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CN101166921B - 具有三个互连的行星齿轮组、两个离合器和至少两个制动器的电控变速器 - Google Patents

具有三个互连的行星齿轮组、两个离合器和至少两个制动器的电控变速器 Download PDF

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Abstract

本发明的一系列电控变速器提供部件少、成本低的电控变速器机构，包括第一、第二和第三差速齿轮组、电池、可交换地用作电机和发电机的两个电力机械、和四个或五个可选择的转矩传递装置(两个离合器和两个或三个变速器)。可选择的转矩传递装置单独接合或两个联合接合以获得具有连续可变速度范围(包括倒档)和四个机械固定前进速比的EVT。转矩传递装置以及和第一和第二电机/发电机可操作以提供电控变速器中的五种操作模式，包括电池倒车模式、EVT倒车模式、倒车和前进发动模式、无级变速器范围模式、和固定速比模式。

Description

具有三个互连的行星齿轮组、两个离合器和至少两个制动器的电控变速器
技术领域
本发明涉及一种电控变速器，该变速器可在功率分离型可变速比范围内和在固定速比内选择性地操作，并且该变速器具有三个行星齿轮组、两个电机/发电机和四个或五个转矩传递装置。
背景技术
内燃机，特别是那些往复活塞型的普遍用来推进车辆。这种发动机相对高效、紧凑、重量轻并且造价低，通过这种发动机将燃料形式的高浓缩能量转换为可用的机械功率。一种新的可以与内燃机一起使用并且能够降低燃料消耗和污染物排放的变速器系统可以为公众带来巨大利益。
车辆通常对内燃机提出的要求中的较大改变增加了对于该发动机的超出理想情况的燃料消耗和排放。通常，车辆由这样一种发动机推进，该发动机由小型电机或者相对较小的电力存储电池从冷起动状态启动，接着迅速承受来自推进和附属装置的负载。该发动机通常在较宽的速度范围较大的负载范围并通常以其最大动力输出的约五分之一的平均值运行。
车辆变速器通常从发动机向驱动系统的其他装置输出机械功率，所述其他装置例如固定的终级驱动齿轮、车轴和车轮。典型的机械变速器允许发动机运行中的一些自由度，通常通过交替进行下面的选择而实现：选择五或六个不同的驱动比；使得在车辆静止的情况下发动机操作附件的空档选择；以及为了在驱动比和发动机转动时从停车状态起动车辆之间平滑切换的离合器或转矩变换器。变速器档位选择通常使得下列过程可以实现：以转矩增加而速度降低的方式，动力从发动机传递给驱动系统的其他装置；以转矩降低并且速度增加的方式传递，这就是公知的超速传动；或者在倒档比的情况下传递。
在车辆驱动系统的其余装置以不同的转矩和速度运行时，发电机可以将来自发动机的机械功率转换为电功率，并且电机能够将电功率转换回机械功率。在电力机械的限制范围内，这种配置可以在电机和驱动系统的其余装置之间实现转矩和速度的比率上的连续可变。用于推进的功率源的电力存储电池可以增加在该配置中，形成串联的混合电力驱动系统。
串联混合系统使得发动机可以在一定程度上不依赖于转矩、速度和所需功率操作从而推进车辆，因此，发动机可以被控制以提高排放和效率。该系统使得与发动机相连的电力机械用作电机以起动发动机。该系统还使得与驱动链中的其余装置连接的电力机械用作发电机，通过再生制动将汽车减速产生的能量收集到电池中。串联电力驱动装置存在以下制约因素：重量、将全部发动机功率在发电机中从机械功率转换为电功率以及在驱动电机中从电功率转换为机械功率的必要的电力机械的费用、以及在这些转换过程中有用能量的损失。
功率分离型变速器可使用已知为“差速齿轮传动”的装置在输入和输出之间获得连续可变的转矩和速度比。电控变速器可使用差速齿轮传动通过一对电力电机/发电机传送其所传递的功率的一部分。功率中的其余部分通过另一平行路径传递，所述路径全部为机械式并且以固定速比或者可选择的速比直接传递。
如本领域技术人员所熟知，差速齿轮传动的一个形式可包括行星齿轮组。行星齿轮传动通常是差速齿轮传动发明中优选采用的实施方式，其优点在于紧凑以及在行星齿轮组的所有元件中的不同转矩和速度比。然而，也可以不采用行星齿轮构建本发明，如通过在一个结构中使用锥齿轮或其他齿轮，在所述结构中，齿轮组的至少一个元件的转速总是两个另外元件速度的加权平均值。
混合电控变速器系统还包括一个或多个电能存储装置。典型的装置是化学的电存储电池，但是也可以包括电容装置或机械装置，例如电动飞轮。电能存储件使得从变速器系统传递给车辆的机械输出功率不同于从发动机传递给变速器系统的机械输入功率。电池或其他装置还允许发动机与变速器系统起动，以及允许再生车辆制动。
车辆中的电控变速器可以仅从发动机输入向终端驱动输出件传递机械功率。为了达到这一目的，有一个电机/发电机产生的电功率平衡电损失以及由其他电机/发电机消耗的电功率。通过使用上面提及的电力存储电池，由一个电机/发电机产生的电功率可以大于或小于由另一个消耗的电功率。来自电池的电功率有时可以使得两个电机/发电机都用作电机，尤其是在车辆加速时对发电机起到辅助作用。两个电机有时都可用作发电机以对电池再充电，特别是在再生车辆制动时。
如在1999年8月3日授权给Michael Roland Schmidt的专利号为No.5931757的美国专利中所述，串联混合变速器的一种成功的替代是现在为运输巴士生产的两范围、输入分离并且复合分离电控变速器，上述专利与本申请共同指定，并且以参考全文的方式引用在此。这种变速器采用输入装置以接收来自车辆发动机的功率，以及功率输出装置以输出功率从而驱动车辆。第一和第二电机/发电机连接到能量存储装置例如电池上，从而使得能量存储装置能够从第一和第二电机/发电机接收功率，也可以向第一和第二电机/发电机供给功率。控制单元调节在能量存储装置和电机/发电机之间以及在第一和第二电机/发电机之间的功率流动。
通过使用具有第一和第二转矩传递装置性质的离合器，可选择性地获得在第一和第二可变速比操作模式下操作。在第一模式中，通过应用第一离合器形成输入功率分离速比范围，并且变速器的输出速度与一个电机/发电机的速度成比例。在第二模式中，通过应用第二离合器形成复合功率分离速比范围，并且变速器的输出速度并不与任何一个电机/发电机成比例，而是两个电机/发电机的速度的代数线性组合(algebraic linear combinatin)。通过应用两个离合器，可以选择性地实现以固定的变速器速比操作。通过释放两个离合器，可以选择性地实现变速器的空档操作，将发动机和两个电机/发电机与变速器输出件分离。变速器在其第一模式中包括至少一个机械点(mechanical point)，并且在其第二操作模式中包括至少两个机械点。
在2003年3月4日授权给Holmes等人的的专利号为No.6527658的美国专利与本申请共同指定，并且以参考全文的方式引用在此，其中公开了一种电控变速器，该电控变速器采用两个行星齿轮组、两个电机/发电机和两个离合器以提供输入分离、复合分离、空档和倒车操作模式。电控件调节在能量存储装置和两个电机/发电机之间的功率流。该变速器提供电控变速器(EVT)操作的两个范围或模式，选择性地提供输入功率分离速比范围和复合功率分离速比范围。也可以选择性地获得一个固定速比。
发明内容
本发明提供一系列用于混合动力车的相对于传统自动变速器具有多种优点的电控变速器，包括提高了车辆加速性能、通过再生制动和仅通过电控的怠速和发动提高了燃油经济性、并且具有可观的市场特性。本发明的一个目的是为给定的发动机提供最佳的可能的能量效率和排放。此外，探寻最佳的变速器操纵性、负载量、整机尺寸和有效比率范围。
本发明的一系列电控变速器提供部件少、成本低的电控变速器机构，包括第一、第二和第三差速齿轮组、电池、可交换地用作电机和发电机的两个电力机械、和四个或五个可选择的转矩传递装置(两个离合器和两个或三个变速器)。优选地，差速齿轮组是行星齿轮组，但是其他齿轮装置，例如锥齿轮或差速齿轮传动，也可应用到位移轴(offset axis)上。
在本说明书中，第一、第二或第三行星齿轮组可以任意顺序统计(即，从左到右，或从右到左等)。
三个行星齿轮组的每一个具有三个元件。每个行星齿轮组的第一、第二或第三元件可以是太阳轮、齿圈和行星架中的任意一个。
每个行星架可以是单齿轮行星架(单一)或者双齿轮行星架(复合)。
输入轴持续连接到行星齿轮组的至少一个元件上。输出轴连续连接到行星齿轮组的另外的元件上。
第一互连元件持续连接第一齿轮组的第一元件和第二齿轮组的第一元件。
第二互连元件持续连接第一齿轮组的第二元件和第三齿轮组的第一元件。
第三互连元件持续连接第二齿轮组的所述第二元件和第三齿轮组的所述第二元件。
第一转矩传递装置选择性地将第一或第三齿轮组的一个元件与第二或第三齿轮组的另一个元件相连。
第二转矩传递装置选择性地将第一、第二或第三齿轮组的一个元件与第一、第二或第三齿轮组的另一个元件相连，由所述第二转矩传递装置连接的一对元件与由所述第一转矩传递装置连接的一对元件不同。
第三转矩传递装置选择性将第一、第二或第三齿轮组的一个元件与静止元件(固定件/变速器壳)相连。
第四转矩传递装置以与电机/发电机中的一个平行的方式连接，以选择性地防止其转动。
可选择的第五转矩传递装置以与电机/发电机中的另一个平行的方式连接，以选择性地防止其转动。
第一电机/发电机安装在变速器壳(或固定件)上，并且持续连接到第一、第二或第三行星齿轮组的一个元件上。
第二电机/发电机安装在变速器壳上，并且持续连接到第一、第二或第三行星齿轮组的一个元件上，该元件与持续连接到第一电机/发电机上的元件不同。
四个或五个可选择的转矩传递装置(两个离合器和两个或三个变速器)单独接合或两个联合接合以获得具有连续可变速度范围(包括倒档)和四个机械固定前进速比的EVT。“固定速比”是一种操作状态，在该操作状态中，输入到变速器的机械功率以机械的方式传递给输出件，并且在电机/发电机中没有功率流(即，几乎为零)。可以选择性地获得在发动机全功率附近操作的多个固定速比的电控变速器，对于给定的最大负载量，可以更小更轻。当在未使用电机/发电机的情况下发动机速度可接近其最佳值的条件下操作时，固定比率操作还可以降低燃油消耗。通过适当选择行星齿轮组的齿数比可以实现多个固定速比和可变速比范围。
所公开的电控变速器系列的每个实施方式具有无论是变速器输入件或输出件都不直接与电机/发电机相连的结构。这使得所需以获得理想车辆操作性的电力电机/发电机的尺寸和成本降低。
第一、第二、第三和第四(或许还有第五)转矩传递装置、和第一和第二电机/发电机可操作以提供电控变速器中的五种操作模式，包括电池倒车模式、EVT倒车模式、倒车和前进发动模式、无级变速器范围模式、和固定速比模式。
从下面接合附图的对于执行本发明的最佳方式的详细描述中，可以容易地得出本发明的上述特征和优点、以及其他特征和优点。
附图说明
