CN105276106B - 混合动力电动车辆的动力传输*** - Google Patents

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Abstract

一种混合动力电动车辆的动力传输***，包括：输入轴；设置在输入轴上同时具有第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮的第一行星齿轮组；具有第二太阳齿轮、第二行星架以及第二环形齿轮的第二行星齿轮组；具有第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮的第三行星齿轮组；第一至第六旋转轴；以及选择性地将各自旋转轴彼此连接或者选择性地将各自旋转轴连接到变速器壳体的三个摩擦元件。

Description

混合动力电动车辆的动力传输***
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年6月24日提交的韩国专利申请第10-2014-0077580号的优先权和权益，该申请的全部内容为了所有目的以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及混合动力电动车辆的动力传输***，更具体来说，涉及这样的混合动力电动车辆的动力传输***，其能够通过在全开节气门(wide open throttle，WOT)振动时提供足够的动力性能来抑制转换到ENG模式中，并且在转换到第一HEV模式和第三HEV模式时最大限度地使用发动机的动力。
背景技术
车辆的环保技术是控制未来汽车工业生存的核心技术，并且高级汽车制造商将其自身能量集中于开发环保车辆来实现环境和燃料效率调节。
因此，每个汽车制造商开发出电动车辆(electric vehicle，EV)、混合动力电动车辆(hybrid electric vehicle，HEV)、燃料电池电动车辆(fule cell electric vehicle，FCEV)等作为未来车辆技术。
如以上所描述的，由于未来车辆具有诸如重量、成本等的若干技术限制，所以汽车制造商已关注利用混合动力电动车辆作为替代品来解决像满足废气调节和燃料效率性能增强的现实问题，并且对于将混合动力电动车辆商品化进行剧烈地竞争。
混合动力电动车辆是使用多于两个电源并且可以若干方式进行组合的车辆。在此，使用传统矿物燃料的汽油发动机或柴油发动机与由电能驱动的电动机/发电机的组合被用作电源。
取决于发动机和电动机的组合，混合动力电动车辆可以实施为仅由电动机驱动的EV模式、同时使用发动机和电动机的HEV模式以及仅使用发动机的ENG模式。
此外，混合动力电动车辆在停止车辆时以及在制动车辆时利用车辆的动能来驱动发电机，而不是在停止车辆时利用发动机的怠速停止(idle stop)以及在制动车辆时利用现有摩擦的制动。在此状况下，通过再生制动以将电力发电机驱动产生的电能储存在电池中并且在驾驶时再使用所储存的电能，由于燃料节省等而有可能比典型车辆更显著地提高燃料效率。
如以上所描述的，混合动力电动车辆的动力传输***被分类为单模式方案和多模式方案。
单模式方案可能不需要扭矩传递机构(诸如用于换挡控制的离合器和制动器)，但是在高速驾驶时可能效率降低且因此燃料效率低，并且需要将额外的扭矩倍增器应用到大型车辆中。
多模式方案在高速驾驶时可能具有高效率并且可以被设计成放大扭矩，且因此可以应用到中型和大尺寸车辆中。
因此，近来主要采用多模式方案而非单模式方案，并且因此已积极地对其进行研究。
基于多模式方案的动力传输***被配置成包括多个行星齿轮组、用作电动机和电力发电机的多个电动机/发电机、可以控制行星齿轮组的旋转元件的多个扭矩传递机构(摩擦元件)、用作电动机/发电机的电源的电池等。
基于多模式方案的动力传输***依据行星齿轮组、电动机/发电机以及扭矩传递机构的连接配置而具有不同的操作机构。
此外，基于多模式方案的动力传输***依据连接配置而具有不同的耐久性、动力传输效率、尺寸等，且因此在混合动力电动车辆的动力传输***的领域中，继续研究和开发以实施没有功率损耗的更稳健、紧凑的动力传输***。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供具有以下优点的混合动力电动车辆的动力传输***：通过在全开节气门(WOT)振动时提供足够的动力性能来抑制转换到ENG模式中，并且在转换到第一HEV模式和第三HEV模式时最大地使用发动机的动力。
另外，本发明的各个方面旨在提供具有以下优点的混合动力电动车辆的动力传输***：通过增加机械动力传递路径的使用以使用大发动机动力来减少电负载、通过在振动时更换ENG模式来减少模式转换频率以及在最小化模式转换时所有旋转元件的旋转速度的改变。
此外，本发明的各个方面旨在提供具有以下优点的混合动力电动车辆的动力传输***：在没有电动机/发电机的电负载的情况下提供可驱动的ENG模式以提高高速驾驶时的燃料效率。
