CN117460902A - 电力式变速传动系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于设定变速器传动比的行星齿轮系统，包括：外部环形齿轮；多个行星齿轮；内部太阳齿轮；第一旋转输入件，其联接到外部环形齿轮、所述多个行星齿轮和内部太阳齿轮中的一者；第二旋转输入件，其联接到外部环形齿轮、所述多个行星齿轮和内部太阳齿轮中的另一者；以及旋转输出件，其联接到外部环形齿轮、所述多个行星齿轮和内部太阳齿轮中的剩余一者。在一些情况下，该行星齿轮系统与第二行星齿轮系统组合，并且该行星齿轮系统的第一旋转输入件和第二行星齿轮系统的第一旋转输入件是相同的，从而允许从三个输入件产生两个独立的输出。

Description

电力式变速传动系统和方法
背景
传统的汽油和柴油动力车辆排放温室气体，并且随着越来越多的国家试图降低排放，对电动车辆和设备的需求增加。因此，电动车辆和设备(包括其传动系统)的设计和效率比以往任何时候都更加重要。需要更有效和更灵活的电动车辆传动系统来满足这种增长的需求。
发明内容
提供了电力式变速传动系统和方法。有利的是，本文所述的电力式变速传动系统的简单设计允许独立控制电动和/或混合动力车辆/设备中的各个车轮(例如，沿着轴或在单个车轮构造中)，同时使用选择最有效的速度对(例如，输入的速度对)的方法来提供期望的输出速度。此外，本文描述的电力式变速传动系统和方法的某些实施例允许联合设计，该联合设计允许三输入两输出设计的输入共享。此外，通过提供由如本文所述的电力式变速传动系统的某些实施方式中所提供的一个或多个轴承支承的力矩偏移，实现了扭矩倍增。
电力式变速传动系统可用于设定变速器的传动比，并且包括第一齿轮系统，所述第一齿轮系统包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，其中第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮各自均与第一齿轮系统的其他齿轮中的至少一者机械接合。该系统还包括联接到第一齿轮的第一旋转输入件、联接到第二齿轮的第二旋转输入件和联接到第三齿轮的第一旋转输出件。
在某些情况下，该系统还包括第二齿轮系统，所述第二齿轮系统包括：第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮，其中第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮各自均与第二齿轮系统的其他齿轮中的至少一者机械接合。在一些情况下，该系统还包括在与第一齿轮相反的一侧联接到第四齿轮的第一旋转输入件、联接到第五齿轮的第三旋转输入件、和联接到第六齿轮的第二旋转输出件。
在某些情况下，该系统还包括第一正齿轮和第二正齿轮，其中第一旋转输入件通过第一正齿轮联接到第一齿轮，第二旋转输入件通过第二正齿轮联接到第二齿轮。在一些情况下，该系统还包括联接到第一旋转输入件的第一旋转输入件轴承和联接到第二旋转输入件的第二旋转输入件轴承。在一些情况下，该系统还包括联接到第一旋转输出件的一个或多个旋转输出件轴承。在一些情况下，第一齿轮系统构造成实现力矩偏移以支承第一旋转输入件、第二旋转输入件和第一旋转输出件上的扭矩力。在一些情况下，第一旋转输入件轴承和第二旋转输入件轴承与第一旋转输出件轴承不同轴。在一些情况下，第一旋转输入件轴承、第二旋转输入件轴承和第一旋转输出件轴承联接到变速器支座。
在某些情况下，在运行期间，第一旋转输入件以与第二旋转输入件移动第二齿轮相同的圆周速度移动第一齿轮，以经由第三齿轮实现第一旋转输出件的空档运行。在一些情况下，在运行期间，第一旋转输入件以比第二旋转输入件移动第二齿轮快的圆周速度移动第一齿轮，以经由第三齿轮实现第一旋转输出件的正向运行。在一些情况下，在运行期间，第一旋转输入件以比第二旋转输入件移动第二齿轮低的圆周速度移动第一齿轮，以经由第三齿轮实现第一旋转输出件的反向运行。
在某些情况下，第一齿轮为外部环形齿轮，第二齿轮为内部太阳齿轮，第三齿轮为多个行星齿轮。在一些情况下，第一齿轮是外部环形齿轮，第二齿轮是内部太阳齿轮，第三齿轮是偏心齿轮。在一些情况下，该系统还包括接合外部环形齿轮和内部太阳齿轮的双偏心齿轮，其中偏心齿轮联接到双偏心齿轮。在一些情况下，外部环形齿轮和内部太阳齿轮的基径相等，并且双偏心齿轮是锥形/圆锥形的，以适应外部环形齿轮和内部太阳齿轮的相等基径。在一些情况下，该系统还包括在外部环形齿轮、内部太阳齿轮和双偏心齿轮中的每一者上的轮齿。在一些情况下，该系统还包括在外部环形齿轮、内部太阳齿轮和双偏心齿轮中的每一者上的摩擦控制部。
在某些情况下，在运行期间，第一旋转输入件和第二旋转输入件的运动被同时调节，直到达到期望的输出速度。在一些情况下，在运行期间，动力的传递被反向，以向第一旋转输出件提供制动力或者向动力源提供能量回收。
一种控制电力式变速传动系统的方法，包括：接收期望的第一旋转输出件速度；使用通用速度线性方程确定产生所述期望的第一旋转输出件速度所需的恒速线；测量传动系统的第一旋转输出件的实际输出速度；将所述期望的第一旋转输出件速度与传动系统的所述第一旋转输出件的实际输出速度进行比较；调节传动系统的所述第一旋转输入件和传动系统的所述第二旋转输入件，直到所述期望的第一旋转输出件速度与传动系统的所述第一旋转输出件的实际输出速度相匹配；以及基于效率图将传动系统的第一旋转输入件和传动系统的第二旋转输入件优化为对于所述期望的第一旋转输出件而言最有效的速度对。
在某些情况下，该方法还包括：接收期望的第二旋转输出件速度；使用通用速度线性方程确定产生所述期望的第二旋转输出件速度所需的恒速线；测量传动系统的第二旋转输出件的实际输出速度；将期望的第二旋转输出件速度与传动系统的所述第二旋转输出件的实际输出速度进行比较；调节传动系统的第三旋转输入件和传动系统的第四旋转输入件，直到所述期望的第二旋转输出件速度与传动系统的第二旋转输出件的实际输出速度相匹配；以及基于效率图将传动系统的第三旋转输入件和传动系统的第四旋转输入件优化为对于所述期望的第二旋转输出件而言最有效的速度对。
在某些情况下，该方法还包括使传动系统的第一旋转输出件的实际输出速度与传动系统的第二旋转输出件的实际速度相匹配，以实现直线驱动运动。在一些情况下，该方法还包括：接收左转运动的指示；以及响应于所述左转运动的指示，相对于传动系统的所述第二旋转输出件的实际速度降低传动系统的所述第一旋转输出件的实际速度。在一些情况下，该方法还包括：接收右转运动的指示；以及响应于所述右转运动的指示，相对于传动系统的所述第二旋转输出件的实际速度增加传动系统的所述第一旋转输出件的实际速度。
在某些情况下，变速传动系统的第一旋转输入件联接到第一电机，传动系统的第二旋转输入件联接到第二电机，并且该方法还包括在零扭矩负载下启动第一电机或第二电机。在一些情况下，该方法还包括减少电机扭矩波动的传递。
用于设定变速器传动比的联合系统形式的可变传动系统包括左齿轮系统、右齿轮系统、联接到左齿轮系统和右齿轮系统的第一旋转输入件、联接到左齿轮系统的第二左旋转输入件、联接到右齿轮系统的第二右旋转输入件、联接到左齿轮系统的左旋转输出件和联接到右齿轮系统的右旋转输出件。在一些情况下，在运行期间，左旋转输出件的速度独立于右旋转输出件的速度。
