本發(fā)明涉及機動車輛的設備領域，特別是熱力/電動混合動力車(其具有一個熱力發(fā)動機，一般是內燃發(fā)動機，以及至少一個電動機)的設備領域，本發(fā)明還涉及這種車輛用的最佳化的自動傳動裝置或自動變速箱。

更準確地說，本發(fā)明涉及的傳動裝置用于可純電動驅動工作的混合動力車輛，即用于可由僅電動機的作用驅動的車輛，其中熱力發(fā)動機和電動機的傳動力在施加于驅動輪之前由相同的傳動裝置進行變換。

背景技術：

對于前述車輛類型來說，目前在現(xiàn)有技術中主要存在兩中結構。

第一種結構相當于稱為“P2”類型的并聯(lián)混合動力結構，其使用一個布置在熱力發(fā)動機和變速器之間的電動機進行工作。布置一個專用分離離合器，其可從牽引鏈分離熱力發(fā)動機。

在分離情況下，工作是純電動式的，電動機向變速器、向熱力發(fā)動機的部位提供扭矩。在通常的制動情況下，電動機也可用作傳動裝置的制動器：因此，其以發(fā)電機方式發(fā)電，對蓄電池再充電。然后，變速器以傳統(tǒng)方式工作，將速度比調整到電動機的最佳工作狀態(tài)。在不分離的情況下，當熱力發(fā)動機連接時，電動機可作為發(fā)動機或發(fā)電機進行作用，增大加速功率，或向蓄電池再充電。

該第一種結構是目前最廣泛使用的解決方案，在歐洲市場上不大使用。

其優(yōu)越性是可使用現(xiàn)有的變速器，在其輸入端接入一個電動機和一個分離離合器，可從牽引鏈分離熱力發(fā)動機。這樣可無需研制專用混合動力傳動系統(tǒng)。另外，當蓄電池用完電、不再由熱力發(fā)動機推進車輛時，始終具有許多高速度比，允許熱力發(fā)動機以最佳轉速工作。

但是，該第一種公知的解決方案具有缺陷：對于大電動機功率來說(40千瓦以上，尤其是對于帶有充電插頭、即可在外部電源上再充電的車輛來說)，難以將該電動機安裝在變速器上，因此，會增大發(fā)動機－傳動系組的總外形尺寸。用于將電動機布置在發(fā)動機和變速器之間的體積限制條件需要取向于成本高的永久磁鐵式電動機。

另一方面，可確定成電系統(tǒng)的功率相對于熱力發(fā)動機的功率增大越大，獲得車輛相同性能的速度比需要越小。

最后，當蓄電池用完電、不再有可用電能起動電動機時，應使用熱力發(fā)動機的一個專用起動系統(tǒng)(例如液壓變扭器或摩擦式離合器)。換句話說，相對于提供的性能來說，形成的系統(tǒng)體積很大，成本很高，也很復雜。

適用于該第一種結構的傳動裝置構成的實施例尤其由US 2008/011529和WO 2008/141876提出。

第二種結構是公知的，名稱為串聯(lián)或串并聯(lián)混合動力結構。

在該第二種解決方案中，發(fā)電機由發(fā)電的熱力發(fā)動機驅動，其用于使推進車輛的電動機工作(串聯(lián)工作)。但是，在目前大多數(shù)布置中，熱力發(fā)動機的一部分功率用機械方法傳送到車輪(并串聯(lián)工作)。

這種系統(tǒng)用于混合動力工作完全最佳化，無限速度比可使電動機和發(fā)動機以最佳化轉速工作，齒輪和離合器最少(因為不需要實施多機械速度比)。另外，在熱力發(fā)動機上不需要專用起動系統(tǒng)，因為始終可以串聯(lián)方式起動。

相反，主要缺陷在于使用兩個電動機過重、成本高，而只有一個真正用于推進車輛。因此，在串聯(lián)工作情況下，在使用一個60千瓦的電動機推進車輛時，也應配置一個60千瓦的發(fā)電機?？傊仨毷褂脙杀端璧耐七M力(例如見EP 1 386 771和US 2012/174708)。

