CN105774518A - 混合动力电动车辆的动力传输*** - Google Patents

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徐罡寿
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Abstract

一种混合动力电动车辆的动力传输***，包含：输入轴；副轴；输出轴；第一电动机/发电机；第二电动机/发电机；第一行星齿轮组；第二行星齿轮组，其用以在直接连接到副轴的同时通过副轴选择性地将第四旋转元件外部齿轮连接到第三旋转元件，并且将第五旋转元件直接连接到输出轴并且选择性地将第六旋转元件连接到变速器壳体；第一传递齿轮，其设置在第二旋转元件与输出轴之间；第二传递齿轮，其设置在第三旋转元件与副轴之间；可变直接连接装置，其用以选择性地连接第二行星齿轮组的三个旋转元件中的两者；以及可变连接装置，其用以选择性地将第六旋转元件连接到变速器壳体或选择性地将第三旋转元件外部齿轮连接到第四旋转元件。

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8月13日提交的韩国专利申请第10-2014-0105267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***，并且更具体而言，涉及一种混合动力电动车辆的动力传输***，其能够通过在混合动力模式中将比发动机扭矩大的扭矩传递到输出轴来增加对机械动力传递路径的使用并且最大程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产业生存的核心技术，并且高级汽车制造商已集中精力开发环保车辆以满足环境和燃料效率规定
因此，每个汽车制造商已经开发出电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)、燃料电池电动车辆(FCEV)等以作为未来车辆技术。
如上文所描述，由于未来的车辆具有例如重量、成本等若干技术限制，所以汽车制造商已经关注混合动力电动车辆以作为用于解决例如满足排气规定并提高燃料效率性能等现实问题的替代解决方案，并且正在进行激烈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两种以上动力源并且可以若干方式进行组合的车辆。此处，使用采用传统化石燃料的汽油发动机或柴油发动机与由电能驱动的电动机/发电机的组合来作为动力源。
混合动力电动车辆可依据发动机与电动机的组合而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发动机模式。
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(idlestop)以及在制动车辆时利用现有摩擦的制动。在此情况下，通过再生制动以将通过驱动发电机产生的电能存储在电池中并且在驱动时再用所存储的电能，有可能因燃料节约等比常规车辆更显著地提高燃料效率。
如上文所描述，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。
单模式方案可不需要用于挡位控制的扭矩传递机构，例如，离合器和制动器，但可在高速驱动时具有降低的效率并且因此具有较低的燃料效率，并且需要额外的扭矩放大器来应用于大型车辆。
多模式方案可在高速驱动时具有较高的效率，并且可经设计以放大扭矩，因此可适用于中型和大型车辆。
因此，近来已主要采用多模式方案而不是单模式方案，并且因此已在积极进行对其的研究。
基于多模式方案的动力传输***配置成包含多个行星齿轮组、用作电动机和发电机的多个电动机/发电机、可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***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***依据连接配置而在耐用性、动力传输效率、大小等方面不同，并且因此在混合动力电动车辆的动力传输***领域中，已经继续进行对不具有动力损耗的更稳健、紧凑的动力传输***的研究和开发。
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***，其具有以下优点：在混合动力模式中通过将比发动机扭矩大的扭矩传递到输出轴来增加对机械动力传递路径的使用并且最大程度地使用发动机的动力。
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***，其具有以下优点：使用较大的发动机动力、通过在振荡时替代发动机模式而降低模式转换频率、并且在模式转换时使所有旋转元件的旋转速度的变化最小化。
另外，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***，其具有以下优点：提供不具有对电动机/发电机的电负荷的可驱动发动机模式以提高高速驱动时的燃料效率。
另外，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***，其具有以下优点：通过将两个电动机/发电机中的每一个设置在不同的轴上，具体来说，将一个电动机/发电机设置在单独的专用轴上，而使变速器的总长度最小化。
