阅读说明：本技术 电动车辆的动力传动系统 (Power transmission system of electric vehicle ) 是由 段诚武 姚健 于 2018-08-31 设计创作，主要内容包括：一种车辆的动力传动系统包括壳体、电动发电机单元、变矩器、第一轴和第二轴、第一齿轮组和第二齿轮组以及扭矩传递机构。电动发电机单元包括输出构件。变矩器包括泵和涡轮。泵与电动发电机单元的输出构件连接以便共同旋转。第一轴由动力传动系统壳体可旋转地支撑,并且与变矩器的涡轮连接以便共同旋转。第二轴由动力传动系统壳体可旋转地支撑,并且平行于第一轴设置。输出齿轮连接到第二轴以便共同旋转。(A powertrain system of a vehicle includes a housing, a motor generator unit, a torque converter, first and second shafts, first and second gear sets, and a torque transmitting mechanism. The motor generator unit includes an output member. The torque converter includes a pump and a turbine. The pump is connected for common rotation with an output member of the motor generator unit. The first shaft is rotatably supported by the driveline housing and is connected for common rotation with a turbine of the torque converter. The second shaft is rotatably supported by the driveline housing and is disposed parallel to the first shaft. The output gear is connected for common rotation to the second shaft.)

电动车辆的动力传动系统

技术领域

本公开总体上涉及车辆的动力传动系统，并且更具体地，涉及以电动发电机单元作为主要扭矩源的车辆的传动装置。

背景技术

现代电动车辆(EV)由于许多车辆性能属性方面的进步而越来越受欢迎。然而，EV日益普及的主要障碍包括EV一次充电后所能行驶的距离。虽然有许多特性有助于增加EV的续航里程，但改善某些特性可能对EV在其他领域的性能产生不利影响。有时会进行权衡以满足客户期望。例如，当驾驶员操作具有强劲发动机的跑车时，他们理解当以最高速度行驶时，发动机可能发出巨大声响。此外，如果驾驶员想要快速通过一个转弯，他们会接受与驾驶舒适的巡航车辆相比，可能会更多地感觉到道路上有坑洞和颠簸。

因此，在优先考虑扩展EV的续航里程时，其他属性也会受到影响。例如，调整电动发电机单元(MGU)的尺寸可以提供使用较少电池能量行驶相同距离的机会。但是，其他属性，如驾驶性能、启动性能和机动性可能无法满足客户的期望。

因此，本领域需要具有优异性能的改进型EV，同时超越当前的续航里程容量并通过降低成本来提高可购性。

发明内容

本公开包括车辆动力传动系统。该传动系统包括壳体、电动发电机单元、变矩器、第一轴和第二轴、第一齿轮组和第二齿轮组以及扭矩传递机构。电动发电机单元包括输出构件。变矩器包括泵和涡轮。泵与电动发电机单元的输出构件连接以便共同旋转。第一轴由动力传动系统壳体可旋转地支撑，并且与变矩器的涡轮连接以便共同旋转。第二轴由动力传动系统壳体可旋转地支撑，并且平行于第一轴设置。输出齿轮连接到第二轴以便共同旋转。

第一齿轮组包括第一齿轮和第二齿轮，其中第一齿轮由第一轴可旋转地支撑，第二齿轮与第二轴连接以便共同旋转。第二齿轮组具有第三齿轮和第四齿轮，其中第三齿轮由第一轴可旋转地支撑，第四齿轮与第二轴连接以便共同旋转。扭矩传递机构选择性地将扭矩从第一轴传送到第二轴。动力传动系统被选择性地致动，以提供第一前进驱动齿轮比和倒档驱动齿轮比中的一个。