本发明的一个方面提供了混合动力电动车辆的动力传输***，包括：输入轴，配置成输入有发动机的动力；输出齿轮，配置成设置在输入轴上而没有旋转干扰；第一行星齿轮组，配置成设置在输入轴上同时包括由第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮配置而成的三个旋转元件；第二行星齿轮组，配置成设置在与第一行星齿轮组相同的轴线上同时包括由第二太阳齿轮、第二行星架以及第二环形齿轮配置而成的三个旋转元件；第三行星齿轮组，配置成设置在与第二行星齿轮组相同的轴线上同时包括由第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮配置而成的三个旋转元件；第一旋转轴，配置成将第一行星齿轮组的旋转元件中的一个直接连接到第一电动机/发电机；第二旋转轴，配置成直接连接到输出齿轮同时将除了连接到第一旋转轴的旋转元件之外的第一行星齿轮组的旋转元件中的一个直接连接到第二行星齿轮组的旋转元件中的一个；第三旋转轴，配置成直接连接到输入轴同时将除了连接到第一旋转轴或第二旋转轴的旋转元件之外的第一行星齿轮组的旋转元件中的一个直接连接到第三行星齿轮组的旋转元件中的一个；第四旋转轴，配置成直接连接到第二电动机/发电机同时将除了连接到第二旋转轴的旋转元件之外的第二行星齿轮组的旋转元件中的一个直接连接到除了连接到第三旋转轴的旋转元件之外的第三行星齿轮组的旋转元件中的一个；第五旋转轴，配置成连接到除了连接到第二旋转轴或第四旋转轴的旋转元件之外的第二行星齿轮组的旋转元件中的一个以便选择性地连接到变速器壳体；第六旋转轴，配置成连接到除了连接到第三旋转轴或第四旋转轴的旋转元件之外的第三行星齿轮组的旋转元件中的一个以便连接到变速器壳体；以及三个摩擦元件，配置成选择性地将各自的旋转轴彼此连接或者选择性地将各自的旋转轴连接到变速器壳体。
第一、第二和第三行星齿轮组全部可以由单小齿轮行星齿轮组配置而成，并且可以包括配置成将第一太阳齿轮直接连接到第一电动机/发电机的第一旋转轴、配置成连接到输出齿轮同时将第一行星架直接连接到第二行星架的第二旋转轴、配置成连接到输入轴同时将第一环形齿轮直接连接到第三行星架的第三旋转轴、配置成连接到第二电动机/发电机同时将第二太阳齿轮直接连接到第三环形齿轮的第四旋转轴、配置成连接到第二环形齿轮的第五旋转轴以及配置成连接到第三太阳齿轮的第六旋转轴。
三个摩擦元件可以包括配置成选择性地将第五旋转轴连接到变速器壳体的第一制动器、配置成选择性地将第六旋转轴连接到变速器壳体的第二制动器以及由第二行星齿轮组的直接连接装置配置而成并且配置成选择性地将第四旋转轴连接到第五旋转轴的第一离合器。
三个摩擦元件可以包括配置成选择性地将第五旋转轴连接到变速器壳体的第一制动器、配置成选择性地将第六旋转轴连接到变速器壳体的第二制动器以及由第二行星齿轮组的直接连接装置配置而成并且配置成选择性地将第二旋转轴连接到第五旋转轴的第一离合器。
三个摩擦元件可以包括配置成选择性地将第五旋转轴连接到变速器壳体的第一制动器、配置成选择性地将第六旋转轴连接到变速器壳体的第二制动器以及由第二行星齿轮组的直接连接装置配置而成并且选择性地将第二旋转轴连接到第四旋转轴的第一离合器。
另外，结合第一制动器、第二制动器和第一离合器，在EV模式1中，可以操作第一制动器，在EV模式2中，可以操作第一离合器，在HEV模式1中，可以操作第一制动器，在HEV模式2中，可以操作第一离合器，在HEV模式3中，可以操作第二制动器，在ENG模式1中，可以操作第一制动器和第二制动器，并且在ENG模式2中，可以操作第一离合器和第二制动器。
第一行星齿轮组可以由双小齿轮行星齿轮组配置而成，并且第二和第三行星齿轮组可以由单小齿轮行星齿轮组配置而成，并且第一、第二和第三行星齿轮组可以包括配置成将第一太阳齿轮直接连接到第一电动机/发电机的第一旋转轴、配置成连接到输出齿轮同时将第一环形齿轮直接连接到第二行星架的第二旋转轴、配置成连接到输入轴同时将第一行星架直接连接到第三行星架的第三旋转轴、配置成连接到第二电动机/发电机同时将第二太阳齿轮直接连接到第三环形齿轮的第四旋转轴、配置成连接到第二环形齿轮的第五旋转轴以及配置成连接到第三太阳齿轮的第六旋转轴。
第一和第三行星齿轮组可以由单小齿轮行星齿轮组配置而成，并且第二行星齿轮组可以由双小齿轮行星齿轮组配置而成，并且第一、第二和第三行星齿轮组可以包括配置成将第一太阳齿轮直接连接到第一电动机/发电机的第一旋转轴、配置成连接到输出齿轮同时将第一行星架直接连接到第二环形齿轮的第二旋转轴、配置成连接到输入轴同时将第一环形齿轮直接连接到第三行星架的第三旋转轴、配置成连接到第二电动机/发电机同时将第二太阳齿轮直接连接到第三环形齿轮的第四旋转轴、配置成连接到第二行星架的第五旋转轴以及配置成连接到第三太阳齿轮的第六旋转轴。
第一和第二行星齿轮组可以由单小齿轮行星齿轮组配置而成，并且第三行星齿轮组可以由双小齿轮行星齿轮组配置而成，并且第一、第二和第三行星齿轮组可以包括配置成将第一太阳齿轮直接连接到第一电动机/发电机的第一旋转轴、配置成连接到输出齿轮同时将第一行星架直接连接到第二行星架的第二旋转轴、配置成连接到输入轴同时将第一环形齿轮直接连接到第三环形齿轮的第三旋转轴、配置成连接到第二电动机/发电机同时将第二太阳齿轮直接连接到第三行星架的第四旋转轴、配置成连接到第二环形齿轮的第五旋转轴以及配置成连接到第三太阳齿轮的第六旋转轴。
根据本发明的示例性实施方案，在总体配置中，两个EV模式、三个HEV模式以及两个ENG模式可以由三个行星齿轮组、三个摩擦元件以及两个电动机/发电机的组合来实施。