提供本发明内容是为了以简化形式介绍一些构思，这些构思将在下文的具体实施方式中进一步描述。该发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。
附图说明
图1示出了非固定行星齿轮组。
图2A和图2B示出了偏心齿轮组。
图3A-3D示出了双偏心齿轮组。
图4示出了对称双偏心齿轮组。
图5示出了太阳齿轮作为输出件的非固定行星齿轮组的速度对图表。
图6示出了用于选择电机速度作为期望功率的函数的效率图。
图7示出了应用于非固定行星齿轮组的轴承所支持的力矩偏移。
图8A和图8B示出了应用于偏心齿轮组的轴承所支持的不对称性。
图9示出了应用于非固定行星齿轮组的轴承所支持的不对称性。
图10示出了由应用于非对称非固定行星齿轮组的轴承所支持的两个力矩偏移。
图11示出了应用于T形构型齿轮组的轴承所支持的力矩偏移。
图12示出了两个非固定行星齿轮组，其联接到相同的第一旋转输入件，但联接到不同的第二旋转输入源。
图13示出了由应用于两个非固定行星齿轮组的轴承所支持的力矩偏移，所述两个非固定行星齿轮组联接到相同的第一旋转输入件，但联接到不同的第二旋转输入源。
图14示出了控制传动系统的方法。
图15示出了一些实施例中使用的控制器部件的框图。
具体实施方式
提供了电力式变速传动系统和方法。有利的是，本文所述的电力式变速传动系统的简单设计允许独立控制电动和/或混合动力车辆/设备中的各个车轮(例如，沿着轴或在单个车轮构造中)，同时使用选择最有效的速度对(例如，输入的速度对)的方法来提供期望的输出速度。此外，本文描述的电力式变速传动系统和方法的某些实施例允许联合设计，该联合设计允许三输入两输出设计的输入共享。此外，通过提供由如本文所述的电力式变速传动系统的某些实施方式中所提供的一个或多个轴承支承的力矩偏移，实现了扭矩倍增。
可用于所述电力式变速传动系统的齿轮组有多种不同构造，包括图1、2A、2B、3A-3D和4所示的齿轮组。
图1所示为非固定行星齿轮组。参考图1，非固定行星齿轮组100包括外部环形齿轮102、多个行星齿轮104和内部太阳齿轮106。在一些情况下，外部环形齿轮102联接到第一旋转输入件，内部太阳齿轮106联接到第二旋转输入件，并且所述多个行星齿轮104联接到旋转输出件(例如，通过行星齿轮架)。
在这种输入和输出构造下，在运行期间，行星齿轮组100具有以下状态：在相同的圆周速度和/或旋转速度(例如，彼此相反的方向)下使第一旋转输入件移动外部环形齿轮102并且使第二旋转输入件移动内部太阳齿轮106，以经由所述多个行星齿轮104实现旋转输出件的空档运行；使第一旋转输入件以比第二旋转输入件移动太阳齿轮106更快的圆周速度和/或旋转速度移动外部环形齿轮102，以经由所述多个行星齿轮104实现旋转输出件的正向运行；以及使第一旋转输入件以比第二旋转输入件移动太阳齿轮106更低的圆周速度和/或旋转速度移动外部环形齿轮102，以经由所述多个行星齿轮104实现旋转输出件的反向运行。
图2A和2B示出了偏心齿轮组。参考图2A和2B，偏心齿轮组200包括外部环形齿轮202、具有输入侧206和输出侧208的内部太阳齿轮204、联接到内部太阳齿轮204的输出侧208的偏心曲柄齿轮210、联接到外部环形齿轮202的第一旋转输入件、联接到内部太阳齿轮204的输入侧206的第二旋转输入件、以及联接到偏心曲柄齿轮210的第一旋转输出件。
在这种输入和输出构造下，在运行期间，偏心齿轮组200具有以下状态：在相同的圆周速度和/或旋转速度(例如，彼此相反的方向)下使第一旋转输入件移动外部环形齿轮202并且使第二旋转输入件移动内部太阳齿轮204，以实现偏心曲柄齿轮210的空档运行(例如，偏心曲柄齿轮210无轨道运动)；使第一旋转输入件以比第二旋转输入件移动内部太阳齿轮204更快的圆周速度和/或旋转速度移动外部环形齿轮202，以实现偏心曲柄齿轮210的正向运行(例如，偏心曲柄齿轮210的正轨道运动)；以及使第一旋转输入件以比第二旋转输入件移动内部太阳齿轮204更低的圆周速度和/或旋转速度移动外部环形齿轮202，以实现偏心曲柄齿轮210的反向运行(例如，偏心曲柄齿轮210的负轨道运动)。
图3A-3D示出了双偏心齿轮组。参考图3A和3B，双偏心齿轮组300包括外部环形齿轮302、内部太阳齿轮304、接合外部环形齿轮302和内部太阳齿轮304的双偏心齿轮306、联接到双偏心齿轮306的偏心曲柄齿轮308、联接到外部环形齿轮302的第一旋转输入件、联接到内部太阳齿轮304的第二旋转输入件、和联接到偏心曲柄齿轮308的第一旋转输出件。
在这种输入和输出构造下，在运行期间，偏心齿轮组300具有以下状态：在相同的圆周速度和/或旋转速度(例如，彼此相反的方向)下使第一旋转输入件移动外部环形齿轮302并且使第二旋转输入件移动内部太阳齿轮304，以实现偏心曲柄齿轮308的空档运行；使第一旋转输入件以比第二旋转输入件移动内部太阳齿轮304更快的圆周速度和/或旋转速度移动外部环形齿轮302，以实现偏心曲柄齿轮308的正向运行；以及使第一旋转输入件以比第二旋转输入件移动内部太阳齿轮304更低的圆周速度和/或旋转速度移动外部环形齿轮302，以实现偏心曲柄齿轮308的反向运行。
参见图3C和图3D，双偏心齿轮320联接到偏心曲柄齿轮322(例如，未示出内部太阳齿轮或外部环形齿轮)。双偏心齿轮320包括用于接合内部太阳齿轮(例如，图3A的内部太阳齿轮304)的内齿324和用于接合外部环形齿轮(例如，图3A的外部环形齿轮302)的外齿326。在其他情况下，双偏心齿轮320包括摩擦控制部(例如，双偏心齿轮、内部太阳齿轮和/或外部环形齿轮通过摩擦相对于彼此移动)。应当理解，上述偏心齿轮组200和行星齿轮组100也可以包括内齿和外齿和/或摩擦控制部。此外，摩擦控制部指的是使用由相对于彼此移动的物体(例如，齿轮)的表面产生的摩擦力，其中摩擦力大到足以移动原本静止的物体而没有显著的滑动。
图4示出了对称双偏心齿轮组。参考图4，对称双偏心齿轮组400包括外部环形齿轮402、内部太阳齿轮404、接合外部环形齿轮402和内部太阳齿轮404的锥形双偏心齿轮406、联接到锥形双偏心齿轮406的偏心曲柄齿轮408、联接到外部环形齿轮402的第一旋转输入件和联接到内部太阳齿轮404的第二旋转输入件。在一些情况下，由于锥形双偏心齿轮406，外部环形齿轮402和内部太阳齿轮404的直径是相同的，从而有利地允许输入速度比其他配置和平衡负载更接近。换句话说，锥形双偏心齿轮406的圆锥/锥形形状适应外部环形齿轮402和内部太阳齿轮404的相等基径。
应理解，尽管输出件、第一输入件和第二输入件是针对上述每个系统/构造进行定义的，但输出件、第一输入件和/或第二输入件可与相应系统中描述的任何一个齿轮相连接。
图5示出了太阳齿轮作为输出件的非固定行星齿轮组的恒速线图。每条线由无限数量的速度对组成。速度对是指代表输入件(例如，第一和第二旋转输入件)的速度的一对数字。理论上，速度对的范围是无限的，但是在实际应用中，速度对受到轴承、齿轮和旋转输入最大速度的限制。速度对可以由特定机械构造(例如，行星齿轮组、偏心齿轮组、双偏心齿轮组和/或对称双偏心齿轮组，以及齿轮组中每个齿轮的齿数和/或直径)的通用控制规则产生。通用控制规则由用于输出的齿轮/元件定义。
