具有双重机械路径和固定减速比的单模式、复合－分流式变速器

摘要

提供一种单模式、复合－分流式变速器，其具有两个机械功率路径。一个机械功率路径主要在低速度比下起作用，同时另一个路径主要在高速度比下起作用。在用于高速度比的路径中可利用减速比，降低电路径功率需求。另外，减速比允许两个电动机/发电机都具有相对低的扭矩设计。

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及具有双重机械路径的复合-分流式变速器，其中一条路径提供减速比。

背景技术

[0002]目前内燃机，特别是往复运动活塞式内燃机驱动大部分车辆。这种发动机相对高效、紧凑、轻量，且是低廉的机构，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。典型地，内燃机被小型电动机和相对小的电存储电池从冷状态起动，接着迅速放置到来自驱动和附件装置的负载下。这种发动机还能在宽范围的速度和宽范围的负载下工作，通常平均在其最大功率输出的大约五分之一下工作。

[0003]车辆变速器通常将来自发动机的机械功率输送到传动系的其它部件，例如固定的最终传动齿轮装置、轴或车轮。典型的机械变速器通常通过可选地选择5或6个不同传动比、空档选择和离合器或变矩器来允许发动机工作中的一些自由度，空档选择允许发动机在车辆静止的情况下操作附件，离合器或变矩器用于实现传动比之间的平滑过度以及在发动机转动的情况下从静止起动车辆。变速器齿轮选择通常允许来自发动机的功率在扭矩增加速度降低的比值下例如已知的低速传动、在直接传动比下、在扭矩降低速度增加的比值下例如已知的超速传动、或者在倒档比下输送到传动系的其它部件。

[0004]发电机能将来自发动机的机械功率转化为电功率，电动机能将电功率转化为传动系其它部件在不同扭矩和速度下的机械功率。这种布置允许在电机的限制下发动机和传动系其它部件之间扭矩比和速度比的连续变化，用作驱动动力源的电存储电池加入到这种布置，形成串联混合电动传动系。

[0005]串联混合动力系统允许发动机在不考虑扭矩、速度和驱动车辆所需的功率的情况下工作，因此控制发动机以改进排放和效率。这种系统允许连接发动机的电机用作电动机来起动发动机。这种系统还允许连接传动系其它部件的电机用作发电机，通过再生制动将车辆减速产生的能量回收到电池中。串联电驱动存在以下问题：足够将所有的发动机功率从机械形式转化为发电机中的电形式以及从电形式转化为驱动电动机中的机械形式的电机的重量和成本，以及这些转化中可用能量的损失。

[0006]使用功率分流变速器实现输入和输出之间连续可变的扭矩比和速度比，功率分流变速器通常理解为差速齿轮组。电动可变变速器使用差速齿轮组，以便通过一对电动机/发电机发送差速齿轮组传输功率的一部分。其余的功率流经另一个固定比值或者可选的选择比值的并列路径，该路径是纯机械和直达的。

[0007]正如熟悉本技术领域的人员公知的，差速齿轮组的一种形式包括行星齿轮组。行星齿轮装置通常是差速齿轮传动发明中使用的优选实施例，具有如下优势：结构紧凑，以及在行星齿轮组的所有构件之间可提供不同的扭矩比和速度比。但是，其它类型的差速齿轮组例如锥齿轮或者其它齿轮可布置为：齿轮组至少一个元件的转速总是其它两个元件的速度的加权平均。

[0008]混合电动车辆变速器系统还包括一个或多个电能存储装置。典型的装置是化学电存储电池，除了电容和机械装置之外，还可包括例如电驱动飞轮。电能存储允许从变速器系统到车辆的机械输出功率不同于从发动机到变速器系统的机械输入功率。电池或其它装置还允许利用变速器系统起动发动机，以及允许车辆再生制动。

[0009]车辆中的混合动力变速器可简单地将来自发动机输入的机械功率传输到最终传动输出。因此，由一个电动机/发电机产生的电功率平衡电损耗和由另一个电动机/发电机消耗的电功率。通过使用上述电存储电池，由一个电动机/发电机产生的电功率可大于或者小于由另一个电动机/发电机消耗的电功率。来自电池的电功率有时允许两个电动机/发电机都用作电动机，特别是在车辆加速时辅助发动机。两个电动机有时都用作发电机，为电池充电，特别是在车辆再生制动时。

