[发明专利]用于动力系的电动转矩变换器和操作车辆的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有电动转矩变换器(electric torqueconverter)的动力系(powertrain)以及一种操作车辆的方法。 

背景技术

具有自动变速器的动力系常常利用连接在内燃机和具有可选择的固定传动比的传动装置(gearing arrangement)之间的液压转矩变换器。转矩变换器是一种降低速度并且增加转矩从而增加变速器的总速比的液力耦合器。转矩变换器允许发动机稍微独立于该变速器而旋转，因而部分地使该发动机与该变速器去耦合，并且当汽车怠速时允许该发动机转动而不需要对该变速器的大制动力。 

混合电动可变(electrically variable)动力系包括发动机以及从该发动机和一个或多个电动机/发电机(motor/generator)接收功率流的变速器。混合电动无级变速器(electrically variabletransmission)具有差动齿轮组，其中来自该发动机的功率和来自该电动机/发电机的功率流过该差动齿轮组的不同构件。混合电动无级变速器可以包括转矩传递机构，其在各种接合(engagement)方案中可控以提供操作模式的组合，所述操作模式包括电动可变范围和固定传动比二者。该电动可变范围典型地提供平稳操作，而该固定传动比提供某些条件下(例如连续公路巡航)的最大转矩性能和最大燃料经济。该电动可变范围是经由机电功率路径而建立的，其中从发动机传递到输出的一部分功率由一个电动机/发电机转换为电力，然后由另一个电动机/发电机转换回机械功率。固定传动比典型地通过将电动机/发电机和发动机直接耦合在一起来提供优良的变速器输出转矩和车辆加速度。在固定传动比中，从变速器输入构件到变速器输出构件的功率流路径被认为完全通过机械功率路径，因为速度不由电动机/发电机改变。 

发明内容

适于连接在发动机和变速器传动装置(transmission gearing arrangement)之间的电动转矩变换器可以被认为是实现混合车辆操作模式的液压转矩变换器的替换。该电动转矩变换器是电气和机械部件的装置，而不是液压转矩变换器。具体地说，该电动转矩变换器是动力系的一部分，该动力系还包括该发动机和该变速器传动装置。该电动转矩变换器具有转矩变换器输入构件，用于从该发动机接收功率或将功率提供给该发动机。该电动转矩变换器还包括差动齿轮组，其可以用具有第一、第二和第三节点的杆图(lever diagram)来表示，其中该转矩变换器输入构件连接到该第一节点。该电动转矩变换器包括连接到该第二节点的电动机/发电机。电池向该电动机/发电机提供功率或从该电动机/发电机接收功率。该第三节点连接到该变速器传动装置的输入构件。制动器能够选择性地接合以将第一节点挡接(ground)到固定构件。制动器的接合提供再生制动模式和仅电动驱动模式，其中该电动机/发电机通过该差动齿轮组连接到该变速器传动装置。 

优选地，提供第一离合器以将该发动机与其它节点中的一个连接。如果该电动转矩变换器输入构件连续地连接到第一节点，则该第一离合器的接合锁定该差动齿轮组，使得在混合操作模式中，所有元件以相同的速度旋转。然而，在一些实施例中，该电动转矩变换器输入构件不是连续地连接到第一节点，在这样的情况下，提供第二离合器以选择性地使该转矩变换器输入构件和第一节点接合。该制动器和第一离合器(以及第二离合器，如果在具体实施例中提供的话)的接合安排(schedule)允许使用电动机/发电机冷起动发动机、“转矩变换器”模式以及并联混合模式，在”转矩变换器”模式中来自该电动机/发电机和发动机二者的转矩和旋转速度通过该差动齿轮组被组合，在该并联混合模式中来自该电动机/发电机和发动机二者的转矩以共同的旋转被组合。具有该电动转矩变换器的动力系可能比提供相似模式能力的混合电动可变动力系具有更低的装配和部件成本，因为混合电动可变动力系典型地需要两个电动机/发电机。其他仅具有一个电动机/发电机的混合动力系典型地受限于直接并联混合操作模式和仅电动模式。