[发明专利]混合动力系

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有纯电力操作模式的混合动力系，其中，多个电动机/ 发电机作为电动机在输出构件上提供转矩。

背景技术

电力可变式变速器通常具有连接到发动机的输入构件和一个或两个连接 到行星齿轮组不同构件的电动机/发电机，从而获得一种或多种电力可变的操作模式、 固定转速比模式以及在连接电池时的纯电力(电池供电的)模式。电力可变的变速器 可以通过各种方式改善车辆燃料经济性。例如，在怠速、减速和刹车阶段期间以及低 速或轻载运转阶段期间，关掉发动机从而消除由发动机阻力引起的效率损失。获得的 制动能(其是通过再生制动获得的)或由在发动机运转期间用作发电机的一个电动机 储存的能量，在这些发动机关闭阶段期间被利用来使发动机关闭保持得更久、补充发 动机转矩或功率，和/或在较低发动机转速下运转，或者补充辅助电源。通过电动机/ 发电机在发动机开动期间的运行来对发动机转矩或功率的瞬间需求进行补充，电力可 变的模式，能够减小发动机的尺寸而不降低外在的车辆性能。另外，为了特定功率需 求量可将发动机运行在最佳效率点处或附近，因为在齿轮组和电动机/发电机的作用 下，发动机与变速器的输出构件之间的转速比是连续可变的。另外，电动机/发电机在 附属发电上很有效率，并且电池的电功率充当可用转矩储备，使得能在相对低的变速 器数字转速比下运转。

发明内容

本发明提供了一种具有改进效率的混合动力系，其在纯电力操作模式下工 作，在纯电力操作模式中，多个电动机/发电机作为电动机在输出构件上提供转矩。每 个电动机/发电机可以被独立控制，这就允许动力系比在纯电力模式中只有单个电动机 /发电机用作电动机的更有效地运行。当在纯电力操作模式中单个电动机/发电机必须 为车辆提供功率时，它就必须设计成涵盖大范围的操作条件，包括那些需要以某种峰 值容量进行操作的能力的条件，在这种情况下的效率比在较典型的操作条件下的更 低。

具体地说，提供了一前混合动力系，其包括可操作地连接输入构件的发动 机。发动机不被限制成特定类型的发动机，并且可以是内燃机、柴油机、燃料电池等 等。动力系包括具有第一、第二电动机/发电机的变速器、具有多个构件的差动齿轮组 以及可选择性地接合的转矩传递机构。输入构件、输出构件、发动机和电动机/发电机 通过转矩传递机构的不同组合方式的接合经由差动齿轮组而选择性地互连。电子控制 器可操作地连接到电动机/发电机并且配置成控制电动机/发电机、发动机和转矩传递 机构从而在输入构件与输出构件之间提供多种操作模式，所述多种操作模式包括纯电 力操作模式，其中，第一、第二电动机/发电机中的一个用作电动机从而在输出构件处 提供转矩，而第一、第二电动机/发电机中的另一个被保持成或由控制器控制成在平衡 状态中自由地寻求(也就是说，因为它的转速不受到差动齿轮组的限制)不动的或接 近不动的转速以最小化损耗。另一种纯电力操作模式式也是可用的，其中，发动机是关 闭的，并且一种纯电力操作模式中，发动机是关闭的并且两个电动机/发电机都用作电 动机从而在输出构件处提供转矩。优选地，一种纯发动机操作模式是可用的，以及至 少一种电力可变操作模式，其可以是输入分离、输出分离或复合分离的，这取决于具 体的变速器布置。

变速器可以是“插入式(plug-in)”混合变速器，因为连接到每个电动机/ 发电机以向其提供功率或从其接收功率的储能装置可被配置成可操作地连接到场外 (offboard)电源以对储能装置再充电。

本文中，电动机/发电机“用作电动机”是指它从能量储存装置接收储存能 量以向变速器提供机械功率。本文中，电动机/发电机“用作发电机”是指它从变速器 接收机械功率以向储能装置提供能量。

在本发明的范围内，电动机/发电机可以具有基本相同的最大转矩和功率输 出、基本相同的输入电压和输入电流需求，或者可以在这些方面不同。因此，在设计 发动机以满足不同的预期运转能力和空间装配需求上提供了相当大的灵活性。

根据下文参照附图对本发明优选实施例的详细描述，本发明的上述特征和 优点及其他特征和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是以杠杆图(lever diagram)形式示出的具有一个差动齿轮组的混合 动力系的第一实施例的示意图；

图2是以杠杆图形式示出的具有一个差动齿轮组的混合动力系的第二实施 例的示意图；