具有输入分流反向模式的双模式evt的制作方法

专利名称：具有输入分流反向模式的双模式evt的制作方法
技术领域：
本发明涉及在功率分流(split)变速比范围中与固^il比中都具有选择性 操作的电动，器，其具有三个行星齿轮组、两个电动机/发电机和多个转矩 传动机构，以获得提高的反向性能和提高再生制动能力的有效电向前巡航模式。
背景技术：
当前，大部分车辆由内;^几驱动，尤其是往复式活塞鄉的那些。这些发 动机是相对高效、紧凑、轻型和廉价的机构，舰它们将燃料形式的高度集中 能量转换成有用的机械能。能够与内燃机一起使用并能减少燃料消耗和排放
(emiss腿)的新型变速器系统可对公众有巨大的好处。
$^通常寄予内燃机的要求的广泛变化增加了^$4消耗和排放，超出了这 种发动机的理想状况。通常，，由这种通过小电动机和相对小的电存储电池 从冷态启动的发动机驱动，然后从,和辅助设备快M置于载荷之下。这种 发动机也ilil宽范围速度禾魄范围载荷并通常在其最大功率输出的约五分之一 的平均值下工作。
^fr，器通常将机械动力从发动机传送到驱动系统的其余部分，例如固
定的最终传动齿轮装置、车轴和车沦。典型的机械变速器允许发动机工作中的 一些自由度，一l^iil五个或六个不同的驱动比的交替选择、允许发动机在车 辆稳定时操作辅助设备的空档选择、以OT来在发动机，时在驱动比之间平 滑转换和使车辆从静止启动的离合器或液力变矩器。变3I器齿^择允许在转 矩比增加和速度斷氐的情况下、在被称为超速行驶的转矩比斷氐和皿增加的 情况下、或者在反向比的情况下将来自发动机的动力传JIS驱动系统的其余部 分。
电发电机能将发动机的丰臓能转换成电能，且电动机能将电能以不同的转 矩和 转换回机械能用于车辆驱动系统的其余部分。该配置允许发动机与驱 动系统的其余部分之间转矩和速度的比tt电力机械的极限内的连续变化。可
以将用作用于推进功率源的电存储电池加入至喊配置，形成串联混合电驱动系统。
串联混合系统允许发动机与转矩、皿和驱动^IS所需的动力具有一些独 立性i虹作，所以可以控制发动机用来改善排放和效率。该系统允许附着到发
动机的电机作为电动机以启动发动机。该系统还允许附着到驱动系(drivetrain) 的其余部分的电机作为发电机，通过再生制动将车辆减速的能量回收到电池 中。串联电驱动画临足够大的电力1 的重量和成本，以在发电机中将所有的
发动机动力从机械能转换成电能，以及在驱动电动机中将电能转换^m^能，
并面临在这些转换中有用肯遣的损失。
功率分流3St器可^ffl—般被理解为"差动齿,置"的装置，以获得输 入与输出之间连续变化的,和速度比。电动变速器可使用差动齿皿置以通
过一对电动in/发动in^其传送的动力的一部分。其动力的其余部分 另一 个平行路径，其是^w臓的和直接的、固定比率的、赫可选择的。
本领域技术人员公知的一种差动齿機置形式可构成行星齿轮组。行星齿 轮装置一般为在差动齿轮发明中4顿的优选实施例，具有紧凑以及在行星齿轮 组的所有元件中不同转矩和速度比的优点。但是，不j顿行星齿轮也能构成本
发明，如舰<顿锥齿轮赫采用如下@23的其它齿轮齿縱中的至少一个
元件的转速总是为其它两个元件的速度的加权平均值。
混合电动车^t器系,包括一个或多个电能存储装置。典型的装置为 化学电存储电池，但是也可包括电容性的或机械的装置，例如电驱动的飞轮。 电能存储允许发动 变送器系统的机 入动力变为 器系统至 的机
械输出动力。电池或其它装置还允许发动M51变速器系统启动和再生车辆制动。
车辆中的电动变速器能简单地将机械能从发动机输入传送到最终传动输 出。为此，由一个电动机/发电机产生的电能平衡了电损失和其它电动机/发
电机消耗的电能。ffl^OT上述电存储电池，由一个电动机/发电机产生的电 肖隨,大于或小于由另一个消耗的电能。电池的电能有时可以允许两个电动机
/发电机都用作电动机，尤其是辅助发动mit行糊加速。两个电动机有时能
都作为发电机以给电池充电，尤其是在再生车辆制动中。
串联混合^I器的成功割戈品是现在为运输公共汽车生产的两范围、输入
分流和复合分流电动^il器，如在1999年8月3曰公布的Michael Roland Schmidt 的美国专利号No. 5，931,757中所公开的，其通常与本申if"起被转让，在此并 入其全部内容作为参考。这种顿器利用输A^g接收辅发动机的动力，并 禾IJ用动力输出装置传送动力以驱动车辆。第一和第二电动机/发电机连接到能 量存储装置，例如电池，使得會遣存储體能緒一和第二电动机/发电机接 收动力，并向第一和第二电动机/发电机供应动力。控制单元调节能量存储装 置和电动机/发电机之中以及第一与第二电动机/发电机之间的功率流动。
ilii使用具有第一和第二,传，置的离合器，可以有选择，得到采 用第一或第二变速比操作模式的操作。鄉一模式中，Mil应用第一离合器形 成输入功率分流式速比范围，且 器的输出職与一个电动机/发电机的速
度成比例。在第二模式中，通ffi用第二离合器形成复合功率分流式速比范围， 且变速器的输出速度与电动机/发电机中的任意一个的皿都不成比例，但为 两个电动机/发电机的速度的代数线性组合。通过应用两个离合器可有选择性 地得到在固定的传动速比下的操作。ilM^除两个离合器，使发动机和两个电 动机/发电机与^il器输出断开，可有选择性地得至採用空档模式的魏器操 作。该变速 其第一操作模式中并入至少一个机械点且在其第二操作模式中 并入至少两^h机械点。
2003年3月4日公布的Holmes等人的美国专利号No. 6,527,658，其通常 与本申请一起被转让，在此并入其全部内容作为参考，公开了一种电动^3I器， 其利用两^M亍星齿轮组、两个电动机/发电机和两个离M，以提供输入分流、 复合分流、空档和反向操i^莫式。两个行星齿轮组可都为简单的，或一个可单 独地为复合的。电控制元件调节能量存^^置和两个电动机/发电机之中的功 率流动。该'魏鹏供电动^il器(EVT)操作的两个范围或模式，可选择性 地提供输入功率分^比范围和复合功率分皿比范围。也可选择性地得到一 个固定速比。
混合系统可以多种方式改善^^i^料节约。例如，发动机可在怠速时、减 速和库恸期间以及1腿或轻负载工作期间关闭，以消除由于发动机阻力而带来
的效率损失。在这些发动机关闭期间，禾,了发动mx作期间由用作发电机的
电动机中的一个存储的能量或捕获的制动能(通过再生制动)。发动机转矩或 功率的短暂需求通过发动机开动期间电动机/发电机补充电变模式，允许不明
显降低车辆性能而小型化发动机。另外，发动机可在或接近给定的功率需求的 最佳效率点工作。电动机/发电机會滩捕获制动期间的糊动能，其用来使发 动机保持关闭时间更长、补充发动机转矩或功率和/或以更低的发动M度运 行、或补充附件功率供应。另外，电动机/发电机在附件功率产生中是非常有 效的，并且电池的电能用作可用,储备，允许在相对低的^I微舰比下 运行。

发明内容
器设有反向输入分流模式和，tfeii地，反向低固定速比，其提併i够 的反向等级性能，同时允许为燃烧节约或其它设计标准优化电动机尺寸及行星 齿轮与传动比。对于反向该设计优于其它EVT设计的关键优点为电功率流动 在向前和反向模式中都是向前的(非循环的)。EVT中的电循环功率指的是机 械路径载送100%以上的输出功率的状况。在正常向前的电功率流动条件下，
发动机功率fflil—些电传动的部分和i;iM传动的其它部分分流。当典型的EVT
反向工作时，电功率流动的方向被反向，所以机械路径必须，全部的输出功 率加上电功率。在这种情形下，电功率被说成是在系统中循环。因此，电路径 转矩和功率必须大小大于100%的输出,和功率，以适应循环功率。典型EVT
的最大输出,ffiil不产生转矩的发动机使用电池功率得到。本发明的电动变 速器的最大输出，在发动机开动的情况下获得，产生更稳固的性能。由于改 善的反向性能，不需要通常需要的增大电动机尺寸和/或更高的传动或行星齿 轮比，以得到足够的反向等级性能。