[0010]串联混合动力变速器的成功替代品是两范围、输入-分流和复合-分流式电动可变变速器，现在制造用于运输巴士，美国专利5,931,757已经公开了这种电动可变变速器，该专利的公开日为1999年8月3日，发明人为Michael Roland Schmidt，其专利权人与本申请相同，因而其全文并入此处作为参考。这种变速器使用接收来自车辆发动机功率的输入装置和输送功率以驱动车辆的功率输出装置。第一和第二电动机/发电机连接能量存储装置，例如电池，以致能量存储装置能接收来自第一和第二电动机/发电机的能量以及将能量提供给第一和第二电动机/发电机。控制单元调节能量存储装置和电动机/发电机之间以及第一和第二电动机/发电机之间的功率流。“输入-分流”指的是发动机功率输送到变速器的输入构件，接着通过差速齿轮组通常分流到电功率路径(包括起作用的电动机/发电机的路径)和机械功率路径(不包括起作用的电动机/发电机的路径)复合-分流指的是，除了实现输入-分流的差速齿轮组之外，功率通过另一个差速齿轮组流到输出构件，以致沿着分离的电路径和机械路径通过变速器的功率流流经该输出差速齿轮组，在输出构件处合并。

[0011]通过使用本质上是第一和第二扭矩传递装置的离合器，有选择地实现在第一或第二可变速比工作模式下工作。在第一模式中，通过应用第一离合器形成输入-分流速度比范围，变速器的输出速度与一个电动机/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-分流速度比范围，变速器的输出速度不与任一个电动机/发电机的速度成比例，但是是两个电动机/发电机速度的代数线性组合。通过应用两个离合器，有选择地实现在固定变速器速度比下工作。通过释放两个离合器、断开发动机和两个电动机/发电机与变速器输出的连接，有选择地实现空档模式下的变速器操作。变速器在第一工作模式下并入至少一个机械点，在第二工作模式下并入至少两个机械点。

[0012]美国专利6,527,658公开日为2003年3月4日，发明人为Holmes等，专利权人与本申请的专利权人相同，因而其全文并入此处作为参考，该专利公开了一种电动可变变速器，该电动可变变速器使用两个行星齿轮组、两个电动机/发电机和两个离合器，以提供输入-分流、复合-分流、空档和倒档工作模式。两个行星齿轮组可以是简单的，或者一个行星齿轮组是单独复合的。控制单元调节能量存储装置和两个电动机/发电机之间的功率流。这种变速器提供电动可变变速器(EVT)工作的两个范围或两个模式，有选择地提供输入-分流速度比范围和复合-分流速度比范围。还可有选择地实现一个固定速度比。

[0013]混合动力系统以多种方式改善车辆燃料经济性。例如，发动机可以在怠速时、在减速和制动期间、以及在低速或者轻负荷工作期间关闭，以便消除因发动机阻力导致的效率损失。在发动机工作期间收集的制动能量(通过再生制动)或者由用作发电机的电动机之一存储的能量在发动机关闭的这些期间可以使用。在接通发动机和电动可变模式的操作中电动机/发电机补充对发动机扭矩或功率的瞬时需求，这允许在不明显降低车辆性能的情况下减小发动机尺寸。另外，对于给定的功率需求发动机可以在最佳经济点或者最佳经济点附近工作。电动机/发电机能收集制动过程中车辆的动能，该动能用于保持发动机关闭更长时间，补充发动机扭矩或功率和/或在较低发动机下工作，或者补充附件功率供给。另外，电动机/发电机在产生附件功率方面非常高效，来自电池的电功率用于可用扭矩储备，允许在相对低的变速器速度比数值下工作。

[0014]单模式、输入-分流系统在加速过程中要求大部分发动机功率流经电路径，因而增加电动机功率需求，潜在地要求存储电池和电动机/发电机之间的DC-DC变换器，以便提供足够的电压。另外，输入-分流设计中的输出电动机必须还具有高的额定扭矩；通常，为发动机扭矩的一倍或两倍，这取决于可用齿轮比。

[0015]双模式、复合-分流式系统通常实现宽比值范围，但是要求离合器和模式变换，同时具有相关的旋转损失和附件功率需求。

发明内容

[0016]提供一种单模式、复合-分流式变速器，其具有两个机械功率路径。一个机械功率路径主要在低速度比下起作用，同时另一个路径主要在高速度比下起作用。在用于高速度比的路径中可利用减速比，降低电路径功率需求。另外，减速比允许两个电动机/发电机都具有相对低的扭矩设计。

