專利名稱：具有至少三個電可變運行模式的單行星齒輪混合動力系的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合動力系，更具體地涉及一種具有兩個電動機/發(fā)電機、發(fā)動機和 單個行星齒輪組的混合動力系。
背景技術(shù)：
用于車輛的混合動力系在不同的車輛運行條件下使用不同的動力源。電-機混合 動力系通常具有內(nèi)燃發(fā)動機(諸如柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機、空氣發(fā)動機)或燃料電池、以 及一個或多個電動機/發(fā)電機。不同的運行模式(諸如純發(fā)動機運行模式、純電動運行模 式、和電可變運行模式)通過在不同的組合下接合制動器和/或離合器并控制發(fā)動機和電 動機/發(fā)電機而建立。由于所述不同的運行模式可用于改善燃油效率，所以它們是有利的。 然而，混合動力系所需的附加零部件(諸如電動機/發(fā)電機、行星齒輪組、制動器和/或離 合器)會增加車輛整體成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種混合動力系，該混合動力系具有最小數(shù)量的零部件而不會犧牲可 用的運行模式和性能優(yōu)點。例如，所述動力系僅具有一個行星齒輪組、兩個電動機/發(fā)電機 以及五個扭矩傳遞機構(gòu)(包括僅一個帶離合器(即僅一個制動器))，并且所述動力系能夠 在至少兩個純電動運行模式、至少兩個純發(fā)動機運行模式以及至少三個電可變運行模式下 運行。該構(gòu)造允許發(fā)動機在充電條件的低電池電量狀態(tài)下用于車輛起動，由此與具有兩個 電動機/發(fā)電機的其它混合動力系結(jié)構(gòu)相比允許使用較小的電池。進一步，可以檢測系統(tǒng) 失效(諸如對電動機/發(fā)電機有影響的失效)，并且控制所述動力系以防止在此種情況下電 動機/發(fā)電機受到損壞。因為僅一個扭矩傳遞機構(gòu)是制動器(即帶離合器)，所以發(fā)熱和離 合器維護得以最小化。具體地說，所述混合動力系具有發(fā)動機、輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和固定構(gòu)件。所述動 力系僅具有單個行星齒輪組，所述單個行星齒輪組具有第一、第二、和第三構(gòu)件，優(yōu)選地分 別是環(huán)形齒輪構(gòu)件、行星架構(gòu)件和恒星齒輪構(gòu)件。所述輸入構(gòu)件連接成與所述發(fā)動機一起 旋轉(zhuǎn)。所述輸出構(gòu)件連接成與所述第二構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)。設(shè)置有第一和第二電動機/發(fā)電 機以及五個扭矩傳遞機構(gòu)(僅包括一個制動器)。第一扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以 將所述第一構(gòu)件固連至固定構(gòu)件。第二扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將第一電動機/ 發(fā)電機連接成與所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)。第三扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將輸入構(gòu) 件連接成與所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)。第四扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將輸入構(gòu)件連 接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)。第五扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將第二電動機/發(fā) 電機連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，或者能夠選擇性地接合以將第二電動機/發(fā)電機連 接成與所述輸出構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)。所述扭矩傳遞機構(gòu)能夠以不同的組合接合，以建立至少兩 個純電動運行模式、至少兩個純發(fā)動機運行模式以及至少三個電可變運行模式。在一個實 施例中，所述扭矩傳遞機構(gòu)以不同的組合接合，從而建立兩個純發(fā)動機(固定檔位)運行模式、兩個純電動運行模式、以及四個電可變運行模式。在另一實施例中，所述扭矩傳遞機構(gòu) 以不同的組合接合，從而建立三個純發(fā)動機(固定檔位)運行模式、四個純電動運行模式、 三個電可變運行模式、以及電扭矩轉(zhuǎn)換器運行模式。一個或多個控制器能夠監(jiān)測所述電動機/發(fā)電機的、諸如與所述電動機/發(fā)電機 相關(guān)的零部件失效或所述電動機/發(fā)電機失效的運行條件。在指示此種失效的預(yù)定運行條 件下，所述控制器將響應(yīng)于監(jiān)測到的運行條件而接合那些建立所述純發(fā)動機運行模式之一 (或者所述電扭矩轉(zhuǎn)換器運行模式)的扭矩傳遞機構(gòu)。通過依賴于來自發(fā)動機的動力，防止 了對所述電動機/發(fā)電機的損壞。另外，所述一個或多個控制器可監(jiān)測用于將所存儲能量 提供給所述電動機/發(fā)電機的能量存儲裝置(諸如電池)的充電狀態(tài)，并且在所述充電狀 態(tài)下降到低于預(yù)定的最低充電狀態(tài)時，接合那些建立所述純發(fā)動機運行模式之一的扭矩傳 遞機構(gòu)。方案1、一種用于車輛的混合動力系，包括發(fā)動機；輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和固定構(gòu)件；單個行星齒輪組，其具有第一、第二和第三構(gòu)件，其中所述輸入構(gòu)件連接成與所述 發(fā)動機一起旋轉(zhuǎn)；其中所述輸出構(gòu)件連接成與所述第二構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)；第一和第二電動機/發(fā)電機；第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞機構(gòu)；其中所述第一扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一構(gòu)件固連至所述固 定構(gòu)件，其中所述第二扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一電動機/發(fā)電機連接 成與所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第三扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述輸入 構(gòu)件連接成與所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第四扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將 所述輸入構(gòu)件連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第五扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地 接合以將所述電動機/發(fā)電機中的一個連接成與所述第三構(gòu)件和所述輸出構(gòu)件中的一個 一起旋轉(zhuǎn)；并且其中所述扭矩傳遞機構(gòu)能夠以不同的組合進行接合，從而建立至少兩個純 電動運行模式、至少兩個純發(fā)動機運行模式以及至少三個電可變運行模式。方案2、如方案1所述的混合動力系，其中所述第一和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合且所 述第一電動機/發(fā)電機以電動機方式運行以建立所述至少兩個純電動運行模式中的一個; 并且其中所述第二和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合且所述第一和第二電動機/發(fā)電機以電 動機方式運行以建立所述至少兩個純電動運行模式中的另一個。