本发明的示例性实施方案提供一种混合动力电动车辆的动力传输***，其包含：输入轴，所述输入轴配置成接受发动机的动力输入；副轴，所述副轴配置成与输入轴相距预定间隔平行地设置；输出轴，所述输出轴配置成设置在与所述副轴相同的轴线上；第一电动机/发电机，所述第一电动机/发电机配置成设置在所述输入轴上以作为电动机和发电机操作；第二电动机/发电机，所述第二电动机/发电机配置成与副轴相距预定间隔平行地设置，以外部与所述副轴齿轮连接；第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组配置成设置在所述输入轴上以将第一旋转元件连接到所述第一电动机/发电机并且将第二旋转元件外部齿轮连接到所述输出轴，并且将第三旋转元件直接连接到所述输入轴；第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组配置成设置在所述副轴上以在直接连接到所述副轴的同时通过所述副轴选择性地将第四旋转元件外部齿轮连接到所述第三旋转元件并且将第五旋转元件直接连接到所述输出轴，并且选择性地将第六旋转元件连接到变速器壳体；第一传递齿轮，所述第一传递齿轮配置成设置在所述第二旋转元件与所述输出轴之间；第二传递齿轮，所述第二传递齿轮配置成设置在所述第三旋转元件与所述副轴之间；可变直接连接构件，所述可变直接连接构件配置成选择性地连接所述第二行星齿轮组的三个旋转元件中的两者；以及可变连接构件，所述可变连接构件配置成将所述第六旋转元件选择性地连接到所述变速器壳体或选择性地将所述第三旋转元件外部齿轮连接到所述第四旋转元件。
所述第一行星齿轮组可由单小齿轮行星齿轮组配置，所述第一旋转元件可由第一太阳齿轮配置，所述第二旋转元件可由第一行星架配置，并且所述第三旋转元件可由第一环形齿轮配置，并且所述第二行星齿轮组可由所述单小齿轮行星齿轮组配置，所述第四旋转元件可由第二太阳齿轮配置，所述第五旋转元件可由第二行星架配置，并且所述第六旋转元件可由第二环形齿轮配置。
所述第一行星齿轮组可由双小齿轮行星齿轮组配置，所述第一旋转元件可由第一太阳齿轮配置，所述第二旋转元件可由第一环形齿轮配置，并且所述第三旋转元件可由所述第一行星架配置，并且所述第二行星齿轮组可由所述单小齿轮行星齿轮组配置，所述第四旋转元件可由第二太阳齿轮配置，所述第五旋转元件可由第二行星架配置，并且所述第六旋转元件可由第二环形齿轮配置。
所述第一行星齿轮组可由单小齿轮行星齿轮组配置，所述第一旋转元件可由第一太阳齿轮配置，所述第二旋转元件可由第一行星架配置，并且所述第三旋转元件可由第一环形齿轮配置，并且所述第二行星齿轮组可由双小齿轮行星齿轮组配置，所述第四旋转元件可由第二太阳齿轮配置，所述第五旋转元件可由第二环形齿轮配置，并且所述第六旋转元件可由第二行星架配置。
齿轮比可经设定以使得第一传递齿轮执行等速输入，并且第二传递齿轮执行增速输入。
所述可变直接连接构件可由设置在包含第四旋转元件的副轴和所述第五旋转元件之间的第五离合器配置。
所述可变连接构件可包含：制动器，所述制动器配置成设置在所述第六旋转元件与变速器壳体之间；以及第二离合器，所述第二离合器配置成设置在所述第三旋转元件与所述第二传递齿轮之间或在所述第四旋转元件与所述第二传递齿轮之间。
此外，结合形成所述可变直接连接构件的所述第一离合器以及形成所述可变连接构件的所述第二离合器和所述制动器，在EV模式1中，所述制动器可操作，在EV模式2中，所述第一离合器可操作，在HEV模式1中，所述制动器可操作，在HEV模式2中，所述第一离合器可操作，在HEV模式3中，所述第二离合器可操作，在发动机模式1中，所述第二离合器和所述制动器可操作，并且在发动机模式2中，所述第一离合器和所述第二离合器可操作。
根据本发明的示例性实施方案，在整体配置中，可通过两个行星齿轮组、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、三个混合动力模式和两个发动机模式。
此外，根据本发明的第一示例性实施方案，发动机的动力被输入到第一行星齿轮组的第三旋转元件，并且第一电动机/发动机的动力被输入到第一旋转元件以将比发动机扭矩大的扭矩传递到输出轴，进而增加对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。
此外，根据本发明的第一示例性实施方案，可将比发动机扭矩更大的扭矩传递到输出轴，以在WOT振荡时在相同车辆速度下通过大发动机动力实施高旋转操作，并且获得更大的加速度。
此外，根据本发明的第一示例性实施方案，由于可在HEV模式中获得比发动机模式更大的加速度，所以在振荡时不需要转换为发动机模式，从而可配置相对简单的***，并且依据模式减少来减少摩擦元件，进而更加增加效率。
此外，根据本发明的第一示例性实施方案，对于从HEV模式1和HEV模式2到HEV模式3的自然转换，第二离合器设置在第一行星齿轮组的第三旋转元件与第二行星齿轮组的第六旋转元件之间，以在发动机和第二电动机/发电机通过第二离合器的操作而彼此同步之后执行到HEV模式3的转换，进而自然地执行模式转换。
因此，根据本发明的第一示例性实施方案，归因于第二离合器的接合，第一电动机/发电机和第二电动机/发电机的扭矩方向在模式转换之前和之后被维持成一样，所以可不发生冲击，进而使得可控性优良。
此外，如上文所描述，在转换为HEV模式3之后，发动机可在最大动力点处连续操作，并且第二电动机/发电机可在电动机驱动限制范围内操作，这是因为旋转速度随着车辆速度增加而逐渐减小。
此外，可以通过在高速驱动时提供发动机模式而在没有第一和第二电动机/发电机的电负荷的情况下执行驱动，进而提高燃料效率。
此外，可以通过将第一和第二电动机/发电机中的每一个设置在不同轴上但将第二电动机/发电机设置在单独的专用轴上而使变速器的总长度最小化。
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是根据本发明的各种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的各种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表。