非固定行星齿轮组有三个潜在输出件(例如，内部太阳齿轮、所述多个行星齿轮和外部环形齿轮)，其余两个齿轮用作输入件。作为输出件的内部太阳齿轮的圆周速度和/或旋转速度(Ssun)、作为输出件的所述多个行星齿轮的圆周速度和/或旋转速度(Splanet)、以及作为输出件的外部环形齿轮的圆周速度和/或旋转速度(Sring)的通用控制规则如下：
Ssun＝((Tsun+Tring)/Tsun)x Splanet-(Tring/Tsun)x Sring
Splanet＝(Tring/(Tsun+Tring))x Sring+(Tsun/(Tsun+Tring))x Ssun
Sring＝((Tsun+Tring)/Tring)x Splanet-(Tsun/Tring)x Ssun。
应理解，“S”是指圆周速度和/或转速，“T”是指该齿轮的齿数。然而，对于摩擦控制部设计，齿数可以用该部件的周长来代替。
偏心齿轮组的偏心曲柄齿轮的轨道运动速度的通用控制规则如下：
Sorbit＝SRing-SSun x(TSun/TRing)。
例如，作为输出件的所述多个行星齿轮的圆周速度和/或旋转速度(Splanet)的通用控制规则产生通用速度线性方程：
Y＝((TRing+TSun)/TRing)X-S(TRing/TSun)。
该方程可为任何所需的输出速度建立速度线。对于任何期望的输出速度，恒速线包括无限数量的速度对。事实上，这允许输入和输出速度分离，从而允许旋转输入源的最大效率设置。应当理解，X和Y变量是来自直线的斜率截距方程(Y＝mX+b)的相同变量。在任何情况下，对于通用速度线性方程，当输出速度为零时，最后一项(例如“-S(TRing/TSun)”)将被忽略，该方程将产生特定齿数的空档速度线。
参见图5，图示了太阳齿轮作为输出件的非固定行星齿轮组的速度对图表500。图表500包括外部环形齿轮速度的输入(例如，沿着Y轴502)，以及所述多个行星齿轮速度的输入(例如，沿着X轴504)。沿着空档线506的外部环形齿轮速度和所述多个行星齿轮速度的任何组合导致太阳齿轮的输出速度为零。例如，具有针对所述多个行星齿轮速度的-100单位的输入和针对外部环形齿轮速度的-140单位的输入的速度对(例如，表示为点508)导致太阳齿轮的输出速度为零。具有针对所述多个行星齿轮速度的100个单位的输入和针对外部环形齿轮速度的140个单位的输入的速度对(例如，表示为点510)也导致太阳齿轮的输出速度为零。实际上，沿着空档线506找到的任何速度对均导致太阳齿轮的输出速度为零。
沿850单位速度线512的外部环形齿轮速度和所述多个行星齿轮速度的任何组合导致太阳齿轮的输出速度为850单位。所述单位可以是每分钟转数(RPM)、度/秒等。例如，具有针对所述多个行星齿轮速度的180个单位的输入和针对外部环形齿轮速度的-100个单位的输入的速度对(例如，表示为点514)导致太阳齿轮的850个单位的输出速度。具有针对所述多个行星齿轮速度的320个单位的输入和针对外部环形齿轮速度的100个单位的输入的速度对(例如，表示为点516)导致太阳齿轮的850个单位的输出速度。实际上，沿着850单位速度线512找到的任何速度对导致太阳齿轮的输出速度为850单位。空档线506和850单位速度线512的斜率都是1.4，因为斜率由齿轮组的齿数和/或齿轮组的周长决定。应当理解，任一输入的变化都会改变输出速度。
如下表1所示，通过改变输入，输出以非线性方式变化。例如，由针对所述多个行星齿轮的速度的6000个单位和针对外部环形齿轮的速度的8400个单位(内部太阳齿轮为20个齿，外部环形齿轮为50个齿)构成的速度对，太阳齿轮的输出速度为零。行星齿轮的输入速度增加1，太阳齿轮的输出速度增加3.5(例如，从0到3.5)。将两个输入速度各增加1，太阳齿轮的输出速度仅增加1(例如，0到1)，这表明两个输入速度同时变化，直到达到期望的输出速度(例如，实现对输出速度的更精细控制)。然而，仅通过将外部环形齿轮的速度改变到8000个单位(例如，从8400个单位改变)，而其他一切都相同，内部太阳齿轮的输出改变到1000个单位。
表1进一步示出了电动变速器的全部运行范围。反向运行(10个单位的速度)至高正向速度(-1000个单位的速度)。还示出了装置的高度非线性方面。随着主输入从9001变为9500(5.5％)，输出速度从-2变为-1000，增加了50,000％。
表1
如下表2所示，变量的变化(例如，用作输出件的齿轮、任一输入件的速度和/或齿轮的齿数)会导致输出速度的(有时是剧烈的)变化。
表2
上文描述了通过两个旋转输入控制输出速度，然而，所需功能取决于所用控制方法的类型。对于某些应用，控制可以指定输入电机功率，并允许系统在三个相反的扭矩(两个输入和一个输出)之间找到自然的设定点。如果指定了两个速度输入(如上所述)，则系统被正向控制。如果指定了一个速度输入，而指定了其他输入功率，则系统是半正控制的。如果两个输入都是功率控制，则系统是浮动控制的。事实上，系统控制主要有三种类型：基于功率的控制、基于效率的控制和基于速度的控制。任一输入可以使用共同的或不同的控制方法，并且控制方法可以在运行期间改变。
基于速度的控制指定输入的速度(如上所述)。基于功率的控制通过对驱动电机可用的功率进行直接节流来实现(例如，通过脉宽调制方法，这类似于汽油动力车辆的驾驶员通过节气门控制速度)。基于效率的控制需要用于控制输入的电机效率图。该图用恒定功率曲线和每条效率最高的曲线的交点绘制。所得到的曲线用于将电机速度指定为期望功率的函数。
图6示出了用于选择电机速度作为期望功率的函数的效率图。参考图6，示出了电机的效率图600。效率图600绘出了20马力602和30马力604的恒定功率曲线。还绘制了最佳效率曲线606。因此，对于任何期望的速度和/或功率输入，可以选择沿着最佳效率曲线606的最有效点。例如，如果20马力是期望的，最佳效率曲线606和20马力的恒定功率曲线602的交点608可被选择作为输入。
例如，基于效率的控制可用作第一输入，并且基于功率的控制可用作第二输入。当期望输出30％的功率时，第一输入将以与该功率水平下的最高效率相关的速度操作。次输入将简单地提供最大功率的30％。然后，对于给定的输入和输出负载，系统将浮动到其自然输出速度(这是半正控制)。这应该处于或接近与主输入的最高效率和次输入的最佳效率相关的扭矩水平。为了实现这一点，系统将通过选择正确的行星齿轮比来平衡输入电机的扭矩需求。
上述三种类型的控制可针对不同的应用进行修改。软起动和更精确的速度控制可以通过复合速度调节来实现，这是正控制的一种改进。在这种情况下，主输入速度和次输入速度一起改变并协同工作。这允许更精确地控制输出速度。在车辆低速运行的情况下，系统可以选择复合速度调节来提供更好的控制，然后切换到加速和高速运行的另一种模式。
锯齿控制是正控制的另一种变型。在这种情况下，第二输入速度被调节，而第一输入速度被固定。一旦第二输入速度达到期望的最大值，第一和第二输入速度都沿着恒速线向下调节到期望的最小第二输入速度。然后，在第一输入速度固定的情况下，第二输入速度增加，并且该过程重复。这允许两个输入在较窄的速度范围内操作。
