专利名称：双模式电气可变变速器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合于大型蓄电池应用的双模式电气可变变速 器(electrically variable transmission, EVT)，该EVT具有输入分流模式、 复合分流模式、使用两个电动机的仅电动模式和空档模式。
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背景技术：
电气可变变速器(EVT)通常具有连接在发动机上的输入部件，以 及一个或多个电动机/发电机，其连接在多个行星齿轮组的不同部件 上，从而实现一个或多个电气可变操作模式、固定速度比模式和仅电 动(蓄电池驱动)模式。"电气可变"模式或EV模式是变速器输入与 15 输出部件之间的速度比由电动机/发电机中的 一个的速度确定的 一种 操作模式。
EVT可以各种方式改善车辆的燃料经济性。例如，在空转时，在 减速和制动周期期间，以及在相对较低速度或较轻车辆负荷操作周期 期间可关闭发动机，从而消除由于发动机拖宕而S1起的效率损失。在
20 发动机操作周期期间通过再生制动捕获的制动能量或由其中一个用 作发电机的电动机存储的能量在这些发动机关闭期间被用于延长发 动机关闭的周期或持续时间，补充发动机扭矩或功率，使发动机以较 低的速度运转，和/或补充辅助电源。在发动机启动期间，由电动才几/ 发电机补充对发动机扭矩或功率的瞬变需求，以容许减小发动机的尺
25 寸，而没有明显降低车辆性能。另外，电动机/发电机对于辅助发电有 效，并且来自蓄电池的电功率用作可得到的扭矩预备，以容许在相对 较低的变速器速度比下进行操作。
电气可变模式可分类为输入分流、输出分流、复合分流或串联模式。输入分流模式具有一个齿轮传动成其速度可按与变速器输出成正 比例变化的电动机/发电机，并且具有另一齿轮传动成其速度为输入部 件与输出部件速度的线性组合的电动机/发电机。输出分流模式具有一
个齿轮传动的电动机/发电机，使其速度可按与变速器输入部件成正比 5 例变化，并且具有另一齿轮传动成其速度为输入部件与输出部件速度 的线性组合的电动机/发电机。复合分流模式具有两个齿轮传动的电动 机/发电机，使其速度是输入部件与输出部件速度的线性组合，而不是 与输入部件的速度或输出部件的速度成正比例。串联^^莫式具有一个齿 轮传动成的其速度按与变速器输入部件的速度成正比例变化电动机/'
10 发电机，并且具有另一齿轮传动成其速度按与变速器输出部件的速度 成正比例变化的电动机/发电机。当以串耳关^t式运转时，在输入部件与 输出部件之间没有直接的机械功率传输路径，因此所有功率都必须以 电动方式进4于传送。
串联式推进系统是一种能量沿着从发动机至电储存设备，之后至
15 电动机/发电机的行程传送下来的系统，该电动机/发电机利用功率使 传动部件旋转。换句话说，在串联推进系统中，不像并联式推进系统， 在发动机和传动部件之间没有直接的机械连接。因此，具有相对较大 的蓄电池电推进能力和相对较小的发动机推进能力的变速器，其至今 仍极大地依赖于被指定为串联式混合变速器或推进系统的事物。
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发明内容
本发明提供了一种电气可变变速器(EVT)，其很好地适合于供相 对较大的蓄电池功率和/或相对较小的发动机在降低的电动机速度要 求下使用。这种EVT具有利用电动机/发电机而增强的EVT模式能力。 25 这种EVT具有关闭发动机的前进低档仅电动操作模式、前进低档电气 可变输入分流操作模式、高档复合分流操作模式和空档操作模式。在 可用模式之间的换档可利用传统的离合器-至-离合器换档或同步换档 来实现，这种换档是在以两个可用EVT模式中的一个模式运转的同时，纯粹通过改变电动机速度来执行的。
具体地说，EVT包括操作地连接在发动机上的输入部件、输出部 件、固定部件以及第一电动机/发电机和第二电动机/发电机。这种EVT 还包括各具有第一部件、第二部件和第三部件的第一行星齿轮组和第 5二行星齿轮组，以及第一扭矩传递机构和第二扭矩传递机构，其可有 选择地单独地或以不同的组合接合起来，从而将一个行星齿轮组中的
一个部件连接到固定部件上，或连接到另一行星齿轮组的一个部件 上，从而建立固定比Y又电动才莫式(fixed ratio electric-only mode)、低范 围输入分流模式(low range input split mode)、高范围复合分流才莫式 10(high range compound split mode)和空才当冲莫式。
