具有鐵氧體磁鐵電機的多模式電動可變變速器及操作方法
【專利摘要】一種混合動力車輛，包括內(nèi)燃發(fā)動機、鐵氧體磁鐵電機和稀土磁鐵電機。當車輛以穩(wěn)定速度巡航時，變速器的電動可變變速器模式配置稀土磁鐵電機構(gòu)，以給鐵氧體磁鐵電機提供反作用力，使得鐵氧體磁鐵電機在高速度/低扭矩條件下操作，從而將鐵氧體磁鐵電機中的扭矩相關(guān)損失最小化。當車輛在較高速度加速時，第一扭矩傳遞機構(gòu)給鐵氧體磁鐵電機提供反作用扭矩，以消除鐵氧體磁鐵電機中的扭矩相關(guān)損失。
【專利說明】具有鐵氧體磁鐵電機的多模式電動可變變速器及操作方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及用于混合動力車輛的動力總成，以及涉及操作該動力總成的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車輛包括動力總成，該動力總成可包括電量維持或電量耗盡(CS/CD)混合動力推進構(gòu)造(其可或可不設(shè)計為從外部電源，即混合動力系統(tǒng)中的插頭接收電池充電功率)或增程型純電動推進構(gòu)造，以推進車輛。在任一配置中，動力總成包括內(nèi)燃發(fā)動機和電動可變變速器，電動可變變速器包括第一電動機/發(fā)電機和第二電動機/發(fā)電機。在增程型電動車輛(EREV)中使用的增程型純電動配置必須能夠僅以電池功率來推進車輛，直到耗盡電池電量。在那時，其轉(zhuǎn)換為與傳統(tǒng)的混合動力車輛類似的操作策略，在傳統(tǒng)的混合動力車輛中，在一些驅(qū)動條件期間，發(fā)動機操作以提供驅(qū)動功率，并維持電池的充電狀態(tài)。CS/⑶混合動力配置一般需要發(fā)動機操作，以提供全部車輛功率，并且，CS/CD被設(shè)計為能夠僅在低功率下，以電動車輛操作。在任一配置中，車輛推進力可來自于內(nèi)燃發(fā)動機、第一電動機/發(fā)電機、第二電動機/發(fā)電機中的任一個或為它們的任一組合。任一配置也能夠在發(fā)動機操作時通過將一個或兩個電機都作為發(fā)電機操作，來將電池充電。與利用純電動推進配置的車輛相比，混合動力推進配置一般需要較大的內(nèi)燃發(fā)動機，并且使用更小的電池。例如，利用純電動推進配置的小客車可包括具有大于100KW的功率輸出的電池，而利用混合動力推進配置的車輛可僅需要具有在30至40KW之間的功率輸出的電池。額外可用的電池功率可被用于減少從發(fā)動機所需的功率，以提供相同的車輛性能。
[0003]不同的推進系統(tǒng)之間的不同的操作策略導(dǎo)致電機/發(fā)電機的明顯不同的使用。例如，純電動推進配置的電機/發(fā)電機在作為電動車輛操作期間趨向于以較高速度和較高功率操作，而混合動力推進配置的電機/發(fā)電機趨向于以較低速度和較低功率操作。此外，通常，在純電動推進配置中的一個或兩個電動機/發(fā)電機需要高扭矩能力，以提供足夠的前進和倒退爬坡能力性能。需要來自電動機/發(fā)電機的高扭矩趨向于降低電動機/發(fā)電機在高速度情況下的功率和效率。因此，純電動推進配置和混合動力推進配置一般采用不同的變速器功率流，并且利用不同的電機。
