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混合動力電動車輛的動力傳輸系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201410827770.3

申請日:

2014.12.25

公開號:

CN105276106A

公開日:

2016.01.27

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):F16H 3/62申請日:20141225|||公開
IPC分類號: F16H3/62 主分類號: F16H3/62
申請人: 現代自動車株式會社
發明人: 李昌郁; 徐罡壽; 梁虎林; 黃銅煥; 樸鐘述; 趙源珉
地址: 韓國首爾
優先權: 10-2014-0077580 2014.06.24 KR
專利代理機構: 北京戈程知識產權代理有限公司11314 代理人: 程偉; 王錦陽
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201410827770.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.09.11|||2017.05.24|||2016.01.27

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

一種混合動力電動車輛的動力傳輸系統,包括:輸入軸;設置在輸入軸上同時具有第一太陽齒輪、第一行星架以及第一環形齒輪的第一行星齒輪組;具有第二太陽齒輪、第二行星架以及第二環形齒輪的第二行星齒輪組;具有第三太陽齒輪、第三行星架以及第三環形齒輪的第三行星齒輪組;第一至第六旋轉軸;以及選擇性地將各自旋轉軸彼此連接或者選擇性地將各自旋轉軸連接到變速器殼體的三個摩擦元件。

權利要求書

1.一種混合動力電動車輛的動力傳輸系統,包括:
輸入軸,輸入有發動機動力;
輸出齒輪,設置在所述輸入軸上而沒有旋轉干擾;
第一行星齒輪組,設置在所述輸入軸上同時包括具有第一太陽齒
輪、第一行星架以及第一環形齒輪的三個旋轉元件;
第二行星齒輪組,設置在與所述第一行星齒輪組相同的軸線上同
時包括具有第二太陽齒輪、第二行星架以及第二環形齒輪的三個旋轉
元件;
第三行星齒輪組,設置在與所述第二行星齒輪組相同的軸線上同
時包括具有第三太陽齒輪、第三行星架以及第三環形齒輪的三個旋轉
元件;
第一旋轉軸,配置成將所述第一行星齒輪組的旋轉元件中的一個
直接連接到第一電動機和發電機;
第二旋轉軸,直接連接到所述輸出齒輪同時將除了連接到所述第
一旋轉軸的所述旋轉元件之外的所述第一行星齒輪組的旋轉元件中的
一個直接連接到所述第二行星齒輪組的旋轉元件中的一個;
第三旋轉軸,直接連接到所述輸入軸同時將除了連接到所述第一
旋轉軸或所述第二旋轉軸的所述旋轉元件之外的所述第一行星齒輪組
的旋轉元件中的一個直接連接到所述第三行星齒輪組的旋轉元件中的
一個;
第四旋轉軸,直接連接到第二電動機和發電機同時將除了連接到
所述第二旋轉軸的旋轉元件之外的所述第二行星齒輪組的旋轉元件中
的一個直接連接到除了連接到所述第三旋轉軸的所述旋轉元件之外的
所述第三行星齒輪組的旋轉元件中的一個;
第五旋轉軸,連接到除了連接到所述第二旋轉軸或所述第四旋轉
軸的旋轉元件之外的所述第二行星齒輪組的旋轉元件中的一個以便選
擇性地連接到變速器殼體;
第六旋轉軸,連接到除了連接到所述第三旋轉軸或所述第四旋轉
軸的旋轉元件之外的所述第三行星齒輪組的旋轉元件中的一個以便連
接到所述變速器殼體;以及
三個摩擦元件,配置成選擇性地將各自的旋轉軸選擇性地彼此連
接或者選擇性地將各自的旋轉軸連接到所述變速器殼體。
2.根據權利要求1所述的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,其
中所述第一行星齒輪組、第二行星齒輪組和第三行星齒輪組都是單小
齒輪行星齒輪組,并且包括:
所述第一旋轉軸,配置成將所述第一太陽齒輪直接連接到所述第
一電動機和發電機;
所述第二旋轉軸,連接到所述輸出齒輪同時將所述第一行星架直
接連接到所述第二行星架;
所述第三旋轉軸,連接到所述輸入軸同時將所述第一環形齒輪直
接連接到所述第三行星架;
所述第四旋轉軸,連接到所述第二電動機和發電機同時將所述第
二太陽齒輪直接連接到所述第三環形齒輪;
所述第五旋轉軸,連接到所述第二環形齒輪;以及
所述第六旋轉軸,連接到所述第三太陽齒輪。
3.根據權利要求1所述的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,其
中所述三個摩擦元件包括:
第一制動器,配置成選擇性地將所述第五旋轉軸連接到所述變速
器殼體;
第二制動器,配置成選擇性地將所述第六旋轉軸連接到所述變速
器殼體;以及
第一離合器,為所述第二行星齒輪組的直接連接設備并且配置成
選擇性地將所述第四旋轉軸連接到所述第五旋轉軸。
4.根據權利要求1所述的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,其
中所述三個摩擦元件包括:
第一制動器,配置成選擇性地將所述第五旋轉軸連接到所述變速
器殼體;
第二制動器,配置成選擇性地將所述第六旋轉軸連接到所述變速
器殼體;以及
第一離合器,為所述第二行星齒輪組的直接連接設備并且配置成
選擇性地將所述第二旋轉軸連接到所述第五旋轉軸。
5.根據權利要求1所述的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,其
中所述三個摩擦元件包括:
第一制動器,配置成選擇性地將所述第五旋轉軸連接到所述變速
器殼體;
第二制動器,配置成選擇性地將所述第六旋轉軸連接到所述變速
器殼體;以及
第一離合器,為所述第二行星齒輪組的直接連接設備并且選擇性
地將所述第二旋轉軸連接到所述第四旋轉軸。
6.根據權利要求1所述的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,其
中所述第一行星齒輪組是雙小齒輪行星齒輪組,并且所述第二行星齒
輪組和第三行星齒輪組是單小齒輪行星齒輪組,并且所述第一行星齒
輪組、第二行星齒輪組和第三行星齒輪組包括:
所述第一旋轉軸,配置成將所述第一太陽齒輪直接連接到所述第
一電動機和發電機;
所述第二旋轉軸,連接到所述輸出齒輪同時將所述第一環形齒輪
直接連接到所述第二行星架;
所述第三旋轉軸,連接到所述輸入軸同時將所述第一行星架直接