為了彌補這些缺陷，克服現(xiàn)有解決方案的局限性，此時研制出專用于混合動力車輛的傳動裝置和變速器，在市場上推出，代替電動機。

這種新一代傳動裝置一般具有以下特征：

-兩至五個可用速度，用于由熱力發(fā)動機推進車輛，

-一或兩個速度，用于由電動機推進車輛，

-熱力發(fā)動機起動車輛的方式，以發(fā)電機方式使用電動機作為變速器(可變速度比工作方式，例如見DE 102010031026A1)。

這些新型傳動裝置中電動機的傳動比數(shù)量調節(jié)到混合動力車的需要(無多余裝置實施六檔或八檔)。兩檔電動檔的可能配置，可在最有效的轉速和扭矩范圍內調節(jié)電動機的運轉，從而可使用異步電動機，其成本低于永久磁鐵式電動機，但是，具有一個最佳效能較小的區(qū)域?？勺兯俣缺绕饎臃绞娇山档蛙囕v分離裝置在電動機上的成本(能量消耗很大的變矩器或離合器類型)，同時始終具有進行電動以外的分離能力，當蓄電池達到其最小電量極限時，尤其如此(例如，交通阻塞時反復起動之后)。

但是，這些新研制的專用于混合動力車輛的傳動裝置也具有復雜結構，尤其是必須具有至少三個行星齒輪系和至少四個扭矩選擇傳動機構(離合器或連接裝置)。

另外，這些新研制的裝置在結構方面，不允許從可能性比較有限的基本型式，簡單地轉換到比較復雜的、就可用速度比數(shù)量而言可能性增多的型式。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種相對于現(xiàn)有解決方案予以改進的解決方案，特別是結構不太復雜，至少克服前述主要缺陷。

為此，本發(fā)明涉及熱力/電動混合動力車輛的自動傳動裝置，其具有：

-由熱力發(fā)動機驅動的輸入軸，

-輪，齒圈或輸出齒輪，

-固定件，例如殼體，

-電動機，其定子與固定件連成一體，

-至少第一、第二和第三扭矩選擇傳動機構可有選擇地接合或啟動，以便一方面建立至少一種速度比，用于在作為發(fā)動機運轉的電動機的作用下驅動車輛，另一方面建立兩種速度比，用于在以連續(xù)變速方式運轉的熱力發(fā)動機的作用下驅動車輛，以及最后建立至少三種速度比，用于在熱力發(fā)動機的作用下驅動車輛，

自動傳動裝置的特征在于，其還具有唯一的拉威挪型的雙行星齒輪系統(tǒng)，雙行星齒輪系統(tǒng)具有作為結構功能性構件的：第一和第二太陽輪，第一和第二齒圈，以及安裝在公用行星齒輪架上的第一和第二行星齒輪副，這些構件布置成兩級行星齒輪系統(tǒng)，兩級行星齒輪系統(tǒng)間由一個或多個與所述每級嚙合的長齒輪進行連接，第一級可由第一和第二扭矩傳動機構有選擇地連接于輸入軸，第二級一方面永久地連接于電動機的轉子，另一方面由第三扭矩傳動機構有選擇地連接于固定件。

附圖說明

借助于后面的說明，本發(fā)明將得到更好的理解，后面的說明涉及作為非限制性實施例給出的參照示意性附圖說明的優(yōu)選實施方式，附圖如下：

圖1A和1B是根據(jù)本發(fā)明的自動傳動裝置的第一種實施方式的兩個實施變型的線符號圖；

圖2A和2B是根據(jù)本發(fā)明的自動傳動裝置的第二種實施方式中兩個實施變型例的線符號圖，構成圖1A和1B分別示出的傳動裝置的比較復雜的實施方式；

圖3與圖1A和1B所示的實施變型相關，以速度數(shù)、驅動方式和等級(速度比)配置的編號，示出構成根據(jù)本發(fā)明的傳動裝置的組成部分的不同的扭矩選擇傳動機構的過渡陣或嚙合表；

圖4與圖2A和2B所示的實施變型相關，以速度數(shù)、驅動方式和等級(速度比)配置的編號，示出構成根據(jù)本發(fā)明的傳動裝置的組成部分的不同扭矩選擇傳動機構的過渡陣或嚙合表；以及

