CN105317944B - 混合动力电动车辆的动力传输*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力电动车辆的动力传输***，其可以包括：输入轴；设置在所述输入轴上的输出齿轮；具有第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮的第一行星齿轮组；具有第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮的第二行星齿轮组；具有第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮的第三行星齿轮组；第一到第七旋转轴；以及配置成选择性地将各自的旋转轴彼此连接或选择性地将各自的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2014年6月26日提交的韩国专利申请第10-2014-0079242号的优先权，该申请的全部内容结合于此，用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种混合动力电动车辆的动力传输***，更具体而言，涉及一种混合动力电动车辆的动力传输***，其能够通过在节气门全开(WOT)振荡时提供足够的动力性能，并且通过在转换成第一HEV模式和第三HEV模式时最大化地利用发动机的动力来抑制转换成ENG模式。
背景技术
车辆的环境友好技术是控制未来汽车工业的生存的核心技术，并且领先的汽车制造商已经将他们的精力投放于环境友好车辆的开发商，以便满足环境和燃料效率的法规。
因此，每个汽车制造商都已经开发了电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、燃料电池电动车辆(FCEV)等作为未来车辆技术。
如上所述，由于未来车辆具有多种技术限制(比如，重量，成本等)，汽车制造商已关注混合动力电动车辆，并将其作为替代以解决现实问题(比如，满足排气法规并提高燃料效率性能)，并且进行了激烈的竞争以使混合动力电动车辆商业化。
混合动力电动车辆是使用多于两个动力源的车辆，并且可以以各种方式进行组合。此处，作为动力源，使用了利用传统化石燃料的汽油发动机或柴油发动机以及由电能驱动的电动机/发电机的组合。
混合动力电动车辆可以根据发动机和电动机的组合而实施仅通过电动机驱动的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。在这种情况下，由于通过再生制动以在电池中存储通过电力发电机的驱动而产生的电能并再利用在驱动时存储的电能而获得的燃料节约等，所以与常规车辆相比，可以更加显著地提高燃料效率。
如上所述，混合动力电动车辆的动力传输***分为单模式方案和多模式方案。
单模式方案可以不需要用于换挡控制的扭矩传递机构(比如，离合器和制动器)，但是可能在高速驱动时效率降低，并因此具有较低的燃料效率，并且可能需要额外的扭矩放大器以应用于大型车辆。
多模式方案可以在高速驱动时具有较高的效率，并且可以设计为放大扭矩，因此，可以应用于中型和大型车辆。
因此，近来已经主要采用多模式方案而不是单模式方案，从而已经积极地进行了对多模式方案的研究。
基于多模式方案的动力传输***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等。
基于多模式方案的动力传输***根据行星齿轮组、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。
另外，由于基于多模式方案的动力传输***根据连接配置在耐用性、动力传输效率、尺寸等方面也不同，所以已经在混合动力电动车辆的动力传输***领域中继续对实施更稳健、紧凑而不具有动力损耗的动力传输***进行研究和开发。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，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
本发明的各个方面致力于提供一种混合动力电动车辆的动力传输***，其具有的优点是，通过在节气门全开(WOT)振荡时提供足够的动力性能，并且通过在转换成第一HEV模式和第三HEV模式时最大化地利用发动机的动力来抑制转换成ENG模式。
此外，本发明的各个方面致力于提供一种混合动力电动车辆的动力传输***，其具有的优点是，通过增加机械动力传递路径的用法来使用较大的发动机的动力来降低电负荷，通过在振荡时取代ENG模式来降低模式转换频率，并且通过在模式转换时使所有旋转元件的旋转速度的变化最小化。
此外，发明的各个方面致力于提供一种混合动力电动车辆的动力传输***，其具有的优点是，提供可驱动ENG模式而没有电动机/发电机的电气负荷，以便提高在高速驱动时的燃料效率。
本发明的一个方面提供了一种混合动力电动车辆的动力传输***，包括：输入轴，所述输入轴输入发动机的动力；输出齿轮，所述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，所述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、第一行星架和第一环形齿轮的三个旋转元件；第二行星齿轮组，所述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、第二行星架和第二环形齿轮的三个旋转元件；第三行星齿轮组，所述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、第三行星架和第三环形齿轮的三个旋转元件；第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一行星齿轮组的旋转元件的一个连接到第一电动机/发电机；第二旋转轴，所述第二旋转轴配置成直接连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一行星齿轮组的旋转元件的一个连接到所述第二行星齿轮组的旋转元件的一个，所述第一行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第一旋转轴的旋转元件中排除；第三旋转轴，所述第三旋转轴配置成直接连接到所述输入轴的同时直接将所述第一行星齿轮组的旋转元件的一个连接到所述第三行星齿轮组的旋转元件的一个，所述第一行