[發明專利]具有兩個行星齒輪組和一個固定的互連部件的多模式電力變速器

有效

• 申請號: 200680050696.2
• 申請日: 2006-10-03
• 公開（公告）號: CN101356070A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 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: B60K6/00
• 分類號: B60K6/00;F16H3/72
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 曾祥夌;楊松齡

技術領域

本發明涉及具有在功率分流的可變速比范圍內和固定的速度比 下選擇性運行的電力變速器(electrically?variable?transmission)，其具有 兩個行星齒輪組、兩個電動機/發電機、爪形離合器和四個扭矩傳遞裝 置。

發明背景

內燃機，尤其那些往復活塞類型的內燃機目前驅動大多數車輛。 這種發動機是相對效率較高、緊湊、重量輕且廉價的裝置，通過它將 燃料形式的高濃縮能量轉換成有用的機械動力。可以與內燃機一起使 用并且可以減少燃料消耗和污染排放物的新穎的變速器系統對公眾 將是非常有益的。

車輛對內燃機的各種需求使燃料消耗和排放物超出了這類發動 機的理想狀況。車輛典型地由這樣的發動機驅動，其由小型電動機和 相對較小的蓄電池從冷狀態起動，之后快速地置于牽引和輔助設備的 負荷之下。這種發動機也在較寬的速度范圍內和較寬的負荷范圍內運 行，并且典型地在其最大功率輸出的大約五分之一的平均值下運行。

車輛變速器典型地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、車軸和車輪。通常是通過五種或六 種不同傳動比的交替選擇，允許發動機在車輛停止時操作輔助裝置的 空檔選擇，以及用于傳動比之間的平滑過渡，并在發動機旋轉下從靜 止狀態起動車輛的離合器或扭矩轉換器，典型的機械變速器允許發動 機運行上的某些自由度。變速器齒輪選擇典型地允許將來自發動機的 功率以扭矩倍增而減速的比率，以扭矩減小而速度倍增的比率(即超速 檔)，或以倒檔比而傳送到傳動系統的其余部分。

發電機可將來自發動機的機械功率轉換成電功率，而電動機可將 電功率以不同的扭矩和速度轉換回用于車輛傳動系統其余部分的機 械功率。這種布置允許在電機的限制范圍內，在發動機和傳動系統其 余部分之間的扭矩和速度比方面的連續變化。在這種布置中可以增加 用作用于推進的動力源的電儲存蓄電池，從而形成串聯混合(hybrid) 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扭 矩、速度和功率而工作，因此可控制發動機以改善排放和效率。此系 統允許連接在發動機上的電機用作起動發動機的電動機。此系統也允 許連接在傳動系其余部分上的電機用作發電機，通過再生式制動將來 自車輛減速的能量回收到蓄電池中。串聯電驅動裝置受到能勝任的電 機的重量和成本的困擾，電機用來將全部發動機功率在發電機中從機 械形式轉化成電形式，以及在驅動電動機中將機械功率轉化成電功 率，同時串聯電驅動裝置還受到在這些轉化中有用能量損失的困擾。

功率分流變速器可使用通常被理解為“差速齒輪”的裝置，從而 在輸入和輸出之間實現連續可變的扭矩和速度比。電力變速器可使用 差速齒輪裝置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行的路徑，該路徑是全機械的 和直接的，具有固定比，或者比是可交替選擇的。

本領域技術人員所周知的一種形式的差速齒輪裝置可構成行星 齒輪組。行星齒輪裝置通常是差速傳動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扭矩 和速度比。然而，也可以以沒有行星齒輪的形式來構造該發明，而是 在裝置中采用傘齒輪或其它齒輪，其中，齒輪組的至少一個元件的轉 速總是兩個其它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。電蓄能(electric?energy?storage)允許從變速器系統到車輛的 機械輸出功率不同于從發動機到變速器系統的機械輸入功率。蓄電池 或其它裝置也允許發動機從變速器系統起動并允許再生式車輛制動。

車輛中的電力變速器可簡單地將機械功率從發動機輸入傳遞至 主減速器(final?drive)輸出。為此，由一個電動機/發電機所產生的電功 率平衡了電損耗和由其它電動機/發電機所消耗的電功率。通過使用上 述蓄電池，由一個電動機/發電機所產生的電功率可大于或小于由另一 個電動機/發電機所消耗的電功率。來自蓄電池的電功率有時可允許電 動機/發電機兩者同時用作電動機，尤其是幫助發動機進行車輛加速。 這兩個電動機有時都可用作發電機，以對蓄電池重新充電，尤其是在 再生式車輛制動過程中。