在本发明的一个方面，第一扭矩传递机构是制动器，其将第二行 星齿轮组的第三部件连接到固定部件上，用于建立输入分流模式和/ 或仅电动模式，并且第二扭矩传递机构是离合器，其将第一行星齿轮 组的第二部件连接到第二行星齿轮组的第三部件上，用于建立复合分
15流才莫式和/或<又电动才莫式。
在本发明的另一方面，动力系在EVT处于仅电动模式时起动发动 机，并且通过分离第二扭矩传递机构，并要求第一电动机/发电机上的 扭矩形成正的发动机转矩，从而从仅电动才莫式转变成输入分流才莫式。 在本发明的另一方面，第一扭矩传递机构是一种单向离合器，其 20与摩擦离合器或爪形离合器并行定位。
在本发明的另一方面，第二扭矩传递机构是爪形离合器。 在本发明的另一方面，EVT通过至少离合器-至-离合器换档和同 步换档的其中 一种换档而直接从输出分流模式转变至复合分流模式。 在本发明的另一方面，EVT包括能量存储装置(ESD)，其连接到 25第一电动机/发电机和第二电动机/发电机上，用于为其提供功率和从 中接收功率，其中ESD可与非车载(off board)电源相连，以便进行再 充电。
在本发明的另 一方面，第一行星齿轮组的第三部件持续地连接在第 一 电动机/发电机上。第 一行星齿轮组的第二部件持续地连接在发动 机上，以便随其共同旋转，并且有选4奪地通过第二扭矩传递机构而连 接到第二行星齿轮组的第三部件上。第二行星齿轮组的第三部件有选 ^泽地通过第一扭矩传递机构而连接到固定部件上。 5 在本发明的另一方面，第一行星齿轮组的第一部件、第二部件和
第三部件分别是环形齿轮、托架部件和恒星齿轮，并且第二行星齿轮 组的第一部件、第二部件和第三部件分别是恒星齿轮、托架部件和环 形齿轮。
在本发明的另一方面，第一行星齿轮组的第一部件、第二部件和 10第三部件分别是托架部件、环形齿轮和恒星齿轮，并且第二行星齿轮 组的第一部件、第二部件和第三部件是托架部件。
在本发明的另一方面，动力系具有发动机、电气可变变速器 (EVT)、固定部件、第一电动机/发电机和第二电动机/发电机以及能量 存储装置。该动力系还具有第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，其各 15 具有环形齿轮、恒星齿轮和托架部件。制动器有选择地将第二行星齿 轮组的环形齿轮和托架部件中的 一个部件与固定部件连接起来，以建 立输入分流模式或仅电动模式。离合器有选择地将第一行星齿轮组的 环形齿轮或托架部件与第二行星齿轮组的环形齿轮或托架部件连接 起来，以建立复合分流模式或仅电动模式。 20 从以下结合附属图纸对实现本发明的最佳模式的详细描述中，将
很容易明晰本发明的上述特征和优势以及其它特征和优势。
图l是采用杠杆图形式的变速器的示意图； 25 图2是图1变速器的一个实施例的符号图3是用于图1,2，5和6中所示的变速器的真值表； 图4A-C是用于对蓄电池进行充电的不同的非车载供电系统的示 意图，该蓄电池可供图2和图6的变速器实施例中的电动机/发电机使用；
图5是图l中所示的变速器的一个备选实施例的示意图； 图6是图5中所示的变速器的备选实施例的符号图； 图7是图1和图5中所示的变速器的一个备选实施例的示意图； 5 图8是图7中所示的变速器的第一备选实施例的符号图；且
图9是图7中所示的变速器的第二备选实施例的另一符号图。
具体实施例方式
参照附图，其中相似的标号表示相似的构件，从图1开始，其显
10 示了用于动力系IO的杠杆图，该动力系具有发动机12。动力系10是 一种双EVT模式混合动力系，并因此可操作地用于从发动机12、第 一电动机/发电机80和第二电动机/发电机82以及能量存储装置或 ESD 86(见图2)的其中任一个设备或所有这些设备中获取功率，如以 下所述。发动机12具有输出轴或输出部件，其用作电气可变变速器
15 或EVT 14的输入部件16。 EVT 14设计成可有选择地在其多种不同的 操作模式下接受其来自发动机12的一部分驱动功率，操作模式包括 仅电动模式、输入分流模式、复合分流模式和空档模式，如以下参看 图3所述。主减速器或组件17操作地连接在EVT 14的输出轴或输出 部件18上，用于推进车辆(未显示)。本领域中的普通技术人员将懂得，
20 如以下所述，主减速器组件17还可包括杠杆24所代表的行星齿4仑组、 一个或多个平行轴齿轮组(未显示)和/或链传动机构(未显示)。