图1a是包括结合有本发明的一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图1b是说明显示在图1a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图2a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图2b是说明显示在图2a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图3a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图3b是说明显示在图3a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图4a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图4b是说明显示在图4a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图5a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图5b是说明显示在图5a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图6a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图6b是说明显示在图6a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图7a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图7b是说明显示在图7a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图8a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图8b是说明显示在图8a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图9a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图9b是说明显示在图9a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图10a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图10b是说明显示在图10a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图11a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图11b是说明显示在图11a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图12a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图12b是说明显示在图12a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表；
图13a是包括结合有本发明的另外一系列元件的电控变速器的动力系的示意性表示图；
图13b是说明显示在图13a中的动力系的一些操作特性的操作模式表和固定比率模式表。
具体实施方式
参考图1a，显示了动力系10，包括与改进的电控变速器(EVT)的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记14标识。变速器14设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器14的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
在所描述的实施方式中，发动机12可以是矿物燃料发动机，例如柴油机，其通常适于以固定的每分钟转速(RPM)输出可用功率。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器14的行星齿轮组30上。
变速器14的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器14采用三个差速齿轮组，优选具有齿轮组20、30和40的性质。行星齿轮组20带有外齿轮元件24，通常设计为齿圈。齿圈24环绕通常设计为太阳轮的内齿轮元件22。行星架26以可转动的方式支撑着多个行星齿轮27，从而使得每个行星齿轮始终同时啮合第一行星齿轮组20的外齿圈元件24和内太阳轮元件22。
行星齿轮组30也具有外齿轮元件34，通常也设计为齿圈，其环绕着通常也设计为太阳轮的内齿轮元件32。多个行星齿轮37也以可转动的方式安装在行星架36中，从而使得每个行星齿轮元件37始终同时啮合行星齿轮组30的外齿圈元件34和内太阳轮元件32。
行星齿轮组40也具有外齿轮元件44，通常也设计为齿圈，其环绕着通常也设计为太阳轮的内齿轮元件42。多个行星齿轮47也以可转动的方式安装在行星架46中，从而使得每个行星齿轮元件47始终同时啮合行星齿轮组40的外齿圈元件44和内太阳轮元件42。
第一互连元件70持续连接行星齿轮组20的行星架26和行星齿轮组40的太阳轮42。第二互连元件72持续连接行星齿轮组20的齿圈24和行星齿轮组30的行星架36。第三互连元件74持续连接行星齿轮组30的齿圈34和行星齿轮组40的行星架46。
第一优选实施方式10还分别包含第一和第二电机/发电机80和82。第一电机/发电机80的定子固定在变速器壳体60上。第一电机/发电机80的转子固定在太阳轮22上。
第二电机/发电机82的定子也固定在变速器壳体60上。第二电机/发电机82的转子固定在太阳轮32上。
第一转矩传递装置例如离合器50选择性地将行星齿轮组30的齿圈34连接到行星齿轮组30的行星架36上。第二转矩传递装置例如离合器52选择性地将行星齿轮组20的行星架26连接到行星齿轮组30的太阳轮32上。第三转矩传递装置例如制动器54选择性地将行星齿轮组40的齿圈44连接变速器壳体60上。因此，通过与不转动的壳体60的可操作的连接，齿圈44选择性地被不转动地固定。第四转矩传递装置例如制动器55以与电机/发电机80平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三和第四转矩传递装置50、52、54和55以帮助混合变速器14的运行方式的选择，下文中将更加详细地进行描述。
变速器14的输出驱动元件19固定在行星齿轮组40的行星架46上。
现在返回对动力源的描述，从前面的描述并且特别参考附图1a可知，变速器14选择性地从发动机12接收动力。混合变速器还从电力动力源86接收动力，所述动力源以可操作的方式连接到控制器88上。电力动力源86可以是一个或多个电池。其他可以提供、或存储以及输出电动力的电力动力源，例如燃料电池可被采用以替代电池而不会改变本发明的概念。
基本操作考虑因素
主控制装置之一是公知的驱动范围选择器(未示出)，该选择器指令电控单元(ECU88)配置变速器的驻车、倒车、空档或前进驱动范围。第二和第三主控制装置组成加速踏板(未示出)和制动踏板(也未示出)。ECU获得的来自这三个主控源的信息称作“驾驶员需求”。ECU还从多个关于如下状态的传感器(输入和输出)获得信息：转矩传递装置(接合或释放)；发动机输出转矩；合在一起的电池的容量水平；以及所选择车辆部件的温度。ECU确定所需要的状态并且操作变速器的或者与变速器相关的可选择性操作的部件以响应驾驶员需求。
本发明可使用单一的或者复合的行星齿轮组。在单一行星齿轮组中，单独的一组行星齿轮通常被支撑以在行星架上转动，所述行星架本身可以转动。
在单一行星齿轮组中，当太阳轮保持静止并且动力被施加到单一行星齿轮组的齿圈上时，行星齿轮响应施加在齿圈上的动力转动，并因此围绕固定的太阳轮在圆周方向上“运动”，从而使得行星架在与齿圈转动方向相同的方向上转动。
当单一行星齿轮组中的任意两个元件以相同的速度在相同的方向上转动时，第三个元件被迫在相同的方向上以相同的速度转动。例如，当太阳轮和齿圈以相同的速度在相同的方向上转动时，行星齿轮不会围绕它们自身的轴线转动，而是起到楔块的作用将整个单元锁在一起来实现所谓的直接驱动。也就是，齿轮架随着太阳轮和齿圈转动。
然而，当两个齿轮元件在相同的方向上以不同的速度转动时，第三个齿轮元件的转动方向通常简单地通过视觉分析确定，但是在很多情况下，所述方向不能观察到，并且仅能通过知晓行星齿轮组的全部齿轮元件上的齿数而精确地确定。
无论何时行星架从自由回转被限制，并且动力施加到太阳轮或齿圈上，行星轮元件起到惰轮的作用。在这种情况下，被驱动元件在与驱动元件相反的方向上转动。因此，在很多变速器装置中，当选定倒档驱动范围时，用作制动器的转矩传递装置以摩擦的方式被致动以接合行星架，并且由此抑止其转动，从而使得施加到太阳轮上的动力将在相反的方向上返回齿圈。因此，如果齿圈运转地连接到车辆的驱动轮上，这样一种配置可以使驱动轮的转动方向反向，并由此使车辆本身反向。
在单一一组行星齿轮中，如果太阳轮、行星架和齿圈中的任意两个的转速已知，那么第三个元件的速度可采用简单的规则确定。行星架的转速总是与太阳轮和齿圈的转速成比例，乘以由它们各自的齿数确定的权重。例如，齿圈可以具有两倍于同组中的太阳轮的齿。那么行星架的速度是齿圈速度的三分之二和太阳轮速度的三分之一之和。如果这三个元件中的一个在相反的方向上转动，那么在数学计算中该元件的速度的算术符号为负。
太阳轮、行星架和齿圈上的转矩也可以被简单地相互关联，如果这样做了而不考虑齿轮的质量、齿轮的加速度或齿轮组内的摩擦，所有这些对设计良好的变速器具有相对最小的影响。施加到单一行星齿轮组的太阳轮上的转矩必须平衡施加到齿圈上的转矩，与每个齿轮上的齿数成比例。例如，齿圈的齿数是同组中太阳轮的两倍，那么施加到齿圈上的转矩必须是施加到太阳轮上的两倍，并且必须施加在相同的方向上。施加在行星架上的转矩必须在数量上等于施加在太阳轮和齿圈上的转矩之和，而方向相反。
在复合行星齿轮组中，行星齿轮的内外组的使用促使相比于单一行星齿轮组而言，齿圈和行星架的角色发生转换。例如，如果太阳轮保持静止，那么行星架将在与齿圈相同的方向上转动，但是带有行星齿轮内外组的行星架将运行得比齿圈快，而不是慢。
在具有啮合的行星齿轮内外组的复合行星齿轮组中，齿圈的速度与太阳轮和行星架的速度成比例，分别乘以太阳轮上的齿数和由行星轮充填的齿数作为权重。例如，由行星轮充填的齿圈和太阳轮之间的差值可以如同组中的太阳轮上的齿数。在这种情况下，齿圈的速度将是行星架速度的三分之二和太阳轮速度的三分之一之和。如果太阳轮和行星架在相反的方向上转动，那么在数学运算中，所述速度的算术符号为负。
如果太阳轮保持静止，那么带有行星齿轮内外组的行星架将在与该组的转动的齿圈相同的方向上旋转。另一方面，如果太阳轮保持静止并且行星架被驱动，那么在内组中的与太阳轮啮合的行星齿轮沿着太阳轮在与行星架的转动方向相同的方向上滚动或“运动”。与内组中的小齿轮啮合的外组中的小齿轮将在相反的方向上转动，因此促使啮合的齿圈在相反的方向转动，但是仅仅关于与齿圈正在啮合的行星齿轮。外组中的行星齿轮沿着行星架的方向被保持。外组中的小齿轮在它们自己的轴线上的转动产生的影响，以及由于行星架的运动外组中的行星齿轮的轨道运动产生的更大影响被结合起来，因此齿圈在与行星架相同的方向上转动，但是并不是与行星架一样快。
如果这种复合行星齿轮组中的齿轮架保持静止，并且太阳轮被转动，那么齿圈将会以小于太阳轮的转速在与太阳轮相同的方向上转动。如果单一行星齿轮组的齿圈保持静止，并且太阳轮被转动，那么支撑着单一一组行星齿轮的行星架将以小于太阳轮的转速在与太阳轮相同的方向上转动。因此，与在单一行星齿轮组中使用单一一组行星齿轮相比，可以容易地发现在齿轮架和齿圈之间的角色互换，所述角色互换由相互啮合的内外行星齿轮组的使用而引起。
电控变速器的常规作用是从输入向输出传递机械动力。作为该变速器作用的一部分，两个电机/发电机中的一个用作电功率发电机。另一个电机/发电机用作电机并且使用所述电功率。随着输出速度从零上升到一个高转速，两个电机/发电机80、82逐渐变换作为发电机和电机的角色，并且可能转换超过一次。这些转换围绕机械点发生，在机械点处，基本上所有从输入到输出的功率都以机械的方式被传递，并且没有实际的功率以电的方式被传递。
在混合电控变速器中，电池86也可向变速器提供功率，或者变速器可以给电池提供功率。如果电池向变速器提供实际的电功率，例如为了车辆加速，那么两个电机/发电机可用作电机。如果变速器向电池提供电功率，例如为了再生制动，那么两个电机/发电机可用作发电机。在非常接近操作的机械点处，两个电机/发电机可以作为有少量电功率输出的发电机，因为系统中的电损耗。
与变速器的常规作用相反，变速器可以实际用于从输出向输入传递机械功率。这可在车辆中发生以补充车辆制动并且增强或补充车辆的再生制动，特别是在长的下坡坡度上。如果通过变速器的功率流以这种方式反向，那么电机/发电机的角色将从常规作用中的角色颠倒。