运动控制是锯齿控制的延伸。在这种情况下，锯齿控制被系统放大，并被设计为被“感觉到”。这模拟了传统变速器中的换档。
再生制动通过利用输入为发电机的电机来实现。在这种情况下，机械输出成为系统输入。通过沿着速度线移动以达到空档速度线，电极被控制来对抗该输入。在一些情况下，在运行期间，动力传动被反向以提供制动和能量回收。
速度对的正控制选择总是指定第一和第二输入件的速度。执行速度对的正控制选择的系统首先使用通用速度线性方程确定产生期望输出速度所需的恒速线。接下来，测量当前输出速度并与期望输出速度进行比较。然后，通过加速或减速输入速度来调整速度对，以产生期望的输出速度。从输入件(例如电机)提供或移除的功率与测量速度和期望速度之间的差成比例。系统基于其控制算法计算和控制功率，这取决于具体应用(例如跑车与卡车)。该系统还监控每个输入速度朝向速度线的进展，并调整相对功率以确保它们一起移动。一旦达到期望的速度，系统优化到当前条件下最有效的速度对(例如，基于效率图)。测量提供给主驱动器的功率，并与从效率图创建的功率-效率曲线进行比较。第一输入件的速度被调整到该速度，第二输入件被调整到该速度对的相应值，以保持两个输入件都在恒速线上。
图7示出了应用于非固定行星齿轮组的轴承支承的力矩偏移。参考图7，非固定行星齿轮组700包括联接到第一正齿轮704的第一旋转输入件702；第一正齿轮704与行星齿轮架706机械接合(例如，第一旋转输入件702通过第一正齿轮704驱动行星齿轮架706)。在一些情况下，行星齿轮架706通过外齿与第一正齿轮704机械接合；在一些情况下，行星齿轮架706通过摩擦控制部与第一正齿轮704机械接合。行星齿轮架706还包括与外部环形齿轮710和内部太阳齿轮712机械接合(例如，通过外齿或摩擦控制部)的多个行星齿轮708。包括联接到第一旋转输入件702的第一旋转输入件轴承714，以支承第一旋转输入件702上的扭矩力。
非固定行星齿轮组700还包括联接到第二正齿轮718的第二旋转输入件716；第二正齿轮718与外部环形齿轮710机械接合(例如，第二旋转输入件716通过第二正齿轮718驱动外部环形齿轮710)。在一些情况下，外部环形齿轮710通过外齿与第二正齿轮718机械接合；在一些情况下，外部环形齿轮710通过摩擦控制部与第二正齿轮718机械接合。外部环形齿轮710也与所述多个行星齿轮708机械接合(例如，通过内齿或摩擦控制部)。包括联接到第二旋转输入件716的第二旋转输入件轴承719，以支承第二旋转输入件716上的扭矩力。在该示例中，第二旋转输入件716是中空的，这允许第一旋转输入件702放置在第二旋转输入件内，使得第一和第二旋转输入件702、716对准和/或沿着相同的轴线运行。
非固定行星齿轮组700还包括联接到内部太阳齿轮712的第一旋转输出件720；内部太阳齿轮712与所述多个行星齿轮708机械接合(例如，通过外齿或摩擦控制部)。如上所述，内部太阳齿轮712的运动取决于所述多个行星齿轮708/行星齿轮架706和外部环形齿轮710的旋转运动(例如，RPM)。还包括一个或多个输出轴承722，所述一个或多个输出轴承联接到第一旋转输出件720，以支承第一旋转输出件720上的扭矩力。如图所示，第一旋转输入件轴承714和第二旋转输入件轴承719与所述一个或多个第一旋转输出件轴承722不同轴，这导致轴承714、719和722上的扭矩力的径向负载。在一些情况下，轴承714、719和722联接到变速器安装件，以允许将扭矩力传递到机器的框架(例如，车辆的框架)。
有利的是，通过这种构造，可实现力矩偏移724，提供汽车应用所需的扭矩倍增和速度范围。实际上，在没有力矩偏移724的情况下，非固定行星齿轮组700的扭矩平衡将简单地是输入电机扭矩(例如，经由第一旋转输入件702和第二旋转输入件716供应的扭矩)和第一旋转输出件720上的扭矩的总和，这导致没有扭矩倍增，因为这些力基本上彼此抵消。因此，通过添加第一正齿轮704、第二正齿轮718和轴承(例如，第一旋转输入件轴承714、第二旋转输入件轴承719和一个或多个输出件轴承722)，实现了非固定行星齿轮组700包括力矩偏移724。可以看出，力矩偏移724等于第一正齿轮704的半径和外部环形齿轮710的半径之和，或者第二正齿轮718的半径和行星齿轮架706的半径之和。
图8A和8B示出了应用于偏心齿轮组的轴承所支持的不对称性。参考图8A和8B，偏心齿轮组800包括外部环形齿轮802、具有输入侧806和输出侧808的行星齿轮804、联接到行星齿轮804的输出侧808的偏心曲柄齿轮810、以及联接到偏心曲柄齿轮810的第一旋转输出件812。第一旋转输出件812包括第一旋转输出件轴承814，所述第一旋转输出件轴承联接到第一旋转输出件812以支承第一旋转输出件812上的扭矩力。尽管未示出，但偏心齿轮组800还可包括联接到外部环形齿轮802的第一旋转输入件和联接到行星齿轮804的输入侧806的第二旋转输入件；并且第一旋转输入件和/或第二旋转输入件可包括轴承以支承扭矩力。
在任何情况下，偏心齿轮组800内产生的不对称性(例如，注意，无论行星齿轮804围绕外部环形齿轮802的位置如何，其中心都不会与第一旋转输出件812对齐)允许偏心齿轮组800内的扭矩倍增，类似于图7所示的力矩偏移724。因此，由应用于偏心齿轮组800的轴承支承的不对称性可以被认为是力矩偏移。具体地，当第一和第二旋转输入件被提供动力/功率时，力被施加到偏心曲柄齿轮810。该力随着偏心曲柄齿轮810旋转，因此该力可以被认为是相量(例如，类似于电机中的相量)。该相量与轴承(例如，第一旋转输出件轴承814和联接到第一旋转输入件和/或第二旋转输入件的轴承)中产生的相量相反。这些反作用相量提供了允许偏心齿轮组800中的扭矩倍增的反作用力。因此，该偏心齿轮组800有效地产生了力矩偏移，该力矩偏移支持汽车应用中所需的扭矩倍增和速度范围。
图9示出了应用于非固定行星齿轮组的轴承支承的不对称性。参考图9，非固定行星齿轮组900包括外部环形齿轮902、单个行星齿轮904(例如，与图1和7所示的多个行星齿轮相反)和内部太阳齿轮906。尽管未示出，但该非固定行星齿轮组900还包括联接到该单个行星齿轮904的行星齿轮架、联接到行星齿轮架的第一旋转输出件、联接到外部环形齿轮的第一旋转输入件、联接到内部太阳齿轮906的第二旋转输入件以及联接到第一和第二旋转输入件和第一旋转输出件的轴承。因此，通过仅包括单个行星齿轮904，该非固定行星齿轮组900通过产生类似于上面参照图8A和8B所述的相量反作用力来支持汽车应用中所需的扭矩倍增和速度范围。
图10示出了由应用于非对称非固定行星齿轮组的轴承支承的两个力矩偏移。参考图10，非对称非固定行星齿轮组1000包括联接到第一正齿轮组1004的第一旋转输入件1002；第一正齿轮组1004经由第一旋转输入件轴1008与内部太阳齿轮1006机械接合(例如，第一旋转输入件1002经由第一正齿轮组1006和第一旋转输入件轴1008驱动内部太阳齿轮1006)。第一旋转输入件由第一电机1010驱动。内部太阳齿轮与多个行星齿轮1012机械接合(例如，通过外齿或摩擦控制部)。包括第一旋转输入件轴承1014和第一旋转输入件轴轴承1016，以支承第一旋转输入件1002和第一旋转输入件轴1008上的扭矩力。