因此，电动魏器包括用于从发动机接收功率的输入元件、输出元件以及 第一和第二电动机/发电机。第一、第二和第三行星齿轮组均具有第一、第二 和第三元件，并具有都，地连接到所述元件中的不同的一个的输入元件和输 出元件。第一互连元件将第一行星齿轮组的元件与第二，三行星齿轮组中任
意一个的元件连续 接，其与第二电动机/发电m3i续地连接。第二和第三
互连元件均将第二行星齿轮组的元件中不同的相应一个与第三行星齿,的元 件中不同的相应一个连续 接。
在参考该描述中及权利要求中的第一、第二和第三齿轮组时，这些组可以 在图中以任意顺序(即，脏到右，从右到左等等)被计数为"第一"到"第 三"。另外，对于針齿f&^说，每个齿轮组的第一、第二鄉三元件可在
图中以任意顺序(g卩，从上到下，从下到上等等)被计数为"第一"到"第三"。 提供至少三个,传动机构，包括第一转矩传动机构，其可操作用于将与 输入元件连续连接的第一行星齿轮组的元件与可il3l第二转矩传动机构与固定
元件选择性地连接的第二行星齿轮组的元件选择性《接。第三f^E传动t几构 可操作用于将不与其它行星齿轮组中的任意一个互连的第二，三行星齿轮组 的元件与固定元件选择性舰目连。第一电动机/发电机与不与输入元件或其它 行星齿轮组连接的第一行星齿轮组的元件连续iK接。第三，传动机构可选 择性地接合以提供输入分流、第一电可变向前模式，并且第一,传动机构可 选择性地接合以^f共复合分流、第二电可变向frf莫式。
输出元fH^^续地连接到第二，三行星齿轮组的元件，其不与第一行 星齿轮组的元件连续地连接，并且不可选择性地与固定元件连接。
车统传动机构是可接合的，以提供输入分流、电可变反向模式和电向前巡 航模式。电向前巡航模式，即其中发动机关闭，允许电动机以更高的M和更 低的转矩工作以得到相同的输出转矩，从而改善效率。电向前巡航模式期间比 电可变模式期间再生制动执行得更有效，其中两个电动机都必须提供转矩，并 且电动机的速度低。另外，在电向前巡繊式中，消除了发动机阻力(其进一 步P射氏了效率)。
电动变速器可根据杆图(lever diagram)描述。例如，第一行星齿轮组的 第一、第二和第三元件由具有对应于第一、第二和第三元件的第一、第二和第 三节点的杆图的第一杆 0另外，第二行星齿轮组的其中两个元件与第三行 星齿轮组的其中两个元件连续,接(例如，i!3U:述第二和第三互连元件)。 因此，第二和第三行星齿轮组用杆图中的第二复合tt示。第二杆具有对应于 第二和第三行星齿轮组的第四、第五、第六和第七节点。第一节点与第四节点 连续itt接。输入元件与第二节点连续ite^接。第一电动机/发电机与第三节 点连续地连接，且第二电动机/发电机与第四节点连续itt接。第一,传动 机构可操作用于将第一节点与第五节点选择性,接，，二,传动机构可 操作用于将第五节点与固定元件选择性J43i接。输出元件与第六节点， 接，JM三车魏传动机构可操作用于将第七节点与固定元件选择性ife^接。
在本发明的一个方面中，第二转矩传，构可选择性地接合，以提供输入 分流、电可变反向模式，并且第一和第二转矩传动机构可选 地接合，以提
供电向前巡航模式。在电向前巡航模式中，第一电动机/发电机的,被加到 第二电动机/发电机的转处。另外，第一和第三糊传动机构可选择性地接 合，以提供固定向前速比。
可舰，第四转矩传动机构可添力倒^I器上。第四 ^g传动,可操作
用于选择性地连接第一行星齿轮组中的樹可两个元件，4蝶一行星齿轮组的所 有元件以相同的速度旋转(从而由于第一行星齿轮组的齿数比不影响总的传动 比而引起第一行星齿轮组"锁定"和不起作用)。第二和第四转矩传动机构可 接合以提供固定反向速比。固定反向速比允许完全机械能流动路径沿反向方向
的效用。第一转矩传动机构与第四转矩传动机构可接合，以提供固定向前速比，
且第三转矩传动机构与第四转矩传动机构可选择性地接合，以提供另一个固定 向前速比。因此，利用第一、第二第三和第四转矩传动机构，提供了三个固
定向前速比。
根据i^杆图，第四转^g传动t几构可操作用于将第一、第二和第三节点中
的任意两个与另夕卜个选，ife^接。
可使用另外的转矩传动机构以获得另外的固定向前速比。例如，可使用第 五转矩传动机构，其可操作用于选择性地将第二电动机/发电机与固定元件相 连接。第一转矩传动机构与第五,传动机构可选择性地接合以提供固定向前 速比，从而利用第一、第二第三和第四转矩传动机构产生总计四个固定向前 速比。另外，可4顿第六鞭传动机构，其可操作用于选择性地将第一电动机 /发电机与固定元件相连接。第一和第六转矩传动机构可选 地接合以提供 固定向前速比，且第三和第六,传动TO可选择性地接合以提供另一个固定 向前速比。因此，禾拥全部六个转矩传动机构，可得到六个固定向前速比。另 外，第二和第六^E传动机构可选择性地接合以衝共固定反向速比。
可以相对于旨齿轮组的第一、第二和第三元件是环形齿轮元件、行星架 元件和太阳齿轮元件M魏器的具体实施例进行描述。例如，在一些实施例 中，第一电动机/发电机与第一行星齿轮组的太阳齿轮元件纖鹏接，且第 二互连元件将第二行星齿轮组的环形齿轮元件与第三行星齿轮组的架元件连续 ite接。在一些实施例中，第三互连元件将第二行星齿轮组的架元件与第三行 星齿轮组的环形齿轮元件,ife^接。
在一些实施例中，第一互连元件将第一行星齿轮组的环形齿轮元件与第二
行星齿轮组的太阳齿轮元件基续 接。
在一些实施例中，第"^f星齿轮组的元件可iM:第一互连元件与第z:^ 三行星齿轮组的元件连续 接，其中第一互连元件连接到第二电动机/发电 机。第二，三行星齿，的该元件也与第二电动机/发电m^ife^接；因 此，第一互连元件M第二电动机/发电机，将第一行星齿轮组的元件与第二 麟三行星齿轮组的元件连续脏连。
^i器还提供再生制动的娜。體可操作用来向第一和第二电动机/发
电机提供功率或从第一和第二电动机/发电机接收功率的能量存储装置。还设
置了可操作用来控制能量存储装置与第一和第二电动机/发电机之间的功率传 输的控制器。该控翁藤使得第一和第二电动机/发电机中的至少一个用作发电 机，以在律恸期间将输出元件的转动能量转换成存储在能量存储装置中的功 率。雌地，再生讳恸在电向前巡航模式期间发生。由于当发动机关闭时，消 除了发动机阻力，所以这可比在第二电可变向前模式期间执行再生制动更有 效，并且两个电动机都不必如同它们在第二电可变向前模式期间那样必需在低 速下提供,。
变速器内转矩传动机构的布置及其接合安排相对于典型的混合变速器设 计，允许相对低数值的最高固定齿轮速比，这可改善公路燃料节约。 参考附图，从下面对实5鉢发明的最佳模式的详细描述，育激清楚地了解
本发明的上述特性和优点以及其它特征和优点。


图1为本发明的电动^it器的示意性杆图2为在图1的杆图范围内的^I器的一个实施例的示意性杆图3为在图1的杆图范围内的^I器的第二实施例的示意性杆亂 图4为在图1的杆图范围内的^I器的第三实施例的示意性杆亂 图5为对应于图2的杆图的^it器的第四实施例的示意性符号亂 图6为对应于图2的杆图的^^器的第五实施例的示意性符号图； 图7为对应于图4的杆图的^it器的第六实施例的示意性符号亂 图8为对应于图4的杆图的^I器的第七实施例的示意性符号图。
具体实施例方式
参考附图，其中类似的参考数字标类似的部件，图l示出了包括发动机12的动力系10，其连接到一般由数字14标的电动^I器(EVT)的一个实 施例。 器14设计成接收其来自发动机12的驱动功率的至少一部分。发动 机12具有用作^it器14输入元件17的输出轴。最终传动单元16通过输出元 件19可操作ife3I接到^I器14。魏器14包括图1中以杆图形式标的三个 行星齿轮组，这将被本领域的技术人员容易理解。杆，一行星齿轮组20分 别包括第一、第二和第三节点A、 B和C。节点A、 B和C表示第一行星齿轮
组20的第一、第二和第三元件，im为环形齿轮元件、架元件和太阳齿轮元
件，但是不是必需为询l,。