[0017]具体地，本发明范围内的电动机械变速器具有输入构件、输出构件、第一和第二电动机/发电机、第一和第二差速齿轮组和减速齿轮。差速齿轮组可以是行星齿轮组，每个差速齿轮组具有第一、第二和第三构件，由杆式图中第一和第二杆的第一、第二和第三节点表示。减速齿轮可操作地(机械地)连接输出构件，构造为提供速度比的降低。第一杆的第一节点可操作地连接输入构件，且持续连接第二杆的第一节点，以便与第二杆的第一节点一起旋转。第一杆的第二节点可操作地连接输出构件，与第二杆或减速齿轮无关，即不通过第二杆或减速齿轮连接(即，减速齿轮提供的减速比对输出构件的速度没有影响)。第一杆的第三节点持续连接第一电动机/发电机，第二杆的第三节点持续连接第二电动机/发电机。因而提供的复合-分流式电动可变变速器具有两个机械功率路径：第一路径由第一杆的第一和第二节点建立，与第二杆或减速齿轮无关，以及第二路径由第一杆的第一节点、第二杆的第一和第二节点以及减速齿轮建立。减速齿轮提供减速比，该减速比仅对第二路径产生影响。

[0018]减速齿轮可设置为第三差速齿轮组的第一构件或第一节点，第三差速齿轮组还具有第二和第三构件，以形成具有3个节点的第三杆。在这种情况下，输出构件和第三杆的第二节点持续连接第三杆的第二节点，第三杆的第三节点连接到固定构件。

[0019]可选地，减速齿轮预传递轴一起旋转，传递轴与输入构件和第一和第二电动机发电机的旋转轴线轴向间隔。在该实施例中，第二传递齿轮也连接传递轴，以便与传递轴一起旋转，第二传递齿轮与第二差速齿轮组的第二构件互相啮合。

[0020]第二电动机/发动机用于提供电起动模式(当用作电动机时)和再生制动模式(当用作发电机时)。第二电动机/发动机当用作电动机时还驱动倒档模式。

[0021]在本发明的一个方面，提供了制动器，制动器有选择地接合，以使输入构件连接到固定构件。在这种实施例中，制动器提供反作用扭矩，因而第一电动机/发电机可用于用作电动机以辅助电起动模式或倒档模式下的第二电动机/发电机，或者用作发电机以辅助再生制动模式下的二电动机/发电机。

[0022]结合附图，根据下面对实施本发明的最佳方式的详细描述，本发明的上述特征和优势以及其它特征和优势将变得显而易见。

附图说明

[0023]图1是以杆式图形式描述的、在本发明范围内的电动机械变速器的示意图；

[0024]图2是采用棒状图形式的图1变速器第一实施例的示意图；

[0025]图3是采用棒状图形式的图1变速器第二实施例的示意图；

[0026]图4是采用棒状图形式的图1变速器第三实施例的示意图；

[0027]图5是显示在节气门大开的加速过程中本发明范围内的变速器各个部件的速度相对于车速的图表；

[0028]图6是显示在定速巡航的过程中图5中的部件速度相对于车速的图表；和

[0029]图7是描述本发明范围内的变速器的电功率需求相对于其它类型电动机械变速器的电功率需求的图表。

具体实施方式

[0030]参考附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，图1显示通常用数字10表示的电动可变变速器(EVT)的一个实施例，发动机11连接该变速器。变速器10设计为接收来自发动机11的至少一部分驱动功率。发动机11具有用作变速器10的输入构件12的输出轴。变速器10的输出构件14连接最终传动单元(未显示)，以将驱动功率输送到车辆车轮。变速器10在图1中由杆式图16表示，熟悉本技术领域的人员很容易理解该图。表示第一差速齿轮组的第一杆20包括第一节点A、第二节点B和第三节点C。第一差速齿轮组优选为行星齿轮组。节点A、B和C表示第一行星齿轮组的第一、第二和第三构件，优选为架构件、环形齿轮构件和太阳齿轮构件，但是没有必要按照以上顺序。

[0031]变速器10还包括表示第二差速齿轮组的第二杆30，其包括第一节点D、第二节点E和第三节点F。第二差速齿轮组优选为行星齿轮组。节点D、E和F表示第二行星齿轮组的第一、第二和第三构件，第一、第二和第三构件为环形齿轮构件、架构件和太阳齿轮构件，但是没有必要按照以上顺序。

[0032]变速器10还包括第三杆40，其包括第一节点G、第二节点H和第三节点I。熟悉本技术领域的人会认识到第三杆40可以表示差速齿轮组，例如行星齿轮组，或者表示平行旋转轴上的啮合齿轮，下文将参考图4讨论。节点G表示杆40的构件，其用作减速齿轮，当功率流入节点G且在节点H流出到输出构件14时提供速度比的减小。速度比的减小取决于杆40表示的齿轮构件的选择齿数。