图3是根据本发明的各种示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图4是根据本发明的各种示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图5是根据本发明的各种示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图6是根据本发明的各种示例性实施方案的动力传输***的配置图。
图7是根据本发明的各种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实例。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，而并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，为了清楚描述本发明的示例性实施方案，将省略与描述无关的部分，并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并且。
在以下描述中，将部件的名称划分为第一、第二等是为了对名称进行划分，因为部件的名称彼此相同，并且其顺序并不必须限于此。
图1是根据本发明的第一示例性实施方案的混合动力电动车辆的动力传输***的配置图。
参看图1，根据本发明的第一示例性实施方案的混合动力电动车辆的动力传输***配置成包含：可变直接连接构件，其包含输入轴IS、副轴CS、输出轴OS、第一和第二行星齿轮组PG1和PG2、第一和第二电动机/发电机MG1和MG2，以及第一离合器CL1和可变连接构件，所述可变连接构件包含第二离合器CL2和制动器BK。
输入轴IS是输入部件，其连接到发动机的输出侧以接收发动机的旋转动力并且具备第一行星齿轮组PG1和第一电动机/发电机MG1。
副轴CS与输入轴IS相距预定间隔平行地设置，并且具备第二行星齿轮组PG2和第二电动机/发电机MG2。
输出轴OS是输出部件，其设置在与副轴CS相同的轴线上并且与输出齿轮OG一体地形成。
第一行星齿轮组PG1包含第一、第二和第三旋转元件N1、N2和N3，并且第二行星齿轮组PG2设置在输入轴IS和副轴CS上，同时包含第四、第五和第六旋转元件N4、N5和N6。
第一旋转元件N1通过第一电动机轴MS1连接到第一电动机/发电机MG1，第二旋转元件N2通过第一传递齿轮TF1外部齿轮连接到输出轴OS，并且第三旋转元件N3直接连接到输入轴IS。
第四旋转元件N4在直接连接到副轴CS的同时外部齿轮连接到第二电动机/发电机MG2，第五旋转元件N5直接连接到输出轴OS，并且第六旋转元件N6选择性地连接到变速器壳体H。
第一和第二传递齿轮TF1和TF2各自配置成包含外部彼此连接的第一和第二传递驱动齿轮TF1a和TF2a以及第一和第二传递从动齿轮TF1b和TF2b。
第一传递齿轮TF1的第一传递驱动齿轮TF1a连接到第二旋转元件N2，并且外部齿轮连接到第一传递驱动齿轮TF1a的第一传递从动齿轮TF1b连接到输出轴OS。
第二传递齿轮TF2的第二传递驱动齿轮TF2a直接或选择性地连接到第三旋转元件N3，并且外部齿轮连接到第二传递驱动齿轮TF2a的第二传递从动齿轮TF2b直接或选择性地连接到副轴CS。
在第二传递齿轮TF2的第二传递驱动齿轮TF2a选择性地连接到第三旋转元件N3时，第二传递从动齿轮TF2b直接连接到副轴CS，并且在第二传递驱动齿轮TF2a直接连接到第三旋转元件N3时，第二传递从动齿轮TF2b选择性地连接到副轴CS。
此外，齿轮比经设定以使得第一传递齿轮TF1执行等速输入，并且第二传递齿轮TF2执行增速输入。
第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2各自具有充当独立动力源的电动机和发电机。
第一电动机/发电机MG1用作连接到第一行星齿轮组PG1的第一旋转元件N1以供应旋转动力的电动机，或用作在通过第一旋转元件的扭矩旋转时产生电力的发电机。
第二电动机/发电机MG2用作连接到第二行星齿轮组PG2的第四旋转元件N4以供应旋转动力的电动机，或用作在通过第四旋转元件的扭矩旋转时产生电力的发电机。
为此，第一电动机/发电机MG1与第一行星齿轮组PG1一起设置在输入轴IS上，并且第二电动机/发电机MG2与副轴CS平行地设置并且因此设置在副轴CS和外部齿轮处，并且配置成包含固定到变速器壳体H的第一和第二定子ST1和ST2以及设置在第一和第二定子ST1和ST2的径向内侧的第一和第二转子RT1和RT2。
作为可变直接连接构件的第一离合器CL1选择性地使第二行星齿轮组PG2处于直接连接状态。为此，第一离合器CL1选择性地连接第二行星齿轮组PG2的三个旋转元件中的两者。
第二离合器CL2和制动器BK是可变连接构件，其中第二离合器CL2将第一行星齿轮组PG1的第三旋转元件N3选择性地连接到第二传递齿轮TF2的第二传递驱动齿轮TF2a，或将第二传递齿轮TF2选择性地连接到副轴CS，并且制动器BK将第二行星齿轮组PG2的第六旋转元件N6选择性地连接到变速器壳体H。
如上文所描述，第一和第二离合器CL1和CL2是在旋转元件之间选择性地连接的已知摩擦部件，并且制动器BK是将旋转元件选择性地连接到固定元件(变速器壳体)的已知摩擦部件，并且可为通过油压力彼此摩擦联接的多碟式液压摩擦部件。
下文将更详细地描述如上文所描述而配置的根据本发明的第一示例性实施方案的混合动力电动车辆的动力传输***。
作为单小齿轮行星齿轮组的第一行星齿轮组PG1配置成包含：由第一太阳齿轮S1配置的第一旋转元件N1；由第一行星架PC1配置的第二旋转元件N2，其支撑在外部与第一太阳齿轮S1接合的第一小齿轮P1；以及由第一环形齿轮R1配置的第三旋转元件N3，其在内部与第一小齿轮P1接合。