非对称非固定行星齿轮组1000还包括联接到第二正齿轮1020的第二旋转输入件1018；第二正齿轮1020与外部环形齿轮1022机械接合(例如，第二旋转输入件1018通过第二正齿轮1020驱动外部环形齿轮1022)。具体地，外部环形齿轮1022包括与第二正齿轮1020机械接合的外齿1024。在一些情况下，外部环形齿轮1022通过摩擦控制部与第二正齿轮1020机械接合。第二旋转输入件1018由第二电机1026驱动。外部环形齿轮1022与所述多个行星齿轮1012机械接合(例如，通过外齿或摩擦控制部)。包括第二旋转输入件轴承1028，所述第二旋转输入件轴承联接到第二旋转输入件1018，以支承第二旋转输入件1018上的扭矩力。
非对称非固定行星齿轮组1000还包括联接到行星架1032的第一旋转输出件1030。行星架1032联接到所述多个行星齿轮1012。所述多个行星齿轮1012与外部环形齿轮1022和内部太阳齿轮1006机械接合(例如，通过外齿或摩擦控制部)。如上所述，行星架1032/所述多个行星齿轮1012的运动取决于内部太阳齿轮1006和外部环形齿轮1022的旋转运动(例如，RPM)。还包括一个或多个旋转输出件轴承1034，所述一个或多个旋转输出件轴承联接到第一旋转输出件1030，以支承第一旋转输出件1030上的扭矩力。如图所示，第一旋转输入件轴承1014和第二旋转输入件轴承1028不与所述一个或多个第一旋转输出件轴承1034同轴，这导致轴承714、719和722上的扭矩力的径向负载。在一些情况下，轴承714、719和722联接到变速器安装件，以允许将扭矩力传递到机器的框架(例如，车辆的框架)。
有利地，采用这种构造，可实现第一力矩偏移1036(例如，第一旋转输入件1002和第一旋转输出件1030之间的竖直距离)和第二力矩偏移1038(例如，第二旋转输入件1018和第一旋转输出件1030之间的竖直距离)，提供汽车应用所需的扭矩倍增和速度范围。
图11示出了应用于T形构造齿轮组的轴承支承的力矩偏移。参照图11，T形构造齿轮组1100包括驱动架/锥齿轮系统1104的第一旋转输入件1102和也驱动架/锥齿轮系统1104的第二旋转输入件1106。第一旋转输入件1102由第一电机1108驱动，第二旋转输入件1106由第二电机1110驱动。包括第一旋转输入件轴承1112和第二旋转输入件轴承1114，该第一旋转输入件轴承联接到第一旋转输入件1102，以支承第一旋转输入件1102上的扭矩力，并且该第二旋转输入件轴承联接到第二旋转输入件1106，以支承第二旋转输入件1106上的扭矩力。T形构造齿轮组1100还包括由架/锥齿轮系统1104驱动的第一旋转输出件1116。有利地，利用这种构造，获得了力矩偏移1118(例如，第一旋转输入件轴承1112和第二旋转输入件轴承1114之间的距离)，其提供了在汽车应用(包括三轮车和/或摩托车应用)中使用所需的扭矩倍增和速度范围。
图12示出了两个行星齿轮组，它们联接到相同的第一旋转输入件，但联接到不同的第二旋转输入源。参考图12，左行星齿轮组1200和右行星齿轮组1210共享共同/相同的第一旋转输入件1220，然而，左行星齿轮组1200包括与右行星齿轮组1210分离的单独的第二旋转输入件1202，右行星齿轮组1210也包括单独的第二旋转输入件1212(例如，第三旋转输入件)。因此，每个行星齿轮组包括两个输入件和一个输出件；并且因为每个行星齿轮组包括共同的第一旋转输入件，所以该系统作为一个整体(例如，两个行星齿轮组及它们的旋转输入件和旋转输出件)包括三个输入件和两个输出件。在一些情况下，共享的/共同的第一旋转输入件附接到共同的齿轮类型(例如，该共享的/共同的第一旋转输入件附接到所述两个行星齿轮组中的每个行星齿轮组上的内部太阳齿轮)。
例如，左行星齿轮组1200包括：外部环形齿轮；多个行星齿轮；内部太阳齿轮；第一旋转输入件1220，其联接到外部环形齿轮、所述多个行星齿轮和内部太阳齿轮中的一者；第二旋转输入件1202，其联接到外部环形齿轮、所述多个行星齿轮和内部太阳齿轮中的另一者；以及旋转输出件，其联接到外部环形齿轮、所述多个行星齿轮和内部太阳齿轮中的剩余一者。右行星齿轮组1210包括：第二外部环形齿轮；第二组多个行星齿轮；第二内部太阳齿轮；第二行星齿轮系统的第一旋转输入件1220，其联接到第二外部环形齿轮、第二组多个行星齿轮和第二内部太阳齿轮中的一者；第三旋转输入件1212，其联接到第二外部环形齿轮、第二组多个行星齿轮和第二内部太阳齿轮中的另一者；以及第二旋转输出件，其联接到第二外部环形齿轮、第二组多个行星齿轮和第二内部太阳齿轮中的剩余一者。
例如，该实施例允许带有两个驱动轮的e轴构型。如果车轮需要以不同的速度转动(例如，用于汽车前轮的转动)，系统可为左行星齿轮组1200和右行星齿轮组1220中的每一者确定最佳速度对；并且第一旋转输入件1220的速度在每个速度对中是相同的。
尽管图12所示的两个行星齿轮组联接到同一第一旋转输入件，但联接到不同的第二旋转输入源，但在某些情况下，两个偏心齿轮系统、两个双偏心齿轮系统或两个偏置双偏心齿轮系统可联接到同一第一旋转输入件，但联接到不同的第二旋转输入源。在一些情况下，不同类型的齿轮系统可以联接到相同的第一旋转输入件，但联接到不同的第二旋转输入源(例如，两个齿轮组(包括行星齿轮组、偏心齿轮组、双偏心齿轮组和偏置双偏心齿轮组)的任意组合)。在一些情况下，还包括力矩偏移，以提供汽车应用中所需的扭矩倍增和速度范围(例如，如参照图13所述)。
图13示出了由应用于两个非固定行星齿轮组的轴承支承的力矩偏移，所述两个非固定行星齿轮组联接到相同的第一旋转输入件，但联接到不同的第二旋转输入源。参考图13，左非固定行星齿轮组1310和右非固定行星齿轮组1340共享共同/相同的第一旋转输入件1302，然而，左非固定行星齿轮组1310包括与右行星齿轮组1340分离的单独的第二左旋转输入件1304，该右行星齿轮组也包括单独的第二右旋转输入件1306(例如，第三旋转输入件)。在该实施例中，第二左旋转输入件1304与第一旋转输入件1302的左侧部分一起标记，而第二右旋转输入件1306与第一旋转输入件1302的右侧部分一起标记，因为第一旋转输入件1302位于第二左旋转输入件1304/第二右旋转输入件1306内(例如，类似于图7所示的；第二左旋转输入件1304和第二右旋转输入件1306每个都是中空的)。因此，每个非固定行星齿轮组包括两个输入件和一个输出件；并且由于每个行星齿轮组包括共同的第一旋转输入件1302，系统作为一个整体(例如，两个行星齿轮组1310、1340以及它们的旋转输入件和旋转输出件)包括三个输入件和两个输出件。在一些情况下，共享/共同的第一旋转输入件1302附接到共同的齿轮类型(例如，共享/共同的第一旋转输入件附接到两个行星齿轮组中的每一者上的内部太阳齿轮)。