圖5至7根據(jù)圖4所示的過渡陣，示出從不同的起動情況的不同速度過渡對策。

具體實施方式

圖1和2示出用于熱力/電動混合動力車輛的自動傳動裝置，其具有：

-由熱力發(fā)動機驅動的輸入軸AE，

-輪，齒圈或輸出齒輪RCPS，

-固定件ES，例如殼體，

-電動機ME，其定子ST與固定件ES連成一體，

-至少第一、第二和第三扭矩選擇傳動機構C13；C23或C234；C12-E2，能有選擇地接合或啟動，以便一方面建立至少一種速度比，用于在作為發(fā)動機運轉的電動機ME的作用下驅動車輛，另一方面建立兩種速度比，用于在以連續(xù)變速方式運轉的熱力發(fā)動機的作用下驅動車輛(因此，電動機ME以發(fā)電機方式運轉，和進行轉向反應)，最后，建立至少三種速度比，用于在熱力發(fā)動機(未示出)的作用下驅動車輛。

根據(jù)本發(fā)明，這種傳動裝置還具有唯一的拉威挪型雙行星齒輪系統(tǒng)TRP，雙行星齒輪系統(tǒng)具有作為結構功能性的構件：第一和第二太陽輪S1和S2，第一和第二齒圈R1和R2，以及安裝在公用行星齒輪架SC上的第一行星齒輪PS1和第二行星齒輪PS2副，這些構件布置成兩級行星齒輪系統(tǒng)ET1和ET2，這兩級行星齒輪系統(tǒng)間由一個或多個與每級行星齒輪系統(tǒng)ET1和ET2嚙合的長齒輪PL進行連接，第一級行星齒輪系統(tǒng)ET1可由第一和第二扭矩傳動機構C13和C23或C234有選擇地連接于輸入軸AE，第二級行星齒輪系統(tǒng)ET2一方面永久地連接于電動機ME的轉子RO，另一方面由第三扭矩傳動機構C12-E2有選擇地連接于固定件ES。

應當指出，圖1和2每個都示出傳動裝置的沿含有傳動裝置的縱向軸線(輸入軸AE和輸出部件RCPS在其上對齊的虛軸線)的平面的剖視圖的一半。

在圖1A和1B所示的基本形式中，自動傳動裝置具有唯一的雙行星齒輪系統(tǒng)TPR和僅三個扭矩選擇傳動機構C13；C23或C234；C12-E2。

采用這種配置，該傳動裝置可通過所述機構的適當動作，獲得：

-與熱力發(fā)動機相關的三種速度比，

-與電動機ME相關的一種速度比，

-速度比連續(xù)變化的兩種方式。

因此，通過簡單的結構(四個機構)、小的體積(兩級、電動機的集成)和低成本，可以借助本發(fā)明提供適于實施混合動力推進的傳動比方案。

在拉威挪型的雙傳動系統(tǒng)中注入運動的兩種可能性(有選擇地通過機構C13和C23或C234)允許部署不同的兩個連續(xù)可變速度比EVT1和EVT2。

還如圖1和2所示，有利地，一方面，在第一級行星齒輪系統(tǒng)ET1處的行星齒輪PS1連接于每個長齒輪PL，該行星齒輪與所述長齒輪PL嚙合并與所述第一級行星齒輪系統(tǒng)ET1的齒圈R1或太陽輪S1嚙合，另一方面，在第二級行星齒輪系統(tǒng)ET2處的行星齒輪PS2連接于每個長齒輪PL，該行星齒輪與所述長齒輪PL嚙合并與所述第二級行星齒輪系統(tǒng)ET2的齒圈R2或太陽輪S2嚙合，行星齒輪架SC支承所述長齒輪PL和支承能自由轉動的兩個行星齒輪PS1和PS2。

盡管在圖1和2上示出僅一個長齒輪PL，優(yōu)選設置多個(例如圍繞縱向軸線分布的兩個或三個)長齒輪PL，帶有它們的兩個行星齒輪PS1且進行連接。

在運動的輸入和輸出方面，可設置成，第一和第二扭矩傳動機構C13和C23或C234可選擇地使輸入軸AE分別連接于拉威挪型雙行星齒輪傳動系統(tǒng)TPR的第一級行星齒輪系統(tǒng)ET1的太陽輪S1和齒圈R1，輪、齒圈或輸出齒輪RCPS直接連接于行星齒輪架SC。

優(yōu)選地，電動機ME的轉子RO直接連接于或由一個齒輪裝置連接于拉威挪型雙行星齒輪傳動系統(tǒng)TPR的第二級行星齒輪系統(tǒng)ET2的齒圈R2，所述齒輪裝置可以是行星齒輪裝置或并列式齒輪裝置。

