本发明专利技术提供一种混合动力电动车辆动力传动系统，该动力传动系统具有机械式动力源和机电式动力源，机电式动力源包括发电机、电动机和电池。由机械式动力源产生的驱动扭矩通过齿轮变速器的第一离合器被传递到动力输出轴。机电式动力源的电动机通过齿轮变速器的第二离合器传递驱动扭矩。机械式倒车扭矩用于提高倒车性能。减少了在驱动事件过程中以负态动力分流模式运行的持续时间，从而提高了车辆动力传动系统的效率。可实现串联驱动，同时机械式动力源驱动发电机给用于驱动电动机的电池充电。发电机可用作发动机起动电动机。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有分流式动力传递特性的混合动力电动车辆动力传动系统。
技术介绍
一类混合动力电动车辆动力传动系统通常被称为动力分流式(power split)动力传动系统，其具有两种动力源。第一动力源包括内燃发动机，第二动力源是电动机、发电机和电池的结合。发动机和发电机与行星齿轮组、中间轴以及电动机一起建立通向车辆牵引轮的机械式扭矩流动路径和机电式扭矩流动路径。电池是用于发电机和电动机的能量储存装置。发动机动力在任何发电机速度和车辆速度下都被分成两条动力流动路径。发动机速度由发电机控制，这就意味着在允许的发电机速度范围内，发动机速度可与车辆速度不相关。当发电机利用从发动机输入的机械动力产生电力时，这种运行模式被称为正态动力分流。由于行星齿轮组的机械性质，因此发电机可将动力分配至行星齿轮组，以驱动车辆。这种运行模式被称为“负态动力分流”。因此，发电机、电动机和行星齿轮组的结合可被认为具有电动无级变速器(e-CVT)的特性。可激活发电机制动器，从而发动机输出的动力仅通过机械路径以固定的齿轮比 (gear ratio)被传递到动力传动系统的扭矩输出侧。由于没有倒档齿轮，因此第一动力源只能实现车辆的向前推进。发动机要么需要控制发电机，要么需要应用发电机制动器以传递用于前进的输出动力。当激活第二动力源时，电动机从电池获取电能并独立于发动机来驱动车辆前进和倒车(reverse drive)。此外，发电机可从电池获取电能并依靠发动机动力输出轴上的单向离合器而驱动，以沿前进方向驱动车辆。这种运行模式被称为“发电机驱动模式”。车辆系统控制器协调两种动力源，使得它们无缝地(seamlessly)协同工作，以在不超过动力传动系统的限制的情况下满足驾驶者的扭矩需求。车辆系统控制器允许针对任何给定的车辆速度和动力要求来连续地调节发动机速度。机械式动力流动路径通过行星齿轮组将有效的动力传递提供给驱动轴。动力分流式混合动力电动动力传动系统在负态动力分流模式下运行时存在缺点。 例如，当动力被传递到牵引轮时，负态动力分流在变速器自身内建立动力循环路径。这种动力循环由于在动力循环期间所产生的额外动力损失而使动力传动系统效率降低。然而，在动力分流系统中需要负态动力分流，以在车辆速度高和在低动力需求的条件下调节发动机速度。这种运行条件主要发生于在高速公路上以高速运行的过程中。在负态动力分流模式下运行的第二个缺点显然也会发生在倒车过程中。已知设计的动力分流式动力传动系统在倒车时具有低扭矩容量(torque capacity)。由于行星齿轮组在倒车时不能提供负扭矩输出，因此必须使用电动机在行星齿轮组处平衡齿圈扭矩。这限制了倒车扭矩容量。此外，发电机的尺寸必须足够大，以使其能够拥有针对重型车辆应用的发动机扭矩。
技术实现思路
本专利技术包括混合动力动力传动系统设计，其避免了在前面的讨论中所描述的传统的动力分流式混合动力车辆动力传动系统的弊端。该设计既具有动力分流式混合动力电动动力传动系统的特性又具有动力换档齿轮变速器的特性。该变速器在行星齿轮组的齿圈和动力换档变速器之间具有两个自动离合器。两种行驶模式(低档和高档)具有可用于正常行驶的机电式e-CVT的特性。机械式倒档齿轮也可用，这避免了需要仅依赖于来自动力传动系统的动力分流部分的电动机的驱动扭矩。此外，包括齿圈锁定状态，从而实现动力从发动机传递到发电机然后再传递到电动机的串联运行模式。齿圈的锁定还使得发电机可用作电动机，以在发动机启动期间起动发动机，同时齿圈用作起动扭矩反作用部件。本专利技术的一方面提供一种混合动力电动车辆动力传动系统，该动力传动系统具有分流式动力传递特性，所述动力传动系统包括发动机、发电机、电动机、电池以及用于沿着机械式动力传递路径和沿着机电式动力传递路径传递发动机动力的齿轮装置；多级齿轮系统；低档离合器和高档离合器，分别用于将所述齿轮装置的扭矩输出部件和电动机连接到所述多级齿轮系统，从而降低以负态动力分流模式运行的持续时间。