EVT 14可示意性地利用 一对三节点杠杆20和22来表示。各个杠 杆20和22代表不同的行星齿轮组，其各具有第一、第二和第三齿轮 元件或部件。这些部件分别由杠杆20的节点A、 B和C,以及杠杆
25 22的节点D、 E和F表示。主减速器17的杠杆24包括节点G、 H和 I。在本发明的范围内，并不认为代表主减速器17的杠杆24是EVT 14 的一部分，并因此以下将只进一步论述杠杆20和22。
如此处所用"节点"变速器的一个构件，其特征在于旋转速度，
ii并且可用作从其它构件作用于该构件，和由该构件作用到其它构件上 的扭矩接头。各种节点A-F可由环形齿轮部件、恒星齿轮部件和具有 多个小齿轮的托架部件来体现，但不一定是那种特定的顺序。可与
EVT 14的给定节点相互作用的其它构件包括相同行星齿轮组的其它 5 同轴部件，其表示为相同杠杆上的其它节点。可与给定节点互相作用 的其它构件还包括互连部件，其与由另 一杠杆上的节点表示的另 一行 星齿轮组的部件、固定部件84例如变速器外壳、以及其它变速器部 件例如输入部件16或输出部件18互连。
EVT 14具有多个互连部件。参照杠杆20,第一电动机/发电机
1080(也被称为M/G A)通过连接部件19而持续地与杠杆20的节点C相 连。节点B持续地连接在输入部件16上，并从而与发动机12相连， 以便随其共同旋转。节点B还可有选择地连接在杠杆22的节点F上， 以建立四个操作模式中的一个操作模式，如以下详细所述。节点A通 过连接部件21而持续地连接在杠杆22的节点E上。
15 参照杠杆22，节点D通过互连部件23而持续地连接在第二电动
机/发电机82(也被称为M/G B)上。节点E持续地连接在输出部件18 上，以便随其共同旋转。如以下所述，节点F可有选择地连接在固定 部件84上，以便建立四个操作模式中的一个模式。
EVT 14还包括一对离合器或扭矩传递机构Cl和C2。扭矩传递
20 机构C1是制动离合器，以下出于简便称为制动器C1，其可操作，以 便有选择地使杠杆22的节点F接地至固定部件84上。扭矩传递机构 C2以下出于简便称为离合器C2，其可有选择地接合，以便将杠杆20 的节点B与杠杆22的节点F连接起来。
参看图2，其显示了用于图1动力系IO和EVT 14的第一实施例
25 的符号图。图1的杠杆20和22分别由相对应的第一行星齿轮组20 和第二行星齿轮组22来体现。出于简单起见，在没有引用图1,5和7 中所显示的杠杆图时，杠杆20和22以下将被称为第一行星齿轮组20 和第二行星齿轮组22。第一行星齿轮组20具有恒星齿轮71、环形齿轮70和托架部件77，其具有多个小齿轮78。第二行星齿轮组22具 有恒星齿轮74、环形齿轮73和托架部件72,其具有多个小齿轮76。 输入部件16和因而发动机12持续地连接在第一行星齿轮组20 的托架部件77上，并且第一电动机/发电机(M/G A)80通过互连部件 5 19而持续地连接在第一行星齿轮组20的恒星齿轮部件71上。第一行 星齿轮组20的环形齿轮部件70通过连接部件21而持续地连接在第 二行星齿轮组22的托架部件72上。第一行星齿轮组20可有选择地 通过离合器C2而连接到第二行星齿轮组22上。如将在下面论述的那
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10的恒星齿轮部件74上，并且可操作，以便根据制动器C1的位置或状 态而将扭矩传递给输出部件18。
动力系IO可进一步配置能量存储装置或ESD 86,其操作地连接 在各个相应的电动机/发电机80,82上，使得电动机/发电机80，82可有 选择地传递功率给ESD 86或接收来自ESD 86的功率。如此处所用，
15 "车载"能量存储装置是任何安装在车(未显示)上的能量存储装置， 带有电动机/发电机80和82的动力系10也安装在车上。例如，ESD 86 可以是一个或多个蓄电池或蓄电池组。其它车载能量存储装置，例如 具有提供和/或储存并分配足够电力的能力的燃料电池或电容器可结 合蓄电池一起使用或替代蓄电池。
20 在图2和图6中出于简便起见而简写为C的电子控制装置或控制
器88,其搡作地连接在ESD 86上，以根据需要而控制功率分布至ESD 86上，或控制来自ESD 86的功率分布。由各种传感器(未显示)收集 的操作数据，例如输入部件16和输出部件18的速度，可提供给控制 器88，用于各种用途，例如当以再生制动模式操作时。本领域中的技