[0033]输入构件12还持续连接节点A。互连构件50持续连接节点B和节点H。互连构件52持续连接节点A和节点D。互连构件54持续连接节点E和节点G。输出构件14持续连接节点H。额外的最终传动齿轮(未显示)连接在节点H和输出构件14之间。

[0034]第一电动机发电机60(指定为MG1)持续连接节点C。第二电动机/发电机62(指定为MG2)持续连接节点F。电动机/发电机60、62分别连接节点C和F确定了作为EVT的变速器，即，混合动力变速器，该混合动力变速器具有连接差速齿轮组构件的电动机/发电机，以通过齿轮组建立连续可变比值。图1未显示的电池和控制器以与图2-4所述相同的方式连接电动机/发电机60、62，该电池和控制器用于分别通过节点C和F有选择地提供或接收功率。

[0035]可选扭矩传输机构，制动器70有选择地将输入构件连接到固定构件，例如变速器壳体72。因为制动器70可选，所以在图1中以虚线显示。节点I持续连接变速器壳体72。

[0036]第一机械功率路径包括节点A、节点B、互连构件50和节点H。第二机械功率路径包括节点A、节点D、节点E、节点G和节点H。

工作描述

起动，前进档模式

[0037]系统能在发动机11关闭或运行的情况下起动车辆。如果发动机11关闭，MG2 62用于通过由杆30表示的第二行星齿轮组提供的减速齿轮比和由杆40凭借减速齿轮(节点G所示)提供的减速比起动车辆。发动机11维持零速度，MG1 60沿着相反的方向旋转，提供反作用扭矩，以保持发动机11的零速度。如果存在制动器70，则不必由MG1 60提供反作用扭矩，MG1 60可用作电动机以帮助MG2 62提供驱动扭矩。为了起动发动机11，当电动机MG2 62提供反作用扭矩和驱动车辆的扭矩时，MG1 60减速到零速度。在该过程中，MG2 62减速，向路面提供它的惯性能。这使发动机11加速到能供给燃料的速度。一旦发动机11运行，发动机功率通过杆20表示的第一行星齿轮组和MG1 60分流，MG1 60产生功率，同时MG2 62为电动机。

驱动，前进档模式

[0038]功率通过机械路径和电力路径传输到输出构件14。系统在复合-分流模式下工作。只要电动机MG1 60和MG2 62具有正速度，功率流就沿着前进方向(非循环)。当电动机MG1 60速度为负值时，MG2 62用作发电机，向电动机MG1 60提供功率。对于低比值操作，MG2 62以相对高的速度旋转。这提供了以下优势：旋转的MG2 62中存储的惯性能用于在补充能量(tip-in)情况下(即，当希望加速时)辅助电池功率。在这种设计下可获得极好的瞬态响应和快速“降档”。对于高比值操作，MG2 62的速度变成负值，功率流沿着相反(循环)方向。可选地，MG2 62保持在零速度附近，电池功率通过MG1 60提供。

[0039]通过平衡发动机11、电动机MG1 60、和电动机MG2 62的扭矩提供希望的减速度比，实现再生制动。当车速变得足够低时，发动机11可关闭，通过作为发电机的MG2 62用作主制动的电动机/发电机以及MG1 60用作电动机提供反作用扭矩，实现进一步减速。如果存在制动器70，则简化发动机从开到关的转换控制，因为能以受控的滑动方式操作制动器，以便直接在发动机轴处施加扭矩，从而使发动机减速到希望的速度。同样，MG1 60不再需要提供反作用扭矩，因而能帮助制动。

驱动，倒档模式

[0040]系统能在发动机关闭或运行的情况下以倒档模式工作。发动机11运行时的倒档操作包括大的循环功率，同时MG1 60发电，还提供反作用扭矩，MG2 62用作电动机反方向地驱动车辆。这趋向于限制倒档模式中输送到道路的功率。当发动机11关闭时，使用电池功率，循环功率减少，但是仍然需要MG1 60提供反作用扭矩。制动器70的使用消除了在发动机11关闭时需要反方向的循环功率，允许MG1 60帮助驱动车辆。

[0041]这种设计相对其它EVT设计的关键优势在于电功率流在宽范围的比值内是向前(非循环)的。EVT中的电循环功率(或者功率循环)指的是机械路径运送超过100％的输出功率的情况。在正常向前的电功率流情况下，发动机功率被分流，一部分通过电传输，其余的部分通过机械传输。当在较高速度比下工作时，MG2 62的速度变成负值，反转电功率流的方向，因此机械路径必须运送完整的输出功率加上电功率。在这种情况下，认为电功率在系统内循环。因而，电路径的扭矩和功率必须大于100％的输出扭矩和功率，以便容纳循环功率。