[0004]通常，混合電動可變變速器包括強稀土永磁電機，或大的感應(yīng)電機，以達到期望的效率。稀土磁鐵是昂貴的，因此增加了稀土永磁電機的成本，而感應(yīng)電機則是較大的，且需要額外的包裝空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提供一種用于混合動力車輛的動力總成。該動力總成包括鐵氧體磁鐵電機、稀土磁鐵電機、內(nèi)燃發(fā)動機以及變速器。變速器包括配置為將扭矩傳遞至車輛的至少一個車輪的輸出部。第一行星齒輪組連接至輸出部、鐵氧體磁鐵電機以及內(nèi)燃發(fā)動機。第二行星齒輪組連接至輸出部和稀土磁鐵電機。第一扭矩傳遞機構(gòu)選擇地接合及脫離第二行星齒輪組。當?shù)谝慌ぞ貍鬟f機構(gòu)被接合時，第一扭矩傳遞機構(gòu)將第二行星齒輪組連接至固定構(gòu)件，因此提供反作用扭矩。第二扭矩傳遞機構(gòu)選擇地連接及分離鐵氧體磁鐵電機和第二行星齒輪的連接至稀土磁鐵電機的節(jié)點之間的扭矩傳遞。變速器可以固定齒輪模式以及兩種電動可變變速器模式操作。當以固定齒輪模式時，第一扭矩傳遞機構(gòu)和第二扭矩傳遞機構(gòu)二者都被接合，并且內(nèi)燃發(fā)動機被操作。當以固定齒輪模式操作時，來自固定構(gòu)件的被傳遞通過第一和第二扭矩傳遞機構(gòu)的反作用扭矩允許鐵氧體磁鐵電機處于零扭矩的狀態(tài)，消除了鐵氧體磁鐵電機中的扭矩相關(guān)損失。第一電動可變變速器模式主要用于車輛前進以及高加速度。當以第一電動可變變速器模式時，第一扭矩傳遞機構(gòu)被接合，第二矩傳遞機構(gòu)被脫離，并且內(nèi)燃發(fā)動機操作。當以第一電動可變變速器模式操作時，車輛前進扭矩主要由稀土磁鐵電機提供。第二電動可變變速器模式主要用于低加速度和在高速度下的恒定速度。當以第二電動可變變速器模式時，第一扭矩傳遞機構(gòu)被脫離，第二扭矩傳遞機構(gòu)被接合，并且內(nèi)燃發(fā)動機操作。當以第二電動可變變速器模式操作時，稀土磁鐵電機向發(fā)動機提供大部分反作用扭矩，以使得鐵氧體磁鐵電機在高速度/低扭矩條件下操作，從而將鐵氧體磁鐵電機中的扭矩相關(guān)損失最小化。
[0006]還提供了用于具有內(nèi)燃發(fā)動機的混合動力車輛的變速器。該變速器包括鐵氧體磁鐵電機，其選擇地操作以提供扭矩，從而驅(qū)動混合動力車輛；以及稀土磁鐵電機，其選擇地操作以提供扭矩，從而驅(qū)動混合動力車輛。輸出部配置為將扭矩傳遞至車輛的至少一個車輪。第一行星齒輪組連接至輸出部和鐵氧體磁鐵電機。第二行星齒輪組連接至輸出部和稀土磁鐵電機。第一扭矩傳遞機構(gòu)選擇地將第二行星齒輪組連接至固定構(gòu)件和與固定構(gòu)件分離。當?shù)谝慌ぞ貍鬟f機構(gòu)被接合時，第一扭矩傳遞機構(gòu)向第二行星齒輪組提供反作用扭矩。第二扭矩傳遞機構(gòu)選擇地連接和分離鐵氧體磁鐵電機和第二行星齒輪的連接至稀土磁鐵電機的節(jié)點之間的扭矩傳遞。當以第一電動可變變速器模式時，第一扭矩傳遞機構(gòu)被接合，第二矩傳遞機構(gòu)被脫離，并且內(nèi)燃發(fā)動機機操作。當以第一電動可變變速器模式操作時，車輛前進扭矩主要由稀土磁鐵電機提供。變速器可以第二電動可變變速器模式操作，其中第一扭矩傳遞機構(gòu)被脫離，并且第二扭矩傳遞機構(gòu)被接合。當車輛以穩(wěn)定的速度巡航并且以第二電動可變變速器模式操作時，稀土磁鐵電機給發(fā)動機提供大部分反作用扭矩，以使得鐵氧體磁鐵電機在高速度/低扭矩條件下操作，以將鐵氧體磁鐵電機中的扭矩相關(guān)損失最小化。