作为单小齿轮行星齿轮组的第二行星齿轮组PG2配置成包含：由第二太阳齿轮S2配置的第四旋转元件N4；由第二行星架PC2配置的第五旋转元件N5，其支撑在外部与第二太阳齿轮S2接合的第二小齿轮P2；以及由第二环形齿轮R2配置的第六旋转元件N6，其在内部与第二小齿轮P2接合。
第一行星齿轮组PG1与第一电动机/发电机MG1一起设置在输入轴IS上，并且第二行星齿轮组PG2设置在副轴CS上，副轴CS与输入轴IS相距预定间隔沿着第二电动机/发电机MG2与输入轴IS平行地设置。
描述形成第一行星齿轮组PG1和第二行星齿轮组PG2的相应旋转元件之间的连接关系，第一太阳齿轮S1直接连接到第一电动机/发电机MG1，第一行星架PC1通过第一传递齿轮TF1外部齿轮连接到输出轴OS，并且第一环形齿轮R1直接连接到输入轴IS。
第二太阳齿轮S2在直接连接到副轴CS的同时连接到第二电动机/发电机MG2，第二行星架PC2在直接连接到输出轴OS的同时选择性地连接到副轴CS，并且第二环形齿轮R2选择性地连接到变速器壳体H。
如上文所描述，输出轴OS设置在与副轴CS相同的轴线上，并且包含输出齿轮OG，其中输出齿轮OG通过差动从未说明的最终减速齿轮将旋转动力传递到驱动轮。
第一传递齿轮TF1的第一传递驱动齿轮TF1a连接到第一行星架PC1，并且外部齿轮连接到第一传递驱动齿轮TF1a的第一传递从动齿轮TF1b直接连接到输出轴OS。
第二传递齿轮TF2的第二传递驱动齿轮TF2a选择性地连接到第一环形齿轮R1，并且外部齿轮连接到第二传递驱动齿轮TF2a的第二传递从动齿轮TF2b直接连接到副轴CS。
第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2各自具有充当独立动力源的电动机和发电机。
第一电动机/发电机MG1用作连接到第一行星齿轮组PG1的第一太阳齿轮S1以供应旋转动力的电动机，或用作在通过旋转元件的扭矩旋转时产生电力的发电机。
为此，第一电动机/发电机MG1与第一行星齿轮组PG1一起设置在输入轴IS上以通过设置在输入轴IS上的第一电动机轴MS1直接连接到第一太阳齿轮S1而不具有旋转干扰。
第二电动机/发电机MG2用作连接到第二行星齿轮组PG2的第二太阳齿轮S2以供应旋转动力的电动机，或用作在通过旋转元件的扭矩旋转时产生电力的发电机。
为此，第二电动机/发电机MG2与副轴CS相距预定间隔平行地设置以外部齿轮连接到副轴CS。
也就是说，电动机驱动齿轮MTFa设置在第二电动机/发电机MG2的第二电动机轴MS2上，并且外部齿轮连接到电动机驱动齿轮MTFa的电动机从动齿轮MTFb设置在副轴CS上以使得第二电动机/发电机MG2外部齿轮连接到副轴CS。
作为可变直接连接构件的第一离合器CL1经设置以将直接连接到第二行星齿轮组PG2的第二太阳齿轮S2的副轴CS选择性地连接到第二行星架PC2，使得第二行星齿轮组PG2选择性地处于直接连接状态。
第二离合器CL2的制动器BK是可变连接构件，并且第二离合器CL2经设置以将第一行星齿轮组PG1的第一环形齿轮R1选择性地连接到第二传递齿轮TF2，并且制动器BK经设置以将第二行星齿轮组PG2的第二环形齿轮R2选择性地连接到变速器壳体H。
图2是应用于根据本发明的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表。
参看图2，现在将在下文描述每一个操作模式的摩擦元件的操作状态。
在EV模式1中，操作所述制动器，在EV模式2中，操作所述第一离合器，在HEV模式1中，操作所述制动器，在HEV模式2中，操作所述第一离合器，在HEV模式3中，操作所述第二离合器，在发动机模式1中，操作所述第二离合器和制动器BK，并且在发动机模式2中，操作所述第一离合器和所述第二离合器。
如上文所描述，根据本发明的第一示例性实施方案的动力传输***可实施两个EV模式、三个混合动力驱动模式和两个发动机模式。
在下文中，将在下面描述每一个模式的操作原理。
[EV模式1]
EV模式是在发动机停止的状态中将电池的电力供应给电动机/发电机以使用电动机/发电机的动力驱动车辆的模式。
因为发动机停止，所以EV模式可对燃料效率提高具有较大的影响，并且可在没有单独的倒退设备的情况下执行倒退驱动，在停止之后起动并且低速驱动时操作，并且需要减速换挡比，其使得动力源比输出部件转动得更快以防止车辆在上坡道路上向后滑或用于车辆的快速加速。
在所述条件下，在EV模式1中，在第六旋转元件N6通过制动器BK的操作作为固定元件操作的状态中，控制第二电动机/发电机MG2的操作以在执行对第四旋转元件N4的输入的同时依据第二行星齿轮组PG2的齿轮比执行减速输出。
在此情况下，连接到发动机ENG的第一行星齿轮组PG1的第三旋转元件N3与发动机ENG一起维持停止状态，并且连接到输出轴OS和第一传递齿轮TF1的第二旋转元件N2顺时针旋转。
[EV模式2]
电动机/发电机具有取决于旋转速度和扭矩而改变的效率，这意味着甚至在供应相同的电流时，电能变为旋转和扭矩机械能的转换比率也不同。
也就是说，用于EV模式中的电池的电流是通过发动机中的燃料燃烧或再生制动累积的能量，并且独立于产生路径而有效地使用累积的能量直接与燃料效率提高相关。
为此原因，近来，电动车辆倾向于具有至少两个挡位的变速器，并且甚至在EV模式中，混合动力电动车辆优选具有至少两个挡位的变速器，并且因此甚至在本发明的示例性实施方案中，混合动力电动车辆也被视为具有EV模式2。
考虑到此方面，描述EV模式2的换挡过程，在EV模式2中，在EV模式1中的驱动期间增加车辆速度，并且因此在第二电动机/发电机MG2的效率较低并且第一离合器CL1的操作受控的时候释放制动器BK的操作。
随后，操作作为第二行星齿轮组PG2的直接连接构件的第一离合器CL1，并且因此第二行星齿轮组PG2处于直接连接状态中，使得所有旋转元件N4、N5和N6在以相同速度旋转的同时提供输出作为输入。