魏器14还包括第二杆30、 40，糊成两个复合行星齿^^且，第二行星 齿轮组30和第三行星齿轮组40。行星齿轮组30和40也具有可以为环形齿轮 元件、太阳齿轮元件和行星架元件的三个元件。由于第二行星齿轮组30的两 个元件与行星齿轮组40的两个元件,itk^接，所以行星齿轮组30和40为 复合式的。在一些实施例中，可由行星齿轮组30和行星齿轮组40中起作用的 单个元件替代互连的元件对。在所有情况下，复合行星齿轮组30、 40可由具 有第四节点D、第五节点E、第六节点F和第七节点G的第二、第四节点杆30、 40表示。如下面关于图2至4所示和所描述的，复合4亍星齿轮组30、 40可由 齿轮组30和40的两个分离的杆图g;但是，在任一实例中，行星齿轮组30 的两个元件与行星齿轮组40的两个元件,itt接，且本领域技术人员将认 识到这种复合行星齿轮组可示意性地表示为单个杆或两个分离的杆。行星齿轮 组30和40的两个互连元件对由第五和第六节点E、 F表示。在图2至4的杆 图中，其中复合行星齿轮组30、 40由两个分离的杆表示，节点E和F的互连 性质将是明显的。
第一互连元件70将第一节点A与第四节点D连续^i接。输入元件17 与第二节点B ，接。第二节点B还可iKi第一转矩传动机构50与第五 节点E选择性iiyi接。第二^^g传动机构52将第五节点E与固定元件60例如 ^!器外，择性itt接。第三节点C与第一电动机/发电机80连续ife^接。 第二电动机/发电机82与复合行星齿轮组30、 40的第四节点D连续^&3￡接。 这里，第一和第二电动机/发电机80和82还可分别称为单元A和单元B。第 二杆30、 40的第六节点F与输出元件19连续ife^接。最后，第七节点G可通 过第三转矩传动Wl 54与^I默卜壳60选择性i&^接。
如下所述，还可4OT三个可选的,传动机构，以得到多种工作状态。例
如，第四,传动机构56 (用虚线示出)Mil第一互连元件70将第二节点B， 即与输入元件17连续:fctkii接的节点，分别与第一节点A和第四节点D选择性 士腿接。在本发明的范围内，第四转矩传动机构56可具有可替换的位置，但 总是选择性地连接第一行星齿轮组的任意两个元件，以使得第一行星齿轮组的 全部三个元件以相同的3ES旋转(即，第四转矩传动机构56用作闭锁离合器)。 另外，第五糊传动机构58将第二电动^l/发电机82与^I粉卜壳60选雜 J&^接。最后，第六转矩传动丰鹏59将第一电动ln/发电机80与魏默卜壳60 选择性地连接。如下所述，转矩传动机构可选择性地接合以提供多种固定向前 速比、输入分流和复合分流第一与第二电可变向前模式、输入分流反向模式和 机械反向模式以及电向前巡航模式。本领域的技术人员应当理解，第一和第二 电动tV发电机80、 82均具有定子和转子(未示出)，转子是可旋转的，且定子 ffiil魏默卜壳60機接地。
本发明范围内的，器的每个实施例具有可操作 接到电动板发电机 的电功率源，使得电动^/发电机可向功率源传送功率或从其接收功率。控制器 或ECU可操作地连接到电功率源以控制来自或至功率源的功率的分配。电功 率源可为一个或多个电池。其它电功率源，如燃料电池，具有提供或存储和分 配电功率的能力并可用于割戈电池而不改变本发明的概念。相对于图5至8的 实施例，示出并描述电功率源和控制器。虽然未示出，但是由杆图表示的图1 至4的实施例也包括电功 和控制器，其以类似于图5至8中所示的方式可 操作itt接到电动抓发电机。
工作的描述
电可变反向模式
^^114提供电可^R向模式(特征为反向速比的范围)，其育辦在发动 机12关闭或发动机12向糊供应肖瞳时使糊(未示出)反向启动。第二转 矩传动机构52被接合用以粒电可变反向模式。如果发动机12关闭，那么作 为固定式转矩传动机构例如制动器的^E传动机构52将节点E接地到变速器 外壳60，其提供反作用转矩。第二电动丰;V发电机82用^131由用第二杆30、 40表示的复合第二和第三行星齿轮组提供的反向自齿轮比启动 。对于发 动机关闭时的电动反向工作，发动机12保持在零速度，第二电动丰/iy发电机82
为正M，且第一电动抓发电机so为负逸度。为了启动发动机，第一电动in/
发电机80MM瞎速度，而第二电动M/发电机82提供反作用,以及驱动车 辆的车规。这使得发动机12力喊到其可鄉口燃料的避。一旦发动机12运行, 那么发动机功率EiKl由第一杆20表示的第一行星齿轮组和第一电动^l/发电 机80分流，其产生功率同时第二电动抓发电机82用作电动机。这样，功率通
过机械路径和电路径传凝ij输出元件19。只要第一电动t;y发电机80具有正速
度，另P么电功率流动就沿向前的方向。当第一电动抓发电机80 ^3H晚鹏 时，第二电动#1/发电机82用作发电机以向第一电动#1/发电机80提供功率来
向发动机提供反作用转矩。
固定反向速比
如果设置可选的第四转矩传动机构56，那么当发动机12和电动in/发电机 80、 82以产生与由转矩传动机构56的接合麟的机械传动齿轮比相等的传动 速比(即，(输入元件17的鹏)/ (输出元件19的繊))的iISX作时，其 可被同步接合。如这里使用的，术语齿轮比与固定速比具有相同的含义。可替 换地，如果體可选的第六I^B传动机构.59，另P么当发动机12和电动抓发电 机80、 82以产生与由^传动机构59的接合提供的机械传动比相等的传动比 的速度工作时，其可被同步接合。在固定反向速比中，电动t/l/发电机80、 82 不必传送l^g，但是可用于加 高以补充发动机12，或作为发电机。
电可变反向模式和固定反向速比允许分别由第一和第二杆20和30、 40表 示的行星齿轮组的环形齿轮/太阳齿轮齿数比，以及第一和第二电动抓发电机 80、 82的尺寸分别对于有MI斗节约鄉它设计标概行优化。因为发动机12 在电可变输入分流反向模式期间不关闭，所以无需增加第二电动^/发电机82 的尺寸和/或使用比另外最#^料节约所需的更高的行星齿轮比，就可符合反向 等级要求。
第一向前皿
^1器倉辦掛共特征为向前速比范围的电可 —向前模式。^^T在发 动机12关闭的情况下g发动机12以电可^^一向前模式运行的情况下借助 变速器14启动。为了粒电可魏一向鹏式，第三转矩传动机构54被接合 以将第二杆30、 40的节点G接鹏lj^f器外壳60。如果发动机12在第三转 矩传动机构54接合的情况下关闭，那么第二电动抓发电机82用于通过由第二 杆30、 40恭，的复合的第二和第三行星齿轮组提供的减速齿轮比启动车辆。
开始，发动机i2保持在零ma第一电动抓发电机8o沿反向方向旋转。为了 启动发动机i2，第一电动in/发电机8oMm^零速度，而第二电动t;i/发电机82
提供反作用转矩以及驱动车辆的转矩。这使得发动机12加速到其可以被加燃 料的递度。一旦发动机12运行，那么通过输入元件17提供的发动机功率京 过由第一杆20表示的第一行星齿I^且和第一电动IV发电机80分流，其产生功 率而第二电动t/l/发电机82用作电动机。功率被传送到输出元件19以通过机械 动力路径(即，通过第一行星齿轮组20和互连元件70)和电功率路径(即， ilJl第一电动救发电机80到第二电动tl/发电机82)驱动，。只要第一电动 丰1V发电机80具有正速度，功率就沿向前的方向流动。当第一电动^/发电机80
的 变为负时，第二电动tn/发电机82用作发电机以向第一电动丰;v发电机80
提供功率。使用第二电动抓发电机82完成再生制动，其特征为到输出元件19
的直接速比。 电可z，二向前模式
对于特征为较低范围的数，比的第二电可变向前模式中的操作， 器
14提供复合分淑莫式，其中第一糊传动机构50被接合，且第三^g传动机 构54被释放。在该较低范围的向前速比中，只要第一和第二电动W发电机80、 82分别具有正逸度，功率就沿向前的方向流动。在该较低范围中，第二电动机 /发电机82用作发电机，鹏一电动W发电机80用作电动机。如果第二电动 丰/l/发电机82的鹏变成负的，另卩么第一电动W发电机80用作发电机以向第 二电动t/y发电机82提供功率。如果第一电动抓发电机80的速度变为负的， 那么第二电动抓发电机82变戯电机以向第一电动W发电机80提供功率。 舰分别平衡发动机12以麟一和第二电动#|/发电机80、 82的糊，可以电 可变第二向前模式得到再生制动，以劍共期望的输出元件19的MiiiI率。 固定向前速比