連接到所述第三行星架;
所述第四旋轉軸,連接到所述第二電動機和發電機同時將所述第
二太陽齒輪直接連接到所述第三環形齒輪;
所述第五旋轉軸,連接到所述第二環形齒輪;以及
所述第六旋轉軸,連接到所述第三太陽齒輪。
7.根據權利要求1所述的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,其
中所述第一行星齒輪組和第三行星齒輪組是單小齒輪行星齒輪組,并
且所述第二行星齒輪組是雙小齒輪行星齒輪組,所述第一行星齒輪
組、第二行星齒輪組和第三行星齒輪組包括:
所述第一旋轉軸,配置成將所述第一太陽齒輪直接連接到所述第
一電動機和發電機;
所述第二旋轉軸,連接到所述輸出齒輪同時將所述第一行星架直
接連接到所述第二環形齒輪;
所述第三旋轉軸,連接到所述輸入軸同時將所述第一環形齒輪直
接連接到所述第三行星架;
所述第四旋轉軸,連接到所述第二電動機和發電機同時將所述第
二太陽齒輪直接連接到所述第三環形齒輪;
所述第五旋轉軸,連接到所述第二行星架;以及
所述第六旋轉軸,連接到所述第三太陽齒輪。
8.根據權利要求1所述的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,其
中所述第一行星齒輪組和第二行星齒輪組是單小齒輪行星齒輪組,并
且所述第三行星齒輪組是雙小齒輪行星齒輪組,所述第一行星齒輪
組、第二行星齒輪組和第三行星齒輪組包括:
所述第一旋轉軸,配置成將所述第一太陽齒輪直接連接到所述第
一電動機和發電機;
所述第二旋轉軸,連接到所述輸出齒輪同時將所述第一行星架直
接連接到所述第二行星架;
所述第三旋轉軸,連接到所述輸入軸同時將所述第一環形齒輪直
接連接到所述第三環形齒輪;
所述第四旋轉軸,連接到所述第二電動機和發電機同時將所述第
二太陽齒輪直接連接到所述第三行星架;
所述第五旋轉軸,連接到所述第二環形齒輪;以及
所述第六旋轉軸,連接到所述第三太陽齒輪。
9.一種混合動力電動車輛的動力傳輸系統,包括:
輸入軸,輸入有發動機動力;
輸出齒輪,設置在所述輸入軸上而沒有旋轉干擾;
第一行星齒輪組,為單小齒輪行星齒輪組,并設置在所述輸入軸
上同時包括具有第一太陽齒輪、第一行星架以及第一環形齒輪的三個
旋轉元件;
第二行星齒輪組,為單小齒輪行星齒輪組,并設置在所述第一行
星齒輪組后側的相同軸線上同時包括具有第二太陽齒輪、第二行星架
以及第二環形齒輪的三個旋轉元件;
第三行星齒輪組,為單小齒輪行星齒輪組,并且設置在所述第二
行星齒輪組后側的相同軸線上同時包括具有第三太陽齒輪、第三行星
架以及第三環形齒輪的三個旋轉元件;
第一旋轉軸,配置成將所述第一太陽齒輪直接連接到第一電動機
和發電機;
第二旋轉軸,連接到所述輸出齒輪同時將所述第一行星架直接連
接到所述第二行星架;
第三旋轉軸,連接到所述輸入軸同時將所述第一環形齒輪直接連
接到所述第三行星架;
第四旋轉軸,連接到第二電動機和發電機同時將所述第二太陽齒
輪直接連接到所述第三環形齒輪;
第五旋轉軸,連接到所述第二環形齒輪以便選擇性地連接到變速
器殼體;
第六旋轉軸,連接到所述第三太陽齒輪以便選擇性地連接到所述
變速器殼體;以及
三個摩擦元件,配置成選擇性地將各自的旋轉軸選擇性地彼此連
接或者選擇性地將各自的旋轉軸連接到所述變速器殼體。
10.根據權利要求9所述的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,
其中所述三個摩擦元件包括:
第一制動器,配置成選擇性地將所述第五旋轉軸連接到所述變速
器殼體;
第二制動器,配置成選擇性地將所述第六旋轉軸連接到所述變速
器殼體;以及
第一離合器,為所述第二行星齒輪組的直接連接設備并且配置成
選擇性地將所述第四旋轉軸連接到所述第五旋轉軸。
11.根據權利要求9所述的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,
其中所述三個摩擦元件包括:
第一制動器,配置成選擇性地將所述第五旋轉軸連接到所述變速
器殼體;
第二制動器,配置成選擇性地將所述第六旋轉軸連接到所述變速
器殼體;以及
第一離合器,為所述第二行星齒輪組的直接連接設備并且配置成
選擇性地將所述第二旋轉軸連接到所述第五旋轉軸。
12.根據權利要求9所述的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,
其中所述三個摩擦元件包括:
第一制動器,配置成選擇性地將所述第五旋轉軸連接到所述變速
器殼體;
第二制動器,配置成選擇性地將所述第六旋轉軸連接到所述變速
器殼體;以及
第一離合器,為所述第二行星齒輪組的直接連接設備并且選擇性
地將所述第二旋轉軸連接到所述第四旋轉軸。
13.一種混合動力電動車輛的動力傳輸系統,包括:
輸入軸,輸入有發動機動力;
輸出齒輪,設置在所述輸入軸上而沒有旋轉干擾;
第一行星齒輪組,為雙小齒輪行星齒輪組,并設置在所述輸入軸
上同時包括具有第一太陽齒輪、第一行星架以及第一環形齒輪的三個
旋轉元件;
第二行星齒輪組,為單小齒輪行星齒輪組,并設置在與所述第一
行星齒輪組后側的相同軸線上同時包括具有第二太陽齒輪、第二行星
架以及第二環形齒輪的三個旋轉元件;
第三行星齒輪組,為單小齒輪行星齒輪組,并設置在所述第二行
星齒輪組后側的相同軸線上同時包括具有第三太陽齒輪、第三行星架
以及第三環形齒輪的三個旋轉元件;
第一旋轉軸,配置成將所述第一太陽齒輪直接連接到第一電動機
和發電機;
第二旋轉軸,連接到所述輸出齒輪同時將所述第一環形齒輪直接
連接到所述第二行星架;
第三旋轉軸,連接到所述輸入軸同時將所述第一行星架直接連接
到所述第三行星架;
第四旋轉軸,連接到第二電動機和發電機同時將所述第二太陽齒
輪直接連接到所述第三環形齒輪;
第五旋轉軸,連接到所述第二環形齒輪以便選擇性地連接到變速
器殼體;
第六旋轉軸,連接到所述第三太陽齒輪以便選擇性地連接到所述
變速器殼體;以及
三個摩擦元件,配置成選擇性地將各自的旋轉軸彼此連接或者選
擇性地將各自的旋轉軸連接到所述變速器殼體。
14.根據權利要求13所述的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,
其中所述三個摩擦元件包括:
第一制動器,配置成選擇性地將所述第五旋轉軸連接到所述變速
器殼體;
第二制動器,配置成選擇性地將所述第六旋轉軸連接到所述變速
器殼體;以及
第一離合器,為所述第二行星齒輪組的直接連接設備并且配置成
選擇性地將所述第四旋轉軸連接到所述第五旋轉軸。