方案3、如方案1所述的混合動力系，其中所述至少兩個純電動運行模式包括第一純電動運行模式，在該模式中所述第一扭矩傳遞機構(gòu)接合且所述第一電動機 /發(fā)電機以電動機方式運行，第二純電動運行模式，在該模式中所述第二扭矩傳遞機構(gòu)接合且兩個所述電動機 /發(fā)電機都以電動機方式運行，第三純電動運行模式，在該模式中所述第一和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合且兩個所述 電動機/發(fā)電機都以電動機方式運行，以及第四純電動運行模式，在該模式中所述第二和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合且所述第一和第二電動機/發(fā)電機以電動機方式運行。方案4、如方案1所述的混合動力系，其中所述第五扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接 合以將所述第二電動機/發(fā)電機連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第二、第三和 第五扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述電可變運行模式中的第一電可變運行模式，在所述第一 電可變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個或兩個和所述發(fā)動機通過所述行星齒輪 組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；其中所述第二、第四和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述至少三個電可變運行模 式中的第二電可變運行模式，在所述第二電可變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個 或兩個和所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；其中所述第三和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述至少三個電可變運行模式中 的第三電可變運行模式，在所述第三電可變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個或兩 個和所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；并且其中所述第二和第四扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述至少三個電可變運行模式中 的第四電可變運行模式，在所述第四電可變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個或兩 個和所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩。方案5、如方案1所述的混合動力系，其中所述第二電動機/發(fā)電機連接成與所述 第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，且所述第五扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一電動機/發(fā) 電機連接成與所述輸出構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)；其中所述第三和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述 至少三個電可變運行模式中的第一電可變運行模式，在所述第一電可變運行模式中所述電 動機/發(fā)電機中的一個或兩個和所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供 扭矩；其中所述第二和第三扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述至少三個電可變運行模式中 的第二電可變運行模式，在所述第二電可變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個或兩 個和所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；并且其中所述第二和第四扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述至少三個電可變運行模式中 的第三電可變運行模式，在所述第三電可變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個或兩 個和所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩。方案6、如方案1所述的混合動力系，其中在所述至少兩個純發(fā)動機運行模式中的 第一純發(fā)動機運行模式中，所述第一和第四扭矩傳遞機構(gòu)接合，且所述發(fā)動機被供能，以通 過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；并且其中在所述至少兩個純發(fā)動機運行模式中的第二純發(fā)動機運行模式中，所述第三 和第四扭矩傳遞機構(gòu)接合，且所述發(fā)動機被供能，以通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件 處提供扭矩。方案7、如方案6所述的混合動力系，進一步包括能量存儲裝置，其以可運轉(zhuǎn)的方式連接至所述電動機/發(fā)電機，用于向所述電動 機/發(fā)電機提供所存儲的能量；以及一個或多個控制器，其能夠監(jiān)測所述能量存儲裝置和所述電動機/發(fā)電機的運行 條件，并且能夠響應(yīng)于監(jiān)測到的、指示所存儲的能量低于預(yù)定水平或者所述電動機/發(fā)電 機中的至少一個失效的運行條件而建立所述純發(fā)動機運行模式中的一個。
方案8、如方案1所述的混合動力系，其中在所述至少兩個純發(fā)動機運行模式中的 第一純發(fā)動機運行模式中，所述第一和第四扭矩傳遞機構(gòu)接合，且發(fā)動機被供能，以通過所 述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；其中在所述至少兩個純發(fā)動機運行模式中的第二純發(fā)動機運行模式中，所述第 二、第三和第四扭矩傳遞機構(gòu)接合，且所述發(fā)動機被供能，以通過所述行星齒輪組在所述輸 出構(gòu)件處提供扭矩；其中在所述至少兩個純發(fā)動機運行模式中的第三純發(fā)動機運行模式中，所述第 一、第四和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合，且所述發(fā)動機被供能，以通過所述行星齒輪組在所述輸 出構(gòu)件處提供扭矩；并且其中所述第三扭矩傳遞機構(gòu)接合，且所述發(fā)動機被供能，以建立電扭矩轉(zhuǎn)換器運 行模式，在所述電扭矩轉(zhuǎn)換器運行模式中，來自所述發(fā)動機的扭矩通過所述行星齒輪組放 大，且所述第二電動機/發(fā)電機在所述恒星齒輪構(gòu)件處提供扭矩。方案9、如方案8所述的混合動力系，進一步包括能量存儲裝置，其以可運轉(zhuǎn)的方式連接至所述電動機/發(fā)電機，用于向所述電動 機/發(fā)電機提供所存儲的能量；以及一個或多個控制器，其能夠監(jiān)測所述能量存儲裝置和所述電動機/發(fā)電機的運行 條件，并且能夠響應(yīng)于監(jiān)測到的、指示所存儲的能量低于預(yù)定水平或者所述電動機/發(fā)電 機中的至少一個失效的運行條件而建立所述純發(fā)動機運行模式或所述電扭矩轉(zhuǎn)換器運行 模式中的任一個。方案10、如方案1所述的混合動力系，其中所述第一構(gòu)件是環(huán)形齒輪構(gòu)件，所述第 二構(gòu)件是行星架構(gòu)件，而所述第三構(gòu)件是恒星齒輪構(gòu)件。