特定操作考虑因素
下文中描述的每种实施方式具有十六个功能需求(与图中所示的每种操作模式表格的16行相对应)，这些功能需求可以被概括为五个操作模式。这五个操作模式在下文中被描述，并且通过参考附有每个变速器符号图的各操作模式表而得以更好地理解，例如图1b、2b、3b等的操作模式表。
第一操作模式是“电池倒车模式”，其相应于各操作模式表的第一行(Batt Rev)，例如图1b的表。在这种模式中，发动机关闭并且连接到发动机上的变速器元件不由发动机转矩控制，尽管由于发动机的转动惯量可能存在一些残余转矩。EVT由电机/发电机中的一个采用来自电池的能量驱动，引起车辆倒车运动。根据运动情况，另一个电机/发电机可以或可以不以此模式转动，并且可以或可以不传递转矩。如果它转动，那么被用于产生存储在电池中的能量。在图1b的实施方式中，以示例的方式，在电池倒车模式中，制动器54接合，电机80具有-1.25的转矩，发电机82具有1.26个单位的转矩，并且获得-10.00的转矩比。在各操作模式表中，电机/发电机80和82中的转矩值旁边的(M)表示电机/发电机用作电机，并且没有(M)表示电机/发电机用作发电机。
第二操作模式是“EVT倒车模式”(或机械倒车模式)，其相应于各操作模式表中的第二行(EVT Rev)，例如图1b的表。在这种模式中，EVT由发动机和一个电机/发电机驱动。另一个电机/发电机以发电机模式运行，并且将产生的能量的100％传递回驱动电机。该网络的作用是在相反的方向驱动车辆。参考图1b，例如，在EVT倒车模式中，制动器54接合，电机80具有-1.12个单位转矩，发电机82具有-1.47个单位转矩，并且获得-8.33的输出转矩，相应于1个单位的发动机转矩。
第三操作模式包括“倒车和前进发动模式”(也可称为“转矩变换器倒车和前进模式”)，相应于各操作模式表的第三和第四行(TCRev和TC For)，例如图1b的表。在这种模式中，EVT由发动机和一个电机/发电机驱动。发电机单元中产生的能量的可选择的一部分存储在电池中，剩余的能量被传递给电机。在图1中，所述部分接近99％。变速器输出速度和发动机速度之比(变速器速比)接近+/-0.001(正号表示车辆前行，负号表示车辆后退行驶)。参考图1b，在倒车和前进发动模式中，制动器54接合。在TC Reverse(转矩变换器倒车)模式中，电机/发电机80作为具有-0.96个单位转矩的电机，电机/发电机82作为具有-1.30个单位转矩的发电机，并且获得-7.00的转矩比。在TC Forward(转矩变换器前进)模式中，电机/发电机80作为具有0.50个单位转矩的发电机，电机/发电机82作为具有0.17个单位转矩的电机，并且获得5.00的转矩比。
第四操作模式是“无级变速传动范围模式”，包括Range(范围)1.1、Range(范围)1.2、Range(范围)1.3、Range(范围)1.4、Range(范围)2.1、Range(范围)2.2、Range(范围)2.3和Range(范围)2.4操作点，对应于各操作点表的5-12行，例如图1b的表。在这种模式中，EVT由发动机和一个运行作为电机的电机/发电机驱动。另一个电机/发电机以发电机模式运行，并且将产生的能量的100％传递回电机。由Range1.1、1.2...、等表示的操作点是在由EVT提供的前进速比的连续区内的离散点。例如在图1b中，在制动器54接合时获得从4.96到1.86的转矩比范围，并且在离合器52接合时获得从1.36到0.54的比率范围。
第五操作模式包括“固定速比”模式(F1、F2、F3和F4)，相应于各操作模式表(即操作模式表)的第13-16行，例如图1b的表。在这种模式中，变速器操作类似于传统的自动变速器，两个转矩传递装置接合以产生离散的变速器速比。每个图附带的离合器表显示仅四个固定速比前进速度，但是附加的固定速比也是可用的。参考图1b，在固定速比F1中，制动器54和55接合以获得固定转矩比率3.32。因此，图1b中的电机/发电机80的列中的“X”表示制动器55接合并且电机/发电机80不转动。在固定速比F2中，离合器52和制动器54接合以获得固定速比1.50。在固定速比F3中，离合器50和52接合以获得固定速比1.00。在固定速比F4中，离合器52和制动器55接合以获得固定速比0.85。
变速器14可以在称为单模式或双模式下运行。在单模式中，接合的转矩传递装置在前进速比(由离散的点：Ranges(范围)1.1、1.2、1.3和1.4表示)的整个连续区域上保持相同。在双模式中，接合的转矩传递装置在一些中间速比(例如，图1中的Range2.1)处被切换。根据机械构造，这种转矩传递装置接合中的变化具有减少变速器中元件速度的优点。
在一些设计中，可以使离合器元件滑动速度同步，从而使得可以在最小转矩扰动(称为“冷”换档)的情况下实现换档。例如，图1a、2a、3a、5a和13a的变速器在Range1.4和2.1之间具有冷换档。在双转移换档过程(两个正在接合的离合器和两个正在释放的离合器)中，这也用作使得能够用于高级控制的装置。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图1b的操作模式表和固定比率模式表中。图1b还提供了可以采用由图1b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组20的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组30的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组40的齿数比。并且，图1b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是2.21，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.50，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.35，并且比率范围是4.49。
第二示例性实施方式
参考图2a，显示了动力系110，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记114标识。变速器114设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。
在所描述的实施方式中，发动机12也可以是矿物燃料发动机，例如柴油机，其通常适于以固定的每分钟转速(RPM)输出可用功率。如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器14的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器114的行星齿轮组上。变速器114的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器114采用三个差速齿轮组，优选具有齿轮组120、130和140的性质。行星齿轮组120带有外齿轮元件124，通常设计为齿圈。齿圈124环绕通常设计为太阳轮的内齿轮元件122。行星架126以可转动的方式支撑着多个行星齿轮127，从而使得每个行星齿轮127始终同时啮合第一行星齿轮组120的外齿圈元件124和内太阳轮元件122。
行星齿轮组130也具有外齿轮元件134，通常也设计为齿圈，其环绕着通常也设计为太阳轮的内齿轮元件132。多个行星齿轮137也以可转动的方式安装在行星架136中，从而使得每个行星齿轮元件137始终同时啮合行星齿轮组130的外齿圈元件134和内太阳轮元件132。
行星齿轮组140也具有外齿轮元件144，通常也设计为齿圈，其环绕着通常也设计为太阳轮的内齿轮元件142。多个行星齿轮147也以可转动的方式安装在行星架146中，从而使得每个行星齿轮元件147始终同时啮合行星齿轮组140的外齿圈元件144和内太阳轮元件142。
变速器输入元件17与行星齿轮组120的行星架126相连，并且变速器输出元件19与行星齿轮组140的太阳轮142相连。第一互连元件170持续连接行星齿轮组120的太阳轮122和行星齿轮组130的太阳轮132。第二互连元件172持续连接行星齿轮组120的齿圈124和行星齿轮组140的行星架146。第三互连元件174持续连接行星齿轮组130的行星架136和行星齿轮组140的太阳轮142。
变速器114还分别包含第一和第二电机/发电机180和182。第一电机/发电机180的定子固定在变速器壳体160上。第一电机/发电机180的转子固定在行星齿轮组120的太阳轮122上。
第二电机/发电机182的定子也固定在变速器壳体160上。第二电机/发电机182的转子固定在齿圈144上。
第一转矩传递装置例如离合器150选择性地将行星齿轮组120的行星架126连接到行星齿轮组120的齿圈124上。第二转矩传递装置例如离合器152选择性地将行星齿轮组140的行星架146连接到行星齿轮组140的齿圈144上。第三转矩传递装置例如制动器154选择性地将行星齿轮组130的齿圈134连接变速器壳体160上。因此，通过与不转动的壳体160的可操作的连接，齿圈144选择性地被不转动地固定。第四转矩传递装置例如制动器155以与电机/发电机180平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三和第四转矩传递装置150、152、154和155以帮助混合变速器114的运行方式的选择。
现在返回对动力源的描述，从前面的描述并且特别参考附图2a可知，变速器114选择性地从发动机12接收动力。混合变速器还与电力动力源186交换动力，所述动力源以可操作的方式连接到控制器188上。电力动力源186可以是一个或多个电池。其他可以提供、或存储以及输出电动力的电力动力源，例如燃料电池可被采用以替代电池而不会改变本发明的概念。
如上所述，每种实施方式具有十六个功能需求(与图中所示的每种操作模式表格的16行相对应)，这些功能需求可以被概括为五个操作模式。第一操作模式是“电池倒车模式”，其相应于图2b的操作模式表的第一行(Batt Rev)。在这种模式中，发动机关闭并且连接到发动机上的变速器元件在发动机转动惯量的作用下有效地被允许空转。EVT由电机/发电机中的一个采用来自电池的能量驱动，引起车辆倒车运动。另一个电机/发电机可以或可以不以此模式转动。如图2b以示例的方式所示，在该模式中，制动器154接合，电机/发电机182具有零转矩，电机180具有-1.00个单位的转矩，并且获得-4.00的输出转矩。
第二操作模式是“EVT倒车模式”(或机械倒车模式)，其相应于图2b的操作模式表中的第二行(EVT Rev)。在这种模式中，EVT由发动机和一个电机/发电机驱动。另一个电机/发电机以发电机模式运行，并且将产生的能量的100％传递回驱动电机。该净的作用是在相反的方向驱动车辆。在该模式中，制动器154接合，电机180具有-2.38个单位转矩，发电机182具有-0.56个单位转矩，并且获得-8.33的输出转矩，相应于1个单位的输入转矩。
第三操作模式包括“倒车和前进发动模式”，相应于各操作模式表的第三和第四行(TC Rev和TC For)，例如图2b的表。在这种模式中，EVT由发动机和一个电机/发电机驱动。发电机单元中产生的能量的可选择的一部分存储在电池中，剩余的能量被传递给电机。在该模式中，制动器154接合，并且电机/发电机180用作电机(在倒车和前进时分别具有-2.05和-0.56个单位转矩)，电机/发电机182作为发电机在倒车和前进时分别具有0.88和-0.56个单位转矩)，并且获得-7.00或5.00的转矩比。对于这些转矩比，接近99％的发电机能量被存储在电池中。