详细而言，左非固定行星齿轮组1310包括联接到第一左正齿轮1312的第一旋转输入件1302；第一左正齿轮1312与左外部环形齿轮1314机械接合(例如，第一旋转输入件1302通过第一左正齿轮1312驱动左外部环形齿轮1314)。在一些情况下，左外部环形齿轮1314通过外齿与第一左正齿轮1312机械接合；在一些情况下，左外部环形齿轮1314通过摩擦控制部与第一左正齿轮1312机械接合。左外部环形齿轮1314与左多个行星齿轮1316机械接合(例如，通过外齿或摩擦控制部)。包括第一左旋转输入件轴承1318，该第一左旋转输入件轴承联接到第一旋转输入件1302，以支承第一旋转输入件1302上的扭矩力。
如上所述，左非固定行星齿轮组1310包括联接到第二左正齿轮1320的第二左旋转输入件1304；第二左正齿轮1320与左行星齿轮架1322机械接合(例如，第二左旋转输入件1304通过第二左正齿轮1320驱动左行星齿轮架1322)。在一些情况下，左行星齿轮架1322通过外齿与第二左正齿轮1320机械接合；在一些情况下，左行星齿轮架1322通过摩擦控制部与第二左正齿轮1320机械接合。左行星齿轮架1322联接到左多个行星齿轮1316；左多个行星齿轮1316与左外部环形齿轮1314和左内部太阳齿轮1326机械接合(例如，通过外齿或摩擦控制部)。包括第二左旋转输入件轴承1328，该第二左旋转输入件轴承联接到第二左旋转输入件1304，以支承第二左旋转输入件1304上的扭矩力。
左非固定行星齿轮组1310还包括联接到左内部太阳齿轮1326的左旋转输出件1330；左内部太阳齿轮1326与左多个行星齿轮1316机械接合(例如，通过外齿或摩擦控制部)。如上所述，左内部太阳齿轮1326的运动取决于所述左多个行星齿轮1316/左行星齿轮架1322和左外部环形齿轮1314的旋转运动(例如，RPM)。还包括一个或多个左旋转输出件轴承1332，所述一个或多个左旋转输出件轴承联接到左旋转输出件1330，以支承左旋转输出件1330上的扭矩力。这种构造导致力矩偏移1334(例如，第一旋转输入件1302/第二左旋转输入件1304和左旋转输出件1330之间的竖直距离)，该力矩偏移1334提供了汽车应用中所需的扭矩倍增和速度范围。如图所示，第一左旋转输入件轴承1318和第二左旋转输入件轴承1328不与所述一个或多个左旋转输出件轴承1332同轴，这导致轴承1318、1328和1332上的扭矩力的径向负载。在一些情况下，轴承1318、1328和1332联接到变速器安装件，以允许扭矩力传递到机器的框架(例如，车辆的框架)。
右非固定行星齿轮组1340包括联接到第一右正齿轮1342的第一旋转输入件1302；第一右正齿轮1342与右外部环形齿轮1344机械接合(例如，第一旋转输入件1302通过第一右正齿轮1342驱动右外部环形齿轮1344)。在一些情况下，右外部环形齿轮1344通过外齿与第一右正齿轮1342机械接合；在一些情况下，右外部环形齿轮1344通过摩擦控制部与第一右正齿轮1342机械接合。右外部环形齿轮1344与右多个行星齿轮1346机械接合(例如，通过外齿或摩擦控制部)。包括联接到第一旋转输入件1302以支承第一旋转输入件1302上的扭矩力的第一右旋转输入件轴承1348。
右非固定行星齿轮组1340还包括联接到第二右正齿轮1350的第二右旋转输入件1306；第二右正齿轮1350与右行星齿轮架1352机械接合(例如，第二右旋转输入件1306通过第二右正齿轮1350驱动右行星齿轮架1352)。在一些情况下，右行星齿轮架1352通过外齿与第二右正齿轮1350机械接合；在一些情况下，右行星齿轮架1352通过摩擦控制部与第二右正齿轮1350机械接合。右行星齿轮架1352联接到右多个行星齿轮1346上；右多个行星齿轮1346与右外部环形齿轮1344和右内部太阳齿轮1356机械接合(例如，通过外齿或摩擦控制部)。包括联接到第二右旋转输入件1306以支承第二右旋转输入件1306上的扭矩倍增的第二右旋转输入件轴承1358。
右非固定行星齿轮组1340还包括联接到右内部太阳齿轮1356的右旋转输出件1360；右内部太阳齿轮1356与右多个行星齿轮1346机械接合(例如，通过外齿或摩擦控制部)。如上所述，右内部太阳齿轮1356的运动取决于右多个行星齿轮1346/右行星齿轮架1352和右外部环形齿轮1344的旋转运动(例如，RPM)。还包括联接到右旋转输出件1360以支承右旋转输出件1360上的扭矩力的一个或多个右旋转输出件轴承1362。这种构造导致了力矩偏移1364(例如，第一旋转输入件1302/第二右旋转输入件1306和右旋转输出件1360之间的竖直距离)，该力矩偏移提供了汽车应用中所需的扭矩倍增和速度范围。
图14示出了控制传动系统(例如，本文所述的任何电力式变速传动系统)的方法。例如，传动系统可包括第一齿轮系统，该第一齿轮系统包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，其中第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮各自均与其他齿轮中的至少一者机械接合。该传动系统还可包括联接到第一齿轮的第一旋转输入件、联接到第二齿轮的第二旋转输入件和联接到第三齿轮的第一旋转输出件。
参见图14，控制电力式变速传动系统的方法1400包括：接收(1402)期望的第一旋转输出件速度；使用通用速度线性方程确定(1404)产生所述期望的第一旋转输出件速度所需的恒速线；测量(1406)传动系统的第一旋转输出件的实际输出速度；将所述期望的第一旋转输出件速度与传动系统的第一旋转输出件的实际输出速度进行比较(1408)；调节(1410)传动系统的第一旋转输入件和传动系统的第二旋转输入件，直到所述期望的第一旋转输出件速度与传动系统的第一旋转输出件的实际输出速度相匹配；以及基于效率图将传动系统的第一旋转输入件和传动系统的第二旋转输入件优化(1412)为对于所述期望的第一旋转输出件而言最有效的速度对。
在某些情况下，传动系统的第一旋转输入件联接到第一电机，并且传动系统的第二旋转输入件联接到第二电机。在一些情况下，方法1400还包括在零扭矩负载下启动第一电机和/或第二电机。在一些情况下，方法1400还包括减少电机扭矩波动的传递。
在某些情况下，传动系统还包括第二齿轮系统，第二齿轮系统包括第四齿轮；第五齿轮；和第六齿轮，其中第四齿轮、第五齿轮和第六齿轮各自均与第二齿轮系统中的其他齿轮中的至少一者机械接合。该传动系统还可包括在第一齿轮的相对侧联接到第四齿轮的第一旋转输入件、联接到第五齿轮的第三旋转输入件、和联接到第六齿轮的第二旋转输出件。
在某些情况下，方法1400还包括：接收期望的第二旋转输出件速度；使用通用速度线性方程确定产生所述期望的第二旋转输出件速度所需的恒速线；测量传动系统的第二旋转输出件的实际输出速度；将该期望的第二旋转输出件速度与传动系统的第二旋转输出件的实际输出速度进行比较；调节传动系统的第三旋转输入件和传动系统的第四旋转输入件，直到该期望的第二旋转输出件速度与传动系统的第二旋转输出件的实际输出速度相匹配；以及基于效率图将传动系统的第三旋转输入件和传动系统的第四旋转输入件优化为对于期望的第二旋转输出件而言最有效的速度对。
在某些情况下，方法1400还包括使传动系统的第一旋转输出件的实际输出速度与传动系统的第二旋转输出件的实际速度匹配，以进行直线驱动运动。在一些情况下，方法1400还包括接收左转运动的指示，并且响应于左转运动的指示，相对于传动系统的第二旋转输出件的实际速度降低传动系统的第一旋转输出件的实际速度。在一些情况下，方法1400还包括接收右转运动的指示，并且响应于右转运动的指示，相对于传动系统的第二旋转输出件的实际速度增加传动系统的第一旋转输出件的实际速度。