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第一旋转轴或所述第二旋转轴的旋转元件中排除；第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二行星齿轮组的旋转元件的一个连接到第二电动机/发电机，所述第二行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第二旋转轴的旋转元件中排除；第五旋转轴，所述第五旋转轴配置成连接到所述第二行星齿轮组的旋转元件的一个，以便选择性地连接到变速器壳体，所述第二行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第二旋转轴或所述第四旋转轴的旋转元件中排除；第六旋转轴，所述第六旋转轴配置成连续将所述第三行星齿轮组的旋转元件的一个连接到变速器壳体，所述第三行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第三旋转轴的旋转元件中排除；第七旋转轴，所述第七旋转轴配置成连接到所述第三行星齿轮组的旋转元件的一个，以便选择性地连接到所述第四旋转轴，所述第三行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第三旋转轴或所述第六旋转轴的旋转元件中排除；三个摩擦元件，所述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选择性地将各自的旋转轴连接到变速器壳体。
所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组中的全部都可以是单小齿轮行星齿轮组，并且可以包括第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一太阳齿轮连接到所述第一电动机和发电机；第二旋转轴，所述第二旋转轴配置成连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一行星架连接到所述第二行星架；第三旋转轴，所述第三旋转轴配置成连接到所述输入轴的同时直接将所述第一环形齿轮连接到所述第三行星架；第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二太阳齿轮连接到所述第二电动机和发电机；第五旋转轴，所述第五旋转轴配置成连接到所述第二环形齿轮；第六旋转轴，所述第六旋转轴配置成将所述第三太阳齿轮连接到所述变速器壳体；以及第七旋转轴，所述第七旋转轴配置成连接到所述第三环形齿轮。
所述三个摩擦元件可以包括第一制动器，所述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；第一离合器，所述第一离合器配置成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四旋转轴连接到所述第五旋转轴；以及第二离合器，所述第二离合器配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第七旋转轴。
所述三个摩擦元件可以包括第一制动器，所述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；第一离合器，所述第一离合器配置成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五旋转轴；以及第二离合器，所述第二离合器配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第七旋转轴。
所述三个摩擦元件可以包括第一制动器，所述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；第一离合器，所述第一离合器配置成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；以及第二离合器，所述第二离合器配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第七旋转轴。
此外，与所述第一制动器、所述第一离合器和所述第二离合器相关，在EV模式1中，可以操作所述第一制动器，在EV模式2中，可以操作所述第一离合器，在HEV模式1中，可以操作所述第一制动器，在HEV模式2中，可以操作所述第一离合器，在HEV模式3中，可以操作所述第二离合器，在ENG模式1中，可以操作所述第一制动器和所述第二离合器，并且在ENG模式2中，可以操作所述第一离合器和所述第二离合器。
所述第一行星齿轮组可以配置成双小齿轮行星齿轮组，并且所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组可以配置成单小齿轮行星齿轮组，并且所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组可以包括第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一太阳齿轮连接到所述第一电动机/发电机；第二旋转轴，所述第二旋转轴配置成连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一环形齿轮连接到所述第二行星架；第三旋转轴，所述第三旋转轴配置成连接到所述输入轴的同时直接将所述第一行星架连接到所述第三行星架；第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二太阳齿轮连接到所述第二电动机/发电机；第五旋转轴，所述第五旋转轴配置成连接到所述第二环形齿轮；第六旋转轴，所述第六旋转轴配置成将所述第三太阳齿轮连接到所述变速器壳体；以及第七旋转轴，所述第七旋转轴配置成连接到所述第三环形齿轮。