方案11、一種用于車輛的混合動力系，包括發(fā)動機；輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和固定構(gòu)件；單個行星齒輪組，其具有環(huán)形齒輪構(gòu)件、恒星齒輪構(gòu)件和行星架構(gòu)件，其中所述輸 入構(gòu)件連接成與所述發(fā)動機一起旋轉(zhuǎn)；其中所述輸出構(gòu)件連接成與所述行星架構(gòu)件一起旋 轉(zhuǎn)；第一和第二電動機/發(fā)電機；第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞機構(gòu)；其中所述第一扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一構(gòu)件固連至所述固 定構(gòu)件，其中所述第二扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一電動機/發(fā)電機連接 成與所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第三扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述輸入 構(gòu)件連接成與所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第四扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將 所述輸入構(gòu)件連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第五扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地 接合以將所述第二電動機/發(fā)電機連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)；并且其中所述扭矩傳 遞機構(gòu)能夠以不同的組合進行接合，從而建立兩個純電動運行模式、兩個純發(fā)動機運行模 式以及四個電可變運行模式。方案12、如方案11所述的混合動力系，進一步包括能量存儲裝置，其以可運轉(zhuǎn)的方式連接至所述電動機/發(fā)電機，用于向所述電動
8機/發(fā)電機提供所存儲的能量；以及一個或多個控制器，其能夠監(jiān)測所述能量存儲裝置和所述電動機/發(fā)電機的運行 條件，并且能夠響應(yīng)于監(jiān)測到的、指示所存儲的能量低于預(yù)定水平或者所述電動機/發(fā)電 機中的至少一個失效的運行條件而建立所述純發(fā)動機運行模式中的一個。方案13、一種用于車輛的混合動力系，包括發(fā)動機；輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和固定構(gòu)件；單個行星齒輪組，其具有環(huán)形齒輪構(gòu)件、恒星齒輪構(gòu)件和行星架構(gòu)件，其中所述輸 入構(gòu)件連接成與所述發(fā)動機一起旋轉(zhuǎn)；其中所述輸出構(gòu)件連接成與所述行星架構(gòu)件一起旋 轉(zhuǎn)；其中所述第二電動機/發(fā)電機構(gòu)件連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)；第一和第二電動機/發(fā)電機；第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞機構(gòu)；其中所述第一扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一構(gòu)件固連至所述固 定構(gòu)件，其中所述第二扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一電動機/發(fā)電機連接 成與所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第三扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述輸入 構(gòu)件連接成與所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第四扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將 所述輸入構(gòu)件連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第五扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地 接合以將所述第一電動機/發(fā)電機連接成與所述輸出構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)；其中所述扭矩傳遞機 構(gòu)能夠以不同的組合進行接合，以建立四個純電動運行模式、三個純發(fā)動機運行模式、三個 電可變運行模式以及電扭矩轉(zhuǎn)換器運行模式，在所述運行模式中發(fā)動機扭矩通過所述行星 齒輪組放大。方案14、如方案13所述的混合動力系，進一步包括至少一個控制器，其能夠監(jiān)測所述電動機/發(fā)電機的運行條件，并且以可運轉(zhuǎn)的 方式連接至所述扭矩傳遞機構(gòu)，從而響應(yīng)于監(jiān)測到的、指示所述電動機/發(fā)電機中的一個 失效的運行條件而建立所述兩個純發(fā)動機運行模式中的任一個，或者響應(yīng)于監(jiān)測到的、指 示所述第二電動機/發(fā)電機失效的運行條件而建立所述電扭矩轉(zhuǎn)換器運行模式。方案15、如方案13所述的混合動力系，進一步包括能量存儲裝置，其以可運轉(zhuǎn)的方式連接至所述電動機/發(fā)電機，用于向所述電動 機/發(fā)電機提供所存儲的能量；以及至少一個控制器，其能夠監(jiān)測所述電池的運行條件，并且以可運轉(zhuǎn)的方式連接至 所述扭矩傳遞機構(gòu)，從而響應(yīng)于監(jiān)測到的、指示所存儲的能量低于預(yù)定水平的運行條件而 建立所述兩個純發(fā)動機運行模式中的一個。通過下面結(jié)合附圖對實施本發(fā)明的最佳模式所作的詳細說明，本發(fā)明的上述特征 和優(yōu)點以及其它特征和優(yōu)點將變得清楚。


圖1是混合動力系的第一實施例的示意圖；圖2是示出圖1的動力系的扭矩傳遞機構(gòu)的接合方案(為了建立八個不同的運行 模式)的圖表；
圖3是混合動力系的第二實施例的示意圖；圖4是示出圖3的動力系的扭矩傳遞機構(gòu)的接合方案(為了建立十一個不同的運 行模式)的圖表。
具體實施例方式參見附圖，其中相同的標號在所有圖中表示相同的零部件，圖1示出用于車輛的 混合動力系10。動力系10包括作為一個動力源的發(fā)動機12。發(fā)動機12可以是柴油發(fā)動 機、汽油發(fā)動機、空氣發(fā)動機、燃料電池或不同于電動機/發(fā)電機的其它類型的動力源。動 力系10進一步包括第一電動機/發(fā)電機15(在圖1中標為M/GA)和第二電動機/發(fā)電機 14(在圖1中標為M/GB)。動力系10包括單個行星齒輪組20，所述單個行星齒輪組20具有恒星齒輪構(gòu)件 22、環(huán)形齒輪構(gòu)件M、和行星架構(gòu)件沈。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的那樣，行星架構(gòu)件 26以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐多個行星小齒輪(未示出)，所述行星小齒輪與恒星齒輪構(gòu)件22 和環(huán)形齒輪構(gòu)件M都嚙合。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容易理解行星齒輪組的功能和操作。如 在文中所使用的，環(huán)形齒輪構(gòu)件M稱為行星齒輪組20的第一構(gòu)件；行星架構(gòu)件沈稱為行 星齒輪組20的第二構(gòu)件；而恒星齒輪構(gòu)件22稱為行星齒輪組20的第三構(gòu)件。行星齒輪組 20的構(gòu)件可以不同的方式設(shè)置，而不脫離本發(fā)明的范圍。