[0007]還提供一種控制具有內(nèi)燃發(fā)動機、稀土磁鐵電機和鐵氧體磁鐵電機的混合動力車輛的動力總成的方法。該方法包括:接合內(nèi)燃發(fā)動機，以給變速器的輸出部提供扭矩。當車輛在較高速度下加速時，執(zhí)行變速器的固定齒輪模式。在車輛以穩(wěn)定速度巡航時，其中內(nèi)燃機的旋轉(zhuǎn)速度小于輸出部的旋轉(zhuǎn)速度，稀土磁鐵電機以低或負旋轉(zhuǎn)速度操作，并且鐵氧體磁鐵電機以比輸出部的旋轉(zhuǎn)速度高的旋轉(zhuǎn)速度操作，則執(zhí)行電動可變變速器模式。執(zhí)行固定齒輪模式包括接合第一扭矩傳遞機構(gòu)，以給第二行星齒輪組提供反作用扭矩；以及接合第二扭矩傳遞機構(gòu)，以允許鐵氧體磁鐵電機和固定構(gòu)件之間的通過第一扭矩傳遞機構(gòu)的扭矩傳遞。來自固定構(gòu)件的反作用扭矩允許鐵氧體磁鐵電機以零扭矩的狀態(tài)操作，消除了鐵氧體磁鐵電機中的扭矩相關(guān)損失。執(zhí)行第二電動可變變速器模式包括脫離第一扭矩傳遞機構(gòu)，以及接合第二扭矩傳遞機構(gòu)，以允許鐵氧體磁鐵電機和稀土磁鐵電機之間的扭矩傳遞。脫離第一扭矩傳遞機構(gòu)以及接合第二扭矩傳遞機構(gòu)允許稀土磁鐵電機給發(fā)動機提供大部分反作用扭矩，以使鐵氧體磁鐵電機在高速度/低扭矩條件下操作，從而將扭矩相關(guān)損失最小化。
[0008]鐵氧體磁鐵電機趨向于具有與稀土磁鐵電機相比較聞的扭矩相關(guān)損失，以及與稀土磁鐵電機相比較低的速度相關(guān)損失。動力總成被設(shè)計為允許稀土磁鐵電機不論單獨地，還是與內(nèi)燃發(fā)動機組合，都提供大部分電動產(chǎn)生的扭矩，以驅(qū)動車輛，并且使用鐵氧體磁鐵電機在需要時補充功率。當作為電動車輛操作，其中發(fā)動機關(guān)閉時，接合第一扭矩傳遞機構(gòu)以為第二行星齒輪組提供反作用扭矩允許稀土磁鐵電機推進車輛，消除了鐵氧體磁鐵電機的扭矩相關(guān)損失，并且使得鐵氧體磁鐵電機適合用作補充電機。當在發(fā)動機開啟的情況下加速車輛時，車輛可以固定齒輪模式操作，其中鐵氧體磁鐵電機處于零扭矩狀態(tài)。當車輛以穩(wěn)定速度巡航時，稀土磁鐵電機給發(fā)動機提供大部分反作用扭矩，以將鐵氧體磁鐵電機的扭矩相關(guān)損失最小化，由此使得鐵氧體磁鐵電機適合用作補充電機。因此，該控制混合動力車輛的動力總成的方法允許使用一個鐵氧體磁鐵電機和僅一個稀土磁鐵電機，因此減少了動力總成的制造成本，同時仍然在混合動力總成中保持了高效率。
[0009]當結(jié)合附圖理解時，通過以下對用于實現(xiàn)本發(fā)明的最好方式的詳細描述，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點，以及其他特征和優(yōu)點變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為車輛的在固定齒輪模式中的動力總成的杠桿示意圖；
[0011]圖2為在電動可變變速器模式中的動力總成的杠桿示意圖；
[0012]圖3為在電動車輛模式中的動力總成的杠桿示意圖；
[0013]圖4為示出了在車輛作為混合動力車輛操作時，動力總成的不同操作模式的曲線圖；
[0014]圖5為示出了在車輛作為增程型電動車輛操作時，動力總成的不同操作模式的曲線圖。
【具體實施方式】
[0015]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認識到，諸如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“頂部”、“底
部”等術(shù)語用于描述附圖，并且不表示對如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍的限制。
[0016]參考附圖，其中相似的數(shù)字表示遍及幾個視圖的相似部分，動力總成總體被示為