第一实施例

[0042]图1中以杆式图形式表示的变速器10能通过许多设计可选的实施例实现，这些实施例包括图2和3中的棒状图表示的实施例，它们都是纵向设计。图2显示变速器100，其设计为接收来自发动机11的至少一部分驱动功率。发动机11具有用作变速器100的输入构件12的输出轴。变速器100的输出构件14连接最终传动单元(未显示)，以将驱动功率输送到车辆车轮。变速器100包括3个简单的行星齿轮组。第一行星齿轮组120包括太阳齿轮构件122(指定为S1)、环形齿轮构件124(指定为R1)和架构件127，架构件127可旋转地支撑若干行星齿轮129(指定为P1)，这些行星齿轮129与太阳齿轮构件122和环形齿轮构件124啮合接合。

[0043]变速器100还包括第二行星齿轮组130，第二行星齿轮组130包括太阳齿轮构件132(指定为S2)、环形齿轮构件134(指定为R2)和架构件137，架构件137支撑若干行星齿轮139(指定为P2)，这些行星齿轮139与环形齿轮构件134和太阳齿轮构件132啮合接合。

[0044]变速器100还包括第三行星齿轮组140，第三行星齿轮组140包括太阳齿轮构件142(指定为S3)、环形齿轮构件144(指定为R3)和架构件147，架构件147可旋转地支撑若干行星齿轮149(指定为R3)，这些行星齿轮149与环形齿轮构件144和太阳齿轮构件142啮合接合。

[0045]输入构件12持续连接架构件127。互连构件150将环形齿轮构件124持续连接到架构件147和输出构件14。互连构件152持续连接架构件127和环形齿轮构件134。互连构件154持续连接架构件137和环形齿轮构件144。输出构件14持续连接架构件147。

[0046]第一电动机发电机160(指定为MG1)持续连接太阳齿轮构件122。第二电动机/发电机162(指定为MG2)持续连接太阳齿轮构件132。电池164在控制器166的控制下有选择地向MG1 160和/或MG2 162提供功率或者接收来自MG1 160和/或MG2 162的功率。在不改变本发明概念的情况下，也可使用具有存储电功率和分配电功率能力的其它电存储装置代替电池164。电池164的尺寸取决于再生需求、地域问题例如坡度和温度、以及其它需求例如排放、动力辅助和电动范围。

[0047]控制器166信号连通电池164，还信号连通MG1 160和MG2162。另外，控制器166与其它车辆电子部件(未显示)通信，例如电动助力转向和电动助力制动系统等。

[0048]控制器166响应于多种输入信号调节电池164和电动机/发电机MG1 160、MG2 162之间的功率流量，输入信号包括车速、驾驶员需求、电池164的充电水平和发动机11施加的功率。控制器166通过分别经由功率逆变器168和169施加适当的电压和电流，操纵电动机/发电机160和162中的每一个用作电动机或者用作发电机。逆变器168、169调节电池164和电动机/发电机MG1 160、MG2 162之间的功率流量，以便在电池164使用的直流功率和电动机/发电机MG1 160、MG2 162使用和/或产生的交流功率之间转换。熟悉本技术领域的人员很容易理解功率逆变器的作用。

[0049]可选扭矩传输机构，制动器170，有选择地将输入构件12连接到固定构件，例如变速器壳体172。因为制动器170可选，所以在图2中以虚线显示。太阳齿轮构件142持续连接变速器壳体172。

[0050]棒状图变速器100和图1杆式图之间的关系如下：行星齿轮组120对应于杆20，行星齿轮组130对应于杆30，以及行星齿轮组140对应于杆40。具体地，架构件127是节点A，环形齿轮构件124是节点B，以及太阳齿轮构件122是节点C。环形齿轮构件134是节点D，架构件137是节点E，以及太阳齿轮构件132是节点F。环形齿轮构件144是节点G(减速齿轮通过齿轮组140提供固定减速比)，架构件147是节点H，以及太阳齿轮构件142是节点I。第一机械路径包括架构件127、环形齿轮构件124、互连构件150和架构件147。第二机械路径包括架构件127、互连构件152、环形齿轮构件134、架构件137、互连构件154、环形齿轮构件144和架构件147。第二机械路径中实现的减速比(即，环形齿轮构件144处的速度输入与架构件147处的速度输出的比值)根据下面公式获得：