25 术人员应该懂得，根据需要通过使用控制器88可实现再生制动能力， 以便在制动期间平衡来自发动机12、电动机/发电机80(M/G A)和/或 电动机/发电机82(M/G B)的输入扭矩，从而提供输出部件18和/或一 个或多个单独的制动器(未显示)的所需的减速率。ESD86可连接在直流-交流功率逆变器90上，其在图2中出于简便起见而标为"逆变器"，其在供插入型混合动力系设计使用时还可配置成通过非车载供电系统91进行再充电。如此处所用，"非车载"电源是没有安装在具有动力系10的车辆上的电源，其不是与EVT 145 —体的，并且只有在再充电期间操作地连接到ESD 86上。参看图4A，4B和4C，其显示和描述了不同的非车载供电系统，为了对ESD 86进行再充电，其在ESD86和非车载供电系统91之间建立连接性。
参看图4A，非车载供电系统91包括非车载电源92和操作地连接在非车载电源92上的非车载充电器94,其都是处于车辆之外(即，没
10 有安装在车上)，该车具有这里所述的任一变速器实施例。作为替代，车载/非车载导电^J妄口 96，例如电气插口和插头，其可选地通过车载整流器98而允许非车载构件(非车载电源92和非车载充电器94)与车载ESD 86进行有选择的连接，车载整流器98只是在充电器94提供交流电流时才需要的。这里所述的利用这种非车载供电系统91的变
15 速器实施例，其如上所述可被称为插入型混合变速器。充电器94是非车载导电型充电器，其调整从非车载电源92至ESD 86的电功率流量。当ESD86充满足够电量时，通过接口 96的连接被终止，然后如此处所述，在例如仅电动模式下使用充电后的ESD 86来驱动电动机/发电机80,82。
20 参看图4B，显示了非车载交流供电系统91A,其使用非车载电感
型充电器94A来调整从非车载电源92A穿过车载/非车载电感接口96A而流向ESD 86的功率流量。来自电感接口 96A的功率流量可选地穿过车载整流器98A，如果充电器94A提供交流电流时，就需要车载整流器98A。非车载电感充电器94A可以是电气线圏，其在被非车
25 载电源92A驱动时建立磁场。电感接口 96A可以是互补线圈，当在再充电期间定位在足够靠近非车载电感充电器94A的位置时，其将非车载构件(非车载电源92A和非车载电感充电器94A)与车载构件(车载整流器98A和ESD 86)连接起来，以容许由电感充电器94A中流动的电功率所产生的磁场造成电功率流向车载整流器98A,之后流向ESD 86。当ESD 86充满足够电量时，电感接口 96A不再定位在非车载电 感充电器94A的附近，然后如此处所述，在例如仅电动模式下使用充 电后的ESD 86来驱动电动机/发电机80,82。 5 参看图4C，其显示了非车载交流供电系统91B,其利用非车载电
源92B和车载充电器98B，以及"t妄口 96B,例如电气插口或插头，其 允许非车载构件(非车载电源92B)与车载充电器98B的有选择的连接。 车载充电器98B可与车载ESD 86相连接(见图2，5a和5b)。这里所述
w'v^'j乂" ^yrT巧卜牛孕a/^v^'于、-无，丄rf w"又迎奋六Wi;/'j,六m ^久不j、yv 4曰,、:^:
10 混合变速器。充电器98B是一种车载导电型充电器，其调整从非车载 电源92至ESD 86的电功率流量。当ESD 86充满足够电量时，通过 接口 96B的连接被终止时，然后如此处所述，在例如仅电动模式下使 用充电后的ESD 86来驱动电动才几/发电才几80，82。
参照图3,真值表代表了图1和图2中的动力系10和EVT 14、
15 以及图5和图6中的动力系110和EVT 114、以及图7-9中的动力系 210和EVT 214的四种操作模式，以下将对其各个操作模式进行描述。 模式l描述了一种输入分流模式，简写为EVTl/输入分流，其是一种 在发动机12关闭时正常使用的电气可变模式。模式l(EVT 1/输入分 流)可在低档，即低车速下，或在高的车辆负载下使用。模式2描述了
20 高范围复合分流模式，简写为EVT 2/复合分流，其在发动机12接通 时，例如在高车速下或在轻的车辆负载期间正常使用。模式3描述了 一种双电动机仅电动模式，简写为2-电动机EV，其在发动机12关闭 时，供电动机/发电机80,82(见图1和图2)在仅电动推进的固定比下驱 动输出部件18(见图l和图2)最后，模式4是空档模式，其使第二电
25 动机/发电机82(M/GB)有效地脱离输出部件18，或以其它方式防止或 最大限度地减小第二电动机/发电机82(M/G B)能够传递给输出部件 18的扭矩数量。
参看图2和图3,在车辆(未显示)静止时，EVT 14最初被置于模