在第一和第二电可变向繊式内，可利用^I器14的转矩传动机构以提
供多个固定向前速比。当传动比达到与可由两个转矩传动机构的接合tw地提
供的比率相等的比率时，接合适当的^g传动机构以提供固定的比率。当变速 器14以固定向前速比工作时，不^顿电动W发电机80、 82織动机12传送 转矩，但可用来加舰高鋼来再生制动。如果设置了可选的第四、第五和第
六糊传动机构56、 58和59,.那么M^I器14提供高达6个的向前速比。 当第三转矩传动机构54被接合时，在电可变第一向飾模式期间，三个固定向 前速比可用。通过接合第四,传动机构56，麟了第一固定速比。在较低的 速比下，可接合第六转矩传动机构59以建立第二固定向前速比。然后以电可 变第一向前模式分离第六转矩传动机构59以允许提高传动比。在更低的速比 下，第一,传动机构50被接合，同时第三,传动机构54保持接合，以建 立第三固定向前速比。然后第一,传动机构50被分离以允许再继续电可变 第一向前模式，并JI^较fKI比。为了得到电可变第二向前模式时的传动比， 第三,传动机构54被分离，而第一^g传动机构50被接合。在电可'鄉二
向前模式期间，可得到三个另外的固定向前速比。首先，可接合第六,传动 机构59以^5:第四固定向前速比。在较低的速比下，可接合第四,传动机 构56以粒第五向前固定速比。在更低的速比下，可接合第五糊传动机构58 以建立第六向前速比。由第一I^E传动机构50和第五转矩传动机构58的接合 提供的第六固定向前速比允许最高齿轮比与0.66 —样低(在
段中描述的 样品行星齿総且齿数比得到了 0.661的第六固定齿轮比)，其显著地低于由典型 混合电动^I皿^I行驶中得到的齿轮比，且更接;M模仿具有劍纖值比 率的自动变速器的公路^l斗经济性。多个固定向前速比的可用性允斧Bt器14 以多种速比工作在机械模式，如对本领域的技术人员来说容易显而易见的，其 提高了系统效率。
电向前巡航(再生制动)模式
在电可鄉二向辦莫式期间，^!器14提供电向前巡航模式。电向前巡 航模式通过下述粒接合第二鄉传动机构52，同时第一转矩传动机构50 保持接合，并且切断给发动机加燃料使得发动机12停止。在该配置中，电动 板发电机80、 82以电动丰ililjt与输出舰的高比^g动输出元件19。另外， 来自第一和第二电动柳发电机80、 82的,是附加的。在该模式中，两个电 动丰/l/发电机80、 82都以相对于输出元件19的高iIJ鬼转，并都减速，以启动发 动机12。因此，在启动发动机12期间，连接到电动柳发电机80、 82的电池 (电池未示出，但其以与相对于图5至8的电池和电动^l/发电初^ 示及描述的 类似的方式连接到电动柳发电机80、 82)的倉gSia存储电动l;i/发电机80、 82的存储的动能增加。电动!H/发电机80、 82的动能在电子巡航模式中高于在
电可鄉二向前模式中。因此，在转换期间，可利用该动能中的一些，根据控
制策略自由处理，以便或者帮助驱动车辆，或者提高发动机12的速度。实际 的效果是，如果两个电动l/I/发电机80、 82都不自，那么与其它方式所需的 相比需要S^、的电池功率。
^t器14在空档速比范围内改善了再生制动效率。在相对高数值的传动 速比下，因为第二电动救发电机82直接,到输出元件19，所以，器14 提供了有效的再生制动。同样，招氏数值的传动速比下，因为第一电动抓发电 机80直接f鹏到输出元件19,所以变速器14可以±^第六固定向前速比工作， 提供有效的再生制动。但是，当车速降低到低于可禾佣第六固定向前速比的点 时，由于两个电动抓发电机80、 82都必须提供转矩，且电动lfl/发电机的3IjS 相对低，所以变速器14以电可变第二向前模式工作，其对于再生制动不如第 六固定向前速比有效。如果发动机12关闭，那么第二电动!H/发电机82转矩必 须为负的，以平衡施加到输出元件19的再生帝恸糊和第一电动#1/发电机80 的负转矩。但是，第二电动^l/发电机82也将具有负速度，导致正功率流动； 从而，由于第一电动m/发电机80产生功轉鹏流向电池的功率，因此存在 循环电功率。理想地，电动m/发电机80、 82中的每一个将载送零与一之间的 再生制动功率的一部分，且这些部分的总和为一。即^f^动机12不关闭并且 电动,发电机82具有正的速度，由于(忽略了发动机阻力)电动lH/发电机80、 82的转矩必须总计为^I器输出转矩，所以电动抓发电机80、 82的速度也相 对地低，并且存在相对小的机械优点。因此，如果第一电动ln/发电机80具有
大的机械优点，那么第二电动板发电机82将具有小的丰;iM优点，或者反之亦
然。ilil并入另夕卜的转矩反作用点以在杆中在节点E处接地，提高了两个电动 板发电机80、 82的机械优点。另外，如果在电可麟二向前模式期间发动机 12运行，那么由于发动机阻力和较低的电动tW度，进一步斷氐了效率。M: 在关闭发动机12的情况下提供电巡航模式，电动机发电机80、 82在较高的速 度和劍氏的转矩下工作，以得到与在输出元件19相同的糊，导致改善的效 率。
第HM实施例
参考图2，具有在本发明范围内的魏器114的动力系110的第一^M; 选实施例以杆图的形式示出。^t器114 4顿了三个差动齿轮组120、 130和140，优选地具有行星齿轮组的特性。以杆图形式 的行星齿轮组120使用 了环形齿轮元件124、行星架元件129和太阳齿轮元件122。环形齿轮元件124 外接太阳齿轮元件122。行星架元件129可旋转地支撑啮，接合环形齿轮元 件124和太阳齿轮122的多个行星齿轮。输入元件17固定到架元件129。第一 电动抓发电机180与太阳齿轮元件122纖j&^接。行星齿轮组120可由图1 的杆20表示。
以杆图形式，的第二行星齿^^且130《OT了夕階太阳齿轮元件132的环 形齿轮元件134。行星架元件139可旋^支撑啮，接合环形齿轮元件134 和太阳齿轮元件132的多个行星齿轮。
架元件149可方定^k支^掌啮合ife接合环形齿轮i^牛144和太阳齿轮元《牛142的 多个行星齿轮。输出元件19与架元件149连续^^接。
环形齿轮元件124 jffil，元件170与太阳齿轮元件132连续 接。太 阳齿轮元件132 iKm连元件172与太阳齿轮元件142和第二电动抓发电机182 连续iM接，其如示出的可以是一个以上的部件。环形齿轮元件134 iiiii:连 元件174与架元件149 ，ife^接。
环形齿轮元件124对应于图1的第一节点A。架元件129对应于图1的第 二节点B。太阳齿轮元件122对应于图1的第三节点C。因为第二和第三行星 齿轮组130、 140具有两对i!5i两^^虫立的互连元件172和174连接的元件， 所以行星齿l^且130和140是复合的，并由图1的第1 30、 40标。连接 的太阳齿轮元件132和太阳齿轮元件142 —起由图1的相应的第四节点D表示。 架元件139对应于图1的第五节点E。连接的环形齿轮元件134和架元件139 对应于图1的第六节点F。环形齿轮元件144对应于图1的第七节点G。
第一,传动机构150可选择性地接合，以连接架元件129与架元件139。 第二,传动机构152可选择性地接合，以将架元件139接MU变速器外壳 160。第三转矩传动机构154可选择性地接合，以将环形齿轮元件144接船lj ^il器外壳160。转矩传动机构150、 152和154分别以类似于图1的相应的转 矩传动机构50、 52和54的方式接合，以^第一和第二电可变向前模式、固 定向前速比(对应于关于图1描述的第三固定向前速比)、电巡航模式、和输 入分流电可变反向模式。
第二替换雌实施例