所述第一行星齿轮组和所述第三行星齿轮组可以配置成单小齿轮行星齿轮组，并且所述第二行星齿轮组可以配置成双小齿轮行星齿轮组，并且所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组可以包括第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一太阳齿轮连接到所述第一电动机/发电机；第二旋转轴，所述第二旋转轴配置成连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一行星架连接到所述第二环形齿轮；第三旋转轴，所述第三旋转轴配置成连接到所述输入轴的同时直接将所述第一环形齿轮连接到所述第三行星架；第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二太阳齿轮连接到所述第二电动机/发电机；第五旋转轴，所述第五旋转轴配置成连接到所述第二行星架；第六旋转轴，所述第六旋转轴配置成将所述第三太阳齿轮连接到所述变速器壳体；以及第七旋转轴，所述第七旋转轴配置成连接到所述第三环形齿轮。
所述第一行星齿轮组和所述第二行星齿轮组可以配置成单小齿轮行星齿轮组，并且所述第三行星齿轮组可以配置成双小齿轮行星齿轮组，并且所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组可以包括第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一太阳齿轮连接到所述第一电动机/发电机；第二旋转轴，所述第二旋转轴配置成连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一行星架连接到所述第二行星架；第三旋转轴，所述第三旋转轴配置成连接到所述输入轴的同时直接将所述第一环形齿轮连接到所述第三环形齿轮；第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二太阳齿轮连接到所述第二电动机/发电机；第五旋转轴，所述第五旋转轴配置成连接到所述第二环形齿轮；第六旋转轴，所述第六旋转轴配置成将所述第三太阳齿轮连接到所述变速器壳体；以及第七旋转轴，所述第七旋转轴配置成连接到所述第三行星架。
根据本发明的示例性实施方案，在总体配置中，可以通过三个行星齿轮组、三个摩擦元件以及两个电动机/发电机的组合来实施两个EV模式、三个HEV模式以及两个ENG模式。
此外，根据本发明的示例性实施方案，比发动机扭矩更大的扭矩可以传递至输出轴，以便增加机械动力传递路径的用法，并且使用比相同规格的第一电动机/发电机的动力更大的发动机的动力。
此外，根据本发明的示例性实施方案，比发动机扭矩更大的扭矩可以传递至输出轴，以便在WOT振荡时以相同的车辆速度用发动机的较大动力来执行较高的旋转操作并获得更大的加速度。
此外，根据本发明的示例性实施方案，由于在HEV模式下，可以获得比在ENG模式下更大的加速度，因此消除了在振荡时转换为ENG模式的必要性，以便配置相对地简单的***，并且根据模式的减少而减少摩擦元件，从而更大地提高效率。
此外，可以通过在高速驱动时提供ENG模式而执行驱动而没有第一电动机/发电机和第二电动机/发电机的电负荷，从而改进燃料效率。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图2为应用于根据本发明各个示例性实施方案的动力传输***的摩擦元件的每一个操作模式的操作图表。
图3为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图4为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图5为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图6为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图7为根据本发明的各个示例性实施方案的动力传输***的配置图。
应当了解，所附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各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
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的或等效的部分。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的不同实施方案，在附图中和以下的描述中示出了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，但是应当了解，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。
下面将参考所附附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。
然而，为了明显描述本发明的示例性实施方案，将省略与描述无关的部分，且在整个说明书中相同或类似的附图标记将用于描述相同或类似的部件。
在随后的说明书中，将部件的名字区分成第一、第二等的理由是为了区分具有相同名字的部件，并因此，其顺序并不必须限于此。
图1为根据本发明的第一示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参考图1，根据本发明的示例性实施方案的动力传输***配置成为第一行星齿轮组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CL1、CL2和BK1的组合。
第一行星齿轮组PG1配置为单小齿轮行星齿轮组，并且包括第一太阳齿轮S1、第一环形齿轮R1，以及支持在第一太阳齿轮S1和第一环形齿轮R1之间外部啮合的第一小齿轮P1的第一行星架PC1。
第二行星齿轮组PG2为配置单小齿轮行星齿轮组，并且包括第二太阳齿轮S2、第二环形齿轮R2，以及支持在第二太阳齿轮S2和第二环形齿轮R2之间外部啮合的第二小齿轮P2的第二行星架PC2。
第三行星齿轮组PG3配置为单小齿轮行星齿轮组，并且具有第三太阳轮S3、第三环形齿轮R3，以及可旋转地支持在第三太阳轮S3和第三环形齿轮R3之间外部啮合的第三小齿轮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)顺序地设置在相同的轴线上，并且包括七个旋转轴TM1到TM7，同时第一行星齿轮组的任意一个旋转元件都直接连接到第三行星齿轮组的任意一个旋转元件，并且第二行星齿轮组的任意一个旋转元件都直接连接到第三行星齿轮组的另一个旋转元件。
更具体地，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选择性地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、第二行星齿轮组和第三行星齿轮组包括七个旋转轴TM1到TM7。