图15示出了一些实施例中使用的控制器部件的框图。参考图15，控制器1500可包括经由系统总线1510联接到部件的至少一个处理器1505、也经由系统总线1510连接到控制器部件的存储装置1515、以及经由系统总线1510连接到控制器部件的输入/输出(“I/O”)接口1520。
处理器1505的示例包括通用中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用处理器和逻辑装置，以及任何其他类型的处理装置、其组合或变体。
存储装置1515存储用于执行控制传动系统的方法(例如，图14的方法1400和上述各种实施方式)的指令1517和一个或多个效率图1519(例如，图6的效率图600)。存储装置1515包括系统存储器(例如，集成的或可移除的)和/或大容量存储装置。存储装置1515的示例包括可移除和不可移除的存储介质，包括但不限于随机存取存储器、只读存储器、磁盘、光盘、CD、DVD、闪存、盒式磁带、磁带、磁盘存储器或其他磁存储装置，或者任何其他合适的存储介质。例如，存储装置1515的系统存储器可以包括随机存取存储器(“RAM”)和/或只读存储器(“ROM”)。RAM通常在处理器运行期间提供本地存储和/或高速缓存，而ROM通常存储有助于诸如在启动期间在计算机体系结构内的元件之间传输信息的基本例程。在任何情况下，存储装置1515都不包括传播信号或载波。
I/O接口1520连接至本文所述传动系统的元件，包括但不限于第一旋转输入件、第二旋转输入件、第三旋转输入件、第一旋转输出件和第二旋转输出件。I/O接口1520也可连接到使得用户和控制器1500之间能够通信的用户界面系统。用户界面系统可以包括一个或多个输入装置，例如但不限于，用于接收来自用户的触摸手势的触摸装置、用于检测用户的非触摸手势和其他运动的运动输入装置、用于检测语音的麦克风、方向盘、操纵杆、油门踏板、刹车踏板以及能够接收用户输入的其他类型的输入装置及其相关联的处理元件。用户界面系统还可以包括一个或多个输出装置，例如但不限于显示屏、扬声器、用于触觉反馈的触觉装置以及其他类型的输出装置。在某些情况下，输入和输出装置可以组合在单个装置中，例如既描绘图像又接收来自用户的触摸手势输入的触摸屏显示器。
本文阐述的某些技术可在由一个或多个计算装置执行的计算机可执行指令(如程序模块)的一般上下文中描述。通常，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件和数据结构。
控制器的某些实施例可实施为计算机程序、计算系统或制造品，如计算机程序产品或计算机可读介质。本文描述的某些方法和过程可以体现为代码和/或数据，它们可以存储在一个或多个计算机可读介质上。本发明的某些实施例设想使用计算机系统形式的机器，其中一组指令在被执行时可以使该系统执行上面讨论的任何一种或多种方法。某些计算机程序产品可以是一个或多个计算机可读存储介质，其可由计算机系统读取并编码用于执行计算机过程的指令的计算机程序。
应理解，本文所用术语“存储介质”、“计算机可读存储介质”或“计算机可读存储介质”绝不由瞬时载波或传播信号组成。相反，“存储”介质指的是非临时性介质。
图中提供的功能框图、操作场景和顺序以及流程图代表了用于执行本发明新颖方面的示例性系统、环境和方法。虽然为了简化说明，这里包括的方法可以是功能图、操作场景或顺序、或流程图的形式，并且可以被描述为一系列动作，但是应该理解和明白，这些方法不受动作顺序的限制，因为根据这些动作，一些动作可以不同于这里示出和描述的顺序发生和/或与其他动作同时发生。例如，本领域技术人员将理解和意识到，方法可以替代地被表示为一系列相关的状态或事件，例如在状态图中。此外，并非方法中示出的所有动作都是新颖实现所需要的。
在实施中，控制器1500在概念上可视为数模转换器，其中数字信息(例如，100,150RPM速度输入)转换为模拟信号，用于通过尝试达到这些速度来处理成输出速度。
在示例性实施中，用于设定传动系统传动比的系统包括第一齿轮系统，第一齿轮系统包括第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮，其中第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮各自均与第一齿轮系统的其他齿轮中的至少一者机械接合。该系统还包括联接到第一齿轮的第一旋转输入件、联接到第二齿轮的第二旋转输入件和联接到第三齿轮的第一旋转输出件，其中第一齿轮系统构造成实现力矩偏移以支承第一旋转输入件、第二旋转输入件和第一旋转输出件上的扭矩力。
本文所述的传动系统完全分离/解耦了输入电机的旋转和所产生的输出。这给电机带来了几个好处。首先，电机可以在零负载下启动，因此可以应用没有高启动转矩的电机。第二，系统中只有一个电机必须是自启动的。一旦一个电机旋转，组合齿轮组将引起所有附加电机旋转，允许启动功能。第三，解耦通过两种方法减小电机转矩波动；首先，它允许电机在更高的转速下运行，惯性降低了扭矩波动；其次，解耦机械连接抑制了扭矩波动的传递。最后，由于解耦允许电机在受限的转速范围内运行，并且仍然提供全范围的输出速度，所以电机可以在这个受限的速度范围内被设计成最佳效率。
尽管以结构特征和/或动作专用的语言描述了主题，但应理解，所附权利要求中定义的主题不一定限于上述特定特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现权利要求的示例公开的，并且其他等同特征和动作旨在落入权利要求的范围内。

Claims (29)

1.一种用于设定变速器传动比的系统，包括：
第一齿轮系统，所述第一齿轮系统包括：
第一齿轮；
第二齿轮；和
第三齿轮，其中所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述第三齿轮各自均与所述第一齿轮系统的其他齿轮中的至少一者机械接合；
联接到所述第一齿轮的第一旋转输入件；
联接到所述第二齿轮的第二旋转输入件；和
联接到所述第三齿轮的第一旋转输出件。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括：
第二齿轮系统，所述第二齿轮系统包括：
第四齿轮；
第五齿轮；和
第六齿轮，其中所述第四齿轮、所述第五齿轮和所述第六齿轮各自均与所述第二齿轮系统的其他齿轮中的至少一者机械接合；
在与所述第一齿轮相反的一侧上联接到所述第四齿轮的第一旋转输入件；
联接到所述第五齿轮的第三旋转输入件；和
联接到所述第六齿轮的第二旋转输出件。
3.根据权利要求1所述的系统，还包括第一正齿轮和第二正齿轮，其中所述第一旋转输入件经由所述第一正齿轮联接到所述第一齿轮，所述第二旋转输入件经由所述第二正齿轮联接到所述第二齿轮。
4.根据权利要求3所述的系统，还包括联接到所述第一旋转输入件的第一旋转输入件轴承和联接到所述第二旋转输入件的第二旋转输入件轴承。