参考图3，示出了具有在本发明范围内的^I器214的动力系210的第二 具体优选实施例。 器214使用了以杆图的形5i^的三个差动齿轮组220、 230和240， ^m具有行星齿轮组的特性。行星齿総且220 ^柳了夕卜接太阳 齿轮元件222的环形齿轮元件224。架元件229可旋转地支撑啮^ife接合环形 齿轮元件224和太阳齿轮元件222的多个行星齿轮。输入元件17固定到架元 件229。第一电动抓发电机280与太阳齿2^;件222,ife3i接。
行星齿轮组230具有外接太阳齿轮元件232的环形齿轮元件234。架元件 239包括啮^ife接合太阳齿轮元件232和环形齿轮元4牛234的多个^亍星齿轮。 第二电动抓发电机282连续ife^接到太阳齿轮元件232。
行星齿轮组240包括外接太阳齿轮元件242的环形齿轮元件244。架元件 249包括啮^ife接合两个太阳齿轮元件244的多个小齿轮。
互连元件270将环形齿轮元件224与太阳齿轮元4牛232连续,接。互连 元件272将架元件239与环形齿轮元件244连续 接。互连元件274将环形 齿轮元件234与架元件249连续,接。
环形齿轮元件224对应于图1的第一节点A。架元件229对应于第二节点 B。太阳齿轮元件222对应于第三节点C。太阳齿轮元件232对应于第四节点 D。互连的架元件239和环形齿轮元件244对应于第五节点E。互连的环形齿 轮元件234和架元件249对应于第六节点F。太阳齿轮元^牛242对应于第七节 点G。因为行星齿，230和240具有M31S连元件272和274的两个互连， 所以它们可由图1的单个第二杆30、 40表示。行星齿轮组220可由图1的杆20 表示。
第一转矩传动机构250将架元件229与架元件239选择性;tfe^接。第二转 矩传动机构252将环形齿轮元件244与^g器外壳260选择fM^接。第三转 矩传动机构254将太阳齿轮元件242与^1 卜壳260选捧M^接。转矩传 动机构250、 252和254可分别以类似于如上面相对于图1所描述的相应的转 矩传动机构50、 52和54的方式接合，以M5:第一和第二电可变向前模式、电 向前巡航模式、固定向前速比、和输入分流电可^R向模式。
第三t^的,实施例
参考图4，示出了具有在本发明范围内的^il器314的动力系310的第三 具体 实施例。，器314使用了以杆图的形式，的三个差动齿轮组320、 330和340， ^m具有行星齿轮组的特性。行星齿鄉320 1顿了夕卜接太阳 齿轮元件322的环形齿轮元件324。架元件329可旋转地支撑啮，接合环形 齿轮元件324和太阳齿轮元件322的多个行星齿轮。输入元件17与架元件329 连续i&^接。第一电动tn/发电机380与太阳齿轮元件322连续iik3i接。
行星齿轮组330具有外接太阳齿轮元件332的环形齿轮元件334。架元件 339包括啮合地接合环形齿轮元件334和太阳齿轮元件332的多个小齿轮。第 二电动板发电机382与太阳齿轮元件332连续itt接。
行星齿轮组340具有外接太阳齿轮元件342的环形齿轮元件344。架元件 349可旋转地支撑啮^itk接^Jf形齿轮元件344和太阳齿轮元件342的多个行 星齿轮。输出元件19与架元件349连续,接。
互连元件370将环形齿轮元件324与太阳齿轮元件332连续ife^接。皿 元件372将架元件339与环形齿轮元件344连续i&^接。互连元件374将环形 齿轮元件334与架元件349连续Ji^接。
因为行星齿轮组330和340具有il31互连元件372和374的两对互连的元 件，所以它们可由图1的单个杆30、 40标。行星齿轮组320可由图1的杆20 表示。环形齿轮元件324对应于图1的第一节点A。架元件329对应于第二节 点B。太阳齿轮元件322对应于第三节点C。太阳齿轮元件332对应于第四节 点D。互连的架元件339和环形齿轮元件344对应于第五节点E。互连的环形 齿轮元件334和架元件349对应于第六节点F。太阳齿轮元件342对应于第七 节点G。
第一糊传动机构350可选择性地接合，以连接架元件329与架元件339。 第二转矩传动机构352可选择性地接合，以将环形齿轮元件344接鹏,器 外壳360。第三转矩传动机构354可选择性地接合，以将太阳齿轮元件342接 地到 器外壳360。第四,传动机构356可选择性地接合，以连^g元件 329与互连的环形齿轮元件324和太阳齿轮元件332。第五,传动机构358 可选择性地接合，以将太阳齿轮元件332和第二电动tfi/发电机382接艇ij， 器外壳360。
餘矩传动机构350、 352和354可分别以类似于图1的相应的ff^g传动机 构50、 52和54的方式接合，以^i第一和第二电可变向前模式、固定向前速
比、向前电巡航模式和输入分流电可变反向模式。另外的转矩传动机构356和 358如以上关于图1所描述的以类似于相应的转矩传动机构56和58的方式可 选择性地接合，以M^三个另外的固定向前速比和固定反向速比。尽管在图2 至8的具体实施例中未示出，但是对于总共六个的固定向前速比，可加入第六 转矩传动机构将第一电动W发电机80 (单元A)接地到^I器外壳，以粒 两个另外的固定向前速比，如相对于图l的I^E传动机构59所描述的。 第四替换^实施例
参考图5，示出了具有在本发明范围内的^I器414的动力系410的第四 具体{雄实;^例。^t器414OT了三个差动齿l^且420、 430和440， ttiiife 具有行星齿轮组的f争性。^t器414以符号图示出，而不是杆图形式。行星齿
转地支撑啮^ife接合环形齿轮元件424和太阳齿轮元件422的^个小齿轮。输 入元件17与架元件429连续ifeii接。第一电动抓发电机480与太阳齿轮元件 422连续地连接。
行星齿轮组430包括外接太阳齿轮元件432的环形齿轮元件434。架元件 439包括啮合地接合环形齿轮元件434和太阳齿轮元件432的多个行星齿轮。 输出元件19与环形齿轮元件434连续:te^接。本领域的技术人员应当容易地 理解的是，^E器414适^ffr^^驱动应用，因为输出元件19位于充皿合 于横向布置《OT的位置。
行星齿轮组440包括外接太阳齿轮元件442的环形齿轮元件444。架元件 449包括啮合地接合环形齿轮元件444和太阳齿轮元件442的多个小齿轮。第 二电动丰/1/发电机482与太阳齿轮元件442 ,:tfe^接。
互连元件470将环形齿轮元件424与太阳齿轮元件442连续ife3i接。从而 第二电动#1/发电机482与环形齿轮元件424连续ifeii接。互连元件470可为一 个部件或者分离的部件。互连元件472将环形齿轮元件434与架元件449 , i腿接。互连元件474将太阳齿轮元件432与太阳齿轮元件442 i^卖ife^接。 这样，行星齿轮组430的两个元件通过两个互连元件472和474，与行星齿轮 组440的两个元件,;teii接。因此，行星齿^^且430和440可由图1的复合 杆30、 40形成的杆图g。行星齿,420可由图l的杆20g。
环形齿轮元件424对应于图1的第一节点A。架元件429对应于图1的第 二节点B。太阳齿轮元件422对应于图1的第三节点C。辦卖连接的太阳齿轮 元件432和442对应于图1的第四节点D。架元件439对应于图1的第五节点 E。,连接的环形齿轮元件434和架元件449对应于图1的第六节点F。环 形齿轮元件444对应于图1的第七节点G。
第一l统传动机构450可选择'&fetk接合，以连接架元^牛429与架元件439, 并且皿接输入元件17与架元件439。第二 ^g传动机构452可选择性地接合， 以将架元件439接J&fj^Jl器外壳460。第三^g传动机构454可选^!4ife接 合，以将环形齿轮元件444接鹏lj^t默卜壳460。转矩传动机构450、 452和 454分别以對以于图1的相应的转矩传动机构50、 52和54的方式接合，以建 立第一和第二电可变向前模式、电向前巡航模式、固定向前速比和输入分流电 可变反向模式。