附图说明图1是已知设计的动力分流式混合动力电动车辆动力传动系统的示意图；图2是图1的动力传动系统的机械式动力流动路径和机电式动力流动路径的示意性框图；图3A是示出在电驱动期间图1的动力传动系统的部件之间的动力流动的示图；与图3A的示图类似，图:3B是当图1的动力传动系统在发动机开启的情况下以正态动力分流模式运行时的示图；与图3A的示图类似，图3C是示出当发动机开启且图1的动力传动系统以负态动力分流模式运行时的动力流动的示图；与图3A的示图类似，图3D是当图1的动力传动系统以发动机开启且发电机制动器开启的并联模式运行时的动力流动示图；图4是包括本专利技术的多模式动力分流系统的示意图；图5A是在正态动力分流驱动期间，针对图4的系统的部件的速度特性和扭矩特性的矢量图；图5B示出了在并联驱动期间，针对图4的系统的部件的速度和扭矩的矢量图；图5C示出了在负态动力分流驱动期间，针对图4的系统的部件的速度和扭矩的矢量图；图5D示出了在倒车期间，针对图4的系统的部件的速度和扭矩的矢量图；图6示出了当动力传动系统以动力分流低档模式运行时，针对图4的系统的部件的矢量图；图7示出了在动力分流高档模式期间，针对图4的系统的部件的矢量图；图8是针对图4的系统的低档和高档，发动机速度、车辆速度和发电机速度的图形；图9是针对一定的车辆速度范围，图4的动力分流式构造中的机械动力和电力的图形；图10是针对发电机不同的电流值，发电机扭矩特性和发电机速度特性的图形；图11是包括图4的特征的动力传动系统的部件的车辆总体布置(packaging arrangement) ^/^Μ 15 °具体实施例方式如图1中所示，公开的混合动力电动车辆动力传动系统具有并联-串联构造。车辆系统控制器10、电池12以及驱动桥14连同电动机-发电机子系统受控制器局域网(CAN) 的控制。由车辆系统控制器10控制的发动机16通过扭矩输入轴18将扭矩分配至变速器 14。变速器14包括行星齿轮单元20，行星齿轮单元20包括齿圈22、中心齿轮M以及行星架组件沈。齿圈22将扭矩分配至包括齿轮啮合部件观、30、32、34和36的多级变速齿轮(st印ratio gear)。驱动桥的扭矩输出轴38通过差动和轴机构42被可驱动地连接到车辆牵引轮40。齿轮30、32和34被安装在中间轴上，齿轮32与电动机驱动的齿轮44啮合。电动机46驱动用作中间轴齿轮装置的扭矩输入装置的齿轮44。电池通过动力流动路径48将电力传输至电动机。如在52处所示，发电机50以已知的方式电连接到电池和电动机。当动力传动系统的电池12在发动机关闭的情况下用作唯一的动力源时，扭矩输入轴18和行星架组件被超越联轴器(overrunning coupling) 53制动。当发动机开启且动力传动系统处于并联驱动模式时，机械式制动器阳使中心齿轮M和发电机50的转子固定，中心齿轮M用作反作用部件。如上所述，存在用于动力传动系统的两种动力源。第一动力源是利用行星齿轮单元20连接在一起的发动机子系统和发电机子系统的结合。另一动力源仅包括电驱动系统， 该电驱动系统包括电动机、发电机和电池，其中，电池用作发电机和电动机的能量储存介质。图2中示出了在图1的示图中示出的动力分流式动力本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种混合动力电动车辆动力传动系统，该动力传动系统具有分流式动力传递特性，所述动力传动系统包括：发动机、发电机、电动机、电池以及用于沿着机械式动力传递路径和沿着机电式动力传递路径传递发动机动力的齿轮装置；多级齿轮系统；低档离合器和高档离合器，分别用于将所述齿轮装置的扭矩输出部件和电动机连接到所述多级齿轮系统，从而降低以负态动力分流模式运行的持续时间。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：梁伟，王小勇，吴畏，瑞恩·亚伯拉罕·麦吉，邝明朗，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：US
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