說明書

混合動力電動車輛的動力傳輸系統

相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年6月24日提交的韓國專利申請第10-2014-
0077580號的優先權和權益,該申請的全部內容為了所有目的以引用
方式并入本文。

技術領域

本發明涉及混合動力電動車輛的動力傳輸系統,更具體來說,涉
及這樣的混合動力電動車輛的動力傳輸系統,其能夠通過在全開節氣
門(wideopenthrottle,WOT)振動時提供足夠的動力性能來抑制轉
換到ENG模式中,并且在轉換到第一HEV模式和第三HEV模式時最大
限度地使用發動機的動力。

背景技術

車輛的環保技術是控制未來汽車工業生存的核心技術,并且高級
汽車制造商將其自身能量集中于開發環保車輛來實現環境和燃料效率
調節。

因此,每個汽車制造商開發出電動車輛(electricvehicle,
EV)、混合動力電動車輛(hybridelectricvehicle,HEV)、燃料電池
電動車輛(fulecellelectricvehicle,FCEV)等作為未來車輛技術。

如以上所描述的,由于未來車輛具有諸如重量、成本等的若干技
術限制,所以汽車制造商已關注利用混合動力電動車輛作為替代品來
解決像滿足廢氣調節和燃料效率性能增強的現實問題,并且對于將混
合動力電動車輛商品化進行劇烈地競爭。

混合動力電動車輛是使用多于兩個電源并且可以若干方式進行組
合的車輛。在此,使用傳統礦物燃料的汽油發動機或柴油發動機與由
電能驅動的電動機/發電機的組合被用作電源。

取決于發動機和電動機的組合,混合動力電動車輛可以實施為僅
由電動機驅動的EV模式、同時使用發動機和電動機的HEV模式以及
僅使用發動機的ENG模式。

此外,混合動力電動車輛在停止車輛時以及在制動車輛時利用車
輛的動能來驅動發電機,而不是在停止車輛時利用發動機的怠速停止
(idlestop)以及在制動車輛時利用現有摩擦的制動。在此狀況下,
通過再生制動以將電力發電機驅動產生的電能儲存在電池中并且在駕
駛時再使用所儲存的電能,由于燃料節省等而有可能比典型車輛更顯
著地提高燃料效率。

如以上所描述的,混合動力電動車輛的動力傳輸系統被分類為單
模式方案和多模式方案。

單模式方案可能不需要扭矩傳遞機構(諸如用于換擋控制的離合
器和制動器),但是在高速駕駛時可能效率降低且因此燃料效率低,
并且需要將額外的扭矩倍增器應用到大型車輛中。

多模式方案在高速駕駛時可能具有高效率并且可以被設計成放大
扭矩,且因此可以應用到中型和大尺寸車輛中。

因此,近來主要采用多模式方案而非單模式方案,并且因此已積
極地對其進行研究。

基于多模式方案的動力傳輸系統被配置成包括多個行星齒輪組、
用作電動機和電力發電機的多個電動機/發電機、可以控制行星齒輪組
的旋轉元件的多個扭矩傳遞機構(摩擦元件)、用作電動機/發電機的
電源的電池等。

基于多模式方案的動力傳輸系統依據行星齒輪組、電動機/發電機
以及扭矩傳遞機構的連接配置而具有不同的操作機構。

此外,基于多模式方案的動力傳輸系統依據連接配置而具有不同
的耐久性、動力傳輸效率、尺寸等,且因此在混合動力電動車輛的動
力傳輸系統的領域中,繼續研究和開發以實施沒有功率損耗的更穩
健、緊湊的動力傳輸系統。

公開于該發明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般
背景技術的理解,而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成
已為本領域技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的各個方面旨在提供具有以下優點的混合動力電動車輛的
動力傳輸系統:通過在全開節氣門(WOT)振動時提供足夠的動力性
能來抑制轉換到ENG模式中,并且在轉換到第一HEV模式和第三HEV
模式時最大地使用發動機的動力。