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直接连接到输出齿轮OG，同时将第一行星架PC1直接连接到第二行星架PC2，因此第二旋转轴TM2总是操作为输出元件。
第三旋转轴TM3将第一环形齿轮R1直接连接到第三行星架PC3，并且直接连接到输入轴IS，因此第三旋转轴TM3总是操作为输入元件。
第四旋转轴TM4将第二太阳齿轮S2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，并因此操作为固定元件。
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，并因此操作为固定元件。
第七旋转轴TM7连接到第三环形齿轮R3，并且选择性地连接到第四旋转轴TM4。
第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的每一个都具有作用为独立动力源的电动机和发电机。
第一电动机/发电机MG1充当直接连接到第一旋转轴TM1以供应旋转动力的电动机或充当产生电力的同时通过第一旋转轴TM1的扭矩进行旋转的电力发电机。
第二电动机/发电机MG2充当直接连接到第四旋转轴TM4以供应旋转动力的电动机或充当产生电力的同时通过第四旋转轴TM4的扭矩进行旋转的电力发电机。
在摩擦元件之间的第一离合器CL1和第二离合器CL2为在旋转元件之间选择性地进行连接的摩擦元件，并且第一制动器BK1为将旋转元件选择性地连接到固定元件(变速器壳体)的摩擦元件，并且可以配置为通过油压力彼此摩擦联接的多碟类型液压摩擦元件。
第一制动器BK1设置成将第五旋转轴TM5选择性地连接到变速器壳体H，并因此第五旋转轴TM5可以选择性地充当固定元件。
第一离合器CL1使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中的两个互相连接，并因此第二行星齿轮组PG2处于直接连接状态，并且图1示出的是第一离合器CL1设置在第四旋转轴TM4和第五旋转轴TM5之间。
第二离合器CL2设置成将第四旋转轴TM4选择性地连接到第七旋转轴TM7。
图1示出了，输入轴IS、第三旋转轴TM3和第六旋转轴TM6设置在相同的轴线上，并因此输入轴IS和第三旋转轴TM3被当作相同的轴，但是本发明的示例性实施方案并不限于此，因此，第三旋转轴TM3和第六旋转轴TM6得以设定为中空轴，并因此可以设置在输入轴IS的外圆周部分处而没有旋转干扰。
此外，图1示出的是发动机ENG设置在第一行星齿轮组PG1的前面，但是本发明的示例性实施方案并不限于此，因此，发动机ENG可以设置在第三行星齿轮组PG3的后面。
图2为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一个操作模式的操作图表。
参照图2，将在下面描述在每个操作模式下的摩擦元件的操作状态。
在EV模式1中，第一制动器BK1得以操作，并且在EV模式2中，第一离合器CL1得以操作。
在HEV模式1中，第一制动器BK1得以操作，在HEV模式2中，第一离合器CL1得以操作，并且在HEV模式3中，第二离合器CL2得以操作。
此外，在ENG模式1中，第一制动器BK1和第二离合器CL2得以操作，并且在ENG模式2中，第一离合器CL1和第二离合器CL2得以操作。
如上所述，根据本发明的第一示例性实施方案的动力传输***可以实施两个EV模式、两个HEV模式和两个ENG模式。
下面，将如下描述每个模式的操作原理。
[EV模式1]
EV模式是在其中发动机停止的状态下将电池的电力供应至电动机/发电机，以便利用电动机/发电机的动力驱动车辆的模式。
因为发动机停止，所以EV模式对燃料效率提高具有较大的影响，并且EV模式在没有额外的倒退设备的情况下向后驱动车辆并在停止之后起动并且低速驱动时操作，并且EV模式需要使得动力源比输出构件更快地转动的减速换挡比，以用于在斜坡道路上防止下滑或车辆的快速加速。
在这种条件下，在EV模式1中，第二电动机/发电机MG2的运行被控制在这样的状态下，其中第五旋转轴TM5通过第一制动器BK1的操作而操作为固定元件，以便根据第二行星齿轮组PG2的齿轮比执行减速输出的同时执行到第四旋转轴TM4的输入。
[EV模式2]
电动机/发电机的效率根据旋转速度和扭矩而改变，即使供应了相同的电流，将电能转换为旋转和扭矩的机械能的设备的转换比也是不同的。
也即，在EV模式中使用的电池的电流为通过发动机中燃料的燃烧或通过再生制动积累的能量，并且有效使用独立于产生的路径的积累的能量直接与燃料效率的提高相关联。
出于该原因，近来，电动车辆趋向于具有至少两个挡位的变速器，并且甚至在EV模式中，混合动力电动车辆也优选地具有包括至少两个挡位的变速器，因此，即使在本发明的示例性实施方案中，也考虑使混合动力电动车辆具有EV模式2。
从这方面考虑，描述了EV模式2的换挡过程，在EV模式2中，在以EV模式1进行驱动期间车辆速度增加，因此在第二电动机/发电机MG2的效率较差的位置释放第一制动器BK1的操作，并且控制第一离合器CL1的操作。
然后，作为第二行星齿轮组PG2的直接连接设备的第一离合器CL1得以操作，因此第二行星齿轮组PG2处于直接连接状态，使得所有旋转轴TM2、TM4和TM5输出到达第二行星齿轮组PG2的输入的同时以相同速度旋转。
[HEV模式1]
在HEV模式1中，发动机的动力通过机械路径和电气路径被传递至输出构件，并且动力分布通过行星齿轮组来执行，并且发动机和连接到行星齿轮组的电动机/发电机可以独立于车辆速度而任意控制旋转速度，并且因此可以充当电气控制的连续可变变速器。
因此，常规变速器关于给定的车辆速度而具有固定的发动机速度和扭矩，而电气控制连续可变变速器可以自由地改变发动机速度和扭矩，从而使发动机的操作效率最大化并提高燃料效率。
考虑到这方面，在EV模式1中，第一行星齿轮组PG1的第二旋转轴TM2通过被连接到输出齿轮OG而受到限制，而剩余的第一旋转轴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(input branch)模式可以设定为两个，关于车辆速度的发动机和电动机/发电机的旋转速度比通常可以通过改变第二行星齿轮组PG2的齿轮比而设定为两个，并且关于每个旋转元件的旋转速度的水平作为整体而降低，从而有助于提高燃料效率。