15式3(2-电动机EV),其中制动器Cl和离合器C2是分离的。电动机/发电机80和82(分别为M/G A和M/GB，)共同为启动车辆而提供所需要的组合扭矩，之后根据需要，可利用电动机/发电机80和82的组合功率，或者利用分开运转的任一电动机/发电机80(M/G A)或82(M/G5 B)的功率而纯粹以电动方式驱动车辆。通过共用这两个电动机/发电机80，82之间的功率，提高了EVT14的效率，并最大限度地减小由于电动机/发电机80,82的加热而引起的损耗。本领域中的普通技术人员应该懂得，以模式3(2-电动机EV)运转的车辆，其最大速度受到电动机/发电机80,82(分別为M/G A， B)的最大设计速度的限制，其任一电动
10 机还可根据需要而用于对采用动力系10的车辆(未显示)进行再生制动。因为在以模式3(2-电动机EV)运转的同时没有滑动的离合器，从而最大限度地提高了模式3的效率。
为了在以模式3(2-电动机EV)运转的同时起动发动机12,释放离合器C2,并对电动机/发电机80(M/G A)要求正的扭矩，从而导致发
15 动机12提高其正方向的速度。 一旦发动机12达到运转速度，发动机12开始产生扭矩，并且EVT 14转变至模式l(EVT l/输入分流)。之后，可要求电动机/发电机80(M/G A)产生负的扭矩。当以模式l(EVT 1/输入分流)运转时，电动机/发电机80(M/G A)用作发电机，并且电动机/发电机82(M/G B)用作电动机。
20 在相对较高的车辆速率下，EVT 14可通过释放制动器Cl和应用
离合器C2而从模式l(EVT 1/输入分流)换档至模式2(EVT 2/复合分流)。这可如同传统的负载下的离合器-至-离合器换档来实现。或者，可由ESD 86供给电动机/发电机80(M/G A)的功率，容许EVT 14在模式1和2(分别为EVT/1/输入分流模式和EVT 2/复合分流模式)之间换
25 档，而无须在滑动的离合器上传递任何扭矩。如果电动机/发电机80(M/G A)具有接近零的速度，即，输入分流范围的机械点，那么所需的蓄电池功率较低，并通过第一行星齿轮组20和由电动机/发电机输出部件18。
在这种情况下，释放制动器C1，容许电动机/发电机82(M/G B) 减速至同步速度，即离合器C2上的滑动速度为零，然后应用离合器 C2。在高的车速下，EVT 14以模式2(EVT2/复合分流)运转，因而提 5 供了较高的车辆最大速度能力，而不需要来自电动机/发电机80,82(分 别为M/GA和M/GB)的高的电动机速度。例如，在l: 1速度比下， 电动机和发动机速度等于输出速度，并且ESD 86(见图2)和发动机12 可组合以提供最佳的车辆性能。
EVT 14可以很容易地通过同步换档至合适的速度比，之后通过使
10 合适的制动器Cl和/或离合器C2接合而从模式l(EVT 1/输入分流)或 模式2(EVT 2/复合分流)中的任一模式转变至模式3(2-电动机EV)。在 模式l(EVT 1/输入分流)或模式2(EVT 2/复合分流)至模式3(2-电动机 EV)之间的换档还可通过使合适的制动器Cl或离合器C2接合而以能 量换档形式实现，从而直接换档至模式3(2-电动机EV)。
15 参看图5，其显示了图1的动力系IO和EVT 14的另一实施例，
如动力系110和EVT114。在这个实施例中，单向离合器D1和/或D2 用于替代图1的制动器C1和离合器C2，以进一步减少变速器损耗、 成本和复杂性。例如，图1和图2的离合器C2可被如图所示的单向 离合器D2所替代，例如机械二极管类型的单向离合器，并且制动器
20 Cl可作为如图所示与Cl并行定位的单向离合器Dl，即摩擦离合器 或爪形离合器来实现，或作为可锁定的单向离合器装置来实现。这将 消除当EVT114在轻负荷下以模式3(2-电动机EV)运转时，对保持制 动器Cl关闭的液压压力的需求。如本领域中的普通技术人员所理解 的那样，图5中所示的并行离合器布局为EVT 114提供了再生制动功
25 能和反向操作能力。
参看图3和图6,如上所述，在车辆(未显示)静止时，EVT114处 于模式3(2-电动机EV)中。还如上所述，电动机/发电机80和82(分别 为M/G A和M/GB)用于启动车辆(未显示)，其然后可利用任一电动机机而以电动方式驱动车辆。通过共用电动机/发电机80,82之间的功率，提高了 EVT 114的效率，并减少了电动机/发电机80,82的发热。如同图1和图2的实施例，以模式3(2-电动机EV)运转的车辆，其最大速