另外，根据本发明的示例性实施方案，可以将大于发动机扭矩的扭矩传输到输出轴，以增加机械动力传递路径的使用并且使用比相同的第一电动机/发电机的规格大的发动机动力。
另外，根据本发明的示例性实施方案，在WOT振动时，可以将大于发动机扭矩的扭矩传输到输出轴，以利用在相同车辆速度下的高发动机动力执行高旋转操作并且获得较大的加速度。
另外，根据本发明的示例性实施方案，由于在HEV模式中，可以获得大于ENG模式的加速度，所以去除了在振动时转换到ENG模式的必要性从而配置相对简单的***，并且依据模式减少而减少了摩擦元件，由此更大地提高了效率。
另外，通过在高速驾驶时提供ENG模式，能够在没有第一和第二电动机/发电机的电负载的情况下进行驾驶，由此提高燃料效率。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其他特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
附图说明
图1是根据本发明各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图2是应用于根据本发明各个示例性实施方案的动力传输***的摩擦元件的每个操作模式的操作表。
图3是根据本发明各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图4是根据本发明各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图5是根据本发明各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图6是根据本发明各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图7是根据本发明各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特性。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、方向、位置和外形，将部分地由特定目的应用和使用环境外所确定。
在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等效的部分。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出这些实施方案的示例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
下文将参照所附附图详细描述本发明的示例性实施方案。
然而，将省略与描述无关的部分以清楚地描述本发明的示例性实施方案，并且贯穿本说明书相同或类似的附图标记将用来描述相同或类似的部件。
在以下描述中，将部件名称区分为第一、第二等的原因是区分具有相同名称的部件，且因此其次序并不必限于此。
图1是根据本发明第一示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参照图1，根据本发明示例性实施方案的动力传输***由第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3、第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2以及三个摩擦元件BK1、BK2和CL1的组合配置而成。
第一行星齿轮组PG1由单小齿轮行星齿轮组配置而成，并且包括第一太阳齿轮S1、第一环形齿轮R1以及支撑外部啮合在第一太阳齿轮S1与第一环形齿轮R1之间的第一小齿轮P1的第一行星架PC1。
第二行星齿轮组PG2由单小齿轮行星齿轮组配置而成，并且包括第二太阳齿轮S2、第二环形齿轮R2以及支撑外部啮合在第二太阳齿轮S2与第二环形齿轮R2之间的第二小齿轮P2的第二行星架PC2。
第三行星齿轮组PG3由单小齿轮行星齿轮组配置而成，并且包括第三太阳齿轮S3、第三环形齿轮R3以及以旋转的方式支撑外部啮合在第三太阳齿轮S3与第三环形齿轮R3之间的第三小齿轮P3的第三行星架PC3。
第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3从发动机(ENG)开始顺序地设置在相同的轴线上，并且包括六个旋转轴TM1至TM6，同时第一行星齿轮组的任一个旋转元件直接连接到第三行星齿轮组的任一个旋转元件，并且第二行星齿轮组的任一个旋转元件直接连接到第三行星齿轮组的另一个旋转元件。
更详细来说，第一行星齿轮组PG1的第一行星架PC1直接连接到第二行星齿轮组PG2的第二行星架PC2，第二行星齿轮组PG2的第二太阳齿轮S2直接连接到第三行星齿轮组PG3的第三环形齿轮R3，并且第三行星齿轮组PG3的第三行星架PC3直接连接到第一行星齿轮组PG1的第一环形齿轮R1，并且第一行星齿轮组PG1、第二行星齿轮组PG2和第三行星齿轮组PG3包括六个旋转轴TM1至TM6。
第一旋转轴TM1将第一太阳齿轮S1直接连接到第一电动机/发电机MG1。
第二旋转轴TM2将第一行星架PC1直接连接到第二行星架PC2，并且同时直接连接到输出齿轮OG，且因此作为输出元件连续进行操作。
