[发明专利]具有三个互连的齿轮组的电动变速传动装置

说明书

技术领域

本发明涉及在功率分配可变速比范围内选择运行的电动变速传动装 置，其具有三个行星齿轮组，两个电动机/发电机和至少两个转矩传递装置。

背景技术

内燃机，特别是往复活塞式内燃机，当前用来推动大多数车辆。这 种发动机是一种相对高效，紧凑，轻便和廉价的机构，能够将燃料形式的高度 集中能量转换为有用的机械功率。新颖的传动系统可与内燃机配合使用，减小 燃料消耗及污染物排放，可以为公众带来极大利益。

车辆对内燃机的要求的广泛变化增加了燃料消耗和排放，超出了发 动机的理想情况。车辆通常由这种发动机来推动，在冷状态下由小电动机和较 小的蓄电池启动，然后通过推动力和辅助设备迅速进入负载状态。这种发动机 还在宽的速度范围内以及宽的负载范围下运行，通常均值大约为其最大功率的 五分之一。

车辆传动装置通常把机械功率从发动机传递到驱动系统的其余部 分，例如固定最终传动机构、车桥和车轮。典型的机械传动装置允许发动机运 行存在一些自由度，这通常是通过对五或六个不同的传动比的交替选择、在车 辆静止时允许发动机对附属装置进行操作的空档选择、以及在发动机运转时允 许传动比之间的平稳转换和从静止状态下起动车辆的离合器或扭矩转换器来实 现的。传动齿轮选择通常允许功率以转矩增加和速度降低的传动比、以称作超 速驱动的扭矩减小和速度增加的传动比、或者以倒档传动比从发动机传送到驱 动系统的其余部分。

发电机可将来自发动机的机械功率转换为电功率，而电动机可将电 功率以不同转矩和速度转换回用于车辆传动系统的其余部分的机械功率。这种 结构允许在电动机限度内，在发动机与传动系统其余部分之间转矩比和速度比 连续变化。用作推动功率源的蓄电池可以添加到这种结构中，形成串联混合动 力电传动系统。

串联混合动力系统允许发动机以与推动车辆所需的转矩、速度和功 率一定程度上独立的方式运行，因此可对发动机进行控制以改进排放和效率。 这种系统允许连接到发动机的电机用作电动机来启动发动机。这种系统还允许 将连接到传动系其它部分上的电机用作发电机，通过再生制动从车辆减速过程 中将能量回收到电池中。串联式电力驱动的问题是，能够在发电机内将全部发 动机功率从机械功率转换为电功率和在驱动电动机内从电功率转换为机械功率 的电机的重量和成本，以及这些转换中有用能量的损失。

功率分配传动装置可使用一般理解为“差速齿轮装置”的方式来实现 输入与输出之间连续可变的转矩比和速度比。电动变速传动装置可采用差速齿 轮装置并通过一对电动机/发电机来发送其传输功率的一部分。功率的其余部分 经过另一个平行路径进行传输，所述路径是固定速比或者作为替代地传动比可 选择的全机械且直接的。

如本领域技术人员所公知的，差速齿轮装置的一种形式是行星齿轮 组。在不同的齿轮传动的发明中行星齿轮传动通常用于优选实施例，其优点是 紧凑以及行星齿轮组的所有部件之间的不同的扭矩和速度比。然而，也可以不 使用行星齿轮来构造本发明，如通过在结构中使用锥形齿轮或其它齿轮来实现， 其中齿轮组的至少一个零件的转速始终为另外两个零件速度的加权平均。

混合动力电动车辆传动装置还包括一个或多个蓄电装置。典型的装 置是化学蓄电池，但也可以包括电容式或机械式装置，例如电动飞轮。蓄电装 置允许从传动系统到车辆的机械输出功率不同于从发动机到传动系统的机械输 入功率。电池或其它装置还允许用传动系统来启动发动机以及实现车辆再生制 动。

车辆内的电动变速传动装置可以仅将机械功率从发动机输入传递到 最终传动输出。为此，一个电动机/发电机所产生的电功率平衡于电损失和另一 个电动机/发电机消耗的电功率。通过使用上述的蓄电池，一个电动机/发电机产 生的电功率可以大于或小于另一个电动机/发电机消耗的电功率。电池的电功率 有时可以允许两个电动机/发电机都用作电动机，尤其是在车辆加速时辅助发动 机。两个电动机有时可以用作为电池充电的发电机，，尤其是在车辆再生制动时。