20。動力總成20用于混合動力車輛，其中內(nèi)燃發(fā)動機22和至少一個電機24、26的組合用于驅(qū)動車輛；或者用于增程型電動車輛，所述增程型電動車輛能夠作為純電動車輛操作，其中至少一個電機24、26用于驅(qū)動車輛，直到將電池能量消耗至預(yù)定水平。
[0017]參考圖1至3,以杠桿示意圖形式示出了動力總成20。杠桿示意圖為諸如自動變速器30的機械裝置的部件的示意圖。每一個單獨的杠桿表示行星齒輪組或外部齒輪組。在行星齒輪組杠桿中，行星齒輪的三個基本機械部件每一個由節(jié)點表示。因此，單個行星齒輪組杠桿包括三個節(jié)點:一個用于太陽齒輪(sun gear)構(gòu)件,一個用于行星齒輪架構(gòu)件，以及一個用于環(huán)形齒輪構(gòu)件。每一個行星齒輪組杠桿的節(jié)點之間的相對長度可用于表示每一個相應(yīng)齒輪組的環(huán)形齒輪對太陽齒輪的比率。這些杠桿比率繼而用于改變變速器30的齒輪比，以實現(xiàn)合適的比率和遞進比。多個行星齒輪組的節(jié)點之間的機械結(jié)合部或互相連接部由細的水平線示出，并且諸如離合器和制動器的扭矩傳遞裝置被顯示為交叉的指狀物。如果裝置為制動器，則一組指狀物被固接。具有固接的樞軸點的垂直虛線表示外部齒輪組。該桿桿示意圖的形式、目的和使用的進一步說明，請參見由Benford、Howard和Leising、Maurice 于 1981 年在 SAE Paper810102 上所著的 “The Lever Analogy: A New Tool inTransmission30Analysis”,其以引用的方式完全并入本文中。
[0018]參考圖1至3，動力總成20包括第一電機，以下稱為鐵氧體磁鐵電機24 ;第二電機，以下稱為稀土磁鐵電機26 ；內(nèi)燃發(fā)動機22 ；以及變速器30。鐵氧體磁鐵電機24和稀土磁鐵電機26中的每一個連接至變速器30的一部分或結(jié)合在變速器30的一部分中。內(nèi)燃發(fā)動機機22也連接至變速器30。變速器30選擇地使鐵氧體磁鐵電機24、稀土磁鐵電機26和內(nèi)燃發(fā)動機22相互連接，以提供不同的操作模式。內(nèi)燃發(fā)動機機22可包括任何合適尺寸及/或構(gòu)造的發(fā)動機22,例如汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機。
[0019]動力總成20可進一步包括電池28和控制器32，其每一個都連接至鐵氧體磁鐵電機24和稀土磁鐵電機26 二者。電池28給鐵氧體磁鐵電機24和稀土磁鐵電機26 二者提供功率，或從二者接收功率。因此，可將鐵氧體磁鐵電機24和稀土磁鐵電機26中的每一個限定為電動機/發(fā)電機?？刂破?2控制鐵氧體磁鐵電機24和稀土磁鐵電機26的操作,并且也可進一步控制變速器30的操作。替代地，動力總成20可包括專用變速器控制器，用于控制變速器30的操作?？刂破?2配置為控制電池28、鐵氧體磁鐵電機24和稀土磁鐵電機26之間的功率流。
[0020]變速器30包括輸出部34，其將扭矩傳至車輛的至少一個車輪。第一行星齒輪組36布置為與輸出部34、鐵氧體磁鐵電機24和內(nèi)燃發(fā)動機22扭矩傳遞連接。第二行星齒輪組38布置為與輸出部34和稀土磁鐵電機26扭矩傳遞連接。第一行星齒輪組36和第二行星齒輪組38每一個分別針對鐵氧體磁鐵電機24和稀土磁鐵電機26提供到輸出部34的獨立的固定比率路徑。