第三旋转轴TM3直接连接到输入轴IS，同时将第一环形齿轮R1直接连接到第三行星架PC3，且因此作为输入元件连续进行操作。
第四旋转轴TM4将第二太阳齿轮S2直接连接到第三环形齿轮R3，并且也直接连接到第二电动机/发电机MG2。
第五旋转轴TM5连接到第二环形齿轮R2并且选择性地连接到变速器壳体H，且因此作为固定元件进行操作。
第六旋转轴TM6连接到第三太阳齿轮S3并且选择性地连接到变速器壳体H，且因此作为固定元件进行操作。
第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2各自具有作为独立电源的电动机和发电机功能。
第一电动机/发电机MG1用作直接连接到第一旋转轴TM1以供应旋转动力的电动机，或者用作在通过第一旋转轴TM1的扭矩旋转的同时产生电力的电力发电机。
第二电动机/发电机MG2用作直接连接到第四旋转轴TM4以供应旋转动力的电动机，或者用作在通过第四旋转轴TM4的扭矩旋转的同时产生电力的电力发电机。
摩擦元件之中的第一制动器BK1和第二制动器BK2是选择性地将旋转元件(旋转轴)连接到固定元件(变速器壳体)的摩擦元件，并且第一离合器CL1是在旋转元件之中选择性地连接的摩擦元件，并且可以由通过油压彼此摩擦联接的多片式液压摩擦元件配置而成。
第一制动器BK1被设置成选择性地将第五旋转轴TM5连接到变速器壳体H，并且第二制动器BK2被设置成选择性地将第六旋转轴TM6连接到变速器壳体H。
第一离合器CL1将包括第二行星齿轮组PG2的三个旋转元件的三个旋转轴TM2、TM4和TM5中的两个互连，且因此第二行星齿轮组PG2处于直接连接状态下，且图1示出了第一离合器CL1设置在第四旋转轴TM4与第五旋转轴TM5之间。
图1示出了输入轴IS、第三旋转轴TM3和第六旋转轴TM6设置在相同轴线上且因此输入轴IS和第三旋转轴TM3被认为是相同的轴，但是本发明的示例性实施方案并不限于此，且因此第三旋转轴TM3和第六旋转轴TM6被设定为空心轴，且因此可以没有旋转干扰地设置在输入轴IS的外圆周部分上。
另外，图1示出了发动机ENG设置在第一行星架PG1的前面，但是本发明的示例性实施方案并不限于此，且因此发动机ENG可以设置在第三行星架PG3的后面。
图2是用于应用于根据本发明第一示例性实施方案的行星齿轮系的摩擦元件的每个操作模式的操作表。
参照图2，以下将描述用于每个操作模式的摩擦元件的操作表。
在EV模式1中，操作第一制动器BK1，并且在EV模式2中，操作第一离合器CL1。
在HEV模式1中，操作第一制动器BK1，并且在HEV模式2中，操作第一离合器CL1，并且在HEV模式3中，操作第二制动器BK2。
另外，在ENG模式1中，操作第一制动器BK1和第二制动器BK2，并且在ENG模式2中，操作第二制动器BK2和第一离合器CL1。
如以上所描述的，根据本发明第一示例性实施方案的动力传输***可以实施两个EV模式、三个HEV模式以及两个ENG模式。
下文中，以下将描述用于每个模式的操作原理。
[EV模式1]
EV模式是在发动机停止的状态下将电池的动力供应到电动机/发电机，以用电动机/发电机的动力驱动车辆的模式。
EV模式由于发动机停止而可能对燃油效率的提高产生重大影响，并且在没有单独的倒挡装置的情况下执行倒挡行驶，并且在停止之后的起动和低速行驶时操作，且需要使得电源比输出构件更快速地旋转的减速换挡比，以防止车辆在上坡道路上滑回或车辆快速加速。
在该状况下，在EV模式1中，第二电动机/发电机MG2的操作在其中第五旋转轴TM5通过第一制动器BK1的操作而作为固定元件操作的状态下进行控制，以依据第二行星齿轮组PG2的齿轮比执行减速输出，同时执行到第四旋转轴TM4的输入。
[EV模式2]
电动机/发电机具有依据旋转速度和扭矩而改变的效率，这意味着即使供应相同的电流，在电能中到旋转的机械能和扭矩的转换比也不同。
也就是说，EV模式中使用的电池的电流是通过发动机中的燃料燃烧或者再生制动积累的能量，并且有效地使用所积累的能量，而与和燃料效率提高直接有关的产生路径无关。
鉴于此原因，近来，电动车辆倾向于具有至少两级的变速器，并且即使在EV模式中，混合动力电动车辆优选地具有至少两级的变速器，且因此即使在本发明的示例性实施方案中，混合动力电动车辆也被认为具有EV模式2。
考虑到这一方面，描述EV模式2的换挡过程，在EV模式2中，在以EV模式1驾驶期间车辆速度增加，且因此在第二电动机/发电机MG2的效率不良之处释放第一制动器BK1的操作，并且控制第一离合器CL1的操作。
随后，操作第一离合器CL1(其是第二行星齿轮组PG2的直接连接设备)，且因此第二行星齿轮组PG2处于直接连接状态下，这样使得所有旋转轴TM2、TM4和TM5在相同速度下旋转的同时将输入输出到第二行星齿轮组。
[HEV模式1]
在HEV模式1中，发动机的动力通过机械路径和电路径传输到输出构件，并且动力分布由行星齿轮组执行，连接到行星齿轮组的发动机和电动机/发电机可以与车辆速度无关地任意地控制旋转速度，且因此可以用作电控无级变速器。
因此，典型的变速器相对于给定的车辆速度具有固定的发动机速度和扭矩，而电控无级变速器可以自由地改变发动机速度和扭矩，由此最大化发动机的操作效率并提高燃料效率。