另外,本發明的各個方面旨在提供具有以下優點的混合動力電動
車輛的動力傳輸系統:通過增加機械動力傳遞路徑的使用以使用大發
動機動力來減少電負載、通過在振動時更換ENG模式來減少模式轉換
頻率以及在最小化模式轉換時所有旋轉元件的旋轉速度的改變。

此外,本發明的各個方面旨在提供具有以下優點的混合動力電動
車輛的動力傳輸系統:在沒有電動機/發電機的電負載的情況下提供可
驅動的ENG模式以提高高速駕駛時的燃料效率。

本發明的一個方面提供了混合動力電動車輛的動力傳輸系統,包
括:輸入軸,配置成輸入有發動機的動力;輸出齒輪,配置成設置在
輸入軸上而沒有旋轉干擾;第一行星齒輪組,配置成設置在輸入軸上
同時包括由第一太陽齒輪、第一行星架以及第一環形齒輪配置而成的
三個旋轉元件;第二行星齒輪組,配置成設置在與第一行星齒輪組相
同的軸線上同時包括由第二太陽齒輪、第二行星架以及第二環形齒輪
配置而成的三個旋轉元件;第三行星齒輪組,配置成設置在與第二行
星齒輪組相同的軸線上同時包括由第三太陽齒輪、第三行星架以及第
三環形齒輪配置而成的三個旋轉元件;第一旋轉軸,配置成將第一行
星齒輪組的旋轉元件中的一個直接連接到第一電動機/發電機;第二旋
轉軸,配置成直接連接到輸出齒輪同時將除了連接到第一旋轉軸的旋
轉元件之外的第一行星齒輪組的旋轉元件中的一個直接連接到第二行
星齒輪組的旋轉元件中的一個;第三旋轉軸,配置成直接連接到輸入
軸同時將除了連接到第一旋轉軸或第二旋轉軸的旋轉元件之外的第一
行星齒輪組的旋轉元件中的一個直接連接到第三行星齒輪組的旋轉元
件中的一個;第四旋轉軸,配置成直接連接到第二電動機/發電機同時
將除了連接到第二旋轉軸的旋轉元件之外的第二行星齒輪組的旋轉元
件中的一個直接連接到除了連接到第三旋轉軸的旋轉元件之外的第三
行星齒輪組的旋轉元件中的一個;第五旋轉軸,配置成連接到除了連
接到第二旋轉軸或第四旋轉軸的旋轉元件之外的第二行星齒輪組的旋
轉元件中的一個以便選擇性地連接到變速器殼體;第六旋轉軸,配置
成連接到除了連接到第三旋轉軸或第四旋轉軸的旋轉元件之外的第三
行星齒輪組的旋轉元件中的一個以便連接到變速器殼體;以及三個摩
擦元件,配置成選擇性地將各自的旋轉軸彼此連接或者選擇性地將各
自的旋轉軸連接到變速器殼體。

第一、第二和第三行星齒輪組全部可以由單小齒輪行星齒輪組配
置而成,并且可以包括配置成將第一太陽齒輪直接連接到第一電動機/
發電機的第一旋轉軸、配置成連接到輸出齒輪同時將第一行星架直接
連接到第二行星架的第二旋轉軸、配置成連接到輸入軸同時將第一環
形齒輪直接連接到第三行星架的第三旋轉軸、配置成連接到第二電動
機/發電機同時將第二太陽齒輪直接連接到第三環形齒輪的第四旋轉
軸、配置成連接到第二環形齒輪的第五旋轉軸以及配置成連接到第三
太陽齒輪的第六旋轉軸。

三個摩擦元件可以包括配置成選擇性地將第五旋轉軸連接到變速
器殼體的第一制動器、配置成選擇性地將第六旋轉軸連接到變速器殼
體的第二制動器以及由第二行星齒輪組的直接連接裝置配置而成并且
配置成選擇性地將第四旋轉軸連接到第五旋轉軸的第一離合器。

三個摩擦元件可以包括配置成選擇性地將第五旋轉軸連接到變速
器殼體的第一制動器、配置成選擇性地將第六旋轉軸連接到變速器殼
體的第二制動器以及由第二行星齒輪組的直接連接裝置配置而成并且
配置成選擇性地將第二旋轉軸連接到第五旋轉軸的第一離合器。

三個摩擦元件可以包括配置成選擇性地將第五旋轉軸連接到變速
器殼體的第一制動器、配置成選擇性地將第六旋轉軸連接到變速器殼
體的第二制動器以及由第二行星齒輪組的直接連接裝置配置而成并且
選擇性地將第二旋轉軸連接到第四旋轉軸的第一離合器。

另外,結合第一制動器、第二制動器和第一離合器,在EV模式1
中,可以操作第一制動器,在EV模式2中,可以操作第一離合器,在
HEV模式1中,可以操作第一制動器,在HEV模式2中,可以操作第一
離合器,在HEV模式3中,可以操作第二制動器,在ENG模式1中,可
以操作第一制動器和第二制動器,并且在ENG模式2中,可以操作第
一離合器和第二制動器。

第一行星齒輪組可以由雙小齒輪行星齒輪組配置而成,并且第二
和第三行星齒輪組可以由單小齒輪行星齒輪組配置而成,并且第一、
第二和第三行星齒輪組可以包括配置成將第一太陽齒輪直接連接到第
一電動機/發電機的第一旋轉軸、配置成連接到輸出齒輪同時將第一環
形齒輪直接連接到第二行星架的第二旋轉軸、配置成連接到輸入軸同
時將第一行星架直接連接到第三行星架的第三旋轉軸、配置成連接到
第二電動機/發電機同時將第二太陽齒輪直接連接到第三環形齒輪的第
四旋轉軸、配置成連接到第二環形齒輪的第五旋轉軸以及配置成連接
到第三太陽齒輪的第六旋轉軸。