在此情况下，第一行星齿轮组PG1在发动机停止的状态中(如在EV模式1中)旋转，并且第一和第二旋转元件N1和N2以与第五旋转元件N5的增加的速度一样多的增加的速度旋转。
[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传输到输出部件，并且动力分布是由行星齿轮组执行，并且连接到行星齿轮组的发动机和电动机/发电机可独立于车辆速度而任意地控制旋转速度，并且因此可用作电控连续可变变速器。
因此，常规的变速器具有相对于给定车辆速度固定的发动机速度和扭矩，而电控连续可变变速器可自由地改变发动机速度和扭矩，进而使发动机的操作效率最大化并且提高燃料效率。
考虑到此方面，在EV模式1中，第一行星齿轮组PG1的第二旋转元件N2的速度仅受第一传递齿轮TF1限制，并且剩余的第一和第三旋转元件N1和N3自由地旋转。
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以及第一电动机/发电机MG1的速度可独立于车辆速度受到控制。
在此情况下，第一电动机/发电机MG1的扭矩独立于旋转方向而始终是顺时针的，发动机ENG的扭矩以及第一电动机/发电机MG1的扭矩的总和被传递到输出轴以产生高驱动力。
此外，在第一电动机/发电机MG1逆时针旋转时，第一电动机/发电机MG1用作发电机，并且在第二电动机/发电机MG2顺时针旋转时(在此情况下，发动机ENG具有比之前更减小的旋转速度)，第二电动机/发电机MG2用作电动机。
因此，在HEV输入分支模式1中，由于可在必要时以连续可变的方式控制发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1，所以可以在燃料效率和动力性能方面展现出优良的性能。
[HEV模式2]
在HEV模式2中，在车辆在HEV模式1中被驱动的同时增加车辆速度时，为了整体地减小第一行星齿轮组PG1的每一个旋转元件的旋转速度水平，释放制动器BK的操作并且控制第一离合器CL1的操作。
接下来，第二行星齿轮组PG2通过作为可变直接连接构件的第一离合器CL1的操作而处于直接连接状态，并且因此所有旋转元件N4、N5和N6以相同的速度旋转。
在此情况下，第一行星齿轮组PG1的第二旋转元件N2连同第二行星齿轮组PG2的第五旋转元件N5一起仅受输出齿轮OG限制，并且第一和第三旋转元件N1和N3自由地旋转。
因此，在发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1受到控制时，发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1的速度可独立于车辆速度以连续可变的方式受到控制。
此外，在第一电动机/发电机MG1逆时针旋转时，第一电动机/发电机MG1用作发电机，并且在第一电动机/发电机MG1顺时针旋转时(在此情况下，发动机ENG具有比之前更减小的旋转速度)，第一电动机/发电机MG1用作电动机。
因此，在HEV模式1→2中，由于可在必要时以连续可变的方式控制发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1，所以有可能在燃料效率和动力性能方面展现出优良的性能。
[HEV模式3]
在HEV输入分支模式中，连接到输出部件的电动机/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/发电机并且减小容量。
具体来说，在车辆速度增加并且因此受限于车辆速度的电动机/发电机的旋转速度增加时，电动机/发电机的效率降低，并且因此，可能无法实现最优燃料效率。
在此条件下，在发动机ENG以及两个电动机/发电机MG1和MG2全部可通过将连接到发动机ENG的第一行星齿轮组PG1与连接到输出轴OS的第二行星齿轮组PG2的两个不同元件联接而独立于车辆速度来控制旋转速度时，再次操作连续可变传输功能以促进燃料效率的提高。
因此，在操作第二离合器CL2时，第二电动机/发电机MG2的速度和扭矩通过第二传递齿轮TF2而受限于发动机ENG的速度和扭矩，并且第一传递齿轮TF1将第二旋转元件N2连接到第五旋转元件N5，使得所述速度和扭矩可彼此受限制。
此外，第一和第二电动机/发电机MG1和MG2需要具有相互电能平衡，并且第一和第二行星齿轮组PG1和PG2的所有旋转元件在具有与速度和扭矩的相互关系的同时执行电控连续可变传输功能。
[HEV模式1→HEV模式3]
如上文所描述，在HEV模式1中，可独立于车辆速度以连续可变的方式自由地控制发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1的速度，并且无任何冲击地将HEV模式1平滑地转换为HEV模式3，在第二离合器CL2的同步完成的状态中作出此接合，并且在第二离合器CL2的同步之前和之后不会发生旋转元件的扭矩波动。
因此，在HEV模式1中，由于可自由地改变发动机ENG的速度，所以在模式的转换之前控制发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1以诱发第二离合器CL2的同步，并且在第二离合器CL2的同步完成并且随后第二离合器CL2完全接合时，不会发生发动机ENG以及第一和第二电动机/发电机MG1和MG2的扭矩改变，并且因此不会发生归因于模式转换的冲击。
此外，在完成变为HEV模式3的模式转换时，释放制动器BK的操作并且随后在HEV模式3中控制制动器BK。
在HEV模式3中，由于第二行星齿轮组PG2的第六旋转元件N6可不接收扭矩，所以输入到第四旋转元件N4和第五旋转元件N5的纯扭矩的总和各自需要为0。
也就是说，在第四旋转元件N4的情况下，第二电动机/发电机MG2的扭矩平衡来自第二传递齿轮TF2的外部扭矩输入，并且在第五旋转元件N5的情况下，输入扭矩平衡来自第一传递齿轮TF1的归因于驱动阻力的外部扭矩输入。
