用于混合动力车辆的动力系统及车辆
阅读说明：本技术 用于混合动力车辆的动力系统及车辆 (Power system for hybrid vehicle and vehicle ) 是由 陈广露 肖荣亭 于 2020-04-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于混合动力车辆的动力系统及车辆。该动力系统包括第一轴、第二轴、第一电机和第二电机,其中,第一电机连接到第一轴上,第一轴和第二电机分别与第二轴传动连接,该动力系统还包括可选单向离合器,该可选单向离合器在第一轴上设置在第一电机连接到第一轴上的部位与第一轴的输出端之间。本发明的动力系统及车辆结构简单紧凑且成本低廉。(The invention relates to a power system for a hybrid vehicle and the vehicle. The power system comprises a first shaft, a second shaft, a first motor and a second motor, wherein the first motor is connected to the first shaft, the first shaft and the second motor are in transmission connection with the second shaft respectively, and the power system further comprises a selectable one-way clutch, and the selectable one-way clutch is arranged between the position, connected to the first shaft, of the first motor and the output end of the first shaft on the first shaft. The power system and the vehicle have simple and compact structures and low cost.)
技术领域
本发明涉及车辆技术领域。具体地，本发明涉及一种用于混合动力车辆的动力系统及包括这种动力系统的车辆。
背景技术
随着人们对环境和能源问题的关注，新能源车辆越来越受到汽车领域的重视。许多新能源车辆的动力系统中既有以化石燃料为能源的内燃机又有以电能驱动的电机，即所谓的混合动力车辆。由于电机转速的可控性较高，因此新能源车辆的动力系统的挡位通常少于传统的内燃机动力系统，多为单挡位或两挡变速。
图1示出了现有技术中的典型的动力系统布局。如图所示，在现有的混动专用变速箱(Dedicated Hybrid Transmission，DHT)中，通常设置有分别与内燃机的输出轴平行布置的两个电机，二者分别通过齿轮组与输出轴传动连接。其中还设置有用于将内燃机与变速器连接或断开的滑摩离合器。传统的滑摩离合器及其致动机构的成本相对较高，并且传统的滑摩离合器及其致动机构的质量和体积都较大。
发明内容
因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种结构简单紧凑且成本低廉的动力系统及车辆。
上述技术问题通过根据本发明的一种用于混合动力车辆的动力系统而得到解决。该动力系统包括第一轴、第二轴、第一电机和第二电机，第一轴与第二轴优选地平行布置。其中，第一电机连接到第一轴上，第一轴和第二电机分别与第二轴传动连接。该动力系统还包括可选单向离合器(Selectable One-Way Clutch，SOWC)，该可选单向离合器在第一轴上设置在第一电机连接到第一轴上的部位与第一轴的输出端之间，从而可以选择性地以不同的模式连接或断开第一电机与第二轴之间的扭矩传递。可选单向离合器比传统的滑摩离合器质量更轻、体积更小、机械结构更简单，因此这种动力系统的集成度更高、成本更低。
根据本发明的一个优选实施例，该动力系统还可以包括减振器，减振器在第一轴上设置在第一轴的输入端与第一电机连接到第一轴上的部位之间。优选地，该减振器可以具有扭矩限制器。减振器可以减小传递到第一轴上的扭矩振动，而减振器中的扭矩限制器可以防止传递到第一轴上的扭矩过大。
根据本发明的另一优选实施例，该动力系统还可以包括内燃机，该内燃机与第一轴的输入端同轴地抗扭连接，从而向第一轴提供扭矩输入。
根据本发明的另一优选实施例，第一轴的输出端可以通过第一齿轮组与第二轴传动连接。第一齿轮组例如可以包括两个相互啮合的正齿轮，这两个正齿轮分别与第一轴的输出端以及第二轴抗扭连接。类似地，第二电机的输出端也可以通过第二齿轮组与第二轴传动连接；或者第二电机也可以安装在第二轴上。第二齿轮组例如也可以包括两个相互啮合的正齿轮，这两个直齿轮分别与第二电机的输出端以及第二轴抗扭连接。通过适当地设置每个齿轮组中齿轮之间的相对尺寸关系，可以获得期望的传动比，以便实现减速增扭等效果。
根据本发明的另一优选实施例，可选单向离合器可以采用棘轮式单向离合器结构、滚子式单向离合器结构和/或楔块式单向离合器结构。
上述技术问题还通过根据本发明的一种车辆而得到解决，其包括具有上述特征的动力系统。
附图说明
以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能相同的元件。其中：