第一和第三行星齒輪組可以由單小齒輪行星齒輪組配置而成,并
且第二行星齒輪組可以由雙小齒輪行星齒輪組配置而成,并且第一、
第二和第三行星齒輪組可以包括配置成將第一太陽齒輪直接連接到第
一電動機/發電機的第一旋轉軸、配置成連接到輸出齒輪同時將第一行
星架直接連接到第二環形齒輪的第二旋轉軸、配置成連接到輸入軸同
時將第一環形齒輪直接連接到第三行星架的第三旋轉軸、配置成連接
到第二電動機/發電機同時將第二太陽齒輪直接連接到第三環形齒輪的
第四旋轉軸、配置成連接到第二行星架的第五旋轉軸以及配置成連接
到第三太陽齒輪的第六旋轉軸。

第一和第二行星齒輪組可以由單小齒輪行星齒輪組配置而成,并
且第三行星齒輪組可以由雙小齒輪行星齒輪組配置而成,并且第一、
第二和第三行星齒輪組可以包括配置成將第一太陽齒輪直接連接到第
一電動機/發電機的第一旋轉軸、配置成連接到輸出齒輪同時將第一行
星架直接連接到第二行星架的第二旋轉軸、配置成連接到輸入軸同時
將第一環形齒輪直接連接到第三環形齒輪的第三旋轉軸、配置成連接
到第二電動機/發電機同時將第二太陽齒輪直接連接到第三行星架的第
四旋轉軸、配置成連接到第二環形齒輪的第五旋轉軸以及配置成連接
到第三太陽齒輪的第六旋轉軸。

根據本發明的示例性實施方案,在總體配置中,兩個EV模式、三
個HEV模式以及兩個ENG模式可以由三個行星齒輪組、三個摩擦元件
以及兩個電動機/發電機的組合來實施。

另外,根據本發明的示例性實施方案,可以將大于發動機扭矩的
扭矩傳輸到輸出軸,以增加機械動力傳遞路徑的使用并且使用比相同
的第一電動機/發電機的規格大的發動機動力。

另外,根據本發明的示例性實施方案,在WOT振動時,可以將大
于發動機扭矩的扭矩傳輸到輸出軸,以利用在相同車輛速度下的高發
動機動力執行高旋轉操作并且獲得較大的加速度。

另外,根據本發明的示例性實施方案,由于在HEV模式中,可以
獲得大于ENG模式的加速度,所以去除了在振動時轉換到ENG模式的
必要性從而配置相對簡單的系統,并且依據模式減少而減少了摩擦元
件,由此更大地提高了效率。

另外,通過在高速駕駛時提供ENG模式,能夠在沒有第一和第二
電動機/發電機的電負載的情況下進行駕駛,由此提高燃料效率。

通過納入本文的附圖以及隨后與附圖一起用于說明本發明的某些
原理的具體實施方式,本發明的方法和裝置所具有的其他特征和優點
將更為具體地變得清楚或得以闡明。

附圖說明

圖1是根據本發明各個示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

圖2是應用于根據本發明各個示例性實施方案的動力傳輸系統的
摩擦元件的每個操作模式的操作表。

圖3是根據本發明各個示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

圖4是根據本發明各個示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

圖5是根據本發明各個示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

圖6是根據本發明各個示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

圖7是根據本發明各個示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

應當了解,附圖并不必須是按比例繪制的,其示出了某種程度上
經過簡化了的本發明的基本原理的各個特性。在此所公開的本發明的
特定的設計特征,包括例如特定的尺寸、方向、位置和外形,將部分
地由特定目的應用和使用環境外所確定。

在這些附圖中,在貫穿附圖的多幅圖形中,附圖標記指代本發明
的相同或等效的部分。

具體實施方式

現在將具體參考本發明的各個實施方案,在附圖中和以下的描述
中示出這些實施方案的示例。雖然本發明與示例性實施方案相結合進
行描述,但應當了解,本說明書并非旨在將本發明限制為那些示例性
實施方案。相反,本發明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案,而且覆
蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍之內的
各種替換、修改、等效形式以及其它實施方案。

下文將參照所附附圖詳細描述本發明的示例性實施方案。

然而,將省略與描述無關的部分以清楚地描述本發明的示例性實
施方案,并且貫穿本說明書相同或類似的附圖標記將用來描述相同或
類似的部件。

在以下描述中,將部件名稱區分為第一、第二等的原因是區分具
有相同名稱的部件,且因此其次序并不必限于此。

圖1是根據本發明第一示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

參照圖1,根據本發明示例性實施方案的動力傳輸系統由第一行
星齒輪組PG1、第二行星齒輪組PG2和第三行星齒輪組PG3、第一電動
機/發電機MG1和第二電動機/發電機MG2以及三個摩擦元件BK1、
BK2和CL1的組合配置而成。

第一行星齒輪組PG1由單小齒輪行星齒輪組配置而成,并且包括
第一太陽齒輪S1、第一環形齒輪R1以及支撐外部嚙合在第一太陽齒輪
S1與第一環形齒輪R1之間的第一小齒輪P1的第一行星架PC1。

第二行星齒輪組PG2由單小齒輪行星齒輪組配置而成,并且包括
第二太陽齒輪S2、第二環形齒輪R2以及支撐外部嚙合在第二太陽齒輪
S2與第二環形齒輪R2之間的第二小齒輪P2的第二行星架PC2。

第三行星齒輪組PG3由單小齒輪行星齒輪組配置而成,并且包括
第三太陽齒輪S3、第三環形齒輪R3以及以旋轉的方式支撐外部嚙合在
第三太陽齒輪S3與第三環形齒輪R3之間的第三小齒輪P3的第三行星架
PC3。

第一行星齒輪組PG1、第二行星齒輪組PG2和第三行星齒輪組PG3
從發動機(ENG)開始順序地設置在相同的軸線上,并且包括六個旋
轉軸TM1至TM6,同時第一行星齒輪組的任一個旋轉元件直接連接到
第三行星齒輪組的任一個旋轉元件,并且第二行星齒輪組的任一個旋
轉元件直接連接到第三行星齒輪組的另一個旋轉元件。