5.根据权利要求4所述的系统，还包括联接到所述第一旋转输出件的一个或多个旋转输出件轴承。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述第一旋转输入件轴承和所述第二旋转输入件轴承与所述第一旋转输出件轴承不同轴。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述第一旋转输入件轴承、所述第二旋转输入件轴承和所述第一旋转输出件轴承联接到变速器的支座。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，在运行期间，所述第一旋转输入件以与所述第二旋转输入件移动所述第二齿轮相同的圆周速度移动所述第一齿轮，以经由所述第三齿轮实现所述第一旋转输出件的空档运行。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，在运行期间，所述第一旋转输入件以比所述第二旋转输入件移动所述第二齿轮快的圆周速度移动所述第一齿轮，以经由所述第三齿轮实现所述第一旋转输出件的正向运行。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，在运行期间，所述第一旋转输入件以比所述第二旋转输入件移动所述第二齿轮低的圆周速度移动所述第一齿轮，以经由所述第三齿轮实现所述第一旋转输出件的反向运行。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一齿轮为外部环形齿轮，所述第二齿轮为内部太阳齿轮，所述第三齿轮为多个行星齿轮。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一齿轮为外部环形齿轮，所述第二齿轮为内部太阳齿轮，所述第三齿轮为偏心齿轮。
13.根据权利要求12所述的系统，还包括与所述外部环形齿轮和所述内部太阳齿轮接合的双偏心齿轮，其中所述偏心齿轮联接到所述双偏心齿轮。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述外部环形齿轮和所述内部太阳齿轮的基径相等，其中所述双偏心齿轮呈锥形，以适应所述外部环形齿轮和所述内部太阳齿轮的相等基径。
15.根据权利要求13所述的系统，还包括在所述外部环形齿轮、所述内部太阳齿轮和所述双偏心齿轮中的每一者上的轮齿。
16.根据权利要求13所述的系统，还包括在所述外部环形齿轮、所述内部太阳齿轮和所述双偏心齿轮中的每一者上的摩擦控制部。
17.根据权利要求1所述的系统，其中，在运行期间，所述第一旋转输入件和所述第二旋转输入件的运动被同时调节，直到达到期望的输出速度。
18.根据权利要求1所述的系统，其中，在运行期间，动力的传递被反向，以向所述第一旋转输出件提供制动力或者向动力源提供能量回收。
19.一种控制传动系统的方法，该传动系统包括第一齿轮系统，所述第一齿轮系统包括：第一齿轮；第二齿轮；和第三齿轮，其中所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述第三齿轮各自均与所述第一齿轮系统的其他齿轮中的至少一者机械接合；联接到所述第一齿轮的第一旋转输入件；联接到所述第二齿轮的第二旋转输入件；和联接到所述第三齿轮的第一旋转输出件，该方法包括：
接收期望的第一旋转输出件速度；
使用通用速度线性方程确定产生所述期望的第一旋转输出件速度所需的恒速线；
测量传动系统的所述第一旋转输出件的实际输出速度；
将所述期望的第一旋转输出件速度与传动系统的所述第一旋转输出件的实际输出速度进行比较；
调节传动系统的所述第一旋转输入件和传动系统的所述第二旋转输入件，直到所述期望的第一旋转输出件速度与传动系统的所述第一旋转输出件的实际输出速度相匹配；以及
基于效率图将传动系统的所述第一旋转输入件和传动系统的所述第二旋转输入件优化为对于期望的第一旋转输出件而言最有效的速度对。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述传动系统还包括第二齿轮系统，该第二齿轮系统包括：第四齿轮；第五齿轮；和第六齿轮，其中所述第四齿轮、所述第五齿轮和所述第六齿轮各自均与所述第二齿轮系统的其他齿轮中的至少一者机械接合；在与所述第一齿轮相反的一侧上联接到所述第四齿轮的第一旋转输入件；联接到所述第五齿轮的第三旋转输入件；和联接到所述第六齿轮的第二旋转输出件。
21.根据权利要求20所述的方法，还包括：
接收期望的第二旋转输出件速度；
使用通用速度线性方程确定产生所述期望的第二旋转输出件速度所需的恒速线；
测量传动系统的所述第二旋转输出件的实际输出速度；
将所述期望的第二旋转输出件速度与传动系统的所述第二旋转输出件的实际输出速度进行比较；
调节传动系统的所述第三旋转输入件和传动系统的所述第四旋转输入件，直到所述期望的第二旋转输出件速度与传动系统的所述第二旋转输出件的实际输出速度相匹配；和
基于效率图将传动系统的所述第三旋转输入件和传动系统的所述第四旋转输入件优化为对于期望的第二旋转输出件而言最有效的速度对。
22.根据权利要求21所述的方法，还包括使传动系统的所述第一旋转输出件的实际输出速度与传动系统的所述第二旋转输出件的实际速度相匹配，以实现直线驱动运动。
23.根据权利要求21所述的方法，还包括：
接收左转运动的指示；以及
响应于所述左转运动的指示，相对于传动系统的所述第二旋转输出件的实际速度降低传动系统的所述第一旋转输出件的实际速度。
24.根据权利要求21所述的方法，还包括：
接收右转运动的指示；以及
响应于所述右转运动的指示，相对于传动系统的所述第二旋转输出件的实际速度增加传动系统的所述第一旋转输出件的实际速度。
25.根据权利要求19所述的方法，其中，所述传动系统的所述第一旋转输入件联接到第一电机，所述传动系统的所述第二旋转输入件联接到第二电机，所述方法还包括在零扭矩负载下启动所述第一电机或所述第二电机。
26.根据权利要求19所述的方法，还包括减少电机扭矩波动的传递。
27.一种用于设定变速器传动比的联合系统，包括：
左齿轮系统；
右齿轮系统；
联接到所述左齿轮系统和所述右齿轮系统的第一旋转输入件；
联接到所述左齿轮系统的第二左旋转输入件；
联接到所述右齿轮系统的第二右旋转输入件；
联接到所述左齿轮系统的左旋转输出件；和
联接到所述右齿轮系统的右旋转输出件。
28.根据权利要求27所述的联合系统，其中，在运行期间，所述左旋转输出件的速度独立于所述右旋转输出件的速度。
29.一种用于设定传动系统传动比的系统，包括：
第一齿轮系统，所述第一齿轮系统包括：
第一齿轮；
第二齿轮；和
第三齿轮，其中所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述第三齿轮各自均与所述第一齿轮系统的其他齿轮中的至少一者机械接合；
联接到所述第一齿轮的第一旋转输入件；
联接到所述第二齿轮的第二旋转输入件；和
联接到所述第三齿轮的第一旋转输出件，其中所述第一齿轮系统构造成实现力矩偏移，以支承所述第一旋转输入件、所述第二旋转输入件和所述第一旋转输出件上的扭矩力。
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