在EV模式2中，仅仅第一行星齿轮组PG1的第二旋转轴TM2通过连接到输出齿轮OG而受到限制，而剩余的第一旋转轴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得以控制时，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以连续可变的方式进行控制。
此外，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充当发电机，并且当第一电动机/发电机MG1顺时针旋转时(在这种情况下，发电机ENG具有比之前更加降低的旋转速度)，第一电动机/发电机MG1充当电动机。
同样地，由于如果必要的话，发动机ENG和第一电动机/发电机MG1以连续可变的方式进行控制，所以可以在燃料效率和动力性能方面展示良好的性能。
[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/发电机的旋转速度被限制到车辆速度，并因此其难以有效地操作电动机/发电机并减少容量。
特别地，当车辆速度增加并因此限制到车辆速度电动机/发电机的旋转速度增加时，电动机/发电机的效率降低并因此可能无法实现最佳的燃料效率。
在这种条件下，当发动机ENG和两个电动机/发电机MG1与MG2的全部都可以通过将第一行星齿轮组PG1与第二行星齿轮组PG2的两个不同旋转元件联接而独立于车辆速度控制旋转速度时，连续可变变速器功能再次操作以促使燃料效率的提高，第一行星齿轮组PG1连接到发动机ENG，第二行星齿轮组PG2的两个不同旋转元件连接到输出齿轮OG。
因此，当第二离合器CL2操作时，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而被限制到发动机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，使得速度和扭矩可以彼此限制。
此外，第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2需要具有共同的电能平衡，并且第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件都执行电气控制连续可变变速器功能，同时具有利用速度和扭矩的相互关系。
[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称为制动能量的恢复和再利用以及发动机的操作点的自由控制。
此外，为了控制发动机的操作点，涉及了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再次将电动机/发电机的电能转换为电动机/发电机中的机械能的过程的两次能量转换过程。
能量转换导致在转换过程中间的损失而不输出所有能量，并且在任何驱动条件下，燃料效率可能在仅通过发动机驱动的ENG模式下是良好的，而不是HEV模式下。
也即，在ENG模式1下，当第一制动器BK1与第二离合器CL2接合时，发动机ENG的动力通过第二旋转轴TM2被传递至输出齿轮OG。在这种情况下，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，仅通过发动机的动力驱动车辆，并且由于每个行星齿轮组都从动力传递路径排除，所以出现了较高的动力传递效率特性。
[ENG模式2]
在ENG模式2下，当第一离合器CL1与第二离合器CL2接合时，第二行星齿轮组PG2的所有旋转元件都整体地旋转，并且发动机ENG的动力通过第三行星齿轮组PG3被传递至输出齿轮OG，因此建立了与第三行星齿轮组PG3的齿轮比相同的换挡比。
如上所述，根据本发明的第一示例性实施方案，在总体配置中，可以通过三个行星齿轮组PG1、PG2和PG3，三个摩擦元件BK1、CL1和CL2以及两个电动机/发电机MG1和MG2的组合来实施两个EV模式、三个HEV模式以及两个ENG模式。
此外，根据本发明的第一示例性实施方案，发动机ENG的动力被输入至第一行星齿轮组PG1的第一环形齿轮R1，并且第一电动机/发电机MG1的动力被输入至第一太阳齿轮S1，以便将比发动机ENG扭矩更大的扭矩传递至输出轴OS，从而增加机械动力传递路径的使用，并且使用比相同规格的第一电动机/发电机MG1更大的发动机的动力。
此外，根据本发明的第一示例性实施方案，比发动机扭矩更大的扭矩可以传递至输出轴，以便在WOT振荡时以相同的车辆速度用发动机的较大动力来实施较高的旋转操作并获得更大的加速度。
此外，根据本发明的第一示例性实施方案，由于相比于在ENG模式下，可以在HEV模式下获得更大的加速度，因此消除了在振荡时转换为ENG模式的必要性，以便配置相对地更简单的***，并且根据模式的减少而减少摩擦元件，从而更大地提高效率。
此外，在高速驱动时提供ENG模式，以便执行驱动而没有第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的电负荷，从而改进燃料效率。
图3为根据本发明的第二示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参考图3，根据本发明的第一示例性实施方案，作为第二行星齿轮组PG2的直接连接设备的第一离合器CL1设置在第四旋转轴TM4和第五旋转轴TM5之间，但是根据本发明的第二示例性实施方案，作为第二行星齿轮组PG2的直接连接设备的第一离合器CL1设置在第二旋转轴TM2和第五旋转轴TM5之间。
与本发明的第一示例性实施方案相比，在本发明的第二示例性实施方案的情况下，仅第一离合器CL1的设置位置是不同的，并且其操作效果是相同的，因此将省略其具体描述。
图4为根据本发明的第三示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参考图4，根据本发明的第一示例性实施方案，作为第二行星齿轮组PG2的直接连接设备的第一离合器CL1设置在第四旋转轴TM4和第五旋转轴TM5之间，但是根据本发明的第三示例性实施方案，作为第二行星齿轮组PG2的直接连接设备的第一离合器CL1设置在置在第二旋转轴TM2和第四旋转轴TM4之间。
与本发明的第一示例性实施方案相比，在本发明的第三示例性实施方案的情况下，仅第一离合器CL1的设置位置是不同的，并且其操作效果是相同的，因此将省略其具体描述。
图5为根据本发明的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配置成单小齿轮行星齿轮组，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配置成双小齿轮行星齿轮组。