更詳細來說,第一行星齒輪組PG1的第一行星架PC1直接連接到
第二行星齒輪組PG2的第二行星架PC2,第二行星齒輪組PG2的第二太
陽齒輪S2直接連接到第三行星齒輪組PG3的第三環形齒輪R3,并且第
三行星齒輪組PG3的第三行星架PC3直接連接到第一行星齒輪組PG1的
第一環形齒輪R1,并且第一行星齒輪組PG1、第二行星齒輪組PG2和
第三行星齒輪組PG3包括六個旋轉軸TM1至TM6。

第一旋轉軸TM1將第一太陽齒輪S1直接連接到第一電動機/發電機
MG1。

第二旋轉軸TM2將第一行星架PC1直接連接到第二行星架PC2,
并且同時直接連接到輸出齒輪OG,且因此作為輸出元件連續進行操
作。

第三旋轉軸TM3直接連接到輸入軸IS,同時將第一環形齒輪R1直
接連接到第三行星架PC3,且因此作為輸入元件連續進行操作。

第四旋轉軸TM4將第二太陽齒輪S2直接連接到第三環形齒輪R3,
并且也直接連接到第二電動機/發電機MG2。

第五旋轉軸TM5連接到第二環形齒輪R2并且選擇性地連接到變速
器殼體H,且因此作為固定元件進行操作。

第六旋轉軸TM6連接到第三太陽齒輪S3并且選擇性地連接到變速
器殼體H,且因此作為固定元件進行操作。

第一電動機/發電機MG1和第二電動機/發電機MG2各自具有作為
獨立電源的電動機和發電機功能。

第一電動機/發電機MG1用作直接連接到第一旋轉軸TM1以供應
旋轉動力的電動機,或者用作在通過第一旋轉軸TM1的扭矩旋轉的同
時產生電力的電力發電機。

第二電動機/發電機MG2用作直接連接到第四旋轉軸TM4以供應
旋轉動力的電動機,或者用作在通過第四旋轉軸TM4的扭矩旋轉的同
時產生電力的電力發電機。

摩擦元件之中的第一制動器BK1和第二制動器BK2是選擇性地將
旋轉元件(旋轉軸)連接到固定元件(變速器殼體)的摩擦元件,并
且第一離合器CL1是在旋轉元件之中選擇性地連接的摩擦元件,并且
可以由通過油壓彼此摩擦聯接的多片式液壓摩擦元件配置而成。

第一制動器BK1被設置成選擇性地將第五旋轉軸TM5連接到變速
器殼體H,并且第二制動器BK2被設置成選擇性地將第六旋轉軸TM6
連接到變速器殼體H。

第一離合器CL1將包括第二行星齒輪組PG2的三個旋轉元件的三
個旋轉軸TM2、TM4和TM5中的兩個互連,且因此第二行星齒輪組
PG2處于直接連接狀態下,且圖1示出了第一離合器CL1設置在第四旋
轉軸TM4與第五旋轉軸TM5之間。

圖1示出了輸入軸IS、第三旋轉軸TM3和第六旋轉軸TM6設置在
相同軸線上且因此輸入軸IS和第三旋轉軸TM3被認為是相同的軸,但
是本發明的示例性實施方案并不限于此,且因此第三旋轉軸TM3和第
六旋轉軸TM6被設定為空心軸,且因此可以沒有旋轉干擾地設置在輸
入軸IS的外圓周部分上。

另外,圖1示出了發動機ENG設置在第一行星架PG1的前面,但是
本發明的示例性實施方案并不限于此,且因此發動機ENG可以設置在
第三行星架PG3的后面。

圖2是用于應用于根據本發明第一示例性實施方案的行星齒輪系
的摩擦元件的每個操作模式的操作表。

參照圖2,以下將描述用于每個操作模式的摩擦元件的操作表。

在EV模式1中,操作第一制動器BK1,并且在EV模式2中,操作
第一離合器CL1。

在HEV模式1中,操作第一制動器BK1,并且在HEV模式2中,操
作第一離合器CL1,并且在HEV模式3中,操作第二制動器BK2。

另外,在ENG模式1中,操作第一制動器BK1和第二制動器BK2,
并且在ENG模式2中,操作第二制動器BK2和第一離合器CL1。

如以上所描述的,根據本發明第一示例性實施方案的動力傳輸系
統可以實施兩個EV模式、三個HEV模式以及兩個ENG模式。

下文中,以下將描述用于每個模式的操作原理。

[EV模式1]

EV模式是在發動機停止的狀態下將電池的動力供應到電動機/發
電機,以用電動機/發電機的動力驅動車輛的模式。

EV模式由于發動機停止而可能對燃油效率的提高產生重大影響,
并且在沒有單獨的倒擋裝置的情況下執行倒擋行駛,并且在停止之后
的起動和低速行駛時操作,且需要使得電源比輸出構件更快速地旋轉
的減速換擋比,以防止車輛在上坡道路上滑回或車輛快速加速。

在該狀況下,在EV模式1中,第二電動機/發電機MG2的操作在其
中第五旋轉軸TM5通過第一制動器BK1的操作而作為固定元件操作的
狀態下進行控制,以依據第二行星齒輪組PG2的齒輪比執行減速輸
出,同時執行到第四旋轉軸TM4的輸入。

[EV模式2]

電動機/發電機具有依據旋轉速度和扭矩而改變的效率,這意味著
即使供應相同的電流,在電能中到旋轉的機械能和扭矩的轉換比也不
同。

也就是說,EV模式中使用的電池的電流是通過發動機中的燃料燃
燒或者再生制動積累的能量,并且有效地使用所積累的能量,而與和
燃料效率提高直接有關的產生路徑無關。

鑒于此原因,近來,電動車輛傾向于具有至少兩級的變速器,并
且即使在EV模式中,混合動力電動車輛優選地具有至少兩級的變速
器,且因此即使在本發明的示例性實施方案中,混合動力電動車輛也
被認為具有EV模式2。