第四操作模式包括Range(范围)1.1、Range(范围)1.2、Range(范围)1.3、Range(范围)1.4、Range(范围)2.1、Range(范围)2.2、Range(范围)2.3和Range(范围)2.4模式，对应于图2b的操作模式表的5-12行。在这种模式中，EVT由发动机和一个运行作为电机的电机/发电机驱动。另一个电机/发电机以发电机模式运行，并且将产生的能量的100％传递回电机。由Range1.1、1.2...、等表示的操作点是在由EVT提供的前进速比的连续区内的离散点。例如在图2b中，在制动器154接合时获得从4.96到1.86的比率范围，并且在离合器152接合时获得从1.36到0.54的比率范围。
第五操作模式包括固定“速比”模式(F1、F2、F3和F4)，相应于图2b的操作模式表的第13-16行。在这种模式中，变速器操作类似于传统的自动变速器，两个转矩传递装置接合以产生离散的变速器速比。在固定速比F1中，离合器150和制动器154接合以获得固定速比4.00。在固定速比F2中，离合器152和制动器154接合以获得固定速比1.75。在固定速比F3中，离合器150和152接合以获得固定速比1.00。在固定速比F4中，离合器152和制动器155接合以获得固定速比0.75。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图2b的操作模式表和固定比率模式表中。图2b还提供了可以采用由图2b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组120的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组130的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组140的齿数比。并且，图2b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是2.29，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.75，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是1.33。
第三示例性实施方式
参考图3a，显示了动力系210，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记214标识。变速器214设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器214的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器214的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器214的行星齿轮组上。变速器214的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器214采用三个差速齿轮组，优选具有齿轮组220、230和240的性质。行星齿轮组220带有外齿轮元件224，通常设计为齿圈。齿圈224环绕通常设计为太阳轮的内齿轮元件222。行星架226以可转动的方式支撑着多个行星齿轮227，从而使得每个行星齿轮227始终同时啮合第一行星齿轮组220的外齿圈元件224和内太阳轮元件222。
行星齿轮组230也具有外齿圈元件234，其环绕内太阳轮元件232。多个行星齿轮237也以可转动的方式安装在行星架236中，从而使得每个行星齿轮元件237始终同时啮合行星齿轮组230的外齿圈元件234和内太阳轮元件232。
行星齿轮组240也具有外齿圈元件244，其环绕内太阳轮元件242。多个行星齿轮247以可转动的方式安装在行星架246中，从而使得每个行星齿轮元件247始终同时啮合行星齿轮组240的外齿圈元件244和内太阳轮元件242。
变速器输入元件17与行星架236相连，并且变速器输出元件19与行星架246相连。第一互连元件270持续连接行星齿轮组220的行星架226和行星齿轮组240的太阳轮242。第二互连元件272持续连接行星齿轮组220的齿圈224和行星齿轮组230的行星架236。第三互连元件274持续连接行星齿轮组230的齿圈234和行星齿轮组240的行星架246。
变速器214还分别包含第一和第二电机/发电机280和282。第一电机/发电机280的定子固定在变速器壳体260上。第一电机/发电机280的转子固定在行星齿轮组220的行星架226上。
第二电机/发电机282的定子也固定在变速器壳体260上。第二电机/发电机282的转子固定在太阳轮222上。
第一转矩传递装置例如离合器250选择性地将行星齿轮组220的行星架226连接到行星齿轮组230的齿圈234上。第二转矩传递装置例如离合器252选择性地将行星齿轮组220的太阳轮222连接到行星齿轮组230的太阳轮232上。第三转矩传递装置例如制动器254选择性地将行星齿轮组240的齿圈2444连接变速器壳体260上。第四转矩传递装置例如制动器255以与电机/发电机282平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三和第四转矩传递装置250、252、254和255以帮助混合变速器214的运行方式的选择。
混合变速器214选择性地从发动机12也从电力动力源286接收动力，所述电力动力源286以可操作的方式连接在控制器288上。
图3b的操作模式表说明了用于变速器214的五个操作模式的离合器接合、电机/发电机条件和输出/输入比率。这些模式如前所述包括  “电池倒车模式”(Batt Rev)、“EVT倒车模式”(EVT Rev)、“倒车和前进发动模式”(TC Rev和TC For)、“Range1.1、1.2、1.3...模式”和”固定速比模式”(F1、F2、F3、F4)
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图3b的操作模式表和固定比率模式表中。图3b还提供了可以采用由图3b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组220的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组230的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组240的齿数比。并且，图3b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是2.50，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.33，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是1.35。
第四示例性实施方式
参考图4a，显示了动力系310，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记314标识。变速器314设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器314的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器314的行星齿轮组上。变速器314的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器314采用三个行星齿轮组320、330和340。行星齿轮组320带有环绕内太阳轮元件322的外齿轮元件324。行星架326以可转动的方式支撑着多个行星齿轮327，从而使得每个行星齿轮327始终同时啮合第一行星齿轮组320的外齿圈元件324和内太阳轮元件322。
行星齿轮组330也具有环绕内太阳轮元件332的外齿圈元件334。多个行星齿轮337也以可转动的方式安装在行星架336中，从而使得每个行星齿轮元件337始终同时啮合行星齿轮组330的外齿圈元件334和内太阳轮元件332。
行星齿轮组340也具有环绕内太阳轮元件342的外齿圈元件344。多个行星齿轮347也以可转动的方式安装在行星架346中，从而使得每个行星齿轮元件347始终同时啮合行星齿轮组340的外齿圈元件344和内太阳轮元件342。
变速器输入元件17与行星齿轮组330的行星架336相连，并且变速器输出元件19与行星齿轮组320的行星架326相连。第一互连元件370持续连接行星齿轮组320的齿圈324和行星齿轮组340的行星架346。第二互连元件372持续连接行星齿轮组320的太阳轮322和行星齿轮组330的行星架336。第三互连元件374持续连接行星齿轮组330的太阳轮332和行星齿轮组340的太阳轮342。
变速器314还分别包含第一和第二电机/发电机380和382。第一电机/发电机380的定子固定在变速器壳体360上。第一电机/发电机380的转子固定在行星齿轮组330的齿圈334上。第二电机/发电机382的定子也固定在变速器壳体360上。第二电机/发电机382的转子固定在行星齿轮组340的太阳轮342上。
第一转矩传递装置例如离合器350选择性地将太阳轮322与齿圈324相连。第二转矩传递装置例如离合器352选择性地将行星架326与齿圈344相连。第三转矩传递装置例如制动器354选择性地将齿圈344与变速器壳体360相连。第四转矩传递装置例如制动器355以与电机/发电机380平行的方式连接，以选择性地制动其转动。第五转矩传递装置例如制动器357以与电机/发电机382平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三、第四和第五转矩传递装置350、352、354、355和357以帮助变速器314的运行方式的选择。
混合变速器314从发动机12接收动力，并且还与电力动力源386交换功率，所述电力动力源386以可操作的方式连接到控制器388上。
图4b的操作模式表说明了用于变速器314的五个操作模式的离合器接合、电机/发电机条件和输出/输入比率。这些模式如前所述包括“电池倒车模式”(Batt Rev)、“EVT倒车模式”(EVT Rev)、“倒车和前进发动模式”(TC Rev和TC For)、“无级变速器范围模式”(Range1.1、1.2、1.3...)和”固定速比模式”(F1、F2、F3、F4)。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图4b的操作模式表和固定比率模式表中。图4b还提供了可以采用由图4b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组320的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组330的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组340的齿数比。并且，图4b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是2.29，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.47，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是2.29。
第五示例性实施方式
参考图5a，显示了动力系410，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记414标识。变速器414设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器414的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器414的行星齿轮组上。变速器414的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器414采用三个行星齿轮组420、430和440。行星齿轮组420带有环绕内太阳轮元件422的外齿圈元件424。行星架426以可转动的方式支撑着多个行星齿轮427，从而使得每个行星齿轮427始终同时啮合第一行星齿轮组420的外齿圈元件424和内太阳轮元件422。
