[發明專利]電動無級變速器以及包括它的車輛

在審

• 申請號: 201410707871.7
• 申請日: 2014-11-28
• 公開（公告）號: CN105697693A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 陳振輝
• 申請（專利權）人: 舍弗勒技術有限兩合公司
• 主分類號: F16H3/76
• 分類號: F16H3/76;B60W10/02;B60W10/105
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 沈同全;車文

技術領域

本發明涉及一種用于車輛的電動無級變速器。并且，本發明還涉 及一種包括該電動無級變速器的車輛。

背景技術

通常，混合動力變速器具有單個的電動馬達和單個的行星齒輪組， 所述混合動力變速器能夠對于發動機實現連續可變速比，由此其也被 稱作電動無級變速器(electricContinuouslyVariableTransmission: eCVT)。所述電動無級變速器具有多種驅動模式，例如純發動機驅動 模式、純電動馬達驅動模式等。

豐田混合動力系統(ToyotaHybridSystem:THS)作為混合動力系 統的代表是已知的并且被廣泛應用在混合動力領域中。圖1示出了THS 的動力系統的結構。

如圖1所示，THS是一種高效的混合動力系統，其具有一個行星 齒輪組和兩個電動馬達，其中一個是電動機，另一個稱為發電機。在 該THS中，發動機連接到行星齒輪架，發電機連接到太陽輪，且電動 機連接到齒圈，并且該THS將動力從齒圈輸出到車輪。

圖2示出了THS的分離系統的工作原理。通過兩個電動馬達的速 度調節，發動機能夠總是在最高效區域中工作。

然而，THS的結構決定了在高速(車速高于100kph)行駛的情況 下發動機必須起動。如果發動機不起動，則連接到太陽輪的發電機將 超過設計的轉速，所以THS不能實現高速純電驅動。因此，對于插電 式混合動力車輛和增程式電動車，THS不能滿足高速純電驅動的要求， 如圖3所示。

進一步，THS使用兩個電動馬達，即連接到太陽輪的發電機和連 接到齒圈的電動機，兩個電動馬達的總功率超過100kw，而在單個電 動馬達情況下，能夠使用僅僅20kw的電動馬達就能達到電驅動下的相 同車輛性能。顯見，與單個電動馬達相比，THS產生來自于電動馬達 和功率電子裝置的附加成本。

進一步，通常意義上，直接機械能量路徑(燃料→發動機→車輪) 的能量效率總是高于另一路徑(燃料→發動機→發電機→電動馬達驅 動裝置→車輪)的能量效率。但是，在多數驅動情況下THS總是含有 一定比例的后一條路徑，這降低了系統效率，請見圖4。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效的混合動力系統結構，其能夠在 不同的運行條件下保持發動機和電動馬達在高效區域中運行，并且其 能夠用于從全混合到插電式混合直到增程式電動車的車輛動力混合。

上述目的通過根據本發明的用于車輛的電動無級變速器和根據本 發明的包括該電動無級變速器的車輛來實現。

根據本發明，提供一種電動無級變速器，其特征在于包括：電動 馬達；連接外部的第一離合器；行星齒輪組，所述行星齒輪組布置在 所述電動馬達和所述第一離合器之間，并且包括太陽輪、行星架和齒 圈；第二離合器，所述第二離合器布置在所述第一離合器和所述齒圈 之間；第三離合器，所述第三離合器布置在所述第一離合器和所述太 陽輪之間；制動器，所述制動器固定連接到所述電動無級變速器的殼 體，用于鎖定或釋放所述齒圈，和換檔執行器，所述換檔執行器固定 連接到所述太陽輪，并且可斷開地連接到所述電動馬達以從所述電動 馬達輸出動力或者將動力輸入到電動馬達。

由此，本發明中，通過電動馬達和多個離合器的組合實現大于 100kph的高速電驅動，從而滿足插電式混合動力車輛和增程式電動車 的要求。本發明中，使用行星齒輪組、離合器和制動器來實現用于發 動機驅動和電動馬達驅動兩者的換檔動力轉移，由此實現了混合動力 車輛的無動力中斷換檔。此外，通過本發明的電動無級變速器，能夠 在沒有外部起動器的情況下利用離合器控制實現所有發動機起動。對 于靜止起動或駕駛期間的發動機起動，都能夠容易地通過離合器起動 發動機，而不需要外部起動器。此外，在變速器中，還容易實現發動 機和電動馬達的并聯驅動以及發動機的負荷點轉移。

優選地，所述電動無級變速器包括單個的電動馬達。

本發明中，僅僅使用單個電動馬達由此降低了系統成本，通過單 個電動馬達實現大于100kph的高速電驅動，從而滿足插電式混合動力 車輛和增程式電動車的要求。此外，本發明優選使用單個的行星齒輪 組，以進一步降低了系統成本。

優選地，所述換檔執行器是單個的兩側面卡爪離合器，所述兩側 面卡爪離合器的一個側面能夠與所述電動無級變速器的殼體接合，而 另一個側面能夠與所述電動馬達接合。