此外，復(fù)合行星齒輪組可以代替簡 單行星齒輪組20而使用，或者差動齒輪系能夠代替行星齒輪組而使用。發(fā)動機12具有發(fā)動機輸出構(gòu)件(諸如曲軸)，所述發(fā)動機輸出構(gòu)件連接成與輸入 構(gòu)件30 —起旋轉(zhuǎn)。輸出構(gòu)件32連接成與所述行星架構(gòu)件沈一起旋轉(zhuǎn)且與傳動裝置34 — 起旋轉(zhuǎn)，傳動裝置；34可以是主減速器或者具有附加嚙合齒輪和扭矩傳遞機構(gòu)(未示出)的 傳動變速箱。設(shè)置五個扭矩傳遞機構(gòu)，其中包括第一固定型離合器Cl-也稱為帶離合器或制動 器Cl。其它四個扭矩傳遞機構(gòu)(離合器C2、離合器C3、離合器C4和離合器C5)是旋轉(zhuǎn)型 離合器。制動器Cl能夠選擇性地接合以將環(huán)形齒輪構(gòu)件M固連至固定構(gòu)件35，固定構(gòu)件 35可以是變速器殼體或其它非旋轉(zhuǎn)構(gòu)件。離合器C2能夠選擇性地接合以將電動機/發(fā)電 機15連接成與環(huán)形齒輪構(gòu)件M—起旋轉(zhuǎn)。如文中所使用的，“一起旋轉(zhuǎn)”意味著以相同的 速度旋轉(zhuǎn)，包括零速度或不旋轉(zhuǎn)。離合器C3能夠選擇性地接合以將輸入構(gòu)件30 (由此將發(fā) 動機1 連接成與環(huán)形齒輪構(gòu)件M —起旋轉(zhuǎn)。C4能夠選擇性地接合以將發(fā)動機12連接成 與恒星齒輪構(gòu)件22 —起旋轉(zhuǎn)。離合器C5能夠選擇性地接合以將電動機/發(fā)電機14連接 成與恒星齒輪構(gòu)件22 —起旋轉(zhuǎn)。電動機/發(fā)電機14和15中的每個都具有定子和轉(zhuǎn)子。所述轉(zhuǎn)子通過功率逆變器 (INV) 38與能量存儲設(shè)備(諸如電池36)連接，其中當相應(yīng)的電動機/發(fā)電機14、15用作 電動機時，所述功率逆變器38將電池(BATT)36供應(yīng)的直流電轉(zhuǎn)換成用于對電動機/發(fā)電 機14、15進行供電的交流電；當相應(yīng)的電動機/發(fā)電機14、15用作發(fā)電機時，所述功率逆變 器38將來自定子的交流電轉(zhuǎn)換成存儲在電池36中的直流電，這是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員容 易理解的。如果使用液壓或氣動腔代替電池作為用于電動機/發(fā)電機的能量存儲裝置，則 也能獲得動力系10的優(yōu)點。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，電動機控制處理器(CONT) 40連接至電動機/發(fā)電機14、15，從而根據(jù)存儲的算法和車輛運行條件，控制電動機/發(fā)電機14、15的定子和電 池36之間的電能流量，以控制相應(yīng)電動機/發(fā)電機14、15是用作電動機還是發(fā)電機，以及 控制電動機/發(fā)電機14、15的轉(zhuǎn)子的扭矩和速度的量。電動機/發(fā)電機14、15可構(gòu)造成能 夠從電網(wǎng)再充電，從而動力系10可以是插電式混合動力系。發(fā)動機控制模塊(ECM) 37以可運轉(zhuǎn)的方式與發(fā)動機12和諸如加速器位置傳感器、 車輪速度傳感器等的其它車輛零部件連接，以根據(jù)存儲的算法控制發(fā)動機12的運行(諸如 發(fā)動機速度、開動或停止)?；旌蟿恿刂铺幚砥?HCM) 39以可運轉(zhuǎn)的方式連接至ECM 37 以及連接至電動機控制處理器40。變速器控制模塊(TCM) 41用于控制扭矩傳遞機構(gòu)(制動器Cl以及離合器C2、C3、 C4和C5)的接合，諸如通過對控制用于使所述扭矩傳遞機構(gòu)Cl、C2、C3、C4和C5接合的液 壓流體的閥進行致動，其中變速器控制模塊(TCM)41可以是變速器電液控制模塊(TEHCM) 的一部分，包括閥體和電磁閥。ECM 37,HCM 39,CONT 40和TCM 41中的全部或一部分可以 集成為單個控制器。動力系10能夠以八個不同的模式運行。模式的建立是通過不同扭矩傳遞機構(gòu)的 接合以及通過提供來自一個或多個動力源的動力而實現(xiàn)。用于所述八個運行模式的扭矩傳 遞機構(gòu)接合方案在圖2中示出。在一個電動機/發(fā)電機純電動運行模式(在圖2中示出為 “一 M/G EV")中，用動力系10對車輛進行起動能夠由電動機/發(fā)電機14供應(yīng)的動力來實 現(xiàn)。為了建立所述電動機/發(fā)電機純電動運行模式，制動器Cl接合以在環(huán)形齒輪構(gòu)件對處 提供反作用扭矩，并且離合器C5與被控制為以電動機方式運行的電動機/發(fā)電機14接合， 從而將扭矩傳遞至恒星齒輪構(gòu)件22，所述扭矩通過行星齒輪組20被提供給輸出構(gòu)件32，以 對車輛進行推進。該單電動機/發(fā)電機純電動運行模式可用于起動車輛以獲得更好的燃料 經(jīng)濟性，因為在車輛起動時發(fā)動機摩擦高。所述單電動機/發(fā)電機純電動運行模式還可用 于在制動和減速期間獲取動能從而將電能回饋至電池36，以回收已耗費的能量。使用兩個電動機/發(fā)電機14、15的第二純電動運行模式在圖2中示出為“二 M/G EV”。為了建立所述第二純電動運行模式，離合器C2和C5接合以將電動機/發(fā)電機14連接 成與恒星齒輪構(gòu)件22 —起旋轉(zhuǎn)，并將電動機/發(fā)電機15連接成與環(huán)形齒輪構(gòu)件M —起旋 轉(zhuǎn)。從而電動機/發(fā)電機14、15都能夠提供扭矩來推進車輛。所述第二純電動運行模式為車 輛提供擴展的電動行駛路程。所述第二純電動運行模式比擴展行駛路程電動車(extended range electric vehicle)效率更高，擴展行駛路程電動車依賴發(fā)動機來將動力提供給用 作發(fā)電機的電動機/發(fā)電機且該電動機/發(fā)電機再對第二電動機供電以驅(qū)動車輛。此種擴 展行駛路程車輛總是需要電-機路徑，所述電-機路徑在從機械能向電能轉(zhuǎn)換中會產(chǎn)生相 關(guān)損失。提供四個不同的電可變運行模式，其中發(fā)動機12和電動機/發(fā)電機14、15中的一 個或兩個通過行星齒輪組20在輸出構(gòu)件32處提供動力。在所述電可變運行模式中，能夠 控制發(fā)動機12而使其在最高效的運行速度下運行，同時控制電動機/發(fā)電機14、15中的一 個或兩個的速度以滿足車輛運行條件。為了建立第一電可變運行模式(在圖2中示出為 EVT1)，離合器C2、C3和C5接合。發(fā)動機12在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處提供扭矩，同時電動機/ 發(fā)電機14在恒星齒輪構(gòu)件22處提供扭矩，且所述扭矩在輸出構(gòu)件32處通過行星齒輪組20 組合。電動機/發(fā)電機15能夠根據(jù)需要而提供扭矩或接收扭矩，以將發(fā)動機12維持在其最佳速度。為了建立第二電可變運行模式(在圖2中示出為EVT2)，離合器C2、C4和C5接合。 因此，發(fā)動機12和電動機/發(fā)電機14的扭矩在恒星齒輪構(gòu)件22處組合，且電動機/發(fā)電 機15在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處提供扭矩，且所述扭矩在輸出構(gòu)件32處通過行星齒輪組20組 合。發(fā)動機12可在其最佳速度下運行，并且其扭矩從恒星齒輪構(gòu)件22到行星架構(gòu)件沈放 大。為了建立第三電可變運行模式(在圖2中示出為EVT3)，離合器C3和C5接合。發(fā) 動機12在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處提供扭矩，并且，由于電動機/發(fā)電機14在恒星齒輪構(gòu)件22 處提供扭矩，發(fā)動機12可在其最佳速度下運行。為了建立第四電可變運行模式(在圖2中示出為EVT4)，離合器C2和C4接合。發(fā) 動機12向恒星齒輪構(gòu)件22提供扭矩，同時電動機/發(fā)電機15根據(jù)需要用作電動機或用作 發(fā)電機，以在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處提供扭矩，使得在輸出構(gòu)件32處為車輛運行條件提供必需 的扭矩，同時仍然允許發(fā)動機12在其最佳速度下運行。