在本公开的一个实例中，扭矩传递机构选择性地将第一齿轮组的第一齿轮连接到第一轴以便共同旋转。

在本公开的另一实例中，扭矩传递机构选择性地将第二齿轮组的第三齿轮连接到第一轴以便共同旋转。

在本公开的另一个实例中，传送构件围绕第一齿轮组的第一齿轮和第二齿轮设置，用于将扭矩从第一齿轮传送到第二齿轮。

在本公开的另一个实例中，传送构件是链条和带中的一种。

在本公开的另一个实例中，扭矩传递机构是同步器和爪形离合器中的一种。

在本公开的另一个实例中，第一齿轮组还包括行星齿轮组，该行星齿轮组包括太阳齿轮、环形齿轮、与太阳齿轮和环形齿轮分别啮合的多个行星齿轮。行星齿轮架构件可旋转地支撑行星齿轮。太阳齿轮连接到变矩器的泵以便共同旋转，并且行星齿轮架构件与第一齿轮组的第一齿轮连接以便共同旋转。

在本公开的另一实例中，扭矩传递机构选择性地将行星齿轮组的环形齿轮连接到壳体。

在本公开的另一实例中，第二齿轮组的第三齿轮与第二齿轮组的第四齿轮共面，第三齿轮与第一轴连接以便共同旋转。

在本公开的另一实例中，扭矩传递机构是爪形离合器。

在本公开的另一实例中，动力传动系统被选择性地致动以提供初始前进启动模式、第二前进启动模式和反向启动模式。初始前进启动模式包括在电动发电机单元在前进旋转方向上运行时接合爪形离合器。第二前进启动模式包括在电动发电机单元在前进旋转方向上运行时脱开爪形离合器。反向启动模式包括在电动发电机单元在反向旋转方向上运行时接合爪形离合器。

通过以下详细描述并结合附图，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得显而易见。

附图说明

本文描述的附图仅用于说明的目的，并不旨在以任何方式限制本公开的范围。

图1是根据本公开原理的电动车辆的动力传动系统的示意图；

图2是根据本公开原理的电动车辆的动力传动系统的示意图；

图3A和3B是根据本公开原理比较电动机扭矩与电动机速度和所得到的车辆性能的曲线图；

图4是根据本公开原理的动力传动系统的各种实例的车辆速度曲线图；以及

图5是根据本公开原理的动力传动系统的各种部件处的扭矩测量值的曲线图。

具体实施方式

参照附图，其中相同的附图标记表示相同的部件，在图1和2中，示出了车辆动力传动系统的实例，现在将对其进行描述。图1中的动力传动系统以附图标记10表示，该动力传动系统包括电动发电机单元(MGU)12、变矩器14、第一轴16、第二轴18、同步器20、第一共面齿轮组22、第二共面齿轮组24和传送构件26。更具体地，MGU 12是通过将存储的电力转换为旋转机械扭矩而向输出轴28提供扭矩的电动机。然而，在不脱离本公开的情况下，可以考虑将其他类型的电动机或发动机用于动力传动系统10。例如，可以采用内燃机来为动力传动系统的其它部分提供扭矩。

变矩器14包括涡轮30、定子32和泵34。涡轮30与第一轴16连接以便共同旋转。泵34与MGU 12的输出轴28连接以便共同旋转。定子32设置在涡轮机30和泵34之间，并提供用于将从涡轮机30到泵34的扭矩倍增的机构。

第一共面齿轮组22和第二共面齿轮组24各自包括两个齿轮。第一共面齿轮组22的第一齿轮36由第一轴16可旋转地支撑。第一共面齿轮组22的第二齿轮38与第二轴18连接以便共同旋转。传送构件26与第一共面齿轮组22的第一齿轮36和第二齿轮38分别连接以便共同旋转。传送构件26可以是链条或带或用于使扭矩保持从第一共面齿轮组22的第一齿轮36传送到第二齿轮38同时保持相同旋转方向的一些其他装置。

第二共面齿轮组24的第一齿轮40也由第一轴16可旋转地支撑。第二共面齿轮组24的第二齿轮42与第二轴18连接以便共同旋转。第二共面齿轮组24的第一齿轮40和第二齿轮42设置成彼此啮合的布置。以这种方式，扭矩从第二共面齿轮组24的第一齿轮40传送到第二齿轮42，其中第一齿轮40和第二齿轮42之间的旋转方向发生改变。