考虑到这一方面，在EV模式1中，第一行星齿轮组PG1的第二旋转轴TM2通过连接到输出齿轮OG受到限制，并且其余的第一旋转轴TM1和第三旋转轴TM3自由旋转。
因此，在发动机(ENG)使用第一电动机/发电机MG1起动之后，发动机ENG和第一电动机/发电机MG1的速度可以独立于车辆速度地进行控制。
[HEV模式2]
根据本发明的示例性实施方案，输入分支模式可以被设定为二，发动机和电动机/发电机相对于车辆速度的转速比通常可以通过改变第二行星齿轮组PG2的齿轮比而设定为二，并且相对于每个旋转元件的旋转速度的水平总体上减小，由此帮助提高燃料效率。
在EV模式2中，仅第一行星齿轮组PG1的第二旋转轴TM2通过连接到输出齿轮OG而受到限制，并且其余的第一旋转轴TM1和第三旋转轴TM3自由旋转。
因此，当发动机ENG和第一电动机/发电机MG1受到控制时，发动机ENG和第一电动机/发电机MG1的速度可以以与车辆速度无关的无级变速的方式进行控制。
另外，当第一电动机/发电机MG1逆时针旋转时，第一电动机/发电机MG1用作发电机，并且当第一电动机/发电机MG1顺时针旋转时(在此状况下，发动机ENG的旋转速度比之前降低更多)，第一电动机/发电机MG1用作电动机。
这样，由于发动机ENG和第一电动机/发电机MG1可以以无级变速的方式进行控制(如果需要)，所以能够呈现出极好的燃料效率性能和动力性能。
[HEV模式3]
在混合输入分支模式中，连接到输出构件的电动机/发电机的旋转速度受限于车辆速度，并且因此难以有效地操作电动机/发电机并减少了容量。
具体来说，当车辆速度提高并且因此受限于车辆速度的电动机/发电机的旋转速度提高时，电动机/发电机的效率降低并且因此不能实现最佳的燃料效率。
在此状况下，当发动机ENG和两个电动机/发电机MG1和MG2都可以通过将连接至发动机ENG的第一行星齿轮组PG1与连接至输出齿轮OG的第二行星齿轮组PG2的两个不同的旋转元件相联接来独立于车辆速度地控制旋转速度时，无级变速器功能再次运行以促进燃料效率的提高。
因此，当操作第二制动器BK2时，第二电动机/发电机MG2的速度和扭矩通过第三行星齿轮组PG3而受限于发动机ENG的速度和扭矩，并且第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2通过第二旋转轴TM2彼此连接，从而使得速度和扭矩可以彼此受限。
另外，第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2需要具有彼此间的电能平衡，并且第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件在与速度和扭矩具有相互关系的同时执行电控无级变速器功能。
[ENG模式1]
提高混合动力电动车辆的燃料效率的核心技术可以被认为是制动能量的回收和再利用以及发动机操作点的自由控制。
另外，为了控制发动机的操作点，涉及两次能量转换过程：将发动机的机械能转换为电动机/发电机中的电能的过程以及将电动机/发电机的电能转换为电动机/发电机中的机械能的过程。
能量转换导致转换过程中间的损耗而没有输出所有能量，并且在任何驾驶状态下，燃料效率在仅由发动机驱动的ENG模式中而非在HEV模式中可以是极好的。
也就是说，在ENG模式1中，当第一制动器BK1和第二制动器BK2彼此啮合，发动机ENG的动力通过第二旋转轴TM2传递到输出齿轮OG。在此状况下，由于不需要第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的动力，所以车辆仅由发动机的动力驱动，并且由于从动力传递路径中排除了行星齿轮组，所以呈现高动力传递效率特征。
[ENG模式2]
在ENG模式2中，当第一离合器CL1与第二制动器BK2啮合时，第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件TM2、TM4和TM5整体地旋转，并且发动机ENG的动力通过第三行星齿轮组PG3传递到输出齿轮OG，且因此实现与第三行星齿轮组PG3的齿轮比相同的换挡比。
如以上所描述的，根据本发明的第一示例性实施方案，在总体配置中，两个EV模式、三个HEV模式以及两个ENG模式可以通过三个行星齿轮组PG1、PG2和PG3、三个摩擦元件BK1、BK2和CL1以及两个电动机/发电机MG1和MG2的组合来实施。
另外，根据本发明的第一示例性实施方案，发动机ENG的动力输入到第一行星齿轮组PG1的第一环形齿轮R1，并且第一电动机/发电机MG1的动力输入到第一太阳齿轮S1，以将大于发动机ENG扭矩的扭矩传递到输出轴OS，由此增加机械动力传递路径的使用并且使用比相同的第一电动机/发电机MG1的规格大的发动机的动力。
另外，根据本发明的第一示例性实施方案，在WOT振动时，大于发动机扭矩的扭矩可以被传递到输出轴，以利用在相同车辆速度下的大发动机动力实施高旋转操作，并且获得更大的加速度。
另外，根据本发明的第一示例性实施方案，由于在HEV模式下可以获得比ENG模式下大的加速度，所以去除了在振动时转换到ENG模式的必要性，从而配置相对更简单的***，并且依据模式减少而减少摩擦元件，由此更大地提高效率。
另外，在高速驾驶时提供ENG模式，以便在没有第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的电负载的情况下执行驾驶，由此提高燃料效率。