還提供了兩個不同的純發(fā)動機、固定檔位運行模式。第一純發(fā)動機、固定檔位運行 模式(在圖2中示出為“僅發(fā)動機固定檔位1”)通過接合制動器Cl和離合器C4而建立。 發(fā)動機12在恒星齒輪構(gòu)件22處提供扭矩，而制動器Cl在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處提供反作用 扭矩。發(fā)動機扭矩通過行星齒輪組20被放大。當需要相對較高的扭矩時，第一純發(fā)動機模 式會是適當?shù)?。在第一純發(fā)動機運行模式中電動機/發(fā)電機14、15不需要保持靜止，并且 在該模式期間，如果電池充電狀態(tài)在預(yù)定范圍之外，則可通過接合離合器C5，從而能夠根據(jù) 需要將發(fā)動機12用于通過電動機/發(fā)電機14對電池36進行再充電。第二純發(fā)動機、固定檔位運行模式(在圖2中示出為“僅發(fā)動機固定檔位2”)通 過接合離合器C3和C4而建立。發(fā)動機12以直接傳動比在輸出構(gòu)件32處提供扭矩，因為 發(fā)動機扭矩被提供至環(huán)形齒輪構(gòu)件M和恒星齒輪構(gòu)件22。當電池36的溫度在用于供電的預(yù)定可接受溫度范圍之外(即當認為電池36太冷 (低于預(yù)定的最低溫度)或太熱(高于預(yù)定的最高溫度))時，可以選擇所述純發(fā)動機模式。 另外，由于電磁損失高且電-機路徑不是那么高效，所以，如果電池36在充分充電狀態(tài)，并 且車輛以相對較高的速度巡航時，以純發(fā)動機運行模式運行比讓電池36放電會更加高效。 在高速巡航期間，當所需扭矩較小時所述純發(fā)動機固定檔位運行模式是高效的。如果動力系10以第二純電動運行模式起動，則可以保持該模式，直到車輛速度需 要電動機/發(fā)電機14、15的峰值功率并且/或者電池的充電狀態(tài)由于繁重使用而下降至低 于預(yù)定的最低充電狀態(tài)。然后，可通過接合離合器C4而使發(fā)動機12在發(fā)動機開動/停止 運行模式下開動，使得電動機/發(fā)電機14來起動發(fā)動機12。一旦發(fā)動機12獲得發(fā)動速度， 則通過釋放離合器C4并接合離合器C3(同時離合器C2和C5保持接合)以建立所述第一 電可變運行模式(其中來自發(fā)動機12和電動機/發(fā)電機14、15的扭矩在輸出構(gòu)件32處通 過行星齒輪組20組合，以滿足來自駕駛員的更高加速需求)，來自發(fā)動機12的扭矩可以被 添加至輸出構(gòu)件32。在所述第一電可變運行模式期間，電動機/發(fā)電機14可被控制為作為 發(fā)電機運行，將來自恒星齒輪構(gòu)件22的扭矩轉(zhuǎn)換成存儲在電池36內(nèi)的電能，以使輸出構(gòu)件 32減速，諸如在車輛制動期間。此外，動力系10設(shè)計為在上述的電池條件或電動機相關(guān)的失效(諸如電動機控制處理器40失效、當發(fā)動機12關(guān)閉時用于對向扭矩傳遞機構(gòu)C1、C2和C3提供潤滑液流的輔 助泵進行驅(qū)動的電動機失效、或者電動機接觸器控制器失效)的情況下轉(zhuǎn)變至純發(fā)動機運 行模式。在此種失效的情況下，其可以由構(gòu)造成感測車輛運行條件的各種傳感器指示給ECM 37、HCM 39、CONT 40或TCM41，TCM 41提供控制信號以使得或者制動器Cl和離合器C4接 合(第一純發(fā)動機模式)，或者離合器C3和C4接合(第二純發(fā)動機模式)。保護電動機/ 發(fā)電機14、15不受損壞，否則如果在所述失效情況下運行則可能會損壞。動力系10與提供四個電可變運行模式的其它混合動力系相比降低了成本，其原 因在于，動力系10僅需要一個行星齒輪組20以及僅一個旋轉(zhuǎn)離合器Cl。從而其封裝更加 簡單。與帶有兩個電動機/發(fā)電機的混合動力系相比整體重量也降低。因為反作用扭矩可 在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處獲得的，所以在與電動機相關(guān)的失效的情況下，動力系10能夠在純發(fā) 動機模式下運行。相對于構(gòu)造成對兩個電動機/發(fā)電機供電的典型電池，電池36的尺寸可 以減小，其原因在于，發(fā)動機12可用于在低充電狀態(tài)條件下起動(因為發(fā)動機12在第二純 發(fā)動機運行模式下直接與輸出構(gòu)件32連接)。由于純發(fā)動機和電可變運行模式的可得性， 動力系10仍然以低成本設(shè)計而提供期望的電動行駛路程和燃料經(jīng)濟性。所述電動行駛路 程能夠比得上具有兩個電動機/發(fā)電機的其它現(xiàn)有動力系，其原因在于，電動機/發(fā)電機14 連接至恒星齒輪構(gòu)件22，以提供較大扭矩因此提供較大的行駛路程。因為純發(fā)動機運行模 式與所述電可變運行模式一樣高效，所以獲得的燃料經(jīng)濟性將保持為能夠比得上其它具有 兩個電動機/發(fā)電機的動力系。第二實施例圖3示出用于車輛的混合動力系110。動力系110包括參照圖1的動力系10所述 和所示的相同零部件，但是除外的是，離合器C5能夠選擇性地接合以將第一電動機/發(fā)電 機15(M/G Α)連接成與輸出構(gòu)件32 —起旋轉(zhuǎn)。動力系110能夠以十一種不同模式運行。用于所述十一個運行模式的扭矩傳遞機 構(gòu)接合方案在圖4中示出。在一個電動機/發(fā)電機純電動運行模式(在圖4中示出為EVl) 中，以動力系110對車輛進行起動能夠由電動機/發(fā)電機14供應(yīng)的動力來實現(xiàn)。為了建立 所述一個電動機/發(fā)電機純電動運行模式，制動器Cl接合以在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處提供反 作用扭矩，并且電動機/發(fā)電機14被控制為以電動機方式運行，從而向恒星齒輪構(gòu)件22提 供扭矩，所述扭矩通過行星齒輪組20被提供給輸出構(gòu)件32，以對車輛進行推進。該單電動 機/發(fā)電機、純電動運行模式可用于起動車輛，以獲得更好的燃料經(jīng)濟性，其原因在于，在 車輛起動時發(fā)動機摩擦較高。所述單電動機/發(fā)電機、純電動運行模式還可用于在制動和 減速期間獲取動能從而將電能回饋至電池36，以回收已耗費的能量。使用兩個電動機/發(fā)電機14、15的第二純電動運行模式在圖4中示出為EV2。為 了建立所述第二純電動運行模式，離合器C2接合以將電動機/發(fā)電機15連接成與環(huán)形齒 輪構(gòu)件M —起旋轉(zhuǎn)。從而電動機/發(fā)電機14、15都能夠提供扭矩以使用可控制的電動機 速度推進車輛。所述第二純電動運行模式為車輛提供擴展的電動行駛路程。所述第二純電 動運行模式比擴展行駛路程電動車更高效，該擴展行駛路程電動車依賴發(fā)動機來將動力提 供給用作發(fā)電機的電動機/發(fā)電機且該電動機/發(fā)電機再對第二電動機供電以驅(qū)動車輛。 此種擴展行駛路程車輛總是需要電-機路徑，而所述電-機路徑在從機械能向電能轉(zhuǎn)換中 會產(chǎn)生相關(guān)損失。