[0021]變速器30還包括第一扭矩傳遞機構(gòu)40和第二扭矩傳遞機構(gòu)42。附加地，變速器30還可包括第三扭矩傳遞機構(gòu)44。如果所需的電動性能水平低，則可省略第三扭矩傳遞機構(gòu)44，并且在所需的電動性能水平高時，可包括第三扭矩傳遞機構(gòu)44。第一扭矩傳遞機構(gòu)40選擇地接合及脫離第二行星齒輪組38。當?shù)谝慌ぞ貍鬟f機構(gòu)40被接合時，第一扭矩傳遞機構(gòu)40給第二行星齒輪組38提供反作用扭矩，以允許稀土磁鐵電機26通過第二行星齒輪組38將全部功率傳送至輸出部34。第二扭矩傳遞機構(gòu)42選擇地連接及斷開鐵氧體磁鐵電機24和第二行星齒輪組38，由此連接及斷開鐵氧體磁鐵電機24和稀土磁鐵電機。第三扭矩傳遞機構(gòu)44選擇地接合及脫離第一行星齒輪組36。當關(guān)閉內(nèi)燃發(fā)動機22，即其不運轉(zhuǎn)并且處于零速度時，以及當?shù)谌ぞ貍鬟f機構(gòu)44被接合時，第三扭矩傳遞機構(gòu)44給第一行星齒輪組36提供反作用扭矩，以允許鐵氧體磁鐵電機24通過第一行星齒輪組36將全部功率傳送至輸出部34。
[0022]第一扭矩傳遞機構(gòu)40、第二扭矩傳遞機構(gòu)42和第三扭矩傳遞機構(gòu)44可每一個包括但不限于離合器，例如旋轉(zhuǎn)摩擦離合器、單向離合器(one-way clutch)、齒式離合器(adog clutch)或一些其他類似的扭矩傳遞機構(gòu)中的一個。此外,第一扭矩傳遞機構(gòu)40、第二扭矩傳遞機構(gòu)42和第三扭矩傳遞機構(gòu)44可每一個連接至固定構(gòu)件，以限定制動器。如圖所示，第一扭矩傳遞機構(gòu)40和第三扭矩傳遞機構(gòu)44每一個連接至固定構(gòu)件，以限定制動器。[0023]參考圖1，當車輛在高速度下加速或以適度的高負荷操作時，變速器30可以固定齒輪模式操作。當變速器30以固定齒輪模式操作時，內(nèi)燃發(fā)動機22操作，第三扭矩傳遞機構(gòu)44被脫離，第一扭矩傳遞機構(gòu)40被接合，并且第二扭矩傳遞機構(gòu)42被接合。當變速器30在內(nèi)燃發(fā)動機22操作即運轉(zhuǎn)的情況下以固定齒輪模式布置時，則稀土磁鐵電機26可用于給輸出部34提供功率，或?qū)㈦姵?8充電，并且鐵氧體磁鐵電機24被鎖定，以消除鐵氧體磁鐵電機24中的扭矩相關(guān)損失。
[0024]參考圖2，當車輛在穩(wěn)定狀態(tài)條件下巡航或以高負荷下加速時，變速器30可以電動可變變速器模式操作。當車輛在穩(wěn)定狀態(tài)條件下巡航時，動力總成20通常在過驅(qū)動條件下，其中內(nèi)燃發(fā)動機22的旋轉(zhuǎn)速度小于輸出部34的旋轉(zhuǎn)速度，稀土磁鐵電機26的旋轉(zhuǎn)速度低或為負，并且鐵氧體磁鐵電機24的旋轉(zhuǎn)速度大于輸出部34的旋轉(zhuǎn)速度。當變速器30以電動可變變速器模式操作時，內(nèi)燃發(fā)動機22操作，即運轉(zhuǎn)，第一扭矩傳遞機構(gòu)40被脫離，第二扭矩傳遞機構(gòu)42被接合，并且第三扭矩傳遞機構(gòu)44被脫離。當變速器30在內(nèi)燃發(fā)動機22操作即運轉(zhuǎn)的情況下以電動可變變速器模式布置時，控制稀土磁鐵電機26，以提供大部分反作用扭矩至發(fā)動機22，由此允許鐵氧體磁鐵電機24在高速度/低扭矩條件下操作，以將鐵氧體磁鐵電機24中的扭矩相關(guān)損失最小化。
[0025]參考圖3，當車輛以低速操作時，變速器30可以稀土磁鐵電機電動車輛模式來操作。當變速器30以稀土磁鐵電機電動車輛模式操作時，內(nèi)燃發(fā)動機22不操作，即被關(guān)閉，第一扭矩傳遞機構(gòu)40被接合，第二扭矩傳遞機構(gòu)42被脫離，并且第三扭矩傳遞機構(gòu)44被脫離。當變速器30以稀土磁鐵電機電動車輛模式布置時，僅稀土磁鐵電機26被用于給變速器30的輸出部34提供功率。
