[发明专利]混合动力车辆的传动系

说明书

本发明涉及混合动力车辆的传动系，其包括内燃机和至少一个电机，包括具有三种连接的功率分配式传动装置，其中，第一连接具有到至少一个电机的传动连接，第二连接具有到内燃机的传动连接，而优选地由总轴构成的第三连接具有到车辆的输出轴的传动连接。

电动车辆因电池与化石能源载体相比较低的重量能量密度以及电池的相对较长的充电时间而通常具有比具有内燃机的车辆更短的里程。为了确保在可比车辆总体重量下有可接受的里程，通常所谓的增程器(rangeextender)用于具有电力传动的车辆。在这种情况下，内燃机直接驱动发电机，当需要时该发电机将额外的能量提供到电池中。在这些结构概念中，没有机械功率传递路径设置在内燃机和驱动轮之间。这具有的优点是内燃机的最佳设计可以在很少的工作点上作出并且电池尺寸的最佳设计可以在低复杂度和低耗费下作出。由于内燃机和驱动轮之间没有功率传递，然而这导致内燃机-功率传递路径因内燃机->发电机->高压系统->电池->高压系统->发动机->传动装置之间的频繁转换而损耗高。电机构成驱动并且必须设计成用于较高功率。

在功率分配式混合动力驱动中，由内燃机提供的动力中的一些通过用于功率分配的双程传动装置直接机械传递到驱动轮。为了满足系统的静态要求(力矩-负弯矩的平衡)，必须根据运行情况向传动装置提供动力或从传动装置去除动力。这通过电机的电动机或发电机运行来实现。功率分配因此完全通过电功率传递路径来实现。

为了能够使内燃机在工作点运行在稳定状态下，来自功率分配的功率供给必须通过另一电机的电动机或发电机运行与所需的驱动功率匹配。原则上，这可因此导致依赖于运行状态和功率要求的电功率传递路径中的无功功率通量。

可能的无功功率通量为:

·电机1->高压系统->电池->高压系统->电动机2。

·电动机2->高压系统->电池->高压系统->电机1。

因此，可以将内燃机的机械功率传递路径的优点和很少工作点的内燃机的最佳设计以及由于较小电池而较低的车辆质量相结合。然而，缺点是功率分配完全电动地实现，其结果是由频繁能量转换引起高损耗。电功率传递路径在的可能的无功功率通量导致较低效率。此外，由于系统的缘故，得到控制上的高耗费。

DE19909424A1披露了由传动轴、输出轴、连续调节齿轮装置和机械叠合式换挡齿轮装置组成的车辆的混合动力传动装置。叠合式齿轮装置是具有作为齿轮装置输出轴的连接轴的五轴行星齿轮装置。行星齿轮架支承多组相互啮合的行星齿轮。行星齿轮与两个齿圈和两个太阳齿轮相互啮合。两个太阳齿轮通过连续电调节齿轮装置相互连接。第一齿圈牢固地连接到内燃机。第二齿圈可以通过制动器连接到齿轮箱。

EP1279545A2披露了车辆的混合动力传动系，其具有四个元件和两个自由度的行星齿轮，行星齿轮包括两个太阳齿轮、行星齿轮架和至少一个齿圈。齿圈和行星齿轮架连接到内燃机的传动轴。太阳齿轮分别连接到各电机。

本发明的目的是提高效率并降低控制耗费。

根据本发明，这通过由双程四轴传动装置形成的转矩引导模块连接到第一连接来实现。

功率分配双程(自由度＝2)传动装置通常理解为具有两个运动学自由度的传动装置：通过预先确定两个轴上的转速来运动学上地唯一确定系统。如果连接轴的转矩被进一步指定，则系统也被静态地完全限定。通常，对于功率传动，传动装置/子传动装置必须总是具有至少一个连接轴，不只是其具有运动学自由度。因此，最简单的双程传动装置只有三个连接轴。周转齿轮/行星齿轮构成双程三轴传动装置的最简单设计。从全部力矩的总数＝0的条件得出，双程传动装置的连接力矩必须是部分正的和部分负的。在这种情况下，总有带同号的两个力矩以及带异号的一个力矩，其中，单个力矩对应于其它两个力矩之和。承载单个力矩的轴被称为总轴，其它两个轴被称为差轴。

如果周转齿轮的静止齿轮比是负的，则这因此包括所谓的负齿轮装置并且因此两个中心轴同时是差轴而连接轴(Stegwelle，辐轴)是总轴。如果在另一方面，周转齿轮的静止齿轮比是正的，则我们因此通常称为正齿轮装置。一个中心轴和连接轴是差轴，而另一中心轴是总轴。