使用兩個電動機/發(fā)電機14、15的第三純電動運行模式在圖4中示出為EV3中。 為了建立所述第三純電動運行模式，離合器Cl和C5接合以將環(huán)形齒輪構(gòu)件M固連至固定 構(gòu)件35，以及將電動機/發(fā)電機15連接成與輸出構(gòu)件32 —起旋轉(zhuǎn)。從而輸出構(gòu)件32的速 度等于電動機/發(fā)電機15的速度。所述第三純電動運行模式是起動車輛的理想模式，其原 因在于，通過控制電動機/發(fā)電機15的速度可容易地控制輸出構(gòu)件32的速度。因為電動 機/發(fā)電機15能夠通過接合C5而選擇性地附接至輸出構(gòu)件32，所以扭矩可由電動機/發(fā) 電機14、15提供，且電動機/發(fā)電機14的扭矩被放大。使用兩個電動機/發(fā)電機14、15的第四純電動運行模式在圖4中示出為EV4中。 為了建立所述第四純電動運行模式，離合器C2和C5接合以將電動機/發(fā)電機15連接成與 環(huán)形齒輪構(gòu)件M和輸出構(gòu)件32 —起旋轉(zhuǎn)，因此使得行星齒輪組20的恒星齒輪構(gòu)件22、行 星架構(gòu)件26和環(huán)形齒輪構(gòu)件M以相同的速度旋轉(zhuǎn)，從而建立電直接驅(qū)動模式——在該模 式中輸出構(gòu)件32以與電動機/發(fā)電機15相同的速度旋轉(zhuǎn)(即沒有通過行星齒輪組20進 行的扭矩放大)。第四純電動運行模式EV4理想地適用于低速巡航。還提供了三個不同的電可變運行模式，其中發(fā)動機12和電動機/發(fā)電機14、15中 的一個或兩個通過行星齒輪組20在輸出構(gòu)件32處提供動力。為了建立第一電可變運行模 式(在圖4中示出為EVT1)，離合器C3和C5接合。發(fā)動機12在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處提供扭 矩，同時電動機/發(fā)電機14在恒星齒輪構(gòu)件22處提供扭矩。電動機/發(fā)電機15提供扭矩 至或接收來自輸出構(gòu)件32的扭矩，從而第一電可變運行模式是低速、輸入分流運行模式。為了建立第二電可變運行模式(在圖4中示出為EVT2)，離合器C2和C3接合。發(fā) 動機12在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處提供扭矩，同時電動機/發(fā)電機15提供扭矩至環(huán)形齒輪構(gòu)件 24，以與發(fā)動機12共同承擔負載。電動機/發(fā)電機14提供扭矩至或接收來自恒星齒輪構(gòu) 件22的扭矩，以使得發(fā)動機12在滿足車輛運行條件的同時能夠維持最佳運行速度。所述 第二電可變運行模式是用于高速的理想輸出分流運行模式。為了建立第三電可變運行模式(在圖4中示出EVT3)，離合器C2和C4接合。發(fā)動 機12在恒星齒輪構(gòu)件22處提供扭矩，同時電動機/發(fā)電機15在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處提供 扭矩以使得發(fā)動機12能夠維持最佳運行速度。電動機/發(fā)電機14提供扭矩至恒星齒輪構(gòu) 件22或在恒星齒輪構(gòu)件22處接收扭矩，以與發(fā)動機12共同承擔負載。所述第三電可變運 行模式是用于高速的理想輸出分流模式，但是減速程度小于EVT2。還提供了三個不同的純發(fā)動機、固定檔位運行模式。第一純發(fā)動機、固定檔位運行 模式(在圖4中示出為“僅發(fā)動機固定檔位1”)通過接合制動器Cl和離合器C4而建立。 發(fā)動機12在恒星齒輪構(gòu)件22處提供扭矩，而制動器Cl在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處提供反作用 扭矩。發(fā)動機扭矩通過行星齒輪組20而放大。當需要相對較高的扭矩時，第一純發(fā)動機模 式是適當?shù)?。在第一純發(fā)動機模式中電動機/發(fā)電機14不需要保持靜止，并且在該模式期 間，如果電池充電狀態(tài)在預(yù)定的范圍之外，則可根據(jù)需要通過接合離合器C5，使發(fā)動機12 用于通過電動機/發(fā)電機14對電池36進行再充電。第二純發(fā)動機、固定檔位運行模式(在圖4中示出為“僅發(fā)動機固定檔位2”)通過 接合離合器C2、C3和C4而建立。發(fā)動機12在環(huán)形齒輪構(gòu)件M和恒星齒輪構(gòu)件22處提供 扭矩。因為發(fā)動機12連接成與環(huán)形齒輪構(gòu)件M和恒星齒輪構(gòu)件22 —起旋轉(zhuǎn)，“僅發(fā)動機 固定檔位2”是直接驅(qū)動運行模式(即從發(fā)動機12至輸出構(gòu)件32沒有扭矩放大)。該運行模式非常適用于以恒定的車輛速度巡航。在第二純發(fā)動機模式中電動機/發(fā)電機14、15不 需要保持靜止，并且在該模式期間，如果電池充電狀態(tài)在預(yù)定的范圍之外，則發(fā)動機12能 夠根據(jù)需要用于通過電動機/發(fā)電機14和/或15對電池36進行再充電。第三純發(fā)動機、固定檔位運行模式(在圖4中示出為“僅純發(fā)動機固定檔位3”) 通過接合制動器Cl、離合器C4和C5而建立。發(fā)動機12在恒星齒輪構(gòu)件22處提供扭矩，同 時環(huán)形齒輪構(gòu)件M保持靜止，導(dǎo)致通過行星齒輪組20進行高倍扭矩放大，其理想地用于加 速、車輛起動或節(jié)氣門全開條件。在第三純發(fā)動機運行模式中，電動機/發(fā)電機14、15不需 要保持靜止，并且在該模式期間，如果電池充電狀態(tài)在預(yù)定的范圍之外，則發(fā)動機12能夠 根據(jù)需要用于通過電動機/發(fā)電機14、15對電池36進行再充電。通過接合離合器C3建立在圖4中示出為eTC模式的電扭矩轉(zhuǎn)換器運行模式。發(fā) 動機12在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處提供扭矩，從而在輸出構(gòu)件32處導(dǎo)致通過行星齒輪組20的 扭矩放大。電動機/發(fā)電機14在恒星齒輪構(gòu)件22處提供反作用扭矩，以使得發(fā)動機12的 扭矩能夠通過行星齒輪組20放大。所述eTC模式可以是在指示電動機/發(fā)電機15失效的 被監(jiān)測車輛運行條件的情況下、在控制器40的控制下建立的默認模式。如動力系10—樣，動力系110與提供三個電可變運行模式的其它混合動力系結(jié)構(gòu) 相比降低了成本，其原因在于，動力系110僅需要一個行星齒輪組20以及僅一個旋轉(zhuǎn)離合 器Cl。因此封裝更加簡單。與帶有兩個電動機/發(fā)電機的混合動力系相比整體重量也降 低。與僅具有單個行星齒輪組的其它混合動力車輛相比，所述四個純電動運行模式提供良 好的電動行駛路程能力。車輛能夠以多種不同的運行模式(包括純電動運行模式EV3、兩個 純發(fā)動機固定檔位運行模式(陽1和陽幻以及電可變運行模式EVT1)起動。因為反作用扭矩可在環(huán)形齒輪構(gòu)件M處獲得，動力系110能夠在與電動機相關(guān)的 失效的情況下以純發(fā)動機運行模式運行。如果電動機/發(fā)電機14失效，純發(fā)動機固定檔位 1或純發(fā)動機固定檔位3運行模式中的任一個都能夠用于提供兩級扭矩放大中的任一個。 在電動機/發(fā)電機15失效的情況下，電扭矩轉(zhuǎn)換器eTC模式是可用的，行星齒輪組20允許 發(fā)動機扭矩的扭矩放大，其原因在于，電動機/發(fā)電機14在恒星齒輪構(gòu)件22處提供反作用 扭矩。兩個不同的直接驅(qū)動模式是可用的，諸如用于車輛巡航期間，一個是純電動運行模式 (EV4)，另一個是純發(fā)動機運行模式0 。純發(fā)動機、固定檔位模式中的兩個(純發(fā)動機固 定檔位2和純發(fā)動機固定檔位幻能夠以兩個電動機/發(fā)電機14、15運行的方式操作，從而 允許有電池充電或進行平衡的機會。例如，如果電池SOC為滿(處于或高于90%)，則電池 36不能再接收任何更多的充電電流。在此種情況下，如果車輛110正在巡航，則純發(fā)動機模 式比純電動模式效率更高。然而，如果發(fā)動機12正提供的動力量足以滿足輸出要求以及對 電池36充電的要求，且仍然在高效率點處運行，則可以使用電-機路徑，用發(fā)動機12直接 驅(qū)動車輪以及通過電動機/發(fā)電機14驅(qū)動車輪，而不使用電池36。在冷電池條件或熱電池 條件的情況下，電池36可能無法立即充電，則可以使用純發(fā)動機模式。最后，兩個電可變運行模式(EVT2和EVB)是負載共同承擔的模式，其中電動機/ 發(fā)電機中的一個與發(fā)動機12連接且能夠輔助發(fā)動機12提供扭矩。相對于構(gòu)造成對兩個電動機/發(fā)電機供電的典型電池，電池36的尺寸可以減小， 其原因在于，發(fā)動機12可以用于在低充電狀態(tài)條件下起動車輛(這是因為發(fā)動機12在第 二純發(fā)動機運行模式下直接與輸出構(gòu)件32連接)。由于純發(fā)動機和電可變運行模式的可得性，動力系110以低成本設(shè)計而仍然提供期望的電動行駛路程和燃料經(jīng)濟性。所述電動行 駛路程能夠比得上具有兩個電動機/發(fā)電機的其它現(xiàn)有動力系，其原因在于，電動機/發(fā)電 機14連接至恒星齒輪構(gòu)件22，以提供較大扭矩因而提供較大的行駛路程。因為純發(fā)動機運 行模式與所述電可變運行模式一樣高效，所以獲得的燃料經(jīng)濟性將保持為能夠比得上其它 具有兩個電動機/發(fā)電機的動力系。 