[0026]除了上述三種模式之外，變速器30還可以第二電動可變變速器模式、雙電機電動車輛模式、以及鐵氧體磁鐵電機電動車輛模式操作。當以第二電動可變變速器模式布置，內(nèi)燃發(fā)動機22操作時，第一扭矩傳遞機構(gòu)40被接合，并且使第三扭矩傳遞機構(gòu)44和第二扭矩傳遞機構(gòu)42被脫離。當以雙電機電動車輛模式布置時，內(nèi)燃發(fā)動機22不操作時,第一扭矩傳遞機構(gòu)40和第三扭矩傳遞機構(gòu)44被接合，并且第二扭矩傳遞機構(gòu)42被脫離。當以鐵氧體磁鐵電機電動車輛模式布置，內(nèi)燃發(fā)動機22不操作時,第一扭矩傳遞機構(gòu)40和第二扭矩傳遞機構(gòu)42被脫離，并且第三扭矩傳遞機構(gòu)44被接合。
[0027]還提供一種控制動力總成20的方法。當將車輛作為混合動力車輛操作時，車輛如圖4所示操作。參考圖4，車輛牽引力沿垂直軸50表示，并且車輛速度沿水平軸52表示。車輛作為混合動力車輛操作時的不同操作模式由圖4的不同區(qū)域示出。該方法包括:接合內(nèi)燃發(fā)動機22，以給變速器30的輸出部34提供扭矩，和當以低速度或高牽引力前進時，執(zhí)行第一電動可變模式(由區(qū)域55指示)，當車輛處于中等牽引力(例如加速)時，執(zhí)行固定齒輪模式(由區(qū)域56指示)，當車輛以輕負荷巡航時，執(zhí)行第二電動可變變速器模式(由區(qū)域58指示)；或者僅在車輛以低速度和輕負荷操作時，執(zhí)行稀土磁鐵電機電動車輛模式(由區(qū)域60指示)，從而以來自稀土電機26的扭矩來驅(qū)動車輛。
[0028]執(zhí)行固定齒輪模式包括接合第一扭矩傳遞機構(gòu)40，以給第二行星齒輪組38提供反作用扭矩，以及接合第二扭矩傳遞機構(gòu)42，以允許鐵氧體磁鐵電機24和第二行星齒輪38的固接的節(jié)點之間的扭矩傳遞。來自第一扭矩傳遞機構(gòu)40的反作用扭矩消除了鐵氧體磁鐵電機24中的扭矩相關(guān)損失。執(zhí)行第二電動可變變速器模式包括脫離第一扭矩傳遞機構(gòu)40，以及接合第二扭矩傳遞機構(gòu)42，以允許鐵氧體磁鐵電機24和連接至稀土電機26的第二行星齒輪38的節(jié)點之間的扭矩傳遞。稀土電機26給發(fā)動機22提供大部分的反作用扭矩，使得鐵氧體磁鐵電機24在高速度/低扭矩條件下操作，以將扭矩相關(guān)損失最小化。執(zhí)行稀土磁鐵電機電動車輛模式包括脫離第三扭矩傳遞機構(gòu)44和第二扭矩傳遞機構(gòu)42 二者，脫離內(nèi)燃發(fā)動機22，即關(guān)閉內(nèi)燃發(fā)動機22，接合第一扭矩傳遞機構(gòu)40，以及接合稀土磁鐵電機26,以給變速器30的輸出部34提供扭矩。執(zhí)行第一電動可變變速器模式包括接合第一扭矩傳遞機構(gòu)40，以及脫離第二扭矩傳遞機構(gòu)42和第三扭矩傳遞機構(gòu)44。
[0029]通過以上述方式控制動力總成20，可將鐵氧體磁鐵電機24中的扭矩相關(guān)損失最小化，在上述方式中，稀土磁鐵電機26用于較高扭矩需求量的情形，例如在以低速度操作時，以純電動模式驅(qū)動車輛，或在較高速度下的突然加速期間，從內(nèi)燃發(fā)動機22來補充功率，則可最小化鐵氧體磁鐵發(fā)動機24中的扭矩相關(guān)損失。那么，必要時，鐵氧體磁鐵電機24可用于在啟動車輛時控制發(fā)動機速度和/或在第一電動可變模式中提供主發(fā)動機反作用扭矩，或在第二電動可變模式中提供附加的反作用扭矩。