因此，与第一行星齿轮组PG1相关联的第一旋转轴TM1配置成被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连接到第二行星架PC2，并且第三旋转轴TM3配置成被连接到第一行星架PC1。
与本发明的第一示例性实施方案相比，在本发明的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的配置是不同的，并且其操作效果是相同的，因此将省略其具体描述。
图6为根据本发明的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配置成单小齿轮行星齿轮组，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配置成双小齿轮行星齿轮组。
因此，与第二行星齿轮组PG2相关联的第二旋转轴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配置成被连接到第二太阳齿轮S2，并且第五旋转轴TM5配置成被连接到第二行星架PC2。
与本发明的第一示例性实施方案相比，在本发明的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的配置是不同的，并且其操作效果是相同的，因此将省略其具体描述。
图7为根据本发明的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配置成单小齿轮行星齿轮组，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配置成双小齿轮行星齿轮组。
因此，与第三行星齿轮组PG3相关联的第三旋转轴TM3配置成将第一环形齿轮R1连接到第三环形齿轮R3，第六旋转轴TM6配置成被连接到第三太阳齿轮S3，并且第七旋转轴TM7配置成被连接到第三行星架PC3。
与本发明的第一示例性实施方案相比，在本发明的第六示例性实施方案的情况下，仅第三旋转轴TM3和第七旋转轴TM7的配置是不同的，并且其操作效果是相同的，因此将省略其具体描述。
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。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。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它们的实际应用，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的选择形式和修改形式。本发明的范围意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，所述输入轴输入发动机的动力；
输出齿轮，所述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，所述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、第一行星架和第一环形齿轮的三个旋转元件；
第二行星齿轮组，所述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、第二行星架和第二环形齿轮的三个旋转元件；
第三行星齿轮组，所述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、第三行星架和第三环形齿轮的三个旋转元件；
第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一行星齿轮组的旋转元件的一个连接到第一电动机和发电机；
第二旋转轴，所述第二旋转轴直接连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一行星齿轮组的旋转元件的一个连接到所述第二行星齿轮组的旋转元件的一个，所述第一行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第一旋转轴的旋转元件中排除；
第三旋转轴，所述第三旋转轴直接连接到所述输入轴的同时直接将所述第一行星齿轮组的旋转元件的一个连接到所述第三行星齿轮组的旋转元件的一个，所述第一行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第一旋转轴或所述第二旋转轴的旋转元件中排除；
第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二行星齿轮组的旋转元件的一个连接到第二电动机和发电机，所述第二行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第二旋转轴的旋转元件中排除；
第五旋转轴，所述第五旋转轴连接到所述第二行星齿轮组的旋转元件的一个，以便选择性地连接到变速器壳体，所述第二行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第二旋转轴或所述第四旋转轴的旋转元件中排除；
第六旋转轴，所述第六旋转轴配置成连续将所述第三行星齿轮组的旋转元件的一个连接到所述变速器壳体，所述第三行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第三旋转轴的旋转元件中排除；
第七旋转轴，所述第七旋转轴连接到所述第三行星齿轮组的旋转元件的一个，以便选择性地连接到所述第四旋转轴，所述第三行星齿轮组的旋转元件的一个从连接到所述第三旋转轴或所述第六旋转轴的旋转元件中排除；
三个摩擦元件，所述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选择性地将各自的旋转轴连接到所述变速器壳体，
其中，所述第二行星齿轮组选择性地处于直接连接状态。
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、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组中的全部都是单小齿轮行星齿轮组，并且包括：
第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一太阳齿轮连接到所述第一电动机和发电机；