5 度受到电动机/发电机80,82(分别为M/G A， M/G B)的最大设计速度的限制，其任一电动机还可根据需要而用于对采用动力系IO的车辆(未显示)进行制动。因为在以模式3(2-电动机EV)运转时没有使用滑动的离合器，从而使模式3的效率最大化。
为了起动发动机12，对电动机/发电机80(M/G A)要求正的扭矩，
10 以使单向离合器D2卸载，并造成发动机12提高正方向上的速度。一旦发动机12达到运转速度，其开始产生扭矩，然后EVT 114转变至模式l(EVT l/输入分流)。然后要求电动机/发电机80(M/G A)产生负的扭矩，并且EVT 114作为输入分流EVT而运转，其中电动机/发电机80(M/G A)用作发电机，并且电动机/发电机82(M/G B)用作电动机。
15 对于巡航，EVT 114可通过电动机/发电机82(M/G B)上的扭矩符
号从正改变为负而从模式l(EVT 1/输入分流)换档至模式2(EVT 2/复合分流)。这种符号变化是电动机/发电机80(M/GA)穿过其机械点，即零速点的自然结果，并且发生在较低的数字比例如超速传动的情况下。当电动机/发电机82(M/GB)的符号从正变化至负时，单向离合器
20 D1/C1被卸载，并且电动机/发电机82(M/GB)减速直至单向离合器D2接合。然后EVT 114可在电动机/发电机82(M/G82)用作发电机，并且电动机/发电机80(M/G A)用作电动机的条件下运转。
在高的车速下，EVT114以模式2(EVT2/复合分流)运转，因而提供了高的车辆最大速度能力，而不需要高的电动机速度。然而，在这
25 个实施例中电动机/发电机82(M/G B)不用于提高EVT 114使用ESD86的性能，除非提供了用于使离合器D2解锁的装置。因此，利用EVT114进行高速巡航所需要的大多数功率将由发动机12提供。EVT 114可以很容易地通过同步换档至使合适的单向离合器D1或D2接合的速度比下而从模式1和模式2(分别为EVT 1/输入分流和EVT 2/复合分 流)中的任一模式转变至发动机关闭状态。
参看图7，其显示了图1的动力系IO和EVT 14的另一实施例， 如动力系210,其具有EVT 214。在这个实施例中，电动机/发电机 5 82(M/G B)通过互连部件23而持续地连4妻在杠杆22的节点F上，并 且电动机/发电机80(M/G A)通过互连部件19而持续地连接在杠杆20 的节点A上。输入部件16，和因而发动片几12，持续地连接在杠杆20 的节点C上，其中节点C可有选择地连接在杠杆22的节点E上。节
,H、 JC少、，M々J IZk《千，必it4文件叫A^，"丁 04丄。
10 如图7中的虚框所示，如上所述可使用单向离合器D1D2以进一
步减少变速器的效率损失、成本和复杂性。例如，如图所示，单向离 合器D2可与离合器C2并行定位，或者配置成一种可锁定的单向离合 器装置。这将消除当EVT214在轻负荷下以模式3(2-电动机EV)运转 时，对保持离合器C2关闭的液压压力的需求。如本领域中的普通技
15 术人员所理解的那样，图7虚框中所示的并行离合器布局还为EVT 214提供了再生制动功能和反向操作能力。
参看图8，其显示了图7的动力系210的一个实施例，其中输入 部件16连接在第一行星齿轮组20的环形部件70上，并且制动器Cl 有选择地将托架部件72连接到固定部件84上。离合器C2有选择地
20 将第二行星齿轮组22的托架部件72连接到输入部件16上，并连接 到第一行星齿轮组20的环形齿轮70上。第二行星齿轮组22的环形 齿轮73通过互连部件21而持续地连接在第一行星齿轮组20的托架 部件77上。
在这个实施例中，电动机/发电机82(M/G B)通过互连部件23而 25持续地连接在第二行星齿轮组22的恒星齿轮74上，并且电动机/发电 机80(M/G A)通过互连部件19而持续地连接在第一行星齿轮组20的 恒星齿轮71上。主减速器17持续地连接在第一行星齿轮组20的托 架部件77上。制动器Cl和离合器C2根据上述图3的真值表进行有选择的接合，从而有选择地建立之前所述的其中一种模式。
参看图9，其显示了一种用于图7和图8的动力系210的备选配置，如动力系310，其包括EVT314。在这个实施例中，发动才几12通过离合器C2而有选择地连接在第二行星齿轮组22的托架部件72上，5 其还可如虚框所示，并如上面所述及图7中的虚框所示而与单向离合器D2并行定位。制动器Cl有选择地将第二行星齿轮组22的托架部件72连接到固定部件84上，并且还可如虚框所示，并如上面所述及图7中的虚框所示而与单向离合器D1进行并行交替设置。
