[發明專利]具有兩個行星齒輪組、兩個固定互連件和離合輸入的多模式電動變速器

有效

• 申請號: 200680035751.0
• 申請日: 2006-07-31
• 公開（公告）號: CN101273217A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: N·K·布克諾爾;M·拉哈文
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: F16H3/44
• 分類號: F16H3/44;F16H3/72
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬

技術領域

本發明涉及可在功率分流的可變速度比范圍內和在固定的速度比下選擇性地操作的電動變速器，其具有兩個行星齒輪組，兩個電動機/發電機，齒式離合器和四個或五個轉矩傳遞裝置。

背景技術

內燃機，尤其是那些往復式活塞類型的內燃機，目前用來驅動大部分車輛。這種發動機是相對效率較高、緊湊、重量輕且較廉價的裝置，其將燃料形式的高濃縮能量轉換成可利用的機械功率。可以與內燃機一起使用并且可以減少燃料消耗和污染物排放的新型變速器系統將為公眾帶來很大的好處。

車輛對內燃機的各種廣泛需求增加了燃料消耗，并使排放物超出了這類發動機的理想狀況。車輛通常由這種發動機驅動，其由小型電動機和相對較小的蓄電池從冷狀態起動，之后快速地處于牽引和輔助設備的負荷之下。這種發動機也可在較寬的速度范圍內和較寬的負荷范圍內操作，并且通常在其最大功率輸出的大約五分之一的平均值下操作。

車輛變速器通常將機械功率從發動機傳送到傳動系統的其余部分，例如固定的末級傳動齒輪、車軸或車輪。典型的機械變速器通常通過五種或六種不同傳動比的交替選擇而允許發動機操作上的一些自由度，空檔選擇允許發動機在車輛停止時操作輔助裝置，離合器或轉矩轉換器用于傳動比之間的平滑過渡，并隨著發動機的旋轉從靜止狀態起動車輛。變速器齒輪的選擇通常允許將發動機功率以轉矩倍增和減速的比率，或以轉矩減小和速度倍增的比率，即以超速檔，或以倒檔比，而傳送到傳動系統的其余部分。

發電機可將機械功率從發動機轉換成電功率，而電動機可將電功率以不同的轉矩和速度轉換回到用于車輛傳動系統其余部分的機械功率。這種設置允許在電機的限制范圍內，實現發動機和傳動系統其余部分之間的轉矩和速度比的連續變化。用作動力源而用于推進的電儲存蓄電池可添加到這種設置中，從而形成串聯混合電動驅動系統。

串聯混合系統允許發動機一定程度地獨立于推進車輛所需的轉矩、速度和功率而工作，因此可控制發動機以用于改善排放和效率。這種系統允許連接在發動機上的電機用作起動發動機的電動機。這種系統也允許連接在傳動系其余部分上的電機用作發電機，從而通過再生式制動將來自車輛減速的能量回收到蓄電池中。串聯電驅動裝置的缺點在于，將全部發動機功率在發動機中從機械形式轉化成電形式以及在驅動電動機中將電功率轉化成機械功率的足夠多的電機的重量和成本，以及在這些轉化中損失的有用能量。

功率分流變速器可使用通常被理解為“差速齒輪”的裝置，以便在輸入和輸出之間實現連續可變的轉矩和速度比。電動變速器可使用差速齒輪來發送其通過一對電動機/發電機所傳遞的功率的一小部分。它的功率的其余部分流過另一并聯路徑，其為全機械的和直接固定比的，或者是可選擇的。

本領域普通技術人員所公知的是，差速齒輪的一種形式是可以構成行星齒輪組。行星齒輪裝置通常是差速齒輪裝置的發明中采用的優選實施例，其優點在于其緊湊性，以及在行星齒輪組的全部部件中具有不同的轉矩和速度比。但是，也可以不用行星齒輪來構造該發明，而是采用傘齒輪或其他齒輪設置方式，其中，齒輪組的至少一個元件的轉速總是其它兩個元件的加權平均速度。

混合電動車輛變速器系統還包括一個或多個電能儲存裝置。典型的裝置是化學電儲存蓄電池，但也可包括電容式裝置或機械裝置，例如電驅動的飛輪。電能儲存允許從發動機至變速器系統的機械輸入功率改變至從變速器系統至車輛的機械輸出功率。蓄電池或其他裝置也允許發動機用變速器系統起動以及用于再生式車輛制動。

車輛中的電動變速器可簡單地將機械功率從發動機輸入傳遞至最終的傳動輸出功率。為此，一個電動機/發電機所產生的電功率平衡了電損耗和其他電動機/發電機所消耗的電功率。通過使用上述電儲存蓄電池，一個電動機/發電機所產生的電功率可大于或小于另一電動機/發電機所消耗的電功率。來自于蓄電池的電功率有時可允許電動機/發電機兩者都用作電動機，尤其是幫助發動機進行車輛加速。這兩個電動機有時也可都用作發電機，以便對蓄電池重新充電，尤其是在再生式車輛制動時。