盡管已經(jīng)詳細說明了實施本發(fā)明的最佳模式，但是熟悉本發(fā)明所涉及領(lǐng)域的技術(shù) 人員將會認識到所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的、用于實施本發(fā)明的各種替代設(shè)計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的混合動力系，包括 發(fā)動機；輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和固定構(gòu)件；單個行星齒輪組，其具有第一、第二和第三構(gòu)件，其中所述輸入構(gòu)件連接成與所述發(fā)動 機一起旋轉(zhuǎn)；其中所述輸出構(gòu)件連接成與所述第二構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)； 第一和第二電動機/發(fā)電機； 第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞機構(gòu)；其中所述第一扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一構(gòu)件固連至所述固定構(gòu) 件，其中所述第二扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一電動機/發(fā)電機連接成與 所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第三扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述輸入構(gòu)件 連接成與所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第四扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述 輸入構(gòu)件連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第五扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合 以將所述電動機/發(fā)電機中的一個連接成與所述第三構(gòu)件和所述輸出構(gòu)件中的一個一起 旋轉(zhuǎn)；并且其中所述扭矩傳遞機構(gòu)能夠以不同的組合進行接合，從而建立至少兩個純電動 運行模式、至少兩個純發(fā)動機運行模式以及至少三個電可變運行模式。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動力系，其中所述第一和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合且所述第 一電動機/發(fā)電機以電動機方式運行以建立所述至少兩個純電動運行模式中的一個；并且其中所述第二和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合且所述第一和第二電動機/發(fā)電機以電動機 方式運行以建立所述至少兩個純電動運行模式中的另一個。
3.如權(quán)利要求1所述的混合動力系，其中所述至少兩個純電動運行模式包括第一純電動運行模式，在該模式中所述第一扭矩傳遞機構(gòu)接合且所述第一電動機/發(fā) 電機以電動機方式運行，第二純電動運行模式，在該模式中所述第二扭矩傳遞機構(gòu)接合且兩個所述電動機/發(fā) 電機都以電動機方式運行，第三純電動運行模式，在該模式中所述第一和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合且兩個所述電動 機/發(fā)電機都以電動機方式運行，以及第四純電動運行模式，在該模式中所述第二和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合且所述第一和第 二電動機/發(fā)電機以電動機方式運行。
4.如權(quán)利要求1所述的混合動力系，其中所述第五扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以 將所述第二電動機/發(fā)電機連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第二、第三和第五 扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述電可變運行模式中的第一電可變運行模式，在所述第一電可 變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個或兩個和所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在 所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；其中所述第二、第四和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述至少三個電可變運行模式中 的第二電可變運行模式，在所述第二電可變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個或兩 個和所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；其中所述第三和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述至少三個電可變運行模式中的第 三電可變運行模式，在所述第三電可變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個或兩個和 所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；并且其中所述第二和第四扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述至少三個電可變運行模式中的第 四電可變運行模式，在所述第四電可變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個或兩個和 所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩。
5.如權(quán)利要求1所述的混合動力系，其中所述第二電動機/發(fā)電機連接成與所述第三 構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，且所述第五扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一電動機/發(fā)電機 連接成與所述輸出構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)；其中所述第三和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述至少 三個電可變運行模式中的第一電可變運行模式，在所述第一電可變運行模式中所述電動機 /發(fā)電機中的一個或兩個和所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；其中所述第二和第三扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述至少三個電可變運行模式中的第 二電可變運行模式，在所述第二電可變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個或兩個和 所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；并且其中所述第二和第四扭矩傳遞機構(gòu)接合以建立所述至少三個電可變運行模式中的第 三電可變運行模式，在所述第三電可變運行模式中所述電動機/發(fā)電機中的一個或兩個和 所述發(fā)動機通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩。