电动机/发电机82(M/G B)持续地连接在第二行星齿轮组22的恒10 星齿轮74上，以便随其共同旋转。第一电动机/发电机80(M/G A)持续地连接在第一行星齿轮组20的恒星齿轮71上，以便随其共同旋转。主减速器17持续地与第一行星齿轮组20的托架部件77相连接。如同之前所述的各个实施例，制动器Cl和离合器C2不论是否配置有任一单向离合器Dl和/或D2,都可有选择地根据图3的真值表来应用15或接合，从而执行之前所述的其中一种操作模式。
虽然已经详细介绍了用于实现本发明的最佳模式，但是与本发明相关领域的技术人员应该懂得在附属权利要求的范围内，可制作各种备选设计和实施例来实践本发明。
权利要求
1. 一种电气可变变速器(EVT)，其包括输入部件，其可连接到发动机上；输出部件；固定部件；第一电动机/发电机和第二电动机/发电机；第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，其各具有相应的第一部件、第二部件和第三部件；和第一扭矩传递机构和第二扭矩传递机构，其可有选择地单独地或以不同组合来接合，以便将所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组中的一个行星齿轮组的所述部件中的一个部件连接到所述固定部件上，或者连接到所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组中的另一行星齿轮组的部件上，从而建立固定比仅电动模式、低范围输入分流模式、高范围复合分流模式和空档模式。
2. 根据权利要求1所述的EVT，其特征在于，所述第一扭矩传递机构是制动器，其是可操作的以用于有选择地将所述第二行星齿轮组的所述第三部件连接到所述固定部件上，以便建立至少所述输入分流模式和所述仅电动模式中的一个模式；且 其中所述第二扭矩传递机构是离合器，其是可操作的以用于有选择地将所述第一行星齿轮组的所述第二部件连接到所述第二行星齿轮组的所述第三部件上，以便建立至少所述复合分流模式和所述仅电动模式中的一个模式。
3. 根据权利要求2所述的EVT，其特征在于，所述第一扭矩传 递机构和所述第二扭矩传递机构的接合建立所述仅电动模式。
4. 根据权利要求3所述的EVT，其特征在于，当所述EVT处于所述仅电动沖莫式时，所述EVT是可操作的以用于起动所述发动机，并且是可进一步操作的以便通过分离所述第二扭矩传递机构，并对所述第 一 电动机/发电机要求使所述发动机在前进方向上加速的方向上的 扭矩，从而从所述仅电动模式转变至所述输入分流模式。
5. 根据权利要求3所述的EVT，其特征在于，所述第一扭矩传 递机构配置成单向离合器，其与摩擦离合器及爪形离合器中的一个离 合器并行定位。
6. 根据权利要求5所述的EVT，其特征在于，所述第二扭矩传 递机构是爪形离合器。
7. 根据权利要求3所述的EVT，其特征在于，所述EVT可操作， 以便通过离合器-至-离合器换档和同步换档中的至少一种换档而直接 从所述输出分流模式转变至所述复合分流模式。
8. 根据权利要求3所述的EVT，其特征在于，还包括 能量存储装置，其可操作地连接在所述第 一电动机/发电机和所述第二电动机/发电机上，以用于给所述第一电动机/发电机和所述第二 电动机/发电机提供功率并从其接收功率；其中所述能量存储装置配置 15 成可操作地与非车载电源相连接，以便对所述能量存储装置进行再充 电。
9. 根据权利要求1所述的EVT，其特征在于，所述第一行星齿 轮组的所述第三部件持续地连接在所述第 一 电动机/发电机上；所述第 一行星齿轮组的所述第二部件持续地连接在所述发动机，以便与其共 同旋转，并且有选择地通过所述第二扭矩传递机构而连接在所述第二 行星齿轮组的所述第三部件上；并且所述第二行星齿轮组的所述第三 部件有选择地通过所述第一扭矩传递机构而连接在所述固定部件上。
10. 根据权利要求9所述的EVT，其特征在于，所述第一行星齿 轮组的所述第一部件、所述第二部件和所述第三部件分别是环形齿 轮、托架部件和太阳齿轮；且所述第二行星齿轮组的所述第一部件、所述第二部件和所述第三 部件分别是太阳齿轮、托架部件和环形齿轮。
11. 根据权利要求9所述的EVT，其特征在于，所述第一行星齿轮组的所述第一部件、所述第二部件和所述第三部件分别是托架部件、环形齿轮和太阳齿轮；且所述第二行星齿轮组的所述第三部件是托架部件。