，地，行星齿轮组420、 430和440的t个具有1.954的环形齿給太 阳齿轮齿数比(NR/SR)，可是还可1OT在本发明范围内的其它齿数比。如果如 图1中所示，4糊了可选的第四、第五和第六,传动机构(即，第四转矩传 动机构，例如图1的转矩传动机构56，将环形齿轮元件424与架元件429选择 性地连接；第五转矩传动机构，例如图1的^g传动机构58，将第二电动a/ 发电机482选择性地接艇U变速器外壳460;以，六^g传动机构，例如图 1的 统传动机构59，将第一电动抓发电机480选择性地接地到魏默卜壳 460)，那么按照下述得到六个固定向前齿轮比和固定反向齿轮比。通过第三和 第四车转巨传动机构454、 56的接合得到2.954的第一固定向前齿轮比。i!31第 三和第六转矩传动机构454、 59的接合得到1.954的第二固定向前齿轮比。通 过第三和第一转矩传动机构454、 50的接合得到1.661的第三固定向前齿轮比。 ilil第一和第六l^g传动机构450、 59的接合得到1.355的第四固定向前齿轮 比。M第一和第四转矩传动机构450、 56的接合得到1.0的第五固定向前齿 轮比。通过第一和第五l^g传动机构450、 58的接合得到0.661的第六固定向 前齿轮比。最后，fflil第:^n第四转矩传动机构452、 56的接合得到-1.954的 固定反向齿轮比。
在前面的描述中，根据图5，显然^I器414可选择性地接收来自发动机 12的功率。混合魏器414还从可操作ife^接至啦制器或ECU 488的电功率 源486接收功率或向其^it功率。电功率源486 M^制器488可操作ifeii接
到电动DV发电机480、 482。电功率源486可为一个或多个电池。其它电功率 源，如燃料电池，具有提供或存储和分配电功率的能力并可用于替代电池而不 改变本发明的餘
第五替换皿实施例
参考图6，示出了具有在本发明范围内的，器514的动力系510的第五 具体 实施例。 器514 4顿了三个差动齿$^且520、 530和540, i^ife 具有行星齿轮组的特性。^t器514以符号图示出，而不是杆图的形式。行星
旋转地支撑第一组小齿轮527和第二组小齿轮528。第一组小齿轮527与太阳 齿轮元件522和第二组小齿轮528啮合地接合。第二组小齿轮528与第一组小 齿轮527以及与环形齿轮元件524啮合地接合。输入元件17与环形齿轮元件524 连续ite接。第一电动丰/l/发电机580与太阳齿轮元〗牛522连续ife^接。
第二行星齿轮组530具有夕港太阳齿轮元件532的环形齿轮元件534。架 元件539可旋转地支撑啮^ife接合太阳齿轮元件532和环形齿轮元件534的多 个小齿轮。输出元件19连续地固定至杯形齿轮元件534。本领域的技术人员应 当容易理解的是， 器514适Mltr^驱动应用，因为输出元件19位于充 分适M横向布置^ffl的位置。
行星齿轮组540包括外接太阳齿轮元件542的环形齿轮元件544。架元件 549包括啮合地接合太阳齿轮元件542和环形齿轮元件544的多个小齿轮。第 二电动丰雄电机582与太阳齿轮元件542连续鹏接。
第一互连元件570将架元件529与太阳齿轮元4牛542连续:fefe^接。互连元 件570可为一个部件或者分离的部件，并且还将第二电动#1/发电机582与架元 件529连续 接。第二互连元件572将环形齿轮元件534与架元件549连续 i鹏接。互连元件574将太阳齿轮元件532与太阳齿轮元件542 接。
架元件529对应于图1的第一节点A。环形齿轮元件524对应于第二节点 B。太阳齿轮元件522对应于第三节点C。互连的太阳齿轮元件532和542对 应于第四节点D。架元件539对应于第五节点E。互连的环形齿轮元件534和 架元件549对应于第六节点F。环形齿轮元件544对应于第七节点G。因为行 星齿轮组530和540具有ilil互连元件572和574的两对互连的元件，所以它 们可由图1的第二杆30、 40表示。行星齿$^&520由图1的第一杆20表示。 IfM专动机构550可选释性地接合，以连接环形齿轮元件524与架元件 539。从而架元件539还与输入元件17 ,J&^接。第二l^&[专动Wl 552可 选择性地接合，以将架元件539接地到变速默卜壳560。第三转矩传动机构554 可选择性地接合，以将环形齿轮元件544接地到^t粉卜壳560。转矩传动机 构550、 552和554可分别以类似于图1的相应的转矩传动机构50、 52和54 的方式接合，以,第一和第二电可变向前模式、固定向前速比、电向前巡航 模式和输入分流电可变反向模式。
从图6和前面的描述，显然变速器514可选择性地接 自发动机12的 功率。混合^t器514还从可操作^i^接到控伟幡或ECU 588的电功率源586 接收功率。电功率源586可为一个或多个电池。还可使用其它电功率源，如燃 料电池。电池586和控制器588可操作 接到第一和第二电动柳发电机580、 582，用来向电动抓发电机580、 582传送功率皿其接收功率。
第六替换皿实施例
参考图7，示出了具有在本发明范围内的^S器614的动力系610的第六 具体雌实施例。魏器614<顿了三个差动齿$^且620、 630和640， ^i^fe 具有行星齿l^且的特性。行星齿l^且620 l顿了夕碟太阳齿轮元件622的环形 齿轮元件624。架元件629包括啮^ttk接合环形齿轮元件624和太阳齿轮元件 622的多个行星齿轮。输入元件17与架元件629 ，ife^接，且第一电动丰/1/ 发电机680与太阳齿轮元件622连续ife^接。
行星齿轮组630具有夕港太阳齿轮元件632的环形齿轮元件634。架元件 639包括啮^i&接合环形齿轮元件634和太阳齿轮元件632的多个小齿轮。第 二电动抓发电机682与太阳齿轮元件632 ,iik^接。
行星齿轮组640也具有夕港太阳齿轮元件642的环形齿轮元件644。架元 件649包括啮合地接合环形齿轮元件644和太阳齿轮元件642的多个小齿轮。 输出元件19与架元件649连续ilk^。
互连元件670将环形齿轮元件624与第二电动柳发电机682连续ife^接， 从而将环形齿轮元件624与太阳齿轮元件632 ,ife^，同时太阳齿轮元件 632也与第二电动抓发电机682 , 接。第二互连元件672将环形齿轮元 件634与架元件649连续 接。第HS连元件674将架元件639与环形齿轮 元件644连续ifei^。
尽管在图7中^I器614以符号图的形式示意性*示出，但是本领域的技 术人员将认识到行星齿轮组620可由图1的杆20表示。环形齿轮元件624对 应于图1的第一节点A。架元件629对应于第二节点B，且太阳齿轮元件622 对应于第三节点C。因为行星齿轮组630和640具有ilMlJ^元件672和674 的两对互连的元件，所以它们可由图1的复合杆30、 40表示。太阳齿轮元件632 对应于第四节点D。互连的架元件639和环形齿轮元f牛644对应于第五节点E。 互连的环形齿轮元件634和架元件649对应于第六节点F。太阳齿轮元件642 对应于第七节点G。
第一,传动丰几构650将架元件629与架元件639选择M^接。第二转 矩传动机构652将架元件639和互连的环形齿轮元件644选择[4ife接船lj， 默卜壳660。,传动机构654将太阳齿轮元件642选择性地接teU^^^卜 壳660。第四,传动机构656将架元件629与第一电动板发电机680并由此 与太阳齿轮元件622选 地,，该幼日齿轮元件622与第一电动t/I/发电机 680连续地连接。第五转矩传动机构658将太阳齿轮元件632选择性地接地到 变速器外壳660，由皿将第二电动tl/发电机682和环形齿$&元件624接地。
车统传动机构650、 652、 654、 656和658可分别以类似于图1的相应的 转矩传动机构50、 52、 54、 56和58的方式接合，以粒第一和第二电可变向 前模式、四个固定向前速比、向前电巡航模式、输入分流电可变反向模式和固 定反向速比。
