使用渦輪發電機的功率分流混合動力總成的制作方法
【技術領域】
[0001]本教導總體包括用于車輛的混合動力總成，其利用排氣膨脹機和由排氣膨脹機供能的發電機。
【背景技術】
[0002]—些功率分流混合動力車輛通過將主功率源連接到差速傳動裝置將來自主功率源的功率分流，主功率源例如為發動機，差速傳動裝置例如為行星齒輪組。在這樣的布置中，可獲得不同的操作模式，包括混合動力操作模式，其中發動機能夠在其最有效操作速度和扭矩下或接近其最有效操作速度和扭矩來操作，同時連接到差速傳動裝置的另一構件或其他構件的一個或多個電動機/發電機被控制來滿足速度和扭矩需求。
[0003]在一些這樣的混合動力車輛中，當電動機/發電機必須作為電動機操作來控制差速傳動裝置的構件時，其需要來自另一功率源的電功率。具有兩個電動機/發電機的混合動力車輛可利用另一個電動機/發電機來操作為發電機，提供電功率以給必須操作為電動機的那個電動機/發電機供能。這可能在通過系統的一般功率流動上游的一些點處形成“功率循環”，其中能量必須從機械能轉變為電能，然后返回到機械能，具有與提高的能量轉換和傳輸相關的功率損失，或在電功率的產生增加到必須用作電動機的發電機/電動機上的負載的情況下具有類似的情形。在一些混合動力配置中，功率循環可能特別效率低，因為其可能使車輪軸的期望運動減慢。
【發明內容】
[0004]混合動力總成具有渦輪發電機，渦輪發電機具有軸。渦輪發電機可由來自發動機的排氣驅動。混合動力總成包括功率分流變速器，其具有輸入構件、輸出構件和控制以改變輸入構件與輸出構件速度比率的比率控制電動機/發電機。在功率分流操作模式過程中，當比率控制電動機/發電機用作電動機時，渦輪發電機與比率控制電動機/發電機電連通，以給比率控制電動機/發電機電供能。
[0005]在本發明的一方面，混合動力總成在輸入分離操作模式過程中具有在輸入構件與輸出構件的預定速度比率處的機械點。在輸入分離操作模式過程中，在大于機械點出現所處的預定速度比率的輸入構件與輸出構件的速度比率下處，比率控制電動機/發電機被控制為用作發電機，并且在小于或等于機械點出現所處的預定速度比率的輸入構件與輸出構件的速度比率處，被控制為用作由發電機供能的電動機和制動器中的一個。例如，在具有輸入分流操作模式的功率分流混合動力車輛中，該輸入分流操作模式具有機械點，在小于機械點出現所處的速度比率的速度比率下，比率控制電動機/發電機必須操作為電動機。渦輪發電機可被用于在這些操作條件下部分地或完全地給比率控制電動機/發電機供能，以使減小或消除與功率循環相關聯的對另一電動機/發電機的依賴。
[0006]混合動力車輛可以是全車輪驅動功率分流車輛，其具有可驅動地聯接到第一驅動軸的輸出構件，和驅動地連接到第二驅動軸并且機械地與第一驅動軸分離的附加電動機/發電機。在這樣的實施例中，電子控制器在全車輪驅動操作模式中控制比率控制電動機/發電機和附加電動機/發電機用作電動機。在輸入分流操作過程中，渦輪發電機提供電功率給比率控制電動機/發電機，緩解或消除對用作發電機的附加電動機/發電機的需要，由此緩解或消除“通過道路”的功率循環，在該功率循環中，附加電動機/發動機將需要減慢第二驅動軸的向前運動來產生電功率。
[0007]在本教導的另一方面，混合動力總成可以是復合分流混合動力總成，例如但不限于具有輸入分流模式和復合分流模式的兩模式混合動力總成。混合動力總成具有在輸入構件與輸出構件的預定速度比率下的機械點，在該機械點處，可執行從輸入分流操作模式到復合分流操作模式的轉變，并且在復合分流操作模式中，具有另一機械點，該另一機械點在輸入構件與輸出構件的另一預定速度比率處。在復合分流操作模式中，連接到不同的齒輪構件的兩個電動機/發電機二者一起起作用以在兩個機械點之間的范圍內的速度比率處控制輸入構件與輸出構件的速度比率。在復合分流操作模式中，這兩個電動機/發電機中的至少一個用作電動機，以將機械功率從輸入構件傳輸到輸出構件。在復合分流操作模式過程中，渦輪發電機提供電功率給用作電動機的電動機/發電機。這減緩或消除附加電動機/發電機提供電功率給用作電動機的電動機/發電機的需求。兩個電動機/發電機在復合分流操作模式中的在兩個機械點之間的范圍外的速度比率處所起的作用彼此相反。通過使用渦輪發電機來給用作電動機的電動機/發電機供能，代替使用另一電動機/發電機給用作電動機的電動機/發電機供能，因而避免否則將在這樣的速度比率下出現的功率循環。
