮1108、第二环形齿轮1110、第二行星齿轮架1112和第二太阳齿轮1114。在一些实施例中，第一太阳齿轮1108联接到电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540、第一行星齿轮架1106和第二太阳齿轮1114。第一行星齿轮架1106联接到第一环形齿轮1104、第二行星齿轮架1112和第一离合器1120。第一离合器1120将电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540的输出选择性地联接到第一行星齿轮架1106。第一环形齿轮1104联接到制动器1121，制动器1121将第一环形齿轮1104选择性地接地。第二行星齿轮架1112联接到第二太阳齿轮1114、第二环形齿轮1110并且通过第二离合器1122选择性地联接到输出。第二环形齿轮1110通过第三离合器1124选择性地联接到输出。输出驱动地接合到车轮组件108、208、308、408、508。

在操作期间，变速箱1100根据离合器1120、1122、1124的接合位置提供三种操作模式。当第一离合器1120接合并且电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540驱动地连接到第一行星齿轮架1106时，第一太阳齿轮1108以空档模式操作。如果制动器1121、第二离合器1122和第三离合器1124脱离，那么变速箱1100以直接驱动模式操作。当第一离合器1120和第二离合器1122脱离而制动器1121和第三离合器1124接合时，变速箱1100以高速齿轮比操作模式操作。当第一离合器1120和第三离合器1124脱离而制动器1121和第二离合器1122接合时，变速箱1100以低速齿轮比操作模式操作。离合器1120、1122、1124使用包括但不限于电磁或气动致动器的致动装置来激活。

在另外的实施例中，变速箱1100包括第四离合器1126，第四离合器1126选择性地联接第一环形齿轮1104和第二环形齿轮1110，如图11b所描绘。当第一离合器1120、第三离合器1124、第四离合器1126接合而制动器1121和第二离合器1122脱离时，变速箱1100以直接驱动模式操作。当第一离合器1120、第二离合器1122和第四离合器1126脱离而制动器1121和第三离合器1124接合时，变速箱1100以高速齿轮比操作模式操作。当第一离合器1120、第三离合器1124和第四离合器1126脱离而制动器1121和第二离合器1122接合时，变速箱1100以低速齿轮比操作模式操作。离合器1120、1122、1124、1126使用包括但不限于电磁或气动致动器的致动装置来激活。

在一些实施例中，如图12所描绘，变速箱部分134、138、234、238、334、338、434、438、534、538是三速行星齿轮变速箱1200。电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540驱动地连接到行星齿轮组1202。行星齿轮组1202设置有第一环形齿轮1204、第一行星齿轮架1206、第一太阳齿轮1208、第二环形齿轮1210、第二行星齿轮架1212和第二太阳齿轮1214。在一些实施例中，第一太阳齿轮1208联接到电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540、第一行星齿轮架1206通过第一离合器1220选择性地联接到第二太阳齿轮1214。第一行星齿轮架1206联接到第一环形齿轮1204和第二离合器1222。第二离合器1222将第一行星齿轮架1206选择性地接地。第一环形齿轮1204联接到第三离合器1224和第二环形齿轮1210。第三离合器1224将第一环形齿轮1204选择性地接地。第二环形齿轮1218联接到第二行星齿轮架1212并且通过第四离合器1226选择性地联接到第二太阳齿轮1214。第二行星齿轮架1212联接到与车轮组件108、208、308、408、508驱动接合的输出。

在操作期间，变速箱1200提供三种操作模式。当第一离合器1220和第四离合器1226接合而第二离合器1222和第三离合器1224脱离时，变速箱1206以第一直接驱动模式操作。当第一离合器1220、第二离合器1222和第四离合器1226脱离而第三离合器1224接合时，变速箱以提供高速齿轮比的第二模式操作。当第一离合器1220、第二离合器1222和第三离合器1224脱离而第四离合器1226接合时，变速箱以提供低速齿轮比的第二模式操作。离合器1220、1222、1224、1226使用包括但不限于电磁或气动致动器的致动装置来激活。

在一些实施例中，如图13所描绘，变速箱部分134、138、234、238、334、338、434、438、534、538是三速行星齿轮变速箱1300。电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540驱动地连接到行星齿轮组1302。行星齿轮组1302设置有第一环形齿轮1304、第一行星齿轮架1306、第一太阳齿轮1308、第二环形齿轮1310、第二行星齿轮架1312和第二太阳齿轮1314。在一些实施例中，第一太阳齿轮1308联接到电动机-发电机136、140、236、240、336、340、436、440、536、540、第一行星齿轮架1306和第二太阳齿轮1314。第一行星齿轮架1306联接到第一环形齿轮1304和第一离合器1320。第一离合器1320将第一行星齿轮架1306选择性地接地。第一环形齿轮1304联接到第二离合器1322和第二环形齿轮1310。第二离合器1322将第一环形齿轮1304选择性地接地。第二环形齿轮1318联接到第二行星齿轮架1312。第二行星齿轮架1312联接到与车轮组件108、208、308、408、508驱动接合的输出。第二太阳齿轮1314通过第三离合器1324选择性地联接到输出。

在操作期间，变速箱1300提供三种操作模式。当第一离合器1320和第二离合器1322脱离而第三离合器1324接合时，变速箱1306以直接驱动模式操作。当第一离合器1320接合而第二离合器1322和第三离合器脱离时，变速箱1306以提供低速齿轮比的第一模式操作。当第一离合器1320和第三离合器1324脱离而第二离合器1322接合时，变速箱以提供高速齿轮比的第二模式操作。第一离合器1320和第二离合器1322通过使用包括但不限于电磁或气动致动器的致动装置来激活。

根据专利法的规定，已经在被认为代表其优选实施例的内容中描述了本发明的实施例，但是应当注意，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，本发明的实施例可以以不同于具体示出和描述的方式实施。