RR2＝1+S/R

其中RR2是第二机械路径中的减速比，R是环形齿轮构件144的齿数，S是太阳齿轮构件142的齿数。

变速器100与上述变速器10一样工作，以实现起动模式、前进档驱动模式、倒档驱动模式和再生制动。

第二实施例

[0051]体现图1杆式图16的图3的棒状图类似于图2的棒状图，除了改变减速齿轮连接以得到更高的减速比。图3显示变速器200，其设计为接收来自发动机11的至少一部分驱动功率。发动机11具有用作变速器200的输入构件12的输出轴。变速器200的输出构件14连接最终传动单元(未显示)，以将驱动功率输送到车辆车轮。变速器200包括3个简单的行星齿轮组。第一行星齿轮组220包括太阳齿轮构件222(指定为S1)、环形齿轮构件224(指定为R1)和架构件227，架构件227可旋转地支撑若干行星齿轮229(指定为P1)，这些行星齿轮229与太阳齿轮构件222和环形齿轮构件224啮合接合。

[0052]变速器200还包括第二行星齿轮组230，第二行星齿轮组230包括太阳齿轮构件232(指定为S2)、环形齿轮构件234(指定为R2)和架构件237，架构件237支撑若干行星齿轮239(指定为P2)，这些行星齿轮239与环形齿轮构件234和太阳齿轮构件232啮合接合。

[0053]变速器200还包括第三行星齿轮组240，第三行星齿轮组240包括太阳齿轮构件242(指定为S3)、环形齿轮构件244(指定为R3)和架构件247，架构件247可旋转地支撑若干行星齿轮249(指定为R3)，这些行星齿轮249与环形齿轮构件244和太阳齿轮构件242啮合接合。

[0054]输入构件12持续连接架构件227。互连构件250将环形齿轮构件224持续连接到架构件247和输出构件14。互连构件252持续连接架构件227和环形齿轮构件234。互连构件254持续连接架构件237和太阳齿轮构件242。输出构件14持续连接架构件247。

[0055]第一电动机发电机260(指定为MG1)持续连接太阳齿轮构件222。第二电动机/发电机262(指定为MG2)持续连接太阳齿轮构件232。电池264在控制器266的控制下有选择地向MG1 260和/或MG2 262提供功率或者接收来自MG1 260和/或MG2 262的功率。在不改变本发明概念的情况下，也可使用具有存储电功率和分配电功率能力的其它电存储装置代替电池264。电池264的尺寸取决于再生需求、地域问题例如坡度和温度、以及其它需求例如排放、动力辅助和电动范围。

[0056]控制器266信号连通电池264，还信号连通MG1 260和MG2262。另外，控制器266与其它车辆电子部件(未显示)通信，例如电动助力转向和电动助力制动系统等。

[0057]控制器266响应于多种输入信号调节电池264和电动机/发电机MG1 260、MG2 262之间的功率流量，输入信号包括车速、驾驶员需求、电池264的充电水平和发动机11施加的功率。控制器266通过分别经由功率逆变器268和269施加适当的电压和电流，操纵电动机/发电机260和262中的每一个用作电动机或者用作发电机。逆变器268、269调节电池264和电动机/发电机MG1 260、MG2 262之间的功率流量，以便在电池264使用的直流功率和电动机/发电机MG1 260、MG2 262使用和/或产生的交流功率之间转换。熟悉本技术领域的人员很容易理解功率逆变器的作用。

[0058]可选扭矩传输机构，制动器270，有选择地将输入构件12连接到固定构件，例如变速器壳体272。因为制动器270可选，所以在图3中以虚线显示。环形齿轮构件244持续连接变速器壳体272。

[0059]棒状图变速器200和图1杆式图之间的关系如下：行星齿轮组220对应于杆20，行星齿轮组230对应于杆30，以及行星齿轮组240对应于杆40。具体地，架构件227是节点A，环形齿轮构件224是节点B，以及太阳齿轮构件222是节点C。环形齿轮构件234是节点D，架构件237是节点E，以及太阳齿轮构件232是节点F。太阳齿轮构件242是节点G(减速齿轮通过齿轮组240提供固定减速比)，架构件247是节点H，以及环形齿轮构件242是节点I。第一机械路径包括架构件227、环形齿轮构件224、互连构件250和架构件247。第二机械路径包括架构件227、互连构件252、环形齿轮构件234、架构件237、互连构件254、太阳齿轮构件244、行星齿轮249和架构件247。第二机械路径中实现的减速比(即，太阳齿轮构件242处的速度输入与架构件247处的速度输出的比值)根据下面公式获得：