[HEV模式2→HEV模式3]
如上文所描述，在HEV模式2中，可以连续可变的方式自由地控制发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1的速度，并且无任何冲击地将HEV模式2平滑地转换为HEV模式3，在第二离合器CL2的同步完成的状态中作出此接合，并且在第二离合器CL2的同步之前和之后不会发生旋转元件的扭矩波动。
因此，在HEV模式1中，由于可自由地改变发动机ENG的速度，所以在模式的转换之前控制发动机ENG以及第一电动机/发电机MG1以诱发第二离合器CL2的同步，并且在第二离合器CL2的同步完成并且随后第二离合器CL2完全接合时，不会发生发动机ENG以及第一和第二电动机/发电机MG1和MG2的扭矩改变，并且因此不会发生归因于模式转换的冲击。
此外，在完成变为HEV模式3的模式转换时，释放第一离合器CL1的操作并且随后在HEV模式3中控制第一离合器CL1。
[发动机模式1]
提高混合动力电动车辆的燃料效率的核心技术可以说是对制动能量的回收和再用以及对发动机操作点的自由控制。
此外，为了控制发动机操作点，涉及以下两个能量转换过程：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。
能量转换导致在转换过程当中的损耗而不是输出所有能量，并且在任何驱动条件下，燃料效率可在仅由发动机驱动的发动机模式中较优良，而不是在混合动力驱动模式中。
也就是说，在发动机模式1中，在第二离合器CL2与制动器BK接合时，第二行星齿轮组PG2的第四旋转元件N4依据发动机速度通过第二传递齿轮TF2逆时针旋转，并且由于第六旋转元件N6停止，形成减速驱动换挡比。在此情况下，由于第一和第二电动机/发电机MG1和MG2不需要产生扭矩，所以建立仅通过发动机ENG的纯动力驱动车辆的发动机模式1。
[发动机模式2]
在发动机模式2中，在第一离合器CL1与第二离合器CL2接合时，第二行星齿轮组PG2的第四旋转元件N4依据发动机速度通过第二传递齿轮TF2逆时针旋转，并且第二行星齿轮组的所有元件通过第一离合器CL1一体地旋转。
此外，由于第二传递齿轮TF2的齿轮比经设定以使得第二电动机/发电机MG2比发动机旋转得更快，所以形成超速驱动换挡比。在此情况下，由于第一和第二电动机/发电机MG1和MG2不需要产生扭矩，所以建立仅通过发动机ENG的纯动力驱动车辆的发动机模式2。
如上文所描述，根据本发明的第一示例性实施方案，在整体配置中，可通过所述两个行星齿轮组PG1和PG2、所述三个摩擦元件CL1、CL2和BK1及所述两个电动机/发电机MG1和MG2的组合来实施所述两个EV模式、所述三个混合动力模式和所述两个发动机模式。
此外，根据本发明的第一示例性实施方案，发动机ENG的动力被输入到第一行星齿轮组PG1的第三旋转元件N3，并且第一电动机/发动机MG1的动力被输入到第一旋转元件N1以将比发动机ENG扭矩大的扭矩传递到输出轴OS，进而增加对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大的发动机动力。
此外，根据本发明的第一示例性实施方案，可将比发动机扭矩更大的扭矩传递到输出轴OS，以在WOT振荡时实施相同车辆速度下具有大发动机ENG动力的高旋转操作，并且获得更大的加速度。
此外，根据本发明的第一示例性实施方案，由于可在HEV模式中获得比发动机模式更大的加速度，所以在振荡时不需要转换为发动机模式，从而配置相对简单的***，并且依据模式减少来减少摩擦元件，进而更加增加效率。
此外，根据本发明的第一示例性实施方案，对于从HEV模式1和HEV模式2到HEV模式3的自然转换，第二离合器CL2设置在第一行星齿轮组PG1的第三旋转元件N3与第二行星齿轮组PG2的第六旋转元件N6之间以在发动机ENG和第二电动机/发电机MG2通过第二离合器CL2的操作而彼此同步之后执行到HEV模式3的转换，进而自然地执行模式转换。
因此，根据本发明的第一示例性实施方案，归因于第二离合器CL2的接合，第一电动机/发电机MG1和第二电动机/发电机MG2的扭矩方向在模式转换之前和之后被维持成一样，可不发生所述冲击，进而使得可控性优良。
此外，如上文所描述，在转换为HEV模式3之后，发动机ENG可在最大动力点处连续操作，并且第二电动机/发电机MG2可在电动机驱动限制范围内操作，这是因为旋转速度随着车辆速度增加而逐渐减小。
此外，在高速驱动时提供发动机模式以在没有第一和第二电动机/发电机MG1和MG2的电负荷的情况下执行驱动，进而提高燃料效率。
图3是根据本发明的第二示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参看图3，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，但根据本发明的第二示例性实施方案，第一行星齿轮组PG1由双小齿轮行星齿轮组配置。
因此，第一旋转元件N1由第一太阳齿轮S1配置，第二旋转元件N2由第一环形齿轮R1配置，并且第三旋转元件N3由第一行星架PC1配置。
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，第二和第三旋转元件N2和N3仅配置不同，并且其操作效果是相同的，并且因此将省略其详细描述。
图4是根据本发明的第三示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参看图4，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，但根据本发明的第三示例性实施方案，第二行星齿轮组PG2由双小齿轮行星齿轮组配置。