6.如權(quán)利要求1所述的混合動力系，其中在所述至少兩個純發(fā)動機運行模式中的第一 純發(fā)動機運行模式中，所述第一和第四扭矩傳遞機構(gòu)接合，且所述發(fā)動機被供能，以通過所 述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；并且其中在所述至少兩個純發(fā)動機運行模式中的第二純發(fā)動機運行模式中，所述第三和第 四扭矩傳遞機構(gòu)接合，且所述發(fā)動機被供能，以通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提 供扭矩。
7.如權(quán)利要求6所述的混合動力系，進一步包括能量存儲裝置，其以可運轉(zhuǎn)的方式連接至所述電動機/發(fā)電機，用于向所述電動機/發(fā) 電機提供所存儲的能量；以及一個或多個控制器，其能夠監(jiān)測所述能量存儲裝置和所述電動機/發(fā)電機的運行條 件，并且能夠響應(yīng)于監(jiān)測到的、指示所存儲的能量低于預(yù)定水平或者所述電動機/發(fā)電機 中的至少一個失效的運行條件而建立所述純發(fā)動機運行模式中的一個。
8.如權(quán)利要求1所述的混合動力系，其中在所述至少兩個純發(fā)動機運行模式中的第一 純發(fā)動機運行模式中，所述第一和第四扭矩傳遞機構(gòu)接合，且發(fā)動機被供能，以通過所述行 星齒輪組在所述輸出構(gòu)件處提供扭矩；其中在所述至少兩個純發(fā)動機運行模式中的第二純發(fā)動機運行模式中，所述第二、第 三和第四扭矩傳遞機構(gòu)接合，且所述發(fā)動機被供能，以通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu) 件處提供扭矩；其中在所述至少兩個純發(fā)動機運行模式中的第三純發(fā)動機運行模式中，所述第一、第 四和第五扭矩傳遞機構(gòu)接合，且所述發(fā)動機被供能，以通過所述行星齒輪組在所述輸出構(gòu) 件處提供扭矩；并且其中所述第三扭矩傳遞機構(gòu)接合，且所述發(fā)動機被供能，以建立電扭矩轉(zhuǎn)換器運行模 式，在所述電扭矩轉(zhuǎn)換器運行模式中，來自所述發(fā)動機的扭矩通過所述行星齒輪組放大，且 所述第二電動機/發(fā)電機在所述恒星齒輪構(gòu)件處提供扭矩。
9.一種用于車輛的混合動力系，包括發(fā)動機；輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和固定構(gòu)件；單個行星齒輪組，其具有環(huán)形齒輪構(gòu)件、恒星齒輪構(gòu)件和行星架構(gòu)件，其中所述輸入構(gòu) 件連接成與所述發(fā)動機一起旋轉(zhuǎn)；其中所述輸出構(gòu)件連接成與所述行星架構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)； 第一和第二電動機/發(fā)電機； 第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞機構(gòu)；其中所述第一扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一構(gòu)件固連至所述固定構(gòu) 件，其中所述第二扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一電動機/發(fā)電機連接成與 所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第三扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述輸入構(gòu)件 連接成與所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第四扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述 輸入構(gòu)件連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第五扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合 以將所述第二電動機/發(fā)電機連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)；并且其中所述扭矩傳遞機 構(gòu)能夠以不同的組合進行接合，從而建立兩個純電動運行模式、兩個純發(fā)動機運行模式以 及四個電可變運行模式。
10. 一種用于車輛的混合動力系，包括 發(fā)動機；輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和固定構(gòu)件；單個行星齒輪組，其具有環(huán)形齒輪構(gòu)件、恒星齒輪構(gòu)件和行星架構(gòu)件，其中所述輸入構(gòu) 件連接成與所述發(fā)動機一起旋轉(zhuǎn)；其中所述輸出構(gòu)件連接成與所述行星架構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)； 其中所述第二電動機/發(fā)電機構(gòu)件連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)； 第一和第二電動機/發(fā)電機； 第一、第二、第三、第四和第五扭矩傳遞機構(gòu)；其中所述第一扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一構(gòu)件固連至所述固定構(gòu) 件，其中所述第二扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述第一電動機/發(fā)電機連接成與 所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第三扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述輸入構(gòu)件 連接成與所述第一構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第四扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合以將所述 輸入構(gòu)件連接成與所述第三構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)，其中所述第五扭矩傳遞機構(gòu)能夠選擇性地接合 以將所述第一電動機/發(fā)電機連接成與所述輸出構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)；其中所述扭矩傳遞機構(gòu)能 夠以不同的組合進行接合，以建立四個純電動運行模式、三個純發(fā)動機運行模式、三個電可 變運行模式以及電扭矩轉(zhuǎn)換器運行模式，在所述運行模式中發(fā)動機扭矩通過所述行星齒輪 組放大。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有至少三個電可變運行模式的單行星齒輪混合動力系，具體提供一種混合動力系，該混合動力系具有發(fā)動機；輸入構(gòu)件、輸出構(gòu)件和固定構(gòu)件；并且包括具有第一、第二、和第三構(gòu)件的單個行星齒輪組。所述輸入構(gòu)件連接成與所述發(fā)動機一起旋轉(zhuǎn)。所述輸出構(gòu)件連接成與所述第二構(gòu)件一起旋轉(zhuǎn)。還提供了第一和第二電動機/發(fā)電機以及僅包括一個制動器的五個扭矩傳遞機構(gòu)。所述扭矩傳遞機構(gòu)能夠以不同的組合進行接合，以建立至少兩個純電動運行模式、至少兩個純發(fā)動機運行模式以及至少三個電可變運行模式。在一個實施例中，還提供了電扭矩轉(zhuǎn)換器運行模式，并且該模式可以是電動機/發(fā)電機失效情況下的默認模式。
文檔編號B60K6/36GK102059935SQ201010544089
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者A·K·阿格拉瓦爾, A·蒂瓦里, D·克薩文, R·吉維 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司