图1示出了根据现有技术的动力系统的示意图；
图2示出了根据本发明的实施例的动力系统的示意图；和
图3a至图3c分别示出了根据本发明的实施例的动力系统的可选单向离合器的不同连接状态的示意图。
具体实施方式
以下将结合附图描述根据本发明的用于混合动力车辆的动力系统和车辆的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。
根据本发明的实施例，提供了一种用于混合动力车辆的动力系统。图2示出了该动力系统的示意图。如图2所示，该动力系统包括第一轴1、第二轴2、内燃机E、第一电机M1、第二电机M2、可选单向离合器3和减振器4。
第一轴1和第二轴2平行布置。内燃机E的输出端与第一轴1的输入端同轴地抗扭连接，从而将内燃机E中产生的扭矩输入到第一轴1中。减振器4、第一电机M1和可选单向离合器3分别同轴地布置在第一轴1上。减振器4例如为盘式减振器，其具有集成在内部的扭矩限制器。扭矩限制器可以限制通过减振器4传递的扭矩，使得超过限制的过大扭矩不能通过减振器4传递到第一轴1的输出端。减振器4和其中的扭矩限制器都是现有技术中已知的部件，其具体结构和原理在此不再赘述。
第一电机M1在第一轴1上布置在减振器4的背离内燃机E的一侧。第一电机M1具有电机转子和电机定子，其中电机转子抗扭地安装在第一轴1上，而电机定子安装在电机转子的径向外侧并与例如变速箱壳体的结构固定连接。电机转子能够随着第一轴1一起相对于电机定子转动。替代地，第一电机M1也可以通过一齿轮组与第一轴1相连，该齿轮组与第一轴1的连接位置位于减振器4与可选单向离合器3之间。
可选单向离合器3在第一轴1上布置在第一电机M1的背离减振器4的一侧。如图3a至图3c所示，可选单向离合器3具有三种连接状态：双向接合状态(图3a)、单向接合状态(图3b)和分离状态(图3c)。在双向接合状态下，可选单向离合器3可以传递正反两个转动方向上的扭矩；在单向结合状态下，可选单向离合器3仅能够传递一个转动方向上的扭矩，而不能传递相反转动方向上的扭矩；在分离状态下，可选单向离合器3完全断开，不能传递任何转动方向上的扭矩。这种可选单向离合器3可以采用现有技术中各种已知的类型来实现，其典型的结构和工作原理在例如CN 105317882A等专利文件中得到详细说明，在此不再赘述。
第一齿轮5与第一轴1的输出端抗扭连接，第二齿轮6与第二轴2抗扭连接，第一齿轮5与第二齿轮6是相互啮合的正齿轮，从而构成第一齿轮组。第一轴1上的扭矩能够通过第一齿轮组传递到第二轴2。
第二电机M2与第一轴1、第二轴2分别平行布置。与第一电机M1类似，第二电机M2也具有电机转子和电机定子，其中电机定子安装在电机转子的径向外侧并与例如变速箱壳体的结构固定连接，而电机转子带动第二电机M2的输出端(即延伸到第二电机M2外部的输出轴)相对于电机定子转动。第二电机M2的输出端与第三齿轮7抗扭连接，第四齿轮8与第二轴2抗扭连接，第三齿轮7与第四齿轮8是相互啮合的正齿轮，从而构成第二齿轮组。第二电机M2的输出扭矩能够通过第二齿轮组传递到第二轴2。或者，所述第二电机M2直接安装在第二轴2上，也即第二电机M2的转子固定地安装在第二轴2上，第二电机M2的定子则相对于转子可转动地安装在例如变速箱壳体的结构上。
当然，可替代地，第一齿轮5、第二齿轮6、第三齿轮7和第四齿轮8也可以选用其他结构形式的齿轮，例如锥齿轮、螺旋齿轮、蜗轮齿轮等。
在混动车辆的不同工作模式下，可选单向离合器3分别采用不同的连接状态。具体而言，当可选单向离合器3转换到图3a所示的双向接合状态时，内燃机E与第二轴2之间可以双向地传递扭矩，此时动力系统由内燃机E驱动，同时第一电机M1、第二电机M2能够分别地处于输出驱动、发电或者自由(即在电通路上完全断开)状态。当可选单向离合器3转换到图3b所示的单向接合状态时，扭矩仅能从内燃机E和第一电机M1传递到第二轴2，而不能从第二轴2反向传递到第一轴1，此时动力系统由内燃机E和两个电机一起驱动，或者动力系统由内燃机E与第二电机M2驱动而第一电机M1进行发电，第二电机M2无法拖动内燃机E运行。当可选单向离合器3转换到图3c所示的分离状态时，两个方向的扭矩都不能通过可选单向离合器3来传递，第一轴1与第二轴2之间的扭矩传递完全断开，动力系统仅由第二电机M2来驱动，第二电机M2连接至电池，而内燃机E和第一电机M1可以处于停转状态，或者内燃机E也可以驱动第一电机M1来发电并对电池充电，同时第二电机M2能够回收动能进行发电并对电池充电。
而对于可选单向离合器3的结构，其不限于图3a-3c中所示的那样，可以采用例如：棘轮式单向离合器结构、滚子式单向离合器结构、楔块式单向离合器结构等，可以采用单一结构或者多种单向离合器结构的任意组合。
根据本发明的另外的实施例，还提供了一种车辆，其具有根据上述实施例的动力系统。
根据本发明的实施例的动力系统和车辆使用可选单向离合器来替代传统的滑摩离合器，使得系统结构更简单、布局更紧凑，可以减少系统占用的空间并节省成本。
虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
附图标记表
1 第一轴
2 第二轴
3 可选单向离合器
4 减振器
5 第一齿轮
6 第二齿轮
7 第三齿轮
8 第四齿轮
E 内燃机
M1 第一电机
M2 第二电机
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