RR2＝1+R/S

其中RR2是第二机械路径中的减速比，R是环形齿轮构件244的齿数，S是太阳齿轮构件242的齿数。

因为环形齿轮构件齿数与太阳齿轮构件齿数的比值(R/S)大于太阳齿轮构件齿数与环形齿轮构件齿数的比值(S/R)，所以图3变速器200的第二机械路径实现的减速比总是大于图2变速器100的第二机械路径实现的减速比。变速器200与上述变速器10一样工作，以实现起动模式、前进档驱动模式、倒档驱动模式和再生制动。

第三实施例

[0060]图4是本发明范围内电动机械变速器300的另一个实施例。变速器300具有横向设计，使用带有传递齿轮的传递轴，传递齿轮包括减速齿轮，以提供第二机械功率路径中的减速比。因而，图1的第三杆40被下述传递轴和传递齿轮代替。

[0061]变速器300设计为接收来自发动机11的至少一部分驱动功率。发动机11具有用作变速器300的输入构件12的输出轴。变速器300的输出构件14连接最终传动单元(未显示)，以将驱动功率输送到车辆车轮。变速器300包括2个简单的行星齿轮组。第一行星齿轮组320包括太阳齿轮构件322(指定为S1)、环形齿轮构件324(指定为R1)和架构件327，架构件327可旋转地支撑若干行星齿轮329(指定为P1)，这些行星齿轮329与太阳齿轮构件322和环形齿轮构件324啮合接合。

[0062]变速器300还包括第二行星齿轮组330，第二行星齿轮组330包括太阳齿轮构件332(指定为S2)、环形齿轮构件334(指定为R2)和架构件337，架构件337支撑若干行星齿轮339(指定为P2)，这些行星齿轮339与环形齿轮构件334和太阳齿轮构件332啮合接合。

[0063]变速器300还包括具有减速传递齿轮382的传递轴380，传递齿轮382连接传递轴380，以便与传递轴380一起旋转。减速传递齿轮382与架构件337互相啮合，以便与架构件337一起旋转。架构件337在其外圆周上形成有齿，这些齿与带齿的减速传递齿轮382互相啮合。可选地，与架构件337同轴的、带有外齿的额外齿轮安装在架构件337的端部，以致额外齿轮与减速传递齿轮382互相啮合。第二传递齿轮384也连接传递轴380，以便与传递轴380一起旋转。第二传递齿轮384与环形齿轮构件324互相啮合，环形齿轮构件324在其外圆周上形成有齿。可选地，与环形齿轮构件324同轴的额外齿轮可安装在环形齿轮构件324附近，在这种情况下额外齿轮与第二传递齿轮384互相啮合。最终传动齿轮组386包括齿轮388，齿轮388连接传递轴380，以便与传递轴380一起旋转。最终传动齿轮组386还包括齿轮389，齿轮389与齿轮388互相啮合，连接输出构件14，以便与输出构件14一起旋转。

[0064]输入构件12持续连接架构件327。互连构件352持续连接架构件327和环形齿轮构件334。输出构件14通过传递齿轮384、传递轴380和最终传动齿轮组386可操作地连接环形齿轮构件324。

[0065]第一电动机发电机360(指定为MG1)持续连接太阳齿轮构件322。第二电动机/发电机362(指定为MG2)持续连接太阳齿轮构件332。电池364在控制器366的控制下有选择地向MG1 360和/或MG2 362提供功率或者接收来自MG1 360和/或MG2 362的功率。在不改变本发明概念的情况下，也可使用具有存储电功率和分配电功率能力的其它电存储装置代替电池364。电池364的尺寸取决于再生需求、地域问题例如坡度和温度、以及其它需求例如排放、动力辅助和电动范围。

[0066]控制器366信号连通电池364，与MG1 360和MG2 362通信。另外，控制器366与其它车辆电子部件(未显示)通信，例如电动助力转向和电动助力制动系统等。

[0067]控制器366响应于多种输入信号调节电池364和电动机/发电机MG1 360、MG2 362之间的功率流量，输入信号包括车速、驾驶员需求、电池364的充电水平和发动机11施加的功率。控制器366通过分别经由功率逆变器368和369施加适当的电压和电流，操纵电动机/发电机360和362中的每一个用作电动机或者用作发电机。逆变器368、369调节电池364和电动机/发电机MG1 360、MG2 362之间的功率流量，以便在电池364使用的直流功率和电动机/发电机MG1 360、MG2 362使用和/或产生的交流功率之间转换。熟悉本技术领域的人员很容易理解功率逆变器的作用。