12. —种具有电气可变变速器(EVT)的动力系，所述动力系包括 5 第一电动机/发电机和第二电动机/发电机；第一行星齿轮组和第二行星齿4仑组，其各具有第一部件、第二部 件和第三部件；发动机，其持续地连接在所述第一行星齿轮组的所述第二部件U ，上，输出部件，其持续地连接在所述第二行星齿轮组的所述第一部 件、所述第二部件和所述第三部件中的一个部件上； 固定部件；第一扭矩传递机构，其用于有选择地将所述第二行星齿轮组的所 述第三部件连接到所述固定部件上；和 15 第二扭矩传递机构，其用于有选择地将所述第一行星齿轮组的所述第二部件连接到所述第二行星齿轮组的所述第三部件上；其中所述第一扭矩传递机构和所述第二扭矩传递机构中选定的 扭矩传递机构单独地或不同組合来接合，其建立了仅电动模式、低范 围输入分流模式、高范围复合分流模式和空档模式，在所述空档模式 20中，所述发动机关闭，并且所述第二电动机/发电机有效地脱离所述输 出部件。
13. 根据权利要求12所述的动力系，其特征在于，所述EVT是 可操作的，以便通过在所述第一电动机/发电机上要求正的扭矩而从所 述仅电动模式转变至所述输入分流模式，从而使所述发动机在正方向 上加速，并使所述第二扭矩传递机构分离。
14. 根据权利要求13所述的动力系，其特征在于，所述EVT是 可操作的，以便通过使所述第一扭矩传递机构分离，并使所述第二扭 矩传递机构接合，从而从所述输入分流模式转变至所述复合分流模式。
15.根据权利要求14所述的动力系，其特征在于，所述EVT可 操作，以便通过离合器-至-离合器换档和同步换档中的至少一种换档 而从所述输出分流模式转变至所述复合分流模式。
16.根据权利要求12所述的动力系，其特征在于，所述第一扭矩传递机构和所述第二扭矩传递机构各配置为单向离合器装置。
17.根据权利要求16所述的动力系，其特征在于，所述第一扭 矩传递机构选自可锁定的单向离合器和与爪形离合器并行定位的单二 A入努 1口J两'5、奋。
18. —种动力系包括发动机；电气可变变速器(EVT)，其具有输入部件和输出部件； 固定部件；第 一 电动机/发电机和第二电动机/发电机； 15 能量存储装置(ESD),其可操作地连接在所述第一电动机/发电机和所述第二电动机/发电机上，用于向所述第一电动机/发电机和所述 第二电动机/发电机提供功率，并从其接收功率，其中所述ESD配置 成可操作地与非车载电源相连接，以便对所述ESD进行再充电；第一行星齿轮组和第二行星齿轮组，其各具有环形齿轮、太阳齿 20 4仑和托架部件；制动器，其可有选择地接合，以便将所述第二行星齿轮组的所述 环形齿轮部件和所述第二行星齿轮组的所述托架部件中的一个部件 与所述固定部件连接起来，从而建立输入分流模式和仅电动模式中的 一种模式；和 离合器，其可有选择地接合，以便将所述第一行星齿轮组的所述环形齿轮和所述托架部件中的一个部件与所述第二行星齿轮组的所 述环形齿轮和所述托架部件中的一个部件连接起来，从而建立复合分 流模式和所述仅电动模式中的一种模式。
19. 根据权利要求17所述的动力系，其特征在于，所述制动器 和所述离合器各自的分离建立了空档模式。
20. 根据权利要求18所述的动力系，其特征在于，所述动力系 是可操作的，以便使用所述第 一电动机/发电机和所述第二电动机/发电机，以启动具有所述动力系的车辆，并用于当所述发动机关闭时， 利用至少所述第一电动机/发电机和所述第二电动机/发电机中的一个 电动机/发电机而推进所述车辆。
21. 根据权利要求20所述的动力系，其特征在于，所述第一扭 矩传递机构配置为与爪形离合器并行定位的单向离合器，用于实现所 述动力系的再生制动功能和反向操作。
全文摘要
一种电气可变变速器(EVT)装备有输入部件和输出部件、第一电动机/发电机和第二电动机/发电机、第一行星齿轮组和第二行星齿轮组、以及主减速器齿轮组。两个扭矩传递机构可有选择地单独地或以不同组合来接合，以建立仅电动操作模式、输入分流模式、复合分流模式和空档模式。第一扭矩传递机构可配置为与摩擦离合器或爪形离合器并行的单向离合器，或者配置为可锁定的单向离合器。利用其中一个或这两个电动机/发电机可电动驱动具有EVT的车辆，使之高达电动机/发电机的最大速度。当在仅电动操作模式下运转时，没有滑动的离合器，并且发动机提供用于高速巡航的大部分功率。EVT可通过同步换档而从输入分流模式转变至复合分流模式。
文档编号F16H3/72GK101482161SQ20091000351
公开日2009年7月15日 申请日期2009年1月7日 优先权日2008年1月7日
发明者B·M·康伦 申请人:通用汽车环球科技运作公司