图3是根据本发明第二示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参照图3，根据本发明的第一示例性实施方案，第一离合器CL1(其是第二行星齿轮组PG2的直接连接设备)设置在第四旋转轴TM4与第五旋转轴TM5之间，但是根据本发明的第二示例性实施方案，第一离合器CL1(其是第二行星齿轮组PG2的直接连接设备)设置在第二旋转轴TM2与第五旋转轴TM5之间。
与本发明的第一示例性实施方案相比，在本发明第二示例性实施方案的情况下，仅第一离合器CL1的设置位置不同而其操作效果相同，因此将省略其详细描述。
图4是根据本发明第三示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参照图4，根据本发明的第一示例性实施方案，第一离合器CL1(其是第二行星齿轮组PG2的直接连接设备)设置在第四旋转轴TM4与第五旋转轴TM5之间，但是根据本发明的第三示例性实施方案，第一离合器CL1(其是第二行星齿轮组PG2的直接连接设备)设置在第二旋转轴TM2与第四旋转轴TM4之间。
与本发明的第一示例性实施方案相比，在本发明第三示例性实施方案的情况下，仅第一离合器CL1的设置位置不同而其操作效果相同，因此将省略其详细描述。
图5是根据本发明第四示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参照图5，根据本发明的第一示例性实施方案，第一行星齿轮组PG1由单小齿轮行星齿轮组配置而成，但是根据本发明的第四示例性实施方案，第一行星齿轮组PG1由双小齿轮行星齿轮组配置而成。
因此，与第一行星齿轮组PG1相关的第一旋转轴TM1配置成连接到第一太阳齿轮S1，第二旋转轴TM2配置成将第一环形齿轮R1连接到第二行星齿轮组PC2，并且第三旋转轴TM3配置成将第一行星架PC1连接到第三行星架PC3。
与本发明的第一示例性实施方案相比，在本发明第四示例性实施方案的情况下，仅第二旋转轴TM2和第三旋转轴TM3的配置不同而其操作效果相同，因此将省略其详细描述。
图6是根据本发明第五示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参照图6，根据本发明的第一示例性实施方案，第二行星齿轮组PG2由单小齿轮行星齿轮组配置而成，但是根据本发明的第五示例性实施方案，第二行星齿轮组PG2由双小齿轮行星齿轮组配置而成。
因此，与第二行星齿轮组PG2相关的第二旋转轴TM2配置成将第一行星架PC1连接到第二环形齿轮R2，第四旋转轴TM4配置成将第二太阳齿轮S2连接到第三环形齿轮R3，并且第五旋转轴TM5配置成连接到第二行星架PC2。
与本发明的第一示例性实施方案相比，在本发明第五示例性实施方案的情况下，仅第二旋转轴TM2和第五旋转轴TM5的配置不同而其操作效果相同，因此将省略其详细描述。
图7是根据本发明第六示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参照图7，根据本发明的第一示例性实施方案，第三行星齿轮组PG3由单小齿轮行星齿轮组配置而成，但是根据本发明的第六示例性实施方案，第三行星齿轮组PG3由双小齿轮行星齿轮组配置而成。
因此，与第三行星齿轮组PG3相关的第三旋转轴TM3配置成将第一环形齿轮R1连接到第三环形齿轮R3，第四旋转轴TM4配置成将第二太阳齿轮S2连接到第三行星架PC3，并且第六旋转轴TM6配置成连接到第三太阳齿轮S3。
与本发明的第一示例性实施方案相比，在本发明第六示例性实施方案的情况下，仅第三旋转轴TM3和第四旋转轴TM4的配置不同而其操作效果相同，因此将省略其详细描述。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限制为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (14)

1.一种混合动力电动车辆的动力传输***，包括：
输入轴，输入有发动机动力；
输出齿轮，设置在所述输入轴上而没有旋转干扰；
第一行星齿轮组，设置在所述输入轴上同时包括具有第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮的三个旋转元件；
第二行星齿轮组，设置在与所述第一行星齿轮组相同的轴线上同时包括具有第二太阳齿轮、第二行星架以及第二环形齿轮的三个旋转元件；
第三行星齿轮组，设置在与所述第二行星齿轮组相同的轴线上同时包括具有第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮的三个旋转元件；
第一旋转轴，配置成将所述第一行星齿轮组的旋转元件中的一个直接连接到第一电动机和发电机；
第二旋转轴，直接连接到所述输出齿轮同时将除了连接到所述第一旋转轴的所述旋转元件之外的所述第一行星齿轮组的旋转元件中的一个直接连接到所述第二行星齿轮组的旋转元件中的一个；
第三旋转轴，直接连接到所述输入轴同时将除了连接到所述第一旋转轴或所述第二旋转轴的所述旋转元件之外的所述第一行星齿轮组的旋转元件中的一个直接连接到所述第三行星齿轮组的旋转元件中的一个；