[0068]棒状图变速器300和图1杆式图之间的关系如下：行星齿轮组320对应于杆20，行星齿轮组330对应于杆30，以及传递齿轮382、384对应于杆40，如下所述。具体地，架构件327是节点A，环形齿轮构件324是节点B，以及太阳齿轮构件322是节点C。环形齿轮构件334是节点D，架构件337是节点E，以及太阳齿轮构件332是节点F。熟悉本技术领域的人员会认识到带有外齿的架构件337与减速传递齿轮382的互相啮合由杆40表示，同时减速传递齿轮382表示节点G。杆40的减速比由互相啮合的架构件337和减速传递齿轮382替代实现。传递齿轮384是节点H。互相啮合的齿轮(架构件337和减速传递齿轮382，或者环形齿轮构件324和传递齿轮384)安装在平行旋转轴上的事实由接地的节点I表示。在输出构件14以与环形齿轮构件324相同的方向旋转的情况下，传递齿轮啮合对324与384以及388与389一起实现最终传动减速。在输出构件14以与架构件337相同的方向旋转的情况下，第二传递齿轮啮合对337与382以及388与389一起实现最终传动减速。因为保持关系：(齿轮382的齿数)/(架337的齿数)＞(齿轮332的齿数)/(环384的齿数)，所以从架337到输出构件14的减速比会大于从环324到输出构件14的减速比。熟悉本技术领域的人员会认识到((齿轮382的齿数)/(架337的齿数))/((齿轮384的齿数)/(环324的齿数))的比值等于杆40表示的减速齿轮的比值。熟悉本技术领域的人员还认识到(齿轮384的齿数)/(环324的齿数)*(齿轮389的齿数)/(齿轮388的齿数)等于最终传动比。

[0069]第一机械路径包括架构件327、环形齿轮构件324、传递齿轮384、传递轴380和最终传动齿轮组386。第二机械路径包括架构件327、互连构件352、环形齿轮构件334、架构件337、减速传递齿轮382、传递轴380和最终传动齿轮组386。第二机械路径中实现的减速比(即，架构件337处的速度输入与传递轴380处的速度输出的比值)取决于带有外齿的架构件337的齿数和减速传递齿轮382的齿数。变速器300与上述变速器10一样工作，以实现起动模式、前进档驱动模式、倒档驱动模式和再生制动。

[0070]对于图4，示意性齿数比为：R1/S1＝3；R2/S2＝3；传递齿轮384/R1＝1，传递齿轮382/架构件337＝2，最终传动齿轮组386＝3。假定这些比值，图5显示在节气门大开的加速过程中电动机和发动机速度，图6显示在定速巡航过程中电动机和发动机速度。图7显示与具有相同比值的双模式变速器相比，具有这些齿轮比的变速器300的电路径功率。

[0071]具体地，图5的曲线显示在节气门大开的加速过程中相对于车速的输入速度490(输入构件12的速度)、输出速度491(输出构件14的速度)、MG1速度492(MG1 360的速度)和MG2速度493(MG2 362的速度)。

[0072]图6的曲线显示在定速巡航过程中相对于车速的输入速度590(输入构件12的速度)、输出速度591(输出构件14的速度)、MG1速度592(MG1 360的速度)和MG2速度593(MG2 362的速度)。

[0073]图7的曲线显示当在零电池功率下工作时，在一定范围的变速器齿轮比内相对于发动机功率的电路径功率(即，电动机/发电机MG1 360和MG2 362提供的功率占发动机11提供的功率的百分数)。变速器齿轮比是输入构件12的速度与输出构件14的速度的比值。单模式、宽比值、复合-分流式变速器300的相对电路径功率由曲线694表示。典型的双模式、输入-分流、复合-分流式电动可变变速器的相对电路径功率由曲线695和696指示。曲线695表示第一模式(其中功率流为输入-分流布置)，曲线696表示第二模式(其中功率流为复合-分流布置)。因而，假定线697的垂直边界线指示希望的比值范围(比值范围为5.4)，典型的双模式变速器要求电路径功率必须为发动机功率的42％(参见点699)。单模式、宽比值、复合-分流式变速器300要求电路径功率必须为发动机功率的33％(参见点698)。因此，图7阐述变速器300(或者本发明范围内的任何单模式、宽比值、复合-分流式变速器)允许降低电动机功率需求，以及相关地降低电动机尺寸和电池电压需求。

[0074]尽管已经详细描述了实施本发明的最佳方式，但是熟悉本发明所涉及技术领域的人员会认识到在后附权利要求书的范围内用于实践本发明的各种可选设计和实施例。