行星齿轮组430也具有环绕内太阳轮元件432的外齿圈元件434。多个行星齿轮437也以可转动的方式安装在行星架436中，从而使得每个行星齿轮元件437始终同时啮合行星齿轮组430的外齿圈元件434和内太阳轮元件432。
行星齿轮组440也具有环绕内太阳轮元件442的外齿圈元件444。多个行星齿轮447也以可转动的方式安装在行星架446中，从而使得每个行星齿轮元件447始终同时啮合行星齿轮组440的外齿圈元件444和内太阳轮元件442。
变速器输入元件17与行星架426相连，并且变速器输出元件19与行星架436相连。第一互连元件470持续连接行星架426和行星架436。第二互连元件472持续连接齿圈424和齿圈444。第三互连元件474持续连接太阳轮432和太阳轮442。
变速器414还分别包含第一和第二电机/发电机480和482。第一电机/发电机480的定子固定在变速器壳体460上。第一电机/发电机480的转子固定在太阳轮422上。
第二电机/发电机482的定子也固定在变速器壳体460上。第二电机/发电机482的转子固定在太阳轮442上。
第一转矩传递装置例如离合器450选择性地将齿圈424与行星架436相连。第二转矩传递装置例如离合器452选择性地将太阳轮442与齿圈444相连。第三转矩传递装置例如制动器454选择性地将行星架446与变速器壳体460相连。第四转矩传递装置例如制动器455以与电机/发电机480平行的方式连接，以选择性地制动其转动。第五转矩传递装置例如制动器457以与电机/发电机482平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三、第四和第五转矩传递装置450、452、454、455和457以帮助变速器414的运行方式的选择。
图5b的操作模式表说明了用于变速器414的五个操作模式的离合器接合、电机/发电机条件和输出/输入比率。这些模式如前所述包括“电池倒车模式”(Batt Rev)、“EVT倒车模式”(EVT Rev)、“倒车和前进发动模式”(TC Rev和TC For)、“无级变速器范围模式”(Range1.1、1.2、1.3...)和”固定速比模式”(F1、F2、F3、F4)。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图5b的操作模式表和固定比率模式表中。图5b还提供了可以采用由图5b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组420的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组430的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组440的齿数比。并且，图5b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是1.77，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.52，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是1.67。在固定速比之间的每个单级前进档切换是单一的转移切换。
第六示例性实施方式
参考图6a，显示了动力系510，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记514标识。变速器514设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器514的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器514的行星齿轮组上。变速器514的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器514采用三个行星齿轮组520、530和540。行星齿轮组520带有环绕内太阳轮元件522的外齿圈元件524。行星架526以可转动的方式支撑着多个行星齿轮527，从而使得每个行星齿轮527始终同时啮合第一行星齿轮组520的外齿圈元件524和内太阳轮元件522。
行星齿轮组530也具有环绕内太阳轮元件532的外齿圈元件534。多个行星齿轮537也以可转动的方式安装在行星架536中，从而使得每个行星齿轮元件537始终同时啮合行星齿轮组530的外齿圈元件534和内太阳轮元件532。
行星齿轮组540也具有环绕内太阳轮元件542的外齿圈元件544。多个行星齿轮547也以可转动的方式安装在行星架546中，从而使得每个行星齿轮元件547始终同时啮合行星齿轮组540的外齿圈元件544和内太阳轮元件542。
变速器输入元件17持续与行星架536相连，并且变速器输出元件19持续与行星架546相连。第一互连元件570持续连接行星架526和太阳轮542。第二互连元件572持续连接齿圈524和行星架536。第三互连元件574持续连接齿圈534和行星架546。
变速器514还分别包含第一和第二电机/发电机580和582。第一电机/发电机580的定子固定在变速器壳体560上。第一电机/发电机580的转子固定在太阳轮522上。
第二电机/发电机582的定子也固定在变速器壳体560上。第二电机/发电机582的转子固定在太阳轮532上。
第一转矩传递装置例如离合器550选择性地将齿圈534与行星架536相连。第二转矩传递装置例如离合器552选择性地将齿圈534和太阳轮542相连。第三转矩传递装置例如制动器554选择性地将齿圈544与变速器壳体560相连。第四转矩传递装置例如制动器555以与电机/发电机580平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三和第四转矩传递装置550、552、554和555以帮助混合变速器514的运行方式的选择。
混合变速器514从发动机12接收动力，并且还与电力动力源586交换功率，所述电力动力源586以可操作的方式连接到控制器588上。
图6b的操作模式表说明了用于变速器514的五个操作模式的离合器接合、电机/发电机条件和输出/输入比率。这些模式如前所述包括“电池倒车模式”(Batt Rev)、“EVT倒车模式”(EVT Rev)、“倒车和前进发动模式”(TC Rev和TC For)、“无级变速器范围模式”(Range1.1、1.2、1.3...)和”固定速比模式”(F1、F2、F3、F4)。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图6b的操作模式表和固定比率模式表中。图6b还提供了可以采用由图6b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组520的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组530的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组540的齿数比。并且，图6b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是2.50，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.50，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是1.35。在固定速比之间的每个单级前进档切换是单一的转移切换。
第七示例性实施方式
参考图7a，显示了动力系610，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记614标识。变速器614设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器614的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器614的行星齿轮组上。变速器614的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器614采用三个行星齿轮组620、630和640。行星齿轮组620带有环绕内太阳轮元件622的外齿圈元件624。行星架626以可转动的方式支撑着多个行星齿轮627，从而使得每个行星齿轮627始终同时啮合第一行星齿轮组620的外齿圈元件624和内太阳轮元件622。
行星齿轮组630也具有环绕内太阳轮元件632的外齿圈元件634。多个行星齿轮637也以可转动的方式安装在行星架636中，从而使得每个行星齿轮元件637始终同时啮合行星齿轮组630的外齿圈元件634和内太阳轮元件632。
行星齿轮组640也具有环绕内太阳轮元件642的外齿圈元件644。多个行星齿轮647也以可转动的方式安装在行星架646中，从而使得每个行星齿轮元件647始终同时啮合行星齿轮组640的外齿圈元件644和内太阳轮元件642。
变速器输入元件17持续与行星架636相连，并且变速器输出元件19持续与行星架646相连。第一互连元件670持续连接行星架626和太阳轮642。第二互连元件672持续连接齿圈624和行星架636。第三互连元件674持续连接齿圈634和行星架646。
变速器614还分别包含第一和第二电机/发电机680和682。第一电机/发电机680的定子固定在变速器壳体660上。第一电机/发电机680的转子固定在太阳轮622上。
第二电机/发电机682的定子也固定在变速器壳体660上。第二电机/发电机682的转子固定在太阳轮632上。
第一转矩传递装置例如离合器650选择性地将齿圈624与行星架626相连。第二转矩传递装置例如离合器652选择性地将行星架646与齿圈644相连。第三转矩传递装置例如制动器654选择性地将齿圈644与变速器壳体660相连。第四转矩传递装置例如制动器655以与电机/发电机680平行的方式连接，以选择性地制动其转动。第五转矩传递装置例如制动器657以与电机/发电机682平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三、第四和第五转矩传递装置650、652、654、655和657以帮助混合变速器614的运行方式的选择。
混合变速器614从发动机12接收动力，并且还与电力动力源686交换功率，所述电力动力源686以可操作的方式连接到控制器688上。
图7b的操作模式表说明了用于变速器614的五个操作模式的离合器接合、电机/发电机条件和输出/输入比率。这些模式如前所述包括“电池倒车模式”(Batt Rev)、“EVT倒车模式”(EVT Rev)、“倒车和前进发动模式”(TC Rev和TC For)、“无级变速器范围模式”(Range1.1、1.2、1.3...)和”固定速比模式”(F1、F2、F3、F4)。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图7b的操作模式表和固定比率模式表中。图7b还提供了可以采用由图7b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组620的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组630的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组640的齿数比。并且，图7b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是2.50，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.33，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是1.33。在固定速比之间的每个单级前进档切换是单一的转移切换。