因此，在第二行星齿轮组PG2中，第四旋转元件N4由第二太阳齿轮S2配置，第五旋转元件N5由第二环形齿轮R2配置，并且第六旋转元件N6由第二行星架PC2配置。
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，第五和第六旋转元件N5和N6仅配置不同，并且其操作效果是相同的，并且因此将省略其详细描述。
图5是根据本发明的第四示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参看图5，根据本发明的第一示例性实施方案，第一离合器CL1设置在第四旋转元件N4与第五旋转元件N5之间，但根据本发明的第四示例性实施方案，第一离合器CL1设置在第四旋转元件N4与第六旋转元件N6之间。
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，并且因此将省略其详细描述。
图6是根据本发明的第五示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参看图6，根据本发明的第一示例性实施方案，第一离合器CL1设置在第四旋转元件N4与第五旋转元件N5之间，但根据本发明的第五示例性实施方案，第一离合器CL1设置在第五旋转元件N5与第六旋转元件N6之间。
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，并且因此将省略其详细描述。
图7是根据本发明的第六示例性实施方案的动力传输***的配置图。
参看图7，根据本发明的第一示例性实施方案，第二离合器CL2设置在第三旋转元件N3与第二传递齿轮TF2之间，但根据本发明的第六示例性实施方案，第二离合器CL2设置在第二传递齿轮TF2与第四旋转元件N4之间。
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，仅第二离合器CL2的设置位置是不同的，并且其操作效果是相同的，并且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。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 (15)

1.一种混合动力电动车辆的动力传输***，其包括：
输入轴，所述输入轴配置成接受发动机的动力输入；
副轴，所述副轴配置成与所述输入轴相距预定间隔平行地设置；
输出轴，所述输出轴配置成设置在与所述副轴相同的轴线上；
第一电动机/发电机，所述第一电动机/发电机配置成设置在所述输入轴上以作为电动机和发电机操作；
第二电动机/发电机，所述第二电动机/发电机配置成与所述副轴相距预定间隔平行地设置，以在外部与所述副轴齿轮连接；
第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组配置成设置在所述输入轴上以将第一旋转元件连接到所述第一电动机/发电机并且将第二旋转元件外部齿轮连接到所述输出轴，并且将第三旋转元件直接连接到所述输入轴；
第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组配置成设置在所述副轴上以在直接连接到所述副轴的同时通过所述副轴选择性地将第四旋转元件外部齿轮连接到所述第三旋转元件并且将第五旋转元件直接连接到所述输出轴，并且选择性地将第六旋转元件连接到变速器壳体；
第一传递齿轮，所述第一传递齿轮配置成设置在所述第二旋转元件与所述输出轴之间；
第二传递齿轮，所述第二传递齿轮配置成设置在所述第三旋转元件与所述副轴之间；
可变直接连接装置，所述可变直接连接装置配置成选择性地连接所述第二行星齿轮组的三个旋转元件中的两者；以及
可变连接装置，所述可变连接装置配置成将所述第六旋转元件选择性地连接到所述变速器壳体或选择性地将所述第三旋转元件外部齿轮连接到所述第四旋转元件。
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由单小齿轮行星齿轮组配置，所述第一旋转元件由第一太阳齿轮配置，所述第二旋转元件由第一行星架配置，并且所述第三旋转元件由第一环形齿轮配置，以及
其中所述第二行星齿轮组由所述单小齿轮行星齿轮组配置，所述第四旋转元件由第二太阳齿轮配置，所述第五旋转元件由第二行星架配置，并且所述第六旋转元件由第二环形齿轮配置。
3.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，
其中所述第一行星齿轮组由双小齿轮行星齿轮组配置，所述第一旋转元件由第一太阳齿轮配置，所述第二旋转元件由第一环形齿轮配置，并且所述第三旋转元件由第一行星架配置，以及
其中所述第二行星齿轮组由单小齿轮行星齿轮组配置，所述第四旋转元件由第二太阳齿轮配置，所述第五旋转元件由第二行星架配置，并且所述第六旋转元件由第二环形齿轮配置。
4.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，
其中所述第一行星齿轮组由单小齿轮行星齿轮组配置，所述第一旋转元件由第一太阳齿轮配置，所述第二旋转元件由第一行星架配置，并且所述第三旋转元件由第一环形齿轮配置；以及
其中所述第二行星齿轮组由双小齿轮行星齿轮组配置，所述第四旋转元件由第二太阳齿轮配置，所述第五旋转元件由第二环形齿轮配置，并且所述第六旋转元件由第二行星架配置。
5.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中齿轮比经设定以使得所述第一传递齿轮执行等速输入，并且所述第二传递齿轮执行增速输入。
6.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述可变直接连接装置由设置在包含所述第四旋转元件的所述副轴和所述第五旋转元件之间的第一离合器配置。