第二旋转轴，所述第二旋转轴连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一行星架连接到所述第二行星架；
第三旋转轴，所述第三旋转轴连接到所述输入轴的同时直接将所述第一环形齿轮连接到所述第三行星架；
第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二太阳齿轮连接到所述第二电动机和发电机；
第五旋转轴，所述第五旋转轴连接到所述第二环形齿轮；
第六旋转轴，所述第六旋转轴配置成将所述第三太阳齿轮连接到所述变速器壳体；以及
第七旋转轴，所述第七旋转轴连接到所述第三环形齿轮。
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，所述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；
第一离合器，所述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；以及
第二离合器，所述第二离合器配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第七旋转轴。
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，所述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；
第一离合器，所述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；以及
第二离合器，所述第二离合器配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第七旋转轴。
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，所述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；
第一离合器，所述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四旋转轴；以及
第二离合器，所述第二离合器配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第七旋转轴。
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为双小齿轮行星齿轮组，并且所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组具有单小齿轮行星齿轮组，并且所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组包括：
第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一太阳齿轮连接到所述第一电动机和发电机；
第二旋转轴，所述第二旋转轴连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一环形齿轮连接到所述第二行星架；
第三旋转轴，所述第三旋转轴连接到所述输入轴的同时直接将所述第一行星架连接到所述第三行星架；
第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二太阳齿轮连接到所述第二电动机和发电机；
第五旋转轴，所述第五旋转轴连接到所述第二环形齿轮；
第六旋转轴，所述第六旋转轴配置成将所述第三太阳齿轮连接到所述变速器壳体；以及
第七旋转轴，所述第七旋转轴连接到所述第三环形齿轮。
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所述第三行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且所述第二行星齿轮组为双小齿轮行星齿轮组，并且所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组包括：
第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一太阳齿轮连接到所述第一电动机和发电机；
第二旋转轴，所述第二旋转轴连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一行星架连接到所述第二环形齿轮；
第三旋转轴，所述第三旋转轴连接到所述输入轴的同时直接将所述第一环形齿轮连接到所述第三行星架；
第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二太阳齿轮连接到所述第二电动机和发电机；
第五旋转轴，所述第五旋转轴连接到所述第二行星架；
第六旋转轴，所述第六旋转轴配置成将所述第三太阳齿轮连接到所述变速器壳体；以及
第七旋转轴，所述第七旋转轴连接到所述第三环形齿轮。
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所述第二行星齿轮组为单小齿轮行星齿轮组，并且所述第三行星齿轮组为双小齿轮行星齿轮组，并且所述第一行星齿轮组、所述第二行星齿轮组和所述第三行星齿轮组包括：
第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一太阳齿轮连接到所述第一电动机和发电机；
第二旋转轴，所述第二旋转轴连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一行星架连接到所述第二行星架；
第三旋转轴，所述第三旋转轴连接到所述输入轴的同时直接将所述第一环形齿轮连接到所述第三环形齿轮；
第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二太阳齿轮连接到所述第二电动机和发电机；
第五旋转轴，所述第五旋转轴连接到所述第二环形齿轮；
第六旋转轴，所述第六旋转轴配置成将所述第三太阳齿轮连接到所述变速器壳体；以及
第七旋转轴，所述第七旋转轴连接到所述第三行星架。
9.一种混合动力电动车辆的动力传输***，包括：
输入轴，所述输入轴输入发动机的动力；