應當指出，圖1A和1B所示的兩個實施變型的區(qū)別在于雙行星齒輪傳動系統(tǒng)TPR的倒置。

雙行星齒輪傳動系統(tǒng)的兩級ET1和ET2具有沿兩個平面分布的不同的嚙合件(齒圈、輪、齒輪)，這兩個平面平行、垂直于縱向軸線并沿縱向軸線隔開。

根據(jù)本發(fā)明的第二種優(yōu)選實施方式，如圖2A、2B和4所示，自動傳動裝置可具有一個第四扭矩選擇傳動機構C4-E1，其適于使第一級行星齒輪系統(tǒng)ET1的太陽輪S1連接于固定件ES，從而一方面可建立至少一個用于在作為發(fā)動機工作的電動機的作用下驅動車輛的補充速度比，另一方面可建立至少一個用于在熱力發(fā)動機的作用下驅動車輛的補充速度比。

圖2A和2B示出該第二種優(yōu)選實施方式的兩個實用實施變型，第二種優(yōu)選實施方式的區(qū)別在于雙行星齒輪傳動系統(tǒng)TPR的倒置。

借助于本發(fā)明的該第二種優(yōu)選實施方式，可通過有選擇地對四個離合器機構動作，獲得：

-與熱力發(fā)動機相關的四種速度比，

-與電動機ME相關的兩種速度比，

-速度比連續(xù)變化的兩種方式。

在用于在熱力發(fā)動機以連續(xù)變速方式作用下驅動車輛的兩種速度比中，電動機ME可以發(fā)電機方式工作，從而對車輛的蓄電池再充電。

如與圖1和2相關的圖3和4所示，可設置成，為了建立用于電動機ME驅動的每個速度比以及用于由熱力發(fā)動機以連續(xù)可變方式驅動的每個速度比，扭矩選擇傳動機構C13；C23或C234；C12-E2；C4-E1中僅一個被啟動或被接合，并且，為了建立用于由熱力發(fā)動機驅動的每個速度比，扭矩選擇傳動機構C13；C23或C234；C12-E2；C4-E1中的兩個被啟動或被接合。

另外，如前述附圖所示，用于在熱力發(fā)動機的作用下驅動車輛的速度比唯獨包括前進的速度比，通過，一方面使實現(xiàn)當前速度的機構副中僅一個機構分離或停止，和另一方面使作為用于實現(xiàn)新速度的機構副中的構成部分的僅一個機構接合或啟動，有利地進行從給定的速度變換到緊接的更高速度或緊接的更低速度。

因此，當蓄電池中具有足夠的電能時，使用電動比E1、E2，用于起動停止的車輛。此外，使用E1，和在需要時E2，用于實現(xiàn)后退的移動。

速度比EVT1和EVT2對應于固定扭矩比(如圖3和4的表中所示)，固定扭矩比與連續(xù)可變的速度比有關。當蓄電池中貯存的能量不足以用電動機ME起動時，EVT1用于起動車輛。

比T1至T4中的任一個被嚙合時(對于熱力發(fā)動機驅動的固定比)，以相對于其它傳動構件固定的一速度比運轉的電動機ME可不加區(qū)別地用于牽引機或發(fā)電機，或者使車輛增大功率，或者再生能量，該能量將要被輸送給蓄電池。

顯然，圖3至7的表中的比值僅作為示例給出，可通過改變嚙合齒數(shù)進行修改。

作為與圖3的過渡陣相關的圖1A和1B所示的自動傳動裝置的實際使用，下述扭矩選擇傳動機構中的機構或機構副分別被接合或被啟動，以建立固定或連續(xù)可變的速度的傳動比：

-第三扭矩選擇傳動機構C12-E2，用于由電動機ME驅動的速度，

-第一扭矩選擇傳動機構C13，用于連續(xù)變化的第一速度比，

-第二扭矩選擇傳動機構C23或C234，用于連續(xù)變化的第二速度比，

-第一扭矩選擇傳動機構和第三扭矩選擇傳動機構C13和C12-E2，用于由熱力發(fā)動機驅動的第一速度，

-第二扭矩選擇傳動機構和第三扭矩選擇傳動機構C23或C234和C12-E2，用于由熱力發(fā)動機驅動的第二速度，

-第一扭矩選擇傳動機構和第二扭矩選擇傳動機構C13或C23和C234，用于由熱力發(fā)動機驅動的第三速度。

作為與圖4的陣相關的圖2A和2B所示的自動傳動裝置的實際使用，下述扭矩選擇傳動機構中的機構或機構副分別被接合或被啟動，以建立具有固定或連續(xù)可變的速度的傳動比：