第八示例性实施方式
参考图8a，显示了动力系710，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记714标识。变速器714设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器714的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器714的行星齿轮组上。变速器714的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器714采用三个行星齿轮组720、730和740。行星齿轮组720带有环绕内太阳轮元件722的外齿圈元件724。行星架726以可转动的方式支撑着多个行星齿轮727，从而使得每个行星齿轮727始终同时啮合第一行星齿轮组720的外齿圈元件724和内太阳轮元件722。
行星齿轮组730也具有环绕内太阳轮元件732的外齿圈元件734。多个行星齿轮737也以可转动的方式安装在行星架736中，从而使得每个行星齿轮元件737始终同时啮合行星齿轮组730的外齿圈元件734和内太阳轮元件732。
行星齿轮组740也具有环绕内太阳轮元件742的外齿圈元件744。多个行星齿轮747也以可转动的方式安装在行星架746中，从而使得每个行星齿轮元件747始终同时啮合行星齿轮组740的外齿圈元件744和内太阳轮元件742。
变速器输入元件17持续与行星架736相连，并且变速器输出元件19持续与行星架746相连。第一互连元件770持续连接行星架726和行星架746。第二互连元件772持续连接齿圈724和行星架736。第三互连元件774持续连接齿圈734和太阳轮742。
变速器714还分别包含第一和第二电机/发电机780和782。第一电机/发电机780的定子固定在变速器壳体760上。第一电机/发电机780的转子固定在太阳轮722上。
第二电机/发电机782的定子也固定在变速器壳体760上。第二电机/发电机782的转子固定在太阳轮732上。
第一转矩传递装置例如离合器750选择性地将行星架746与太阳轮742相连。第二转矩传递装置例如离合器752选择性地将太阳轮722与齿圈744相连。第三转矩传递装置例如制动器754选择性地将齿圈744与变速器壳体760相连。第四转矩传递装置例如制动器755以与电机/发电机780平行的方式连接，以选择性地制动其转动。第五转矩传递装置例如制动器757以与电机/发电机782平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三、第四和第五转矩传递装置750、752、754、755和757以帮助混合变速器714的运行方式的选择。
混合变速器714从发动机12接收动力，并且还与电力动力源786交换功率，所述电力动力源786以可操作的方式连接到控制器788上。
图8b的操作模式表说明了用于变速器714的五个操作模式的离合器接合、电机/发电机条件和输出/输入比率。这些模式如前所述包括“电池倒车模式”(Batt Rev)、“EVT倒车模式”(EVT Rev)、“倒车和前进发动模式”(TC Rev和TC For)、“无级变速器范围模式”(Range1.1、1.2、1.3...)和”固定速比模式”(F1、F2、F3、F4)。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图8b的操作模式表和固定比率模式表中。图8b还提供了可以采用由图8b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组720的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组730的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组740的齿数比。并且，图8b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是2.26，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.33，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是1.33。在固定速比之间的每个单级前进档切换是单一的转移切换。
第九示例性实施方式
参考图9a，显示了动力系810，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记814标识。变速器814设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器814的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器814的行星齿轮组上。变速器814的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器814采用三个行星齿轮组820、830和840。行星齿轮组820带有环绕内太阳轮元件822的外齿圈元件824。行星架826以可转动的方式支撑着多个行星齿轮827，从而使得每个行星齿轮827始终同时啮合第一行星齿轮组820的外齿圈元件824和内太阳轮元件822。
行星齿轮组830也具有环绕内太阳轮元件832的外齿圈元件834。多个行星齿轮837也以可转动的方式安装在行星架836中，从而使得每个行星齿轮元件837始终同时啮合行星齿轮组830的外齿圈元件834和内太阳轮元件832。
行星齿轮组840也具有环绕内太阳轮元件842的外齿圈元件844。多个行星齿轮847也以可转动的方式安装在行星架846中，从而使得每个行星齿轮元件847始终同时啮合行星齿轮组840的外齿圈元件844和内太阳轮元件842。
变速器输入元件17持续与齿圈824相连，并且变速器输出元件19持续与行星架826相连。第一互连元件870持续连接齿圈824和行星架836。第二互连元件872持续连接行星架826和行星架846。第三互连元件874持续连接齿圈834和太阳轮842。
变速器814还分别包含第一和第二电机/发电机880和882。第一电机/发电机880的定子固定在变速器壳体860上。第一电机/发电机680的转子固定太阳轮822上。
第二电机/发电机882的定子也固定在变速器壳体860上。第二电机/发电机882的转子固定太阳轮832上。
第一转矩传递装置例如离合器850选择性地将行星架826与太阳轮822相连。第二转矩传递装置例如离合器852选择性地将齿圈844与行星架846相连。第三转矩传递装置例如制动器854选择性地将齿圈844与变速器壳体660相连。第四转矩传递装置例如制动器855以与电机/发电机880平行的方式连接，以选择性地制动其转动。第五转矩传递装置例如制动器857以与电机/发电机882平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三、第四和第五转矩传递装置850、852、854、855和857以帮助混合变速器814的运行方式的选择。
混合变速器814从发动机12接收动力，并且还与电力动力源886交换功率，所述电力动力源886以可操作的方式连接到控制器888上。
图9b的操作模式表说明了用于变速器814的五个操作模式的离合器接合、电机/发电机条件和输出/输入比率。这些模式如前所述包括“电池倒车模式”(Batt Rev)、“EVT倒车模式”(EVT Rev)、“倒车和前进发动模式”(TC Rev和TC For)、“无级变速器范围模式”(Range1.1、1.2、1.3...)和”固定速比模式”(F1、F2、F3、F4)。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图9b的操作模式表和固定比率模式表中。图9b还提供了可以采用由图9b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组820的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组830的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组840的齿数比。并且，图9b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是2.26，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.33，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是1.33。
第十示例性实施方式
参考图10a，显示了动力系910，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记914标识。变速器914设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器914的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器914的行星齿轮组上。变速器914的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器914采用三个行星齿轮组920、930和940。行星齿轮组920带有环绕内太阳轮元件922的外齿圈元件924。行星架926以可转动的方式支撑着多个行星齿轮927，从而使得每个行星齿轮927始终同时啮合第一行星齿轮组920的外齿圈元件924和内太阳轮元件922。
行星齿轮组930也具有环绕内太阳轮元件932的外齿圈元件934。多个行星齿轮937也以可转动的方式安装在行星架936中，从而使得每个行星齿轮元件937始终同时啮合行星齿轮组930的外齿圈元件934和内太阳轮元件932。
行星齿轮组940也具有环绕内太阳轮元件942的外齿圈元件944。多个行星齿轮947也以可转动的方式安装在行星架946中，从而使得每个行星齿轮元件947始终同时啮合行星齿轮组940的外齿圈元件944和内太阳轮元件942。
变速器输入元件17持续与齿圈924相连，并且变速器输出元件19持续与行星架936相连。第一互连元件970持续连接行星架926和齿圈944。第二互连元件972持续连接齿圈924和齿圈934。第三互连元件974持续连接太阳轮932和太阳轮942。
第一转矩传递装置例如离合器950选择性地将行星架936与太阳轮932相连。第二转矩传递装置例如离合器952选择性地将行星架936与行星架946相连。第三转矩传递装置例如制动器954选择性地将行星架946与变速器壳体660相连。第四转矩传递装置例如制动器955以与电机/发电机980平行的方式连接，以选择性地制动其转动。第五转矩传递装置例如制动器957以与电机/发电机982平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三、第四和第五转矩传递装置950、952、954、955和957以帮助混合变速器914的运行方式的选择。
混合变速器914从发动机12接收动力，并且还与电力动力源986交换功率，所述电力动力源986以可操作的方式连接到控制器988上。