[0030]當將車輛作為電動車輛操作時，車輛如圖5所示操作。參考圖5，車輛牽引力沿垂直軸70表示，并且車輛速度沿水平軸72表示。車輛作為電動車輛操作時的不同操作模式由圖5的不同區(qū)域示出。該方法包括:當在輕負荷、低速度條件下操作時，執(zhí)行稀土磁鐵電機電動車輛模式(由區(qū)域74指示);當在輕負荷、高速度條件下操作時，執(zhí)行鐵氧體磁鐵電機電動車輛模式(由區(qū)域76指示);以及當在高負荷條件下操作時，執(zhí)行雙電機模式(由區(qū)域78指示)。
[0031]詳細的描述以及示圖或圖表用于支持和描述本發(fā)明，但是本發(fā)明的范圍不是由權(quán)利要求單獨地限制的。雖然已經(jīng)詳細描述了一些用于實現(xiàn)主張的發(fā)明的最好的方式和其他實施例，但是仍存在多種替代設(shè)計和實施例，用于實踐由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種用于混合動力車輛的動力總成，所述動力總成包括:鐵氧體磁鐵電機；稀土磁鐵電機；內(nèi)燃發(fā)動機；以及變速器，包括:輸出部，配置為用于將扭矩傳遞至所述車輛的至少一個車輪；第一行星齒輪組，連接至所述輸出部、所述鐵氧體磁鐵電機和所述內(nèi)燃發(fā)動機；第二行星齒輪組，連接至所述輸出部和所述稀土磁鐵電機；第一扭矩傳遞機構(gòu)，選擇地接合及脫離所述第二行星齒輪組，其中，當所述第一扭矩傳遞機構(gòu)被接合時，所述第一扭矩傳遞機構(gòu)向所述第二行星齒輪組提供反作用扭矩；以及第二扭矩傳遞機構(gòu)，選擇地連接及分離所述鐵氧體磁鐵電機和所述第二行星齒輪組的節(jié)點之間的扭矩傳遞，其中，所述第二扭矩傳遞機構(gòu)在被接合時連接所述鐵氧體磁鐵電機和所述第二行星齒輪組以允許其之間的扭矩傳遞，以及其中，所述第二扭矩傳遞機構(gòu)在脫離時分離所述鐵氧體磁鐵電機和所述第二行星齒輪組以阻止其之間的扭矩傳遞；其中，所述變速器能以固定齒輪模式操作，其中所述第一扭矩傳遞機構(gòu)和所述第二扭矩傳遞機構(gòu)二者都被接合，并且所述內(nèi)燃機操作，以消除所述鐵氧體磁鐵電機中的扭矩相關(guān)損失；以及其中，所述變速器能以電動可變變速器模式操作，其中所述第一扭矩傳遞機構(gòu)被脫離，所述第二扭矩傳遞機構(gòu)被接合，并且所述內(nèi)燃發(fā)動機操作，使得所述稀土磁鐵電機給所述鐵氧體磁鐵電機提供反作用扭矩，以使所述鐵氧體磁鐵電機在高速度/低扭矩條件下操作，從而將所述鐵氧體磁鐵電機中的扭矩相關(guān)損失最小化。`
2.如權(quán)利要求1所述的動力總成，其中，所述變速器還包括第三扭矩傳遞機構(gòu)，其選擇地接合及脫離所述第一行星齒輪，其中，當所述第三扭矩傳遞機構(gòu)被接合時，所述第三扭矩傳遞機構(gòu)向所述第一行星齒輪提供反作用扭矩。
3.如權(quán)利要求2所述的動力總成，其中，所述變速器以稀土磁鐵電機電動車輛模式操作，其中所述第三扭矩傳遞機構(gòu)和所述第二扭矩傳遞機構(gòu)都被脫離，所述第一扭矩傳遞機構(gòu)被接合，并且所述內(nèi)燃發(fā)動機不操作。
4.如權(quán)利要求1所述的動力總成，其中，當所述內(nèi)燃發(fā)動機的旋轉(zhuǎn)速度小于所述輸出部的旋轉(zhuǎn)速度，且所述鐵氧體磁鐵電機的旋轉(zhuǎn)速度大于所述輸出部的旋轉(zhuǎn)速度時，所述變速器能以電動可變變速器模式操作。