[0008]通過在功率分流操作模式中提供的更大的效率，降低了對固定比率操作模式的需要，增加了用于混合動力車輛的設計選擇。
[0009]還公開了一種混合動力總成，包括:
[0010]渦輪發電機，具有軸；
[0011 ] 功率分流混合動力變速器，具有
[0012]輸入構件；
[0013]輸出構件；
[0014]比率控制電動機/發電機，能控制以改變輸入構件與輸出構件的速度比率；并且
[0015]其中，在混合動力變速器的功率分流操作模式過程中，當比率控制電動機/發電機用作電動機時，渦輪發電機與比率控制電動機/發電機電連通，以給比率控制電動機/發電機電供能。
[0016]其中，功率分流操作模式為輸入分流操作模式；其中，在輸入分流操作模式過程中，在輸入構件與輸出構件的預定速度比率處，混合動力總成具有機械點，在該機械點處，比率控制電動機/發電機靜止；其中，在輸入分流操作模式過程中，在大于輸入構件與輸出構件的預定速度比率的輸入構件與輸出構件的速度比率處，比率控制電動機/發電機被控制為用作發電機；并且
[0017]其中，在輸入分流操作模式過程中，在小于或等于所述預定速度比率的輸入構件與輸出構件的速度比率下，比率控制電動機/發電機被控制為用作由渦輪發電機供能的制動器和電動機中的一個。
[0018]其中，功率分流混合動力變速器包括差速齒輪組，該差速齒輪組具有第一構件、第二構件和第三構件；其中，輸入構件與第一構件連接以與其一致旋轉，輸出構件與第二構件連接以與其一致旋轉，并且比率控制電動機/發電機連接到第三構件以一致旋轉；并且還包括:
[0019]第一制動器，能選擇性地接合以保持第一構件靜止；
[0020]第一離合器，能選擇性地接合以連接第二構件，以與第三構件一致旋轉；
[0021]第二離合器，能選擇性地接合以將輸出構件連接到最終驅動傳動裝置；
[0022]其中，在純電動操作模式中，第一制動器和第二離合器被接合，第一離合器被脫離，并且比率控制電動機/發電機被控制以用作電動機；
[0023]其中，在輸入分流操作模式中，第二離合器被接合，并且第一制動器和第一離合器被脫離，并且渦輪發電機提供電功率給用作電動機的比率控制電動機/發電機；并且
[0024]其中，在固定比率操作模式中，第一離合器和第二離合器被接合，第一制動器被脫離，并且發動機運行。
[0025]混合動力總成還包括:
[0026]第一驅動軸和第二驅動軸；其中，輸出構件能驅動地連接到第一驅動軸；
[0027]附加電動機/發動機，驅動地連接到第二驅動軸，并且與混合動力變速器和第一驅動軸機械分離；
[0028]其中，在全車輪驅動操作模式中，比率控制電動機/發電機和附加電動機/發電機用作電動機。
[0029]其中，變速器具有差速齒輪組，該差速齒輪組具有第一構件、第二構件和第三構件；其中，輸出構件連接到第二構件以一致旋轉；并且
[0030]其中，比率控制電動機/發電機連接到第三構件以一致旋轉。
[0031]其中，差速齒輪組為第二差速齒輪組；并且還包括:
[0032]第一差速齒輪組，具有第一構件、第二構件和第三構件；
[0033]其中，輸入構件連接到第一差速齒輪組的第一構件以一致旋轉；
[0034]電動機/發電機，連接到第一差速齒輪組的第三構件以一致旋轉；
[0035]互連構件，持續地將第一差速齒輪組的第二構件連接到第二差速齒輪組的第二構件以一致旋轉；
[0036]第一離合器，能選擇性地接合以將第二差速齒輪組的第一構件與第一差速齒輪組的第三構件連接以一致旋轉；和
[0037]第一制動器，能選擇性地接合以保持第二差速齒輪組的第一構件靜止。
[0038]其中，第二差速齒輪組的第一構件為齒環構件，第二差速齒輪組的第二構件為支架構件，并且第二差速齒輪組的第三構件為太陽齒輪構件。
[0039]其中，功率分流操作模式為復合分流操作模式；其中，混合動力總成具有第一機械點，在該第一機械點處，連接