图10b的操作模式表说明了用于变速器914的五个操作模式的离合器接合、电机/发电机条件和输出/输入比率。这些模式如前所述包括“电池倒车模式”(Batt Rev)、“EVT倒车模式”(EVT Rev)、“倒车和前进发动模式”(TC Rev和TC For)、“无级变速器范围模式”(Range1.1、1.2、1.3...)和”固定速比模式”(F1、F2、F3、F4)。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图10b的操作模式表和固定比率模式表中。图10b还提供了可以采用由图10b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组920的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组930的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组940的齿数比。并且，图10b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是2.29，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.33，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是1.75。
第十一示例性实施方式
参考图11a，显示了动力系1010，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记1014标识。变速器1014设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器1014的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器1014的行星齿轮组上。变速器1014的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器1014采用三个行星齿轮组1020、1030和1040。行星齿轮组1020带有环绕内太阳轮元件1022的外齿圈元件1024。行星架1026以可转动的方式支撑着多个行星齿轮1027，从而使得每个行星齿轮1027始终同时啮合第一行星齿轮组1020的外齿圈元件1024和内太阳轮元件1022。
行星齿轮组1030也具有环绕内太阳轮元件1032的外齿圈元件1034。多个行星齿轮1037也以可转动的方式安装在行星架1036中，从而使得每个行星齿轮元件1037始终同时啮合行星齿轮组1030的外齿圈元件1034和内太阳轮元件1032。
行星齿轮组1040也具有环绕内太阳轮元件1042的外齿圈元件1044。多个行星齿轮1047也以可转动的方式安装在行星架1046中，从而使得每个行星齿轮元件1047始终同时啮合行星齿轮组1040的外齿圈元件1044和内太阳轮元件1042。
变速器输入元件17持续与行星架1036相连，并且变速器输出元件19持续与行星架1046相连。第一互连元件1070持续连接齿圈1024和太阳轮1042。第二互连元件1072持续连接行星架1026和齿圈1034。第三互连元件1074持续连接行星架1036和齿圈1044。
变速器1014还分别包含第一和第二电机/发电机1080和1082。第一电机/发电机1080的定子固定在变速器壳体1060上。第一电机/发电机1080的转子固定太阳轮1022上。
第二电机/发电机1082的定子也固定在变速器壳体1060上。第二电机/发电机1082的转子固定太阳轮1032上。
第一转矩传递装置例如离合器1050选择性地将行星架1046与齿圈1034相连。第二转矩传递装置例如离合器1052选择性地将行星架1046与太阳轮1042相连。第三转矩传递装置例如制动器1054选择性地将行星架1036与变速器壳体1060相连。第四转矩传递装置例如制动器1055以与电机/发电机1080平行的方式连接，以选择性地制动其转动。第五转矩传递装置例如制动器1057以与电机/发电机1082平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三、第四和第五转矩传递装置1050、1052、1054、1055和1057以帮助混合变速器1014的运行方式的选择。
混合变速器1014从发动机12接收动力，并且还与电力动力源1086交换功率，所述电力动力源1086以可操作的方式连接到控制器1088上。
图11b的操作模式表说明了用于变速器1014的五个操作模式的离合器接合、电机/发电机条件和输出/输入比率。这些模式如前所述包括“电池倒车模式”(Batt Rev)、“EVT倒车模式”(EVT Rev)、“倒车和前进发动模式”(TC Rev和TC For)、“无级变速器范围模式”(Range1.1、1.2、1.3...)和“固定速比模式”(F1、F2、F3、F4)。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图11b的操作模式表和固定比率模式表中。图11b还提供了可以采用由图11b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组1020的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组1030的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组1040的齿数比。并且，图11b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是1.81，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.48，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是1.47。
第十二示例性实施方式
参考图12a，显示了动力系1110，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记1114标识。变速器1114设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器1114的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器1114的行星齿轮组上。变速器1114的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器1114采用三个行星齿轮组1120、1130和1140。行星齿轮组1120带有环绕内太阳轮元件1122的外齿圈元件1124。行星架1126以可转动的方式支撑着多个行星齿轮1127，从而使得每个行星齿轮1127始终同时啮合第一行星齿轮组1120的外齿圈元件1124和内太阳轮元件1122。
行星齿轮组1130也具有环绕内太阳轮元件1132的外齿圈元件1134。多个行星齿轮1137也以可转动的方式安装在行星架1136中，从而使得每个行星齿轮元件1137始终同时啮合行星齿轮组1130的外齿圈元件1134和内太阳轮元件1132。
行星齿轮组1140也具有环绕内太阳轮元件1142的外齿圈元件1144。多个行星齿轮1147也以可转动的方式安装在行星架1146中，从而使得每个行星齿轮元件1147始终同时啮合行星齿轮组1140的外齿圈元件1144和内太阳轮元件1142。
变速器输入元件17持续与行星架1136相连，并且变速器输出元件19持续与行星架1146相连。第一互连元件1170持续连接行星架1126和太阳轮1142。第二互连元件1172持续连接齿圈1124和行星架1136。第三互连元件1174持续连接太阳轮1132和齿圈1144。
变速器1114还分别包含第一和第二电机/发电机1180和1182。第一电机/发电机1180的定子固定在变速器壳体1160上。第一电机/发电机1180的转子固定在太阳轮1122上。
第二电机/发电机1182的定子也固定在变速器壳体1160上。第二电机/发电机1182的转子固定在齿圈1134上。
第一转矩传递装置例如离合器1150选择性地将齿圈1124与太阳轮1122相连。第二转矩传递装置例如离合器1152选择性地将太阳轮1142与行星架1146相连。第三转矩传递装置例如制动器1154选择性地将太阳轮1132与变速器壳体1160相连。第四转矩传递装置例如制动器1155以与电机/发电机1180平行的方式连接，以选择性地制动其转动。第五转矩传递装置例如制动器1157以与电机/发电机1182平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三、第四和第五转矩传递装置1150、1152、1154、1155和1157以帮助混合变速器1114的运行方式的选择。
混合变速器1114从发动机12接收动力，并且还与电力动力源1186交换功率，所述电力动力源1186以可操作的方式连接到控制器1188上。
图12b的操作模式表说明了用于变速器1114的五个操作模式的离合器接合、电机/发电机条件和输出/输入比率。这些模式如前所述包括“电池倒车模式”(Batt Rev)、“EVT倒车模式”(EVT Rev)、“倒车和前进发动模式”(TC Rev和TC For)、“无级变速器范围模式”(Range1.1、1.2、1.3...)和“固定速比模式”(F1、F2、F3、F4)。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图12b的操作模式表和固定比率模式表中。图12b还提供了可以采用由图12b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组1120的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组1130的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组1140的齿数比。并且，图12b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是2.22，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.33，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是2.00。
第十三示例性实施方式
参考图13a，显示了动力系1210，包括与改进的电控变速器的一个优选实施方式相连的发动机12，所述电控变速器整体以附图标记1214标识。变速器1214设计为接收来自发动机12的驱动功率的至少一部分。
如图所示，发动机12具有输出轴，其作为变速器1214的输入元件17。瞬态转矩缓冲装置(未示出)也可应用在发动机12和变速器的输入元件17之间。
不考虑发动机12连接到变速器输入元件17的方式，变速器输入元件17以可操作的方式连接到变速器1214的行星齿轮组上。变速器1214的输出元件19连接到终端驱动件16上。
变速器1214采用三个行星齿轮组1220、1230和1240。行星齿轮组1220带有环绕内太阳轮元件1222的外齿圈元件1224。行星架1226以可转动的方式支撑着多个行星齿轮1227，从而使得每个行星齿轮1227始终同时啮合第一行星齿轮组1220的外齿圈元件1224和内太阳轮元件1222。
行星齿轮组1230也具有环绕内太阳轮元件1232的外齿圈元件1234。多个行星齿轮1237也以可转动的方式安装在行星架1236中，从而使得每个行星齿轮元件1237始终同时啮合行星齿轮组1230的外齿圈元件1234和内太阳轮元件1232。
行星齿轮组1240也具有环绕内太阳轮元件1242的外齿圈元件1244。多个行星齿轮1247、1248也以可转动的方式安装在行星架1246中，从而使得每个行星齿轮元件1247始终啮合外齿圈元件1244，并且每个行星齿轮元件1248始终啮合行星齿轮组1240的内太阳轮元件1242。
变速器输入元件17持续与行星架1236相连，并且变速器输出元件19持续与齿圈1244相连。第一互连元件1270持续连接行星架1226和太阳轮1242。第二互连元件1272持续连接齿圈1224和行星架1236。第三互连元件1274持续连接齿圈1234和太阳轮1242。