{，地，行星齿轮组620和640均具有1.954的环形齿轮/太阳齿,数比 (NR/SR)，且行星齿轮组630具有2.333的环形齿轮/太阳齿轮齿数比(Nr/Sr)， 虽然还可使用在本发明范围内的其它齿数比。如果如图1中所示，使用了可选 的第四、第五和第六转矩传动机构(即，第四^g传动机构，例如图1的转矩 传动机构56，将环形齿轮元件624与架元件629选择t4it^接；第五转矩传动 机构，例如图1的糊传动机构58，将第二电动W发电机682选择性地接地 到 器外壳660;以及第六转矩传动机构，例如图1的,传动机构59，将 第一电动抓发电机680选择性地接鹏ij^I器外壳660),那么按照下述得到 六个固定向前齿轮比和固定反向齿轮比。通过第三和第四转矩传动Wf654、 56 的接合得到2.71的第一固定向前齿轮比。通过第三和第六 ^g传动机构654、 59的接合得到1.79的第二固定向前齿轮比。通过第三和第一,传动机构654、
50的接合得到1.51的第三固定向前齿轮比。通过第一和第六,传动机构650、 59的接合得到1.28的第四固定向前齿轮比。M;第一和第四,传动机构650、 56的接合得到1.0的第五固定向前齿轮比。i!31第一和第五转矩传动机构650、 58的接合得到0.70的第六固定向前齿轮比。最后，M31第1卩第四,传动 机构652、 56的接合得至lj^2.33的固定反向齿轮比。
从图7和前面的描述，显然^il器614选 地接收来自发动机12的功 率。混合变速器614还从可操作 接到控制器或ECU 688的电功率源686接 收功率。电功率源686可为一个或多个电池，或可为MI斗电池，或其它具有提 供或存储和分配电功率的能力而不改变本发明的齢的电功糊。电池686和 控制器688可操作鹏接到第一和第二电动丰/l/发电机680和682，用来向电动 丰/V发电机680、 682传送功率，^从其接收功率。图7的变速器614的SSS 适^f后轮驱动纵向应用。
第七JM替换实施例
参考图8，示出了具有在本发明范围内的z^S器714的动力系710的第七 具体雌实施例。^31器714舰了三个差动齿$^且720、 730和740， 具有行星齿^^且的特性。行星齿,72(HOT了夕港太阳齿轮元件722的环形 齿轮元件724。架元件729分别包括第一和第二组小齿轮727、 728。第一组小 齿轮727与太阳齿轮元件722和第二组小齿轮728啮^ife接合。第二组小齿轮 728与第一组小齿轮727和环形齿^;件724啮合地接合。输入元件17与环形 齿轮元件724连续 接。第一电动^/发电机780与太阳齿轮元件722连续地 连接。
行星齿轮组730具有外接太阳齿轮元件732的环形齿轮元件734。架元件 739包括啮^ife接合环形齿轮元件734和太阳齿轮元件732的多个小齿轮。第 二电动抓发电机782与太阳齿轮元件732连续tt^。
行星齿轮组740具有外接太阳齿轮元件742的环形齿轮元件744。架元件 749包括啮合地接合环形齿轮元件744和太阳齿轮元件742的多个小齿轮。输 出元件19与架元件749连续ife3i接。
互连元件770将架元件729与第二电动lH/发电机782并由此与太阳齿轮 元件732连续ife^接，该太阳齿轮元件732也与第二电动丰/V发电机782连续地 连接。架元件772将环形齿轮元件734与架元件749并由此与输出元件19连续J:蝤接。互连元件774将架元件739与环形齿轮元件744基续;fe^接。
尽管图8中的^3t器714以符号图的形式示出，但是本领域的狱人员将 容易地理旨星齿轮组720可由图1的第一杆20表示，且复合行星齿轮组730 和740由图1的第二杆图30、 40表示。架元件729对应于图1的第一节点A。 环形齿轮元件724对应于第二节点B。太阳齿轮元件722对应于第三节点C。 太阳齿轮元件732对应于第四节点D。互连的架元件739和环形齿轮元件744 对应于第五节点E。互连的环形齿轮元件734和架元件749对应于第六节点F。 太阳齿轮元件742对应于第七节点G。
第一转矩传动机构750将环形齿轮元件724与架元件739选,i&i^。 第二车魏传动机构752将架元件739和环形齿轮元件744选,地接M!^6！ 器外壳760。第三^g传动机构754将太阳齿轮元件742选择性地接船i』顿 器外壳760。第四,传动机构756将环形齿轮元件724与架元件729、以及 与第二电动IH/发电机782并由此与太阳齿轮元件732选择' ^接，该太阳齿 轮元件732与第二电动fl/发电机782连续;fefe^接。第五转矩传动机构758将太 阳齿轮元件732选择性地接地到^I器外壳760，从而还将第二电动ln/发电机 782和架元件729接地。,传动机构750、 752、 754、 756和758可分别以类 似于图1的相应的转矩传动机构50、 52、 54、 56和58的方式接合，以^1第 -邻第二电可变向鹏式、四个固定向前速比、电向前巡航模式、输入分流电 可变反向模式禾嗰定反向速比。如果向图8的变速器714加入第六,传动机 构以将第一电动抓发电机780接鹏lj变速默卜壳760，那么对于总计6个固定 向前速比来说将得到两个另外的固定向前速比。
从图8和前面的描述，显然^t器714选择性地接收来自发动机12的功 率。混合^3I器714还从可操作itt接到控制器或ECU 788的电功率源786接 收功率。电功率源786可为一个或多个电池，或可为燃料电池，或其它具有提 供或存储和分配电功率的能力而不改变本发明的m的电功率源。电池786和 控律幡788可操作ife3i接到第一和第二电动柳发电机780、 782，用来向电动 秒l/发电机780、 782传送功率，或者从其接收功率。图8的^3t器714的隨 适舒后轮驱动纵向应用。
尽管已经详细描述了实现本发明的最佳模式，但是本领,术人员将认识 到在所附权利要求范围内用于实现本发明的多种^f奂设计与实施例。
权利要求
1、一种电动变速器，包括输入元件，用于从发动机接收功率；输出元件；第一和第二电动机/发电机；第一、第二和第三行星齿轮组，每个具有第一、第二和第三元件，所述输入和输出元件均与所述元件中的不同的一个连续地连接；第一互连元件，该第一互连元件将所述第一行星齿轮组的元件与所述第二或第三行星齿轮组的元件连续地连接，其与所述第二电动机/发电机连续地连接；第二和第三互连元件，其均将所述第二行星齿轮组的所述元件的不同相应的一个与所述第三行星齿轮组的所述元件的不同相应的一个连续地连接；第一转矩传动机构，其可操作用于将与所述输入元件连续地连接的所述第一行星齿轮组的元件与通过第二转矩传动机构与固定元件可选择性地连接的所述第二行星齿轮组的元件选择性地连接；第三转矩传动机构，其可操作用于将没有与所述其它行星齿轮组中的任何一个互连的所述第二或第三行星齿轮组的元件与所述固定元件选择性地连接；所述第一电动机/发电机与没有与所述输入元件或与所述其它行星齿轮组连接的所述第一行星齿轮组的元件连续地连接；以及其中所述转矩传动机构是可接合的，以提供输入分流电可变反向模式和电向前巡航模式。
2、 如权利要求1所述的电动^I器，其中所述第二转矩传动机构可选择 性地接合，以提供所述输入分流电可^M向模式；其中所述第一和第二,传动机构可选择性地接合，以提供所述电向前巡 航模式；以及其中所述第一和第三转矩传动机构可选择性地接合，以提供第一固定向前速比。
3、 如权禾腰求2所述的电动魏器，其中^M述电向前巡航模式中，所述第一电动抓发电机的转矩加到戶;M^二电动tiy发电机的糊上。
4、 如权利要求1所述的电动 器，还包搖第四转矩传动机构，其可操作用于将所述第一行星齿轮组的所述元件中的 任何一个与所述第一行星齿轮组的所述元件中的ftf可其它一，择性,接；其中所述第m第四,传动机构是可接合的，以提供固定反向速比；其中所述第一转矩传动机构与所述第四转矩传动机构是可接合的，以提供 第二固定向前速比；其中所述第三转矩传动机构与所述第四转矩传动机构可选择性地接合，以 提供第三固定向前速比。
5、 如权利要求1所述的电动^I器，还包括第五转矩传动机构，其可操作用于将自第二电动in/发电机与所述固定元件选择性 接；其中所述第一,传动机构与所述第五转矩传动机构可选择 性地接合，以提供另一个固定向前速比。