考慮到這一方面,描述EV模式2的換擋過程,在EV模式2中,在
以EV模式1駕駛期間車輛速度增加,且因此在第二電動機/發電機MG2
的效率不良之處釋放第一制動器BK1的操作,并且控制第一離合器
CL1的操作。

隨后,操作第一離合器CL1(其是第二行星齒輪組PG2的直接連
接設備),且因此第二行星齒輪組PG2處于直接連接狀態下,這樣使
得所有旋轉軸TM2、TM4和TM5在相同速度下旋轉的同時將輸入輸出
到第二行星齒輪組。

[HEV模式1]

在HEV模式1中,發動機的動力通過機械路徑和電路徑傳輸到輸
出構件,并且動力分布由行星齒輪組執行,連接到行星齒輪組的發動
機和電動機/發電機可以與車輛速度無關地任意地控制旋轉速度,且因
此可以用作電控無級變速器。

因此,典型的變速器相對于給定的車輛速度具有固定的發動機速
度和扭矩,而電控無級變速器可以自由地改變發動機速度和扭矩,由
此最大化發動機的操作效率并提高燃料效率。

考慮到這一方面,在EV模式1中,第一行星齒輪組PG1的第二旋
轉軸TM2通過連接到輸出齒輪OG受到限制,并且其余的第一旋轉軸
TM1和第三旋轉軸TM3自由旋轉。

因此,在發動機(ENG)使用第一電動機/發電機MG1起動之
后,發動機ENG和第一電動機/發電機MG1的速度可以獨立于車輛速
度地進行控制。

[HEV模式2]

根據本發明的示例性實施方案,輸入分支模式可以被設定為二,
發動機和電動機/發電機相對于車輛速度的轉速比通常可以通過改變第
二行星齒輪組PG2的齒輪比而設定為二,并且相對于每個旋轉元件的
旋轉速度的水平總體上減小,由此幫助提高燃料效率。

在EV模式2中,僅第一行星齒輪組PG1的第二旋轉軸TM2通過連
接到輸出齒輪OG而受到限制,并且其余的第一旋轉軸TM1和第三旋
轉軸TM3自由旋轉。

因此,當發動機ENG和第一電動機/發電機MG1受到控制時,發
動機ENG和第一電動機/發電機MG1的速度可以以與車輛速度無關的
無級變速的方式進行控制。

另外,當第一電動機/發電機MG1逆時針旋轉時,第一電動機/發
電機MG1用作發電機,并且當第一電動機/發電機MG1順時針旋轉時
(在此狀況下,發動機ENG的旋轉速度比之前降低更多),第一電動
機/發電機MG1用作電動機。

這樣,由于發動機ENG和第一電動機/發電機MG1可以以無級變
速的方式進行控制(如果需要),所以能夠呈現出極好的燃料效率性
能和動力性能。

[HEV模式3]

在混合輸入分支模式中,連接到輸出構件的電動機/發電機的旋轉
速度受限于車輛速度,并且因此難以有效地操作電動機/發電機并減少
了容量。

具體來說,當車輛速度提高并且因此受限于車輛速度的電動機/發
電機的旋轉速度提高時,電動機/發電機的效率降低并且因此不能實現
最佳的燃料效率。

在此狀況下,當發動機ENG和兩個電動機/發電機MG1和MG2都
可以通過將連接至發動機ENG的第一行星齒輪組PG1與連接至輸出齒
輪OG的第二行星齒輪組PG2的兩個不同的旋轉元件相聯接來獨立于車
輛速度地控制旋轉速度時,無級變速器功能再次運行以促進燃料效率
的提高。

因此,當操作第二制動器BK2時,第二電動機/發電機MG2的速度
和扭矩通過第三行星齒輪組PG3而受限于發動機ENG的速度和扭矩,
并且第一行星齒輪組PG1和第二行星齒輪組PG2通過第二旋轉軸TM2
彼此連接,從而使得速度和扭矩可以彼此受限。

另外,第一電動機/發電機MG1和第二電動機/發電機MG2需要具
有彼此間的電能平衡,并且第一行星齒輪組PG1和第二行星齒輪組
PG2的所有旋轉元件在與速度和扭矩具有相互關系的同時執行電控無
級變速器功能。

[ENG模式1]

提高混合動力電動車輛的燃料效率的核心技術可以被認為是制動
能量的回收和再利用以及發動機操作點的自由控制。

另外,為了控制發動機的操作點,涉及兩次能量轉換過程:將發
動機的機械能轉換為電動機/發電機中的電能的過程以及將電動機/發
電機的電能轉換為電動機/發電機中的機械能的過程。

能量轉換導致轉換過程中間的損耗而沒有輸出所有能量,并且在
任何駕駛狀態下,燃料效率在僅由發動機驅動的ENG模式中而非在
HEV模式中可以是極好的。

也就是說,在ENG模式1中,當第一制動器BK1和第二制動器BK2
彼此嚙合,發動機ENG的動力通過第二旋轉軸TM2傳遞到輸出齒輪
OG。在此狀況下,由于不需要第一電動機/發電機MG1和第二電動機/
發電機MG2的動力,所以車輛僅由發動機的動力驅動,并且由于從動
力傳遞路徑中排除了行星齒輪組,所以呈現高動力傳遞效率特征。

[ENG模式2]

在ENG模式2中,當第一離合器CL1與第二制動器BK2嚙合時,第
二行星齒輪組PG2的所有旋轉元件TM2、TM4和TM5整體地旋轉,并
且發動機ENG的動力通過第三行星齒輪組PG3傳遞到輸出齒輪OG,且
因此實現與第三行星齒輪組PG3的齒輪比相同的換擋比。

如以上所描述的,根據本發明的第一示例性實施方案,在總體配
置中,兩個EV模式、三個HEV模式以及兩個ENG模式可以通過三個
行星齒輪組PG1、PG2和PG3、三個摩擦元件BK1、BK2和CL1以及兩
個電動機/發電機MG1和MG2的組合來實施。