变速器1214还分别包含第一和第二电机/发电机1280和1282。第一电机/发电机1280的定子固定在变速器壳体1260上。第一电机/发电机1280的转子固定在太阳轮1222上。第二电机/发电机1282的定子也固定在变速器壳体1260上。第二电机/发电机1282的转子固定在太阳轮1232上。
第一转矩传递装置例如离合器1250选择性地将齿圈1234与行星架1236相连。第二转矩传递装置例如离合器1252选择性地将行星架1226与太阳轮1232相连。第三转矩传递装置例如制动器1254选择性地将行星架1246与变速器壳体1260相连。第四转矩传递装置例如制动器1255以与电机/发电机1280平行的方式连接，以选择性地制动其转动。采用第一、第二、第三和第四转矩传递装置1250、1252、1254和1255以帮助混合变速器1214的运行方式的选择。
混合变速器1214从发动机12接收动力，并且还与电力动力源1286交换功率，所述电力动力源1286以可操作的方式连接到控制器1288上。
图13b的操作模式表说明了用于变速器1214的五个操作模式的离合器接合、电机/发电机条件和输出/输入比率。这些模式如前所述包括“电池倒车模式”(Batt Rev)、“EVT倒车模式”(EVT Rev)、“倒车和前进发动模式”(TC Rev和TC For)、“无级变速器范围模式”(Range1.1、1.2、1.3...)和“固定速比模式”(F1、F2、F3、F4)。
如上所述，转矩传递装置的接合时间表显示在图13b的操作模式表和固定比率模式表中。图13b还提供了可以采用由图13b中示例地给出的例子提供的齿圈/太阳轮齿数比的转矩比的例子。NR1/Ns1值是行星齿轮组1220的齿数比；NR2/Ns2值是行星齿轮组1230的齿数比；NR3/Ns3值是行星齿轮组1240的齿数比。并且，图13b的图表描述了采用所给齿数比样本获得的比率级。例如，第一和第二固定前进转矩比之间的级间比率是2.21，第二和第三固定前进转矩比之间的级间比率是1.50，第三和第四固定前进转矩比之间的级间比率是1.35。
在权利要求中，用语“持续连接”表示直接连接或者成比例的齿轮传动连接，例如齿轮连接到位移轴上。
尽管描述了本发明的各种优选实施方式，然而应当理解，本发明的概念对于本领域技术人员而言可灵活派生出多种改变。因此，本发明的范围并不限于所显示和描述的细节，而是包括所有包含在所附权利要求范围内的变化和改进。

Claims (15)

1.一种电控变速器，包括：
输入元件，接收来自发动机的功率；
输出元件；
第一和第二电机/发电机；
第一、第二和第三差速齿轮组，每个差速齿轮组具有第一、第二和第三元件；
所述输入元件与所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件持续连接，并且所述输出元件与所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的另一元件持续连接；
第一互连元件，持续连接所述第一差速齿轮组的所述第一元件和所述第二差速齿轮组的所述第一元件；
第二互连元件，持续连接所述第一差速齿轮组的所述第二元件和所述第三差速齿轮组的所述第一元件；
第三互连元件，持续连接所述第二差速齿轮组的所述第二元件和所述第三差速齿轮组的所述第二元件；
所述第一电机/发电机持续连接所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件；
所述第二电机/发电机持续连接所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件，该元件与持续连接所述第一电机/发电机的所述元件不同；
第一转矩传递装置，选择性地将所述第一或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件与所述第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的另一个元件相连；
第二转矩传递装置，选择性地将所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件与所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的另一个元件相连，由所述第二转矩传递装置连接的这两个元件与由所述第一转矩传递装置连接的所述两个元件不同；
第三转矩传递装置，选择性地固定所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件；
第四转矩传递装置，以与所述第一和第二电机/发电机中的一个并联的方式连接，以选择性地防止其转动；
其中，所述第一、第二、第三和第四转矩传递装置单独或成对接合以为电控变速器提供速比的连续变化范围以及四个固定的前进速比。
2.如权利要求1所述的电控变速器，其中，所述第一、第二和第三差速齿轮组是行星齿轮组。
3.如权利要求2所述的电控变速器，其中，所述行星齿轮组的每一个的行星架都是单齿轮行星架。
4.如权利要求2所述的电控变速器，其中，所述行星齿轮组的至少一个行星架是双齿轮行星架。
5.如权利要求1所述的电控变速器，还包括第五转矩传递装置，该第五转矩传递装置以与所述第一和第二电机/发电机中的另一个并联的方式连接，以选择性地将其转动制动。
6.如权利要求1所述的电控变速器，其中，所述第一、第二、第三和第四转矩传递装置和所述第一和第二电机/发电机可操作以在电控变速器中提供五个操作模式，包括电池倒车模式、EVT倒车模式、倒车和前进发动模式、无级变速器范围模式和固定速比模式。
7.一种电控变速器，包括：
输入元件，接收来自发动机的功率；
输出元件；
第一和第二电机/发电机；
第一、第二和第三差速齿轮组，每个差速齿轮组具有第一、第二和第三元件；
所述输入元件与所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件持续连接，并且所述输出元件与所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的另一元件持续连接；
第一互连元件，持续连接所述第一差速齿轮组的所述第一元件和所述第二差速齿轮组的所述第一元件；
第二互连元件，持续连接所述第一差速齿轮组的所述第二元件和所述第三差速齿轮组的所述第一元件；
第三互连元件，持续连接所述第二差速齿轮组的所述第二元件和所述第三差速齿轮组的所述第二元件；
所述第一电机/发电机持续连接所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件；
所述第二电机/发电机持续连接所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件，该元件与持续连接所述第一电机/发电机的所述元件不同；
第一、第二、第三和第四转矩传递装置，用于选择性地将所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二或第三元件与静止元件或所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的另一元件相连，所述第一、第二、第三和第四转矩传递装置单独或成对接合以在所述输入元件和所述输出元件之间为电控变速器提供速比的连续变化范围以及四个固定的前进速比。
8.如权利要求7所述的电控变速器，其中，所述第一、第二和第三差速齿轮组分别是第一、第二和第三行星齿轮组，并且所述第一转矩传递装置选择性地将所述第一或第三行星齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件与所述第二或第三行星齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的另一个元件相连。
9.如权利要求8所述的电控变速器，其中，所述第二转矩传递装置选择性地将所述第一、第二或第三行星齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件与所述第一、第二或第三行星齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的另一个元件相连，由所述第二转矩传递装置连接的这两个元件与由所述第一转矩传递装置连接的所述两个元件不同。
10.如权利要求9所述的电控变速器，其中，所述第三转矩传递装置选择性地将所述第一、第二或第三行星齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件与所述静止元件相连。
11.如权利要求10所述的电控变速器，其中，所述第四转矩传递装置以与所述第一和第二电机/发电机中的一个并联的方式连接，以选择性地防止其转动。
12.如权利要求11所述的电控变速器，还包括第五转矩传递装置，该第五转矩传递装置以与所述第一和第二电机/发电机中的另一个并联的方式连接，以选择性地将其转动制动。
13.如权利要求11所述的电控变速器，其中，所述行星齿轮组的每一个的行星架都是单齿轮行星架。
14.如权利要求11所述的电控变速器，其中，所述行星齿轮组的至少一个行星架是双齿轮行星架。
15.一种电控变速器，包括：
输入元件，接收来自发动机的功率；
输出元件；
第一和第二电机/发电机；
第一、第二和第三差速齿轮组，每个差速齿轮组具有第一、第二和第三元件；
所述输入元件与所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件持续连接，并且所述输出元件与所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的另一元件持续连接；
第一互连元件，持续连接所述第一差速齿轮组的所述第一元件和所述第二差速齿轮组的所述第一元件；
第二互连元件，持续连接所述第一差速齿轮组的所述第二元件和所述第三差速齿轮组的所述第一元件；
第三互连元件，持续连接所述第二差速齿轮组的所述第二元件和所述第三差速齿轮组的所述第二元件；
所述第一电机/发电机持续连接所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件；
所述第二电机/发电机持续连接所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件，该元件与持续连接所述第一电机/发电机的所述元件不同；
第一转矩传递装置，选择性地将所述第一或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件与所述第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的另一个元件相连；
第二转矩传递装置，选择性地将所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件与所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的另一个元件相连，由所述第二转矩传递装置连接的这两个元件与由所述第一转矩传递装置连接的所述两个元件不同；
第三转矩传递装置，选择性地固定所述第一、第二或第三差速齿轮组的所述第一、第二和第三元件中的一个元件；
第四转矩传递装置，以与所述第一和第二电机/发电机中的一个并联的方式连接，以选择性地防止其转动；
第五转矩传递装置，该第五转矩传递装置以与所述第一和第二电机/发电机中的另一个并联的方式连接，以选择性地将其转动制动；
其中，所述第一、第二、第三、第四和第五转矩传递装置单独或成对接合以为电控变速器提供速比的连续变化范围以及四个固定的前进速比。
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