第四旋转轴，直接连接到第二电动机和发电机同时将除了连接到所述第二旋转轴的旋转元件之外的所述第二行星齿轮组的旋转元件中的一个直接连接到除了连接到所述第三旋转轴的所述旋转元件之外的所述第三行星齿轮组的旋转元件中的一个；
第五旋转轴，连接到除了连接到所述第二旋转轴或所述第四旋转轴的旋转元件之外的所述第二行星齿轮组的旋转元件中的一个以便选择性地连接到变速器壳体；
第六旋转轴，连接到除了连接到所述第三旋转轴或所述第四旋转轴的旋转元件之外的所述第三行星齿轮组的旋转元件中的一个以便选择性地连接到所述变速器壳体；以及
三个摩擦元件，配置成第二行星齿轮组的直接连接设备或者选择性地将各自的旋转轴连接到所述变速器壳体。
2.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组都是单小齿轮行星齿轮组，并且包括：
所述第一旋转轴，配置成将所述第一太阳齿轮直接连接到所述第一电动机和发电机；
所述第二旋转轴，连接到所述输出齿轮同时将所述第一行星架直接连接到所述第二行星架；
所述第三旋转轴，连接到所述输入轴同时将所述第一环形齿轮直接连接到所述第三行星架；
所述第四旋转轴，连接到所述第二电动机和发电机同时将所述第二太阳齿轮直接连接到所述第三环形齿轮；
所述第五旋转轴，连接到所述第二环形齿轮；以及
所述第六旋转轴，连接到所述第三太阳齿轮。
3.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述三个摩擦元件包括：
第一制动器，配置成选择性地将所述第五旋转轴连接到所述变速器壳体；
第二制动器，配置成选择性地将所述第六旋转轴连接到所述变速器壳体；以及
第一离合器，为所述第二行星齿轮组的直接连接设备并且配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第五旋转轴。
4.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述三个摩擦元件包括：
第一制动器，配置成选择性地将所述第五旋转轴连接到所述变速器壳体；
第二制动器，配置成选择性地将所述第六旋转轴连接到所述变速器壳体；以及
第一离合器，为所述第二行星齿轮组的直接连接设备并且配置成选择性地将所述第二旋转轴连接到所述第五旋转轴。
5.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述三个摩擦元件包括：
第一制动器，配置成选择性地将所述第五旋转轴连接到所述变速器壳体；
第二制动器，配置成选择性地将所述第六旋转轴连接到所述变速器壳体；以及
第一离合器，为所述第二行星齿轮组的直接连接设备并且选择性地将所述第二旋转轴连接到所述第四旋转轴。
6.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述第一行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，并且所述第二行星齿轮组和第三行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，并且所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组包括：
所述第一旋转轴，配置成将所述第一太阳齿轮直接连接到所述第一电动机和发电机；
所述第二旋转轴，连接到所述输出齿轮同时将所述第一环形齿轮直接连接到所述第二行星架；
所述第三旋转轴，连接到所述输入轴同时将所述第一行星架直接连接到所述第三行星架；
所述第四旋转轴，连接到所述第二电动机和发电机同时将所述第二太阳齿轮直接连接到所述第三环形齿轮；
所述第五旋转轴，连接到所述第二环形齿轮；以及
所述第六旋转轴，连接到所述第三太阳齿轮。
7.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述第一行星齿轮组和第三行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，并且所述第二行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组包括：
所述第一旋转轴，配置成将所述第一太阳齿轮直接连接到所述第一电动机和发电机；
所述第二旋转轴，连接到所述输出齿轮同时将所述第一行星架直接连接到所述第二环形齿轮；
所述第三旋转轴，连接到所述输入轴同时将所述第一环形齿轮直接连接到所述第三行星架；
所述第四旋转轴，连接到所述第二电动机和发电机同时将所述第二太阳齿轮直接连接到所述第三环形齿轮；
所述第五旋转轴，连接到所述第二行星架；以及
所述第六旋转轴，连接到所述第三太阳齿轮。
8.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述第一行星齿轮组和第二行星齿轮组是单小齿轮行星齿轮组，并且所述第三行星齿轮组是双小齿轮行星齿轮组，所述第一行星齿轮组、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组包括：
所述第一旋转轴，配置成将所述第一太阳齿轮直接连接到所述第一电动机和发电机；