另外,根據本發明的第一示例性實施方案,發動機ENG的動力輸
入到第一行星齒輪組PG1的第一環形齒輪R1,并且第一電動機/發電機
MG1的動力輸入到第一太陽齒輪S1,以將大于發動機ENG扭矩的扭矩
傳遞到輸出軸OS,由此增加機械動力傳遞路徑的使用并且使用比相同
的第一電動機/發電機MG1的規格大的發動機的動力。

另外,根據本發明的第一示例性實施方案,在WOT振動時,大于
發動機扭矩的扭矩可以被傳遞到輸出軸,以利用在相同車輛速度下的
大發動機動力實施高旋轉操作,并且獲得更大的加速度。

另外,根據本發明的第一示例性實施方案,由于在HEV模式下可
以獲得比ENG模式下大的加速度,所以去除了在振動時轉換到ENG模
式的必要性,從而配置相對更簡單的系統,并且依據模式減少而減少
摩擦元件,由此更大地提高效率。

另外,在高速駕駛時提供ENG模式,以便在沒有第一電動機/發電
機MG1和第二電動機/發電機MG2的電負載的情況下執行駕駛,由此
提高燃料效率。

圖3是根據本發明第二示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

參照圖3,根據本發明的第一示例性實施方案,第一離合器CL1
(其是第二行星齒輪組PG2的直接連接設備)設置在第四旋轉軸TM4
與第五旋轉軸TM5之間,但是根據本發明的第二示例性實施方案,第
一離合器CL1(其是第二行星齒輪組PG2的直接連接設備)設置在第
二旋轉軸TM2與第五旋轉軸TM5之間。

與本發明的第一示例性實施方案相比,在本發明第二示例性實施
方案的情況下,僅第一離合器CL1的設置位置不同而其操作效果相
同,因此將省略其詳細描述。

圖4是根據本發明第三示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

參照圖4,根據本發明的第一示例性實施方案,第一離合器CL1
(其是第二行星齒輪組PG2的直接連接設備)設置在第四旋轉軸TM4
與第五旋轉軸TM5之間,但是根據本發明的第三示例性實施方案,第
一離合器CL1(其是第二行星齒輪組PG2的直接連接設備)設置在第
二旋轉軸TM2與第四旋轉軸TM4之間。

與本發明的第一示例性實施方案相比,在本發明第三示例性實施
方案的情況下,僅第一離合器CL1的設置位置不同而其操作效果相
同,因此將省略其詳細描述。

圖5是根據本發明第四示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

參照圖5,根據本發明的第一示例性實施方案,第一行星齒輪組
PG1由單小齒輪行星齒輪組配置而成,但是根據本發明的第四示例性
實施方案,第一行星齒輪組PG1由雙小齒輪行星齒輪組配置而成。

因此,與第一行星齒輪組PG1相關的第一旋轉軸TM1配置成連接
到第一太陽齒輪S1,第二旋轉軸TM2配置成將第一環形齒輪R1連接到
第二行星齒輪組PC2,并且第三旋轉軸TM3配置成將第一行星架PC1
連接到第三行星架PC3。

與本發明的第一示例性實施方案相比,在本發明第四示例性實施
方案的情況下,僅第二旋轉軸TM2和第三旋轉軸TM3的配置不同而其
操作效果相同,因此將省略其詳細描述。

圖6是根據本發明第五示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

參照圖6,根據本發明的第一示例性實施方案,第二行星齒輪組
PG2由單小齒輪行星齒輪組配置而成,但是根據本發明的第五示例性
實施方案,第二行星齒輪組PG2由雙小齒輪行星齒輪組配置而成。

因此,與第二行星齒輪組PG2相關的第二旋轉軸TM2配置成將第
一行星架PC1連接到第二環形齒輪R2,第四旋轉軸TM4配置成將第二
太陽齒輪S2連接到第三環形齒輪R3,并且第五旋轉軸TM5配置成連接
到第二行星架PC2。

與本發明的第一示例性實施方案相比,在本發明第五示例性實施
方案的情況下,僅第二旋轉軸TM2和第五旋轉軸TM5的配置不同而其
操作效果相同,因此將省略其詳細描述。

圖7是根據本發明第六示例性實施方案的動力傳輸系統的配置
圖。

參照圖7,根據本發明的第一示例性實施方案,第三行星齒輪組
PG3由單小齒輪行星齒輪組配置而成,但是根據本發明的第六示例性
實施方案,第三行星齒輪組PG3由雙小齒輪行星齒輪組配置而成。

因此,與第三行星齒輪組PG3相關的第三旋轉軸TM3配置成將第
一環形齒輪R1連接到第三環形齒輪R3,第四旋轉軸TM4配置成將第二
太陽齒輪S2連接到第三行星架PC3,并且第六旋轉軸TM6配置成連接
到第三太陽齒輪S3。

與本發明的第一示例性實施方案相比,在本發明第六示例性實施
方案的情況下,僅第三旋轉軸TM3和第四旋轉軸TM4的配置不同而其
操作效果相同,因此將省略其詳細描述。

為了方便解釋和精確限定所附權利要求,術語“上”、
“下”、“內”和“外”被用于參考附圖中所顯示的這些特征的位置
來描述示例性實施方式的特征。

前面對本發明具體示例性實施方案所呈現的描述是出于說明和描
述的目的。這些描述并非想窮盡本發明,或者將本發明限制為所公開
的精確形式,并且很顯然,根據上述教導,可以進行很多改變和變
化。選擇示例性實施方案并進行描述是為了解釋本發明的特定原理及
其實際應用,從而使得本領域的其它技術人員能夠實現并利用本發明
的各種示例性實施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發明的范圍
旨在由所附權利要求書及其等價形式所限定。

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混合 動力 電動 車輛 傳輸 系統
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