电动无级变速器以及包括它的车辆的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于车辆的电动无级变速器。并且，本发明还涉及一种包括该电 动无级变速器的车辆。
【背景技术】
[0002] 通常，混合动力变速器具有单个的电动马达和单个的行星齿轮组，所述混合动力 变速器能够对于发动机实现连续可变速比，由此其也被称作电动无级变速器（electric Continuously Vari油le Transmission:eCVT)。所述电动无级变速器具有多种驱动模式， 例如纯发动机驱动模式、纯电动马达驱动模式等。
[0003] 丰田混合动力系统灯oyota Hybrid System:T服）作为混合动力系统的代表是已 知的并且被广泛应用在混合动力领域中。图1示出了 T服的动力系统的结构。
[0004] 如图1所示，T服是一种高效的混合动力系统，其具有一个行星齿轮组和两个电动 马达，其中一个是电动机，另一个称为发电机。在该T服中，发动机连接到行星齿轮架，发电 机连接到太阳轮，且电动机连接到齿圈，并且该T服将动力从齿圈输出到车轮。
[0005] 图2示出了 T服的分离系统的工作原理。通过两个电动马达的速度调节，发动机 能够总是在最高效区域中工作。
[0006] 然而，T服的结构决定了在高速（车速高于lOOkph)行驶的情况下发动机必须起 动。如果发动机不起动，则连接到太阳轮的发电机将超过设计的转速，所WTHS不能实现高 速纯电驱动。因此，对于插电式混合动力车辆和增程式电动车，THS不能满足高速纯电驱动 的要求，如图3所示。
[0007] 进一步，T服使用两个电动马达，即连接到太阳轮的发电机和连接到齿圈的电动 机，两个电动马达的总功率超过lOOkw，而在单个电动马达情况下，能够使用仅仅20kw的电 动马达就能达到电驱动下的相同车辆性能。显见，与单个电动马达相比，THS产生来自于电 动马达和功率电子装置的附加成本。
[0008] 进一步，通常意义上，直接机械能量路径（燃料一发动机一车轮）的能量效率总是 高于另一路径（燃料一发动机一发电机一电动马达驱动装置一车轮）的能量效率。但是， 在多数驱动情况下THS总是含有一定比例的后一条路径，送降低了系统效率，请见图4。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种高效的混合动力系统结构，其能够在不同的运行条件 下保持发动机和电动马达在高效区域中运行，并且其能够用于从全混合到插电式混合直到 增程式电动车的车辆动力混合。
[0010] 上述目的通过根据本发明的用于车辆的电动无级变速器和根据本发明的包括该 电动无级变速器的车辆来实现。
[0011] 根据本发明，提供一种电动无级变速器，其特征在于包括；电动马达；连接外部的 第一离合器；行星齿轮组，所述行星齿轮组布置在所述电动马达和所述第一离合器之间，并 且包括太阳轮、行星架和齿圈；第二离合器，所述第二离合器布置在所述第一离合器和所述 齿圈之间；第Η离合器，所述第Η离合器布置在所述第一离合器和所述太阳轮之间；制动 器，所述制动器固定连接到所述电动无级变速器的壳体，用于锁定或释放所述齿圈，和换档 执行器，所述换档执行器固定连接到所述太阳轮，并且可断开地连接到所述电动马达W从 所述电动马达输出动力或者将动力输入到电动马达。
[0012] 由此，本发明中，通过电动马达和多个离合器的组合实现大于lOOkph的高速电驱 动，从而满足插电式混合动力车辆和增程式电动车的要求。本发明中，使用行星齿轮组、离 合器和制动器来实现用于发动机驱动和电动马达驱动两者的换档动力转移，由此实现了混 合动力车辆的无动力中断换档。此外，通过本发明的电动无级变速器，能够在没有外部起动 器的情况下利用离合器控制实现所有发动机起动。对于静止起动或驾驶期间的发动机起 动，都能够容易地通过离合器起动发动机，而不需要外部起动器。此外，在变速器中，还容易 实现发动机和电动马达的并联驱动W及发动机的负荷点转移。