第二轴18包括输出齿轮44，输出齿轮44连接到第二轴18以便共同旋转。输出齿轮44与差速器62的环形齿轮60啮合，从而提供到车辆的驱动轮64的扭矩路径。

同步器20包括内花键，该内花键与第一轴16上的花键接合，从而在同步器20和第一轴16之间提供共同旋转，同时保持相对轴向运动。因此，通过在第一轴16上滑动，同步器20被选择性地操纵到三个位置中的一个。当同步器20设置在第一或空档位置时，第一轴16相对于第一共面齿轮组22和第二共面齿轮组24的第一齿轮36、40自由旋转。在第二或前进位置，同步器20沿第一轴16滑动，以与第二共面齿轮组24的第一齿轮40啮合以便共同旋转。以这种方式，第一齿轮40分别与同步器20和第一轴16共同旋转。

在第三或倒档位置，同步器20沿第一轴16滑动，以与第一共面齿轮组22的第一齿轮36啮合以便共同旋转。与第二位置类似，第三位置提供第一共面齿轮组22的第一齿轮36与第一轴16之间的共同旋转。然而，由于第一齿轮36通过传送构件26而非通过啮合齿轮联接到第二齿轮38，因此第二齿轮38以及第二轴18、输出齿轮44和差速器62沿相反方向旋转。以这种方式，实现了倒档传动比，其保持MGU 12的相同旋转方向。由此产生的益处包括保持变矩器14的扭矩倍增，同时在驱动轮64上提供反向。

现在转到图2，示出了本公开的另一个实例，现在将对其进行描述。图2中的动力传动系统以附图标记100表示，该动力传动系统包括MGU 112、变矩器114、第一轴116、第二轴118、扭矩传递机构120、共面齿轮组122和行星齿轮组124。更具体地，MGU 112是通过将存储的电力转换为旋转机械扭矩而向输出构件128提供扭矩的电动机。

变矩器114包括涡轮机130、定子132和泵134。涡轮130与第一轴116连接以便共同旋转。泵134与MGU 112的输出构件128连接以便共同旋转。定子132设置在涡轮机130和泵134之间，并提供用于将从涡轮机130到泵134的扭矩倍增的机构。

共面齿轮组122包括第一齿轮136和第二齿轮138。共面齿轮组122的第一齿轮136与第一轴116连接以便共同旋转。共面齿轮组122的第二齿轮138与第二轴118连接以便共同旋转。

行星齿轮组124包括太阳齿轮构件140、环形齿轮构件142和行星齿轮架构件144，行星齿轮架构件144可旋转地支撑一组行星齿轮146(仅示出其中两个)。行星齿轮146均构造成与太阳齿轮构件140和环形齿轮构件142两者互相啮合。太阳齿轮构件140连接到变矩器114的泵134以便共同旋转。环形齿轮构件142通过扭矩传递机构120选择性地连接到动力传动系统的壳体150。本实例中采用的扭矩传递机构120的类型是爪形离合器120，其由动力传动系统控制器选择性地操作。然而，在不脱离本公开范围的情况下，可以采用替代的扭矩传递机构。例如，扭矩传递机构120可以是具有交织的离合器板的离合器或制动器，其由动力传动系统控制器通过液压活塞选择性地启动。行星齿轮架构件144包括花键外周边148，其与第二共面齿轮152啮合，第二共面齿轮152与第二轴118连接以便共同旋转。以实现相同目的的替代方式，行星齿轮架构件144与第二共面齿轮组156的第一齿轮154连接以便共同旋转。第二共面齿轮组156包括第二共面齿轮152，第二共面齿轮152与第一齿轮154啮合并且与第二轴118连接以便共同旋转。

第二轴118包括输出齿轮158，输出齿轮158连接到第二轴118以便共同旋转。输出齿轮158与差速器162的环形或输入齿轮160啮合，从而提供到车辆的驱动轮164的扭矩路径。