-第四扭矩選擇傳動機構C4-E1，用于由電動機ME驅動的第一速度，

-第三扭矩選擇傳動機構C12-E2，用于由電動機ME驅動的第二速度，

-第一扭矩選擇傳動機構C13，用于連續(xù)變化的第一速度比，

-第二扭矩選擇傳動機構C23或C234，用于連續(xù)變化的第二速度比，

-第一扭矩選擇傳動機構和第三扭矩選擇傳動機構C13和C12-E2，用于由熱力發(fā)動機驅動的第一速度，

-第二扭矩選擇傳動機構和第三扭矩選擇傳動機構C23或C234和C12-E2，用于由熱力發(fā)動機驅動的第二速度，

-第一扭矩選擇傳動機構和第二扭矩選擇傳動機構C13和C23或C234，用于由熱力發(fā)動機驅動的第三速度，

-第二扭矩選擇傳動機構和第四扭矩選擇傳動機構C23或C234和C4-E1，用于由熱力發(fā)動機驅動的第四速度。

本發(fā)明的傳動裝置的不同運行方式(相應于圖2A和3的實施方式)的使用性能和范圍被作為示例以圖8上以牛頓為單位的牽引力隨以千米/小時為單位的車速而變化的圖表形式示出。

可注意到，用于僅由熱力發(fā)動機驅動的四種可能的速度比(“熱力比Ti”曲線)被四個補充速度比加倍，補充速度比與由以發(fā)動機方式工作的電動機ME輔助的熱力發(fā)動機的驅動對應(“熱力比Ti+助推”曲線)。

由點“.”和“x”構成的陰影示出在兩種連續(xù)變化EVT1和EVT2中的可能的運行點，電動機用作發(fā)電機。

顯然，不同驅動方式中最佳運行范圍的確定，是本領域技術人員的正常實際了解的領域。

本發(fā)明也涉及控制前述的自動傳動裝置的控制方法，自動傳動裝置裝備具有可充電蓄電池的混合動力車輛。

該控制方法在于，起動時，檢查可充電蓄電池的電量并將該電量與下限閾值比較，然后，如果電量大于或等于下限閾值，通過接合相應的速度比，由電動機ME起動車輛，或者如果電量小于下限閾值，通過使傳動比之一接合于連續(xù)可變的速度比，由熱力發(fā)動機起動車輛。

最后，圖5至7示出，從停止到最大巡游速度，速度過渡的不同對策，尤其是視混合動力車輛的蓄電池的電量而定。

如圖5所示，蓄電池的電量高于其最大電量時，可考慮以下相繼的操作：

-車輛以E1起動(電動機運行)，

-過渡到E2(電動機運行)，

-過渡到T1(熱力發(fā)動機運行)，

-過渡到T2(熱力發(fā)動機運行)，

-過渡到T3(熱力發(fā)動機運行)，

-過渡到T4(熱力發(fā)動機運行)。

當蓄電池的電量低于其最小值時，可進行圖6所示的一套操作：

-車輛以EVT1起動(連續(xù)變速運行)，

-過渡到T1(熱力發(fā)動機運行)，

-過渡到T2(熱力發(fā)動機工作)，

-過渡到T3(熱力發(fā)動機工作)，

-過渡到T4(熱力發(fā)動機工作)。

圖7示出相對于圖6的一起動對策變型，包括以下步驟：

-車輛以EVT1起動(連續(xù)變速工作)，

-過渡到EVT2(連續(xù)變速工作)，

-過渡到T2(熱力發(fā)動機工作)，

-過渡到T3(熱力發(fā)動機工作)，

-過渡到T4(熱力發(fā)動機工作)。

顯然，本發(fā)明不局限于所述的和附圖所示的實施方式。可以進行一些改進，尤其是在各種構件的組成方面，或者通過技術等同件的置換，而這并不超出本發(fā)明的保護范圍。