[0013] 优选地，所述电动无级变速器包括单个的电动马达。
[0014] 本发明中，仅仅使用单个电动马达由此降低了系统成本，通过单个电动马达实现 大于lOOkph的高速电驱动，从而满足插电式混合动力车辆和增程式电动车的要求。此外， 本发明优选使用单个的行星齿轮组，W进一步降低了系统成本。
[0015] 优选地，所述换档执行器是单个的两侧面卡爪离合器，所述两侧面卡爪离合器的 一个侧面能够与所述电动无级变速器的壳体接合，而另一个侧面能够与所述电动马达接 合。
[0016] 本发明中，使用单个的两侧面卡爪离合器。由此，简化了对电动马达的控制。由于 卡爪离合器可W断开电机的连接，从而使得车辆附件如空调，转向等系统在任意车辆工况 下，都可W通过电动马达进行驱动而不影响车辆本身的运行。
[0017] 优选地，所述电动无级变速器具有两个纯电驱动档位，并且为了实现所述两个纯 电驱动档位中的第一档位，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第Η离合器都脱开，所 述制动器接合并且所述换档执行器接合到所述电动马达，并且为了实现所述两个纯电驱动 档位中的第二档位，所述第一离合器脱开，所述第二离合器和所述第Η离合器接合，所述制 动器脱开并且所述换档执行器接合到所述电动马达。
[0018] 本发明中，仅通过电动马达实现车辆的驱动，电动马达能够向前转动或者反转，从 而实现车辆的前进或后退。
[0019] 优选地，所述电动无级变速器具有Η个纯发动机驱动档位，并且为了实现所述Η 个纯发动机驱动档位中的第一档位，所述第一离合器接合，所述第二离合器脱开，所述第Η 离合器接合，所述制动器接合并且所述换档执行器处于中间位置，为了实现所述Η个纯发 动机驱动档位中的第二档位，所述第一离合器和所述第二离合器接合，所述第Η离合器脱 开，所述制动器脱开并且所述换档执行器接合到所述电动无级变速器的壳体，并且为了实 现所述Η个纯发动机驱动档位中的第Η档位，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第 Η离合器接合，所述制动器脱开并且所述换档执行器位于中间位置。
[0020] 本发明中，仅通过发动机和离合器元件协作实现车辆的纯发动机起步W及驱动。 送在电池具有极低的荷电状态或者电池部件出现故障时尤为有利。进一步，纯发动机驱动 时，电动马达能够完全与系统断开，由此降低了总的惯性质量。
[0021] 优选地，所述电动无级变速器具有电动无级变速模式，并且为了实现所述电动无 级变速模式，所述第一离合器和所述第二离合器接合而所述第Η离合器脱开，所述制动器 脱开并且所述换档执行器接合到所述电动马达。
[0022] 在电动无级变速模式中，发动机能够更好地进行负荷点转移，由此使得发动机在 最优或最高效区域中运行。
[0023] 优选地，所述电动无级变速器具有两个混合驱动档位，并且为了实现所述两个混 合驱动档位中的第一档位，所述第一离合器接合，所述第二离合器脱开，所述第Η离合器接 合，所述制动器接合并且所述换档执行器接合到所述电动马达，并且为了实现所述两个混 合驱动档位中的第二档位，所述第一离合器、所述第二离合器和所述第Η离合器都接合，所 述制动器脱开并且所述换档执行器接合到所述电动马达。
[0024] 优选地，所述电动无级变速器具有停车发电模式，并且为了实现所述停车发电模 式，所述第一离合器接合，所述第二离合器脱开，所述第Η离合器接合，所述制动器脱开并 且所述换档执行器接合到所述电动马达。
[0025] 优选地，所述电动无级变速器具有驻车模式，并且为了实现所述驻车模式，所述第 一离合器、所述第二离合器和所述第Η离合器都脱开，所述制动器接合并且所述换档执行 器接合到所述电动无级变速器的壳体。
[0026] 根据本发明，还提供一种车辆，所述车辆包括主动力源和电动无级变速器，所述电 动无级变速器布置在所述主动力源和车轮之间，其特征在于，所述电动无级变