输出齿轮，所述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，所述第一行星齿轮组具有单小齿轮行星齿轮组，并且设置在所述输入轴上，同时包括具有第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮的三个旋转元件；
第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有单小齿轮行星齿轮组，并且设置在所述第一行星齿轮组的后侧处的相同轴线上，同时包括具有第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮的三个旋转元件；
第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组具有单小齿轮行星齿轮组，并且设置在所述第二行星齿轮组的后侧处的相同轴线上，同时包括具有第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮的三个旋转元件；
第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一太阳齿轮连接到第一电动机和发电机；
第二旋转轴，所述第二旋转轴连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一行星架连接到所述第二行星架；
第三旋转轴，所述第三旋转轴连接到所述输入轴的同时直接将所述第一环形齿轮连接到所述第三行星架；
第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二太阳齿轮连接到第二电动机和发电机；
第五旋转轴，所述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，所述第六旋转轴配置成将所述第三太阳齿轮连接到所述变速器壳体；
第七旋转轴，所述第七旋转轴连接到所述第三环形齿轮，以便选择性地连接到所述第四旋转轴；以及
三个摩擦元件，所述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选择性地将各自的旋转轴连接到所述变速器壳体，
其中，所述第二行星齿轮组选择性地处于直接连接状态。
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，所述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；
第一离合器，所述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；以及
第二离合器，所述第二离合器配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第七旋转轴。
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，所述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；
第一离合器，所述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；以及
第二离合器，所述第二离合器配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第七旋转轴。
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，所述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；
第一离合器，所述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四旋转轴；以及
第二离合器，所述第二离合器配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第七旋转轴。
13.一种混合动力电动车辆的动力传输***，包括：
输入轴，所述输入轴输入发动机的动力；
输出齿轮，所述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，所述第一行星齿轮组具有双小齿轮行星齿轮组，并且设置在所述输入轴上，同时包括具有第一太阳齿轮、第一行星架和第一环形齿轮的三个旋转元件；
第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组具有单小齿轮行星齿轮组，并且设置在所述第一行星齿轮组的后侧处的相同轴线上，同时包括具有第二太阳齿轮、第二行星架和第二环形齿轮的三个旋转元件；
第三行星齿轮组，所述第三行星齿轮组具有单小齿轮行星齿轮组，并且设置在所述第二行星齿轮组的后侧处的相同轴线上，同时包括具有第三太阳齿轮、第三行星架和第三环形齿轮的三个旋转元件；
第一旋转轴，所述第一旋转轴配置成直接将所述第一太阳齿轮连接到第一电动机和发电机；
第二旋转轴，所述第二旋转轴连接到所述输出齿轮的同时直接将所述第一环形齿轮连接到所述第二行星架；
第三旋转轴，所述第三旋转轴连接到所述输入轴的同时直接将所述第一行星架连接到所述第三行星架；
第四旋转轴，所述第四旋转轴配置成直接将所述第二太阳齿轮连接到第二电动机和发电机；
第五旋转轴，所述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，所述第六旋转轴配置成将所述第三太阳齿轮连接到所述变速器壳体；
第七旋转轴，所述第七旋转轴连接到所述第三环形齿轮，以便选择性地连接到所述第四旋转轴；以及
三个摩擦元件，所述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选择性地将各自的旋转轴连接到所述变速器壳体，
其中，所述第二行星齿轮组选择性地处于直接连接状态。
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，所述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；
第一离合器，所述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；以及
第二离合器，所述第二离合器配置成选择性地将所述第四旋转轴连接到所述第七旋转轴。
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