所述第二旋转轴，连接到所述输出齿轮同时将所述第一行星架直接连接到所述第二行星架；
所述第三旋转轴，连接到所述输入轴同时将所述第一环形齿轮直接连接到所述第三环形齿轮；
所述第四旋转轴，连接到所述第二电动机和发电机同时将所述第二太阳齿轮直接连接到所述第三行星架；
所述第五旋转轴，连接到所述第二环形齿轮；以及
所述第六旋转轴，连接到所述第三太阳齿轮。
9.一种混合动力电动车辆的动力传输***，包括：
输入轴，输入有发动机动力；
输出齿轮，设置在所述输入轴上而没有旋转干扰；
第一行星齿轮组，为单小齿轮行星齿轮组，并设置在所述输入轴上同时包括具有第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮的三个旋转元件；
第二行星齿轮组，为单小齿轮行星齿轮组，并设置在所述第一行星齿轮组后侧的相同轴线上同时包括具有第二太阳齿轮、第二行星架以及第二环形齿轮的三个旋转元件；
第三行星齿轮组，为单小齿轮行星齿轮组，并且设置在所述第二行星齿轮组后侧的相同轴线上同时包括具有第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮的三个旋转元件；
第一旋转轴，配置成将所述第一太阳齿轮直接连接到第一电动机和发电机；
第二旋转轴，连接到所述输出齿轮同时将所述第一行星架直接连接到所述第二行星架；
第三旋转轴，连接到所述输入轴同时将所述第一环形齿轮直接连接到所述第三行星架；
第四旋转轴，连接到第二电动机和发电机同时将所述第二太阳齿轮直接连接到所述第三环形齿轮；
第五旋转轴，连接到所述第二环形齿轮以便选择性地连接到变速器壳体；
第六旋转轴，连接到所述第三太阳齿轮以便选择性地连接到所述变速器壳体；以及
三个摩擦元件，配置成第二行星齿轮组的直接连接设备或者选择性地将各自的旋转轴连接到所述变速器壳体。
10.根据权利要求9所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述三个摩擦元件包括：
第一制动器，配置成选择性地将所述第五旋转轴连接到所述变速器壳体；
第二制动器，配置成选择性地将所述第六旋转轴连接到所述变速器壳体；以及
第一离合器，为所述第二行星齿轮组的直接连接设备并且配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第五旋转轴。
11.根据权利要求9所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述三个摩擦元件包括：
第一制动器，配置成选择性地将所述第五旋转轴连接到所述变速器壳体；
第二制动器，配置成选择性地将所述第六旋转轴连接到所述变速器壳体；以及
第一离合器，为所述第二行星齿轮组的直接连接设备并且配置成选择性地将所述第二旋转轴连接到所述第五旋转轴。
12.根据权利要求9所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述三个摩擦元件包括：
第一制动器，配置成选择性地将所述第五旋转轴连接到所述变速器壳体；
第二制动器，配置成选择性地将所述第六旋转轴连接到所述变速器壳体；以及
第一离合器，为所述第二行星齿轮组的直接连接设备并且选择性地将所述第二旋转轴连接到所述第四旋转轴。
13.一种混合动力电动车辆的动力传输***，包括：
输入轴，输入有发动机动力；
输出齿轮，设置在所述输入轴上而没有旋转干扰；
第一行星齿轮组，为双小齿轮行星齿轮组，并设置在所述输入轴上同时包括具有第一太阳齿轮、第一行星架以及第一环形齿轮的三个旋转元件；
第二行星齿轮组，为单小齿轮行星齿轮组，并设置在与所述第一行星齿轮组后侧的相同轴线上同时包括具有第二太阳齿轮、第二行星架以及第二环形齿轮的三个旋转元件；
第三行星齿轮组，为单小齿轮行星齿轮组，并设置在所述第二行星齿轮组后侧的相同轴线上同时包括具有第三太阳齿轮、第三行星架以及第三环形齿轮的三个旋转元件；
第一旋转轴，配置成将所述第一太阳齿轮直接连接到第一电动机和发电机；
第二旋转轴，连接到所述输出齿轮同时将所述第一环形齿轮直接连接到所述第二行星架；
第三旋转轴，连接到所述输入轴同时将所述第一行星架直接连接到所述第三行星架；
第四旋转轴，连接到第二电动机和发电机同时将所述第二太阳齿轮直接连接到所述第三环形齿轮；
第五旋转轴，连接到所述第二环形齿轮以便选择性地连接到变速器壳体；
第六旋转轴，连接到所述第三太阳齿轮以便选择性地连接到所述变速器壳体；以及
三个摩擦元件，配置成第二行星齿轮组的直接连接设备或者选择性地将各自的旋转轴连接到所述变速器壳体。
14.根据权利要求13所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述三个摩擦元件包括：
第一制动器，配置成选择性地将所述第五旋转轴连接到所述变速器壳体；
第二制动器，配置成选择性地将所述第六旋转轴连接到所述变速器壳体；以及
第一离合器，为所述第二行星齿轮组的直接连接设备并且配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第五旋转轴。
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