5.如權(quán)利要求1所述的動力總成,還包括:電池，連接至所述鐵氧體磁鐵電機和所述稀土磁鐵電機二者，且配置為用于向所述鐵氧體磁鐵電機和所述稀土磁鐵電機二者提供功率，并且配置為從所述鐵氧體磁鐵電機和所述稀土磁鐵電機中的至少一個接收功率；以及控制器，連接至所述鐵氧體磁鐵電機和所述稀土磁鐵電機、所述電池和所述變速器，并且配置為用于控制所述鐵氧體磁鐵電機、所述稀土磁鐵電機和所述變速器的操作，并且配置為用于控制所述電池、所述鐵氧體磁鐵電機和所述稀土磁鐵電機之間的功率流。
6.一種用于具有內(nèi)燃發(fā)動機的混合動力車輛的變速器，所述變速器包括:鐵氧體磁鐵電機，可選擇地操作以提供扭矩，從而驅(qū)動所述混合動力車輛；稀土磁鐵電機，可選擇地操作以提供扭矩，從而驅(qū)動所述混合動力車輛； 輸出部，配置為用于將扭矩傳遞至所述車輛的至少一個車輪； 第一行星齒輪組，連接至所述輸出部和所述鐵氧體磁鐵電機； 第二行星齒輪組，連接至所述輸出部和所述稀土磁鐵電機； 第一扭矩傳遞機構(gòu)，可選擇地接合及脫離所述第二行星齒輪組，其中，當所述第一扭矩傳遞機構(gòu)被接合時，所述第一扭矩傳遞機構(gòu)向所述第二行星齒輪組提供反作用扭矩； 第二扭矩傳遞機構(gòu)，選擇地連接及分離所述鐵氧體磁鐵電機和所述第二行星齒輪組的節(jié)點之間的扭矩傳遞，其中，所述第二扭矩傳遞機構(gòu)在接合時連接所述鐵氧體磁鐵電機和所述第二行星齒輪組，以允許所述鐵氧體磁鐵電機和所述第二行星齒輪組之間的扭矩傳遞，并且其中，所述第二扭矩傳遞機構(gòu)在脫離時分離所述鐵氧體磁鐵電機和所述第二行星齒輪組，以阻止所述鐵氧體磁鐵電機和所述第二行星齒輪組之間的扭矩傳遞；以及 其中，在所述第一扭矩傳遞機構(gòu)被脫離，以及所述第二扭矩傳遞機構(gòu)被接合的情況下，所述變速器能以電動可變變速器模式操作，使得所述稀土磁鐵電機給發(fā)動機提供反作用扭矩，以當所述車輛以穩(wěn)定速度巡航時，使所述鐵氧體磁鐵電機在高速度/低扭矩條件下操作，從而將所述鐵氧體磁鐵電機中的扭矩相關(guān)損失最小化。
7.如權(quán)利要求6所述的變速器，其中，當所述內(nèi)燃機的旋轉(zhuǎn)速度小于所述輸出部的旋轉(zhuǎn)速度，以及所述鐵氧體磁 鐵電機的旋轉(zhuǎn)速度大于所述輸出部的旋轉(zhuǎn)速度時，所述變速器能以所述電動可變變速器模式操作。
8.如權(quán)利要求6所述的變速器，當車輛在中等速率下加速時，該變速器能以固定齒輪模式操作，其中所述第一扭矩傳遞機構(gòu)和所述第二扭矩傳遞機構(gòu)被接合，以消除所述鐵氧體磁鐵電機中的扭矩相關(guān)損失。
9.如權(quán)利要求8所述的變速器，還包括第三扭矩傳遞機構(gòu)，其可選擇地接合及脫離所述第一行星齒輪組，其中，當所述第三扭矩傳遞機構(gòu)被接合時，所述第三扭矩傳遞機構(gòu)向所述第一行星齒輪組提供反作用扭矩。
10.如權(quán)利要求9所述的變速器，其能以稀土磁鐵電機電動車輛模式操作，其中所述第三扭矩傳遞機構(gòu)和所述第二扭矩傳遞機構(gòu)被脫離，并且第一扭矩傳遞機構(gòu)被接合，以使得所述稀土磁鐵電機向所述輸出部提供扭矩，從而驅(qū)動所述車輛。
【文檔編號】B60K6/365GK103522891SQ201310280861
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月6日
【發(fā)明者】B.M.康倫, K.M.拉曼, T.J.布洛姆, S.朱爾科維克 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司