6、 如权利要求1所述的电动5St器，还包括第六转矩传动机构，其可操作用于将所述第一电动m/发电机与所述固定元件选择性地连接；其中所述第一转矩传动机构与所述第六转矩传动机构可选择 性地接合，以提供不同的固定向前速比；其中所述第三,传动机构与所述第 六转矩传动机构可选择性地接合，以提供另一个不同的固定向前速比；并且其 中所述第二转矩传动机构与所述第六转矩传动机构可选##地接合，以提供固定反向速比。
7、 如权利要求1所述的电动〃 器，其中所述第三，传动机构可选择 性地接合以提供输入分流、第一电可变向前模式；并且其中所述第一转矩传动 机构可选择性地接合以^f共复合分流、第二电可变向，式。
8、 如权利要求7所述的电动，器，还包括能量存储装置，其可操作用来向所述第一和第二电动tR/发电机供应功率或 从其接收功率；控制器，其可操作用来控制所述會瞳存储體与所織一和第二电动W发 电机之间的功率传递；以及其中，所述控制器使得所述第一和第二电动抓发电机中的至少一个用作发电机，以在制动期间将所述输出元件的糊能量转换赫储舒; 述能量存储装置中的功率。
9、 如权利要求1所述的电动魏器，其中所述输出元件基续ifeii接到没 有与所述第一行星齿轮组的元件连续ife^接并且不可选择性地与所述固定元件 连接的所述第二，三行星齿絡且的元件。
10、 如权利要求1所述的电动^t器，其中所述第一、第m第三行星齿 轮组包括环形齿轮元件、行星架元件和太阳齿轮元件；其中所述第一电动柳发电机与^1第一行星齿,的所述太阳齿轮元件连续土i^^接；并且其中所述第二互连元件将所述第二行星齿轮组的所述环形齿轮元件与所述第三行星齿l^且的所述架元件,itkii接。
11、 如权利要求10所述的电动^I器，其中所述第三互连元件将所述第二行星齿轮组的所述架元件与所述第三行星齿轮组的所述环形齿轮元件连续地连接。
12、 如权禾腰求10所述的电动^I器，其中所述第一互连元件将所述第 一行星齿轮组的所述环形齿轮元件与所，二行星齿轮组的所述太阳齿轮元件 连续鹏接。
13、 如权利要求1所述的电动变速器，其中所述第一互连元件将所述第一 行星齿轮组的所述元件与所述第二电动板发电,续地连接；由此所述第一互 连元件可操作地将所述第一行星齿轮组的所述元件与所述第二，三行星齿轮 组的所述元件连接。
14、 一种电动顿器，包括 输入元件，用以从发动机接收功率； 输出元件；第一和第二电动抓发电机；第一、第二和第三行星齿轮组，旨具有环形齿轮元件、架元件和太阳齿轮元件，所述输A^输出元件均与所述元件中的不同的一个连续ilfe3^;第一互连元件，其将所述第一行星齿轮组的所述环形齿轮元件，述架元 件与所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮元件连续地连接，所述第二行星齿轮组的所述太阳齿轮元件还与所述第二电动in/发电m^itk^接；第二和第三互连元件，其每一个将所述第二行星齿轮组的所述元件的不同相应的一个与所述第三行星齿轮组的所述元件的不同相应的一个连续:fcfe^接， 所述第二和第三互连元件中的一个将所，二行星齿轮组的所述环形齿轮元件 与所述第三行星齿裕且的所述架元件连续,接；第一转矩传动机构，其可操作用于将与所述输入元件连续Jtt接的所述第 一行星齿轮组的所述元件与可通过第二^g传动机构与固定元件选择性地连接 的所述第二行星齿$^且的元件选#14:1^^第三转矩传动机构，其可操作用于将没有与佑可所述其它行星齿轮组连续i自接的所，:i^m三行星齿，的元件与所述固定元件选择性i^;其中第一电动机/发电机与没有与所述输入元件或与所述其它行星齿轮组 连续,接的所述第一行星齿轮组的元件3^ife3i接；并且其中所述转矩传动机构可单独地^W地接合，以提供输入分流电可变反 向模式、固定向前速比、电向前巡航模式、输入分流电可魏一向前模式和复 合分流电可，二向前模式。
15、 如权禾腰求14所述的电动变速器，还包括第四转矩传动机构，其可操作用于将所述第一行星齿轮组的所述元件中的任何一个与所述第一行星齿轮组的所述元件中的《封可其它一^Hi择性,接； 其中所述第3卩第四,传动机构是可接合的，以微固定反向速比；其中所述第一转矩传动机构与所述第四转矩传动机构是可接合的，以提供 第二固定向前速比；以及其中所述第三转矩传动机构与所述第四转矩传动机构可选择性地接合，以 提供第三固定向前速比。
16、 如权利要求14所述的电动^I器，还包括 第五转矩传动,和第六,传动机构中的至少一个；其中所述第五转矩传动机构可操作用于将所述第二电动积/发电机与所述固 定元件选择性地连接，并且可与所述第一,传动机构接合，以提供另一个固 定向前速比；其中所述第六转矩传动机构可操作用于将所述第一电动in/发电机与所述固定元件选择性地连接，并且可与所述第一转矩传动机构接合，以提供不同的固 定向前速比；其中所述第三转矩传动机构与所述第六转矩传动机构可选择性地 接合，以提供另一个不同的固定向前速比；并且其中所述第二^^g传动机构与 所述第六 fM专动机构可选择性地接合，以提供固定反向速比。
17、 一种电动变速器，包括第一行星齿轮组，其具有第一、第二和第三元件并可由具有对应于所述第 --、第二和第三元件的第一、第二和第三节点的杆图中的第一杆表示第二和第三行星齿轮组，其每一个具有第一、第二和第三元件，所述第二 行星齿轮组的所述元件中的两个与所述第三行星齿轮组的所述元件中的两个连 续地连接，所述互连的第二和第三行星齿轮组可由具有对应于所述第二和第三 行星齿轮组的所述元件的第四、第五、第六和第七节点的所述杆图的第二M 示，所述第一节点与所述第四节点连续ife^接；输入元件，其与所述第二节点连续itk^接；第一电动机/发电机，其与所述第三节点连续地连接，和第二电辦/l/发电 机，其与所述第四节点塞续ife^接；第一转矩传动机构，其可操作用于将所述第一节点与所述第五节点选择性 鹏接；第二转矩传动机构，其可操作用于将所述第五节点与固定元件选择性,接；输出元件，其与所述第六节点连续iik3i接；以及第三转矩传动机构，其可操作用于将所述第七节点与所述固定元件选择性 鹏接；其中所述转矩传动机构可单独地或成对地接合，以提供输入分流电可变反 向模式和电向前巡航模式。
18、 如权禾腰求17戶脱的电动变速器，还包括 第四转矩传动机构，其可操作用于将所述第一、第二和第三节点中的任何一个与所述第一、第二和第三节点中的任何其它一个选^l4ityi接；其中所述第1瞎四,传动机构可选择性地接合，以Jlf共固定反向速比； 其中所述第一转矩传动机构与所述第四转矩传动机构可选择性地接合，以提供固定向前速比；以及其中所述第三转矩传动机构与所述第四转矩传动机构可选择性地接合，以提供另一个固定向前速比。
19、 如权利要求17所述的电动^I器，还包括 第五转矩传动机构，其可操作用于将所述第二电动tl/发电机与所述固定元件选择性 接；其中所述第一转矩传动机构与所述第五转矩传动机构可选择 性地接合，以提供固定向前速比。
20、如权利要求17所述的电动^I器，还包括第六转矩传动机构，其可操作用于将^M第一电动柳发电机与所述固定元件选择性^3i接；其中所述第一转矩传动机构与所述第六转矩传动机构可选择 性地接合，以提供固定向前速比；其中所述第三转矩传动机构与所述第六转矩 传动机构可选择性地接合，以提供另一个固定向前速比；并且其中所述第二转 矩传动机构与所，六^E传动丰鹏可选^tt地接合，以提供固定反向速比。
全文摘要
变速器设置有反向输入分流模式，并且优选地，设置有反向低固定速比，其提供足够的反向等级性能同时允许对于燃料经济性或其它设计标准优化电动机尺寸及行星齿轮和传动比。改善了发动机运行时的反向性能，减少了对电池和电动机的依赖以符合反向等级性能要求。
文档编号F16H3/44GK101169178SQ20061016390
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月27日 优先权日2006年10月27日
发明者B·M·康伦 申请人:通用汽车环球科技运作公司