[发明专利]具有输入分流反向模式的双模式EVT

说明书

技术领域

本发明涉及在功率分流(split)变速比范围中与固定速比中都具有选择性操作的电动变速器，其具有三个行星齿轮组、两个电动机/发电机和多个转矩传动机构，以获得提高的反向性能和提高再生制动能力的有效电向前巡航模式。

背景技术

当前，大部分车辆由内燃机驱动，尤其是往复式活塞类型的那些。这些发动机是相对高效、紧凑、轻型和廉价的机构，通过它们将燃料形式的高度集中能量转换成有用的机械能。能够与内燃机一起使用并能减少燃料消耗和排放(emission)的新型变速器系统可对公众有巨大的好处。

车辆通常寄予内燃机的要求的广泛变化增加了燃料消耗和排放，超出了这种发动机的理想状况。通常，车辆由这种通过小电动机和相对小的电存储电池从冷态启动的发动机驱动，然后从推进和辅助设备快速地置于载荷之下。这种发动机也通过宽范围速度和宽范围载荷并通常在其最大功率输出的约五分之一的平均值下工作。

车辆变速器通常将机械动力从发动机传送到驱动系统的其余部分，例如固定的最终传动齿轮装置、车轴和车轮。典型的机械变速器允许发动机工作中的一些自由度，一般通过五个或六个不同的驱动比的交替选择、允许发动机在车辆稳定时操作辅助设备的空档选择、以及用来在发动机转动时在驱动比之间平滑转换和使车辆从静止启动的离合器或液力变矩器。变速器齿轮选择允许在转矩比增加和速度降低的情况下、在被称为超速行驶的转矩比降低和速度增加的情况下、或者在反向比的情况下将来自发动机的动力传递至驱动系统的其余部分。

电发电机能将发动机的机械能转换成电能，且电动机能将电能以不同的转矩和速度转换回机械能用于车辆驱动系统的其余部分。该配置允许发动机与驱动系统的其余部分之间转矩和速度的比率在电力机械的极限内的连续变化。可以将用作用于推进功率源的电存储电池加入到该配置，形成串联混合电驱动系统。

串联混合系统允许发动机与转矩、速度和驱动车辆所需的动力具有一些独立性地工作，所以可以控制发动机用来改善排放和效率。该系统允许附着到发动机的电机作为电动机以启动发动机。该系统还允许附着到驱动系(drive train)的其余部分的电机作为发电机，通过再生制动将车辆减速的能量回收到电池中。串联电驱动面临足够大的电力机械的重量和成本，以在发电机中将所有的发动机动力从机械能转换成电能，以及在驱动电动机中将电能转换成机械能，并面临在这些转换中有用能量的损失。

功率分流变速器可使用一般被理解为“差动齿轮装置”的装置，以获得输入与输出之间连续变化的转矩和速度比。电动变速器可使用差动齿轮装置以通过一对电动机/发动机发送其传送的动力的一部分。其动力的其余部分流过另一个平行路径，其是全部机械的和直接的、固定比率的、或者可选择的。

本领域技术人员公知的一种差动齿轮装置形式可构成行星齿轮组。行星齿轮装置一般为在差动齿轮发明中使用的优选实施例，具有紧凑以及在行星齿轮组的所有元件中不同转矩和速度比的优点。但是，不使用行星齿轮也能构成本发明，如通过使用锥齿轮或者采用如下配置的其它齿轮：齿轮组中的至少一个元件的转速总是为其它两个元件的速度的加权平均值。

混合电动车辆变速器系统还包括一个或多个电能存储装置。典型的装置为化学电存储电池，但是也可包括电容性的或机械的装置，例如电驱动的飞轮。电能存储允许发动机至变送器系统的机械输入动力变为变送器系统至车辆的机械输出动力。电池或其它装置还允许发动机通过变速器系统启动和再生车辆制动。

车辆中的电动变速器能简单地将机械能从发动机输入传送到最终传动输出。为此，由一个电动机/发电机产生的电能平衡了电损失和其它电动机/发电机消耗的电能。通过使用上述电存储电池，由一个电动机/发电机产生的电能能够大于或小于由另一个消耗的电能。电池的电能有时可以允许两个电动机/发电机都用作电动机，尤其是辅助发动机进行车辆加速。两个电动机有时能都作为发电机以给电池充电，尤其是在再生车辆制动中。