[发明专利]具有单个行星齿轮组和多个操作模式的混合动力变速器

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种混合动力变速器，其具有仅一个行星齿轮组。

背景技术

已知多种混合动力和电动动力传动系构造，用于管理混合动力车辆中各种原动机（最常见的是内燃发动机和电机）的输入和输出扭矩。一些电动可变变速器（electrically-variable transmission：EVT）通过组合来自串联和并联的混合动力系构造的特征而提供连续可变变速比。EVT可以固定的齿轮操作，所述固定的齿轮具有在内燃发动机和最终的驱动单元之间的直接机械路径，由此实现高的传动效率和成本低且发动机硬件量少的应用。EVT还在发动机与最终的驱动件机械地独立的情况下操作，或以各种机/电分配额（split contribution）操作，由此实现高扭矩、无极变速比、电动控制启动、再生制动和发动机停车空转。

一些混合动力车辆使用更大的电池组，增加车辆重量，增大燃料消耗和车辆成本。这些车辆在确定的续驶里程上以纯电动模式运行，且随后当续始超出优选续驶里程之外时，发动机通过电动机/发电机中的一个为电池充电。关于混合动力车辆的续驶里程、耐力和持久性，较低的电池电量状态和在为电池充电时的较高的燃料消耗通常是不被希望的。电池的放电率和发电机功率基于驾驶员命令的油门踏板和车辆速度而被计算。

发明内容

提供了一种相对低容量（content）和重量的混合动力传动系，其具有多个操作模式以降低燃料消耗和电池放电速率。动力传动系包括具有输入构件、输出构件和固定构件的混合动力变速器。该混合动力变速器具有第一和第二电机，该两个电机都可以是电动机/发电机。仅一个行星齿轮组（其具有第一构件、第二构件和第三构件）操作地连接在输入构件和输出构件之间。第一、第二和第三构件包括环齿轮构件、恒星齿轮构件和齿轮架构件。齿轮架构件支撑与恒星齿轮构件和环齿轮构件都啮合的小齿轮。

动力传动系包括第一、第二、第三和第四可选择性地接合的扭矩传递机构。第一扭矩传递机构可选择性地接合，以将第二电机与输出构件操作地连接。第二扭矩传递机构可选择性地接合，以将第二构件与输出构件操作地连接，从而输出构件随第二构件共同旋转。第三扭矩传递机构可选择性地接合，以将第三构件操作地连接到固定构件。第四扭矩传递机构可选择性地接合，以将第二构件操作地连接到固定构件。扭矩传递机构中的不同的一个或多个选择性的接合以及一个或全部两个电机的选择性的操作，建立输入构件和输出构件之间的串联操作模式、输入分配操作模式、纯电动操作模式和固定齿轮操作模式。

动力传动系由此是具有相对低的重量的低容量混合动力传动系，用于提高的燃料经济性和提高的电力续驶里程。动力传动系可用在相对小的车辆上，提供输入分配操作模式和串联模式，输入分配模式实现在相对低速下的高效率，串联模式用于增程。输入分配操作模式具有减速传动和超速传动能力。固定齿轮操作模式可以是减速传动比，且电辅助比可用于牵引目的。在发动机失效的情况中，以及在电机失效的情况中，扭矩传递机构的操作连接提供自我保护（limp home）模式。

本教导的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本教导的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。

附图说明

图1是具有混合动力变速器和发动机的混合动力传动系的杠杆图形式的示意图；

图2是图1的混合动力传动系和混合动力变速器的一个实施例的符号图形式的示意图；

图3是显示了图1和图2的混合动力传动系的操作模式的图表。

具体实施方式

参考附图，图1显示了用于车辆的混合动力传动系10。混合动力传动系10包括原动机，比如内燃发动机12，其标记为E，与混合动力变速器14连接。也可以使用其他类型的原动机（比如燃料电池、压缩空气发动机等）替代内燃发动机12。混合动力变速器14包括两个附加的动力源：第一电机16和第二电机18。发动机12和电机16以及18可经由单个的行星齿轮组20和扭矩传递机构C1、C2、C3、C4的选择性的接合而相互连接，以提供这里所讨论的各种操作模式。