7.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述可变连接装置包含：
制动器，所述制动器配置成设置在所述第六旋转元件与所述变速器壳体之间；以及
第二离合器，所述第二离合器配置成设置在所述第三旋转元件与所述第二传递齿轮之间或在所述第四旋转元件与所述第二传递齿轮之间。
8.根据权利要求1所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中所述第一电动机/发电机以及所述第二电动机/发电机各自在所述输入轴和所述副轴上设置在所述第一传递齿轮与所述第二传递齿轮之间。
9.一种混合动力电动车辆的动力传输***，其包括：
输入轴，所述输入轴配置成接受发动机的动力输入；
副轴，所述副轴配置成与所述输入轴相距预定间隔平行地设置；
输出轴，所述输出轴配置成设置在与所述副轴相同的轴线上；
第一电动机/发电机，所述第一电动机/发电机配置成设置在所述输入轴上以作为电动机和发电机操作；
第二电动机/发电机，所述第二电动机/发电机配置成与所述副轴相距预定间隔平行地设置，以在外部与所述副轴齿轮连接；
第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组配置成设置在所述输入轴上以将第一旋转元件连接到所述第一电动机/发电机并且将第二旋转元件外部齿轮连接到所述输出轴，并且将第三旋转元件直接连接到所述输入轴；
第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组配置成设置在所述副轴上以在直接连接到所述副轴的同时通过所述副轴选择性地将第四旋转元件外部齿轮连接到所述第三旋转元件并且将第五旋转元件直接连接到所述输出轴，并且选择性地将第六旋转元件连接到变速器壳体；
第一传递齿轮，所述第一传递齿轮配置成设置在所述第二旋转元件与所述输出轴之间；
第二传递齿轮，所述第二传递齿轮配置成设置在所述第三旋转元件与所述副轴之间；
第一离合器，所述第一离合器配置成设置在包含所述第四旋转元件的所述副轴和所述第五旋转元件之间；
第二离合器，所述第二离合器配置成设置在所述第三旋转元件与所述第二传递齿轮之间；以及
制动器，所述制动器配置成设置在所述第六旋转元件与所述变速器壳体之间。
10.根据权利要求9所述的混合动力电动车辆的动力传输***，
其中所述第一行星齿轮组由单小齿轮行星齿轮组配置，所述第一旋转元件由第一太阳齿轮配置，所述第二旋转元件由第一行星架配置，并且所述第三旋转元件由第一环形齿轮配置；以及
其中所述第二行星齿轮组由所述单小齿轮行星齿轮组配置，所述第四旋转元件由第二太阳齿轮配置，所述第五旋转元件由第二行星架配置，并且所述第六旋转元件由第二环形齿轮配置。
11.根据权利要求9所述的混合动力电动车辆的动力传输***，
其中所述第一行星齿轮组由双小齿轮行星齿轮组配置，所述第一旋转元件由第一太阳齿轮配置，所述第二旋转元件由第一环形齿轮配置，并且所述第三旋转元件由第一行星架配置；以及
其中所述第二行星齿轮组由单小齿轮行星齿轮组配置，所述第四旋转元件由第二太阳齿轮配置，所述第五旋转元件由第二行星架配置，并且所述第六旋转元件由第二环形齿轮配置。
12.根据权利要求9所述的混合动力电动车辆的动力传输***，
其中所述第一行星齿轮组由单小齿轮行星齿轮组配置，所述第一旋转元件由第一太阳齿轮配置，所述第二旋转元件由第一行星架配置，并且所述第三旋转元件由第一环形齿轮配置；以及
其中所述第二行星齿轮组由双小齿轮行星齿轮组配置，所述第四旋转元件由第二太阳齿轮配置，所述第五旋转元件由第二环形齿轮配置，并且所述第六旋转元件由第二行星架配置。
13.根据权利要求9所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中齿轮比经设定以使得第一传递齿轮执行等速输入，并且第二传递齿轮执行增速输入。
14.一种混合动力电动车辆的动力传输***，其包括：
输入轴，所述输入轴配置成接受发动机的动力输入；
副轴，所述副轴配置成与所述输入轴相距预定间隔平行地设置；
输出轴，所述输出轴配置成设置在与所述副轴相同的轴线上；
第一电动机/发电机，所述第一电动机/发电机配置成设置在所述输入轴上以作为电动机和发电机操作；
第二电动机/发电机，所述第二电动机/发电机配置成与所述副轴相距预定间隔平行地设置，以在外部与所述副轴齿轮连接；
第一行星齿轮组，所述第一行星齿轮组配置成作为单小齿轮行星齿轮组设置在所述输入轴上以将第一太阳齿轮连接到所述第一电动机/发电机并且使得第一行星架在外部与所述输出轴齿轮连接，并且第一环形齿轮与所述输入轴直接连接；
第二行星齿轮组，所述第二行星齿轮组配置成作为所述单小齿轮行星齿轮组设置在所述副轴上以在直接连接到所述副轴的同时使得第二太阳齿轮通过所述副轴选择性地与所述第一环形齿轮外部齿轮连接，并且使得第二行星架与所述输出轴直接连接，并且使得第二环形齿轮选择性地连接到变速器壳体；
第一传递齿轮，所述第一传递齿轮配置成设置在所述第一行星架与所述输出轴之间；
第二传递齿轮，所述第二传递齿轮配置成设置在所述第一环形齿轮与所述副轴之间；
第一离合器，所述第一离合器配置成设置在包含所述第二太阳齿轮的所述副轴和所述第二行星架之间；
第二离合器，所述第二离合器配置成设置在所述第一环形齿轮与所述第二传递齿轮之间；以及
制动器，所述制动器设置在所述第二环形齿轮与所述变速器壳体之间。
15.根据权利要求14所述的混合动力电动车辆的动力传输***，其中齿轮比经设定以使得所述第一传递齿轮执行等速输入，并且所述第二传递齿轮执行增速输入。
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