动力传动系统100的运行包括三个阶段或功能模式。在第一或初始前进启动模式中，扭矩传递机构120接合并且动力传动系统在前进方向上启动车辆。由于泵134和涡轮130在启动时未液压联接，因此动力流从泵134流过行星齿轮组124的太阳齿轮构件140。由于环形齿轮构件142由扭矩传递机构120保持，因此行星齿轮146相对于太阳齿轮构件140和环形齿轮构件142旋转。行星齿轮架构件144旋转的速度比(speed ratio)小于太阳齿轮构件140，且因此小于MGU 112的输出构件128。动力流通过行星齿轮架构件144到达第二轴118的共面齿轮152以及到达输出齿轮158和差速器162。第一模式的目的是立即将低速、高扭矩动力流从MGU 112传送到驱动轮164。

第二或次级前进启动模式包括在继续向前启动车辆的同时使扭矩传递机构120脱离。随着涡轮机130的速度增加并且与变矩器114的泵134联接，动力流动路径包括变矩器114、第一轴116、共面齿轮组122的第一齿轮136、共面齿轮组122的第二齿轮138以及第二轴118。由于动力流经过变矩器，如果扭矩传递机构120是爪形离合器类型，则其将自动卸载并脱离。如果扭矩传递机构120需要额外的控制，例如液压制动器或离合器，则脱离将需要液压或电信号来完成。

第三或反向启动模式包括以较低的传动比反向启动车辆。在扭矩传递机构120接合并制动行星齿轮组124的环形齿轮构件142的情况下，MGU 112沿相反方向获得供电，并且动力流包括变矩器114的泵134、行星齿轮组124的太阳齿轮构件140、行星齿轮组124的行星齿轮架构件144、行星齿轮架构件144的花键外周边148、共面齿轮152和第二轴118。由于环形齿轮构件142被保持，行星齿轮架构件144以比太阳齿轮构件140低的速度旋转，但是承载更高的扭矩。

现在转到图3A、3B、4和5，示出了描绘具有本公开的动力传动系统100的车辆的性能曲线图，现在将对其进行描述。图3A是曲线图200，示出了在特定电动机速度204下可用的扭矩202的量。该数据包括基线MGU 206和尺寸缩小的MGU 208。可以看出，基线MGU 206在较低的电动机速度210下具有更大的扭矩，然而，在较高的电动机速度212下，尺寸缩小的MGU208具有更高的扭矩。因此，虽然利用尺寸缩小的MGU 208的益处可以在较高的电动机速度212下实现，但是在较低的电动机速度210下的性能下降需要额外的解决方案。图3B是曲线图228，示出了电动车辆在分级反向机动操作中的性能。y轴214描绘了在反向25％分级时车辆启动时的速度，以kph为单位。x轴216描绘了达到特定速度所需的时间(秒)。在所提供的数据中，基线MGU 206需要2.5秒来实现10kph 220，而尺寸缩小的MGU 208需要7.2秒来实现10kph。218表示MGU尺寸更大地缩小，这导致达到10kph所需的时间几乎是所述时间的两倍，为13秒。

图4所示的曲线图230描绘了三种不同动力传动系统配置的启动性能。y轴232是以kph为单位的启动速度，而x轴234是以秒为单位的时间。可以看出，基线MGU 206的性能低于其他动力传动系统配置高达约4秒。特别地，第一数据包括尺寸缩小的MGU 208(在该实例中，电机减小25％)和具有图2中配置的动力传动系统100的尺寸缩小的MGU 222的性能。

图5所示的曲线图270描绘了三种配置的动力传动系统的扭矩输出。y轴272是扭矩，x轴274是从启动开始的时间，以秒为单位。第二数据序列276由扭矩转换器114的泵134的扭矩产生。第三数据序列278由涡轮机130的扭矩产生。第四数据序列280由具有如图2所示配置的行星齿轮组124的扭矩产生。如所示出的，从泵134到行星齿轮架构件144的扭矩倍增显着增加。

虽然已经详细描述了实例，但是本公开所涉及领域的技术人员将认识到用于在所附权利要求的范围内实践所公开的方法的各种替代设计和实例。