CN102019845A - 强混合动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及强混合动力系统，具体而言一种用于车辆的动力系包括发动机、变速器以及耦连发动机和变速器的耦连系统。耦连系统包括电机/发电机。电机/发电机耦连到输入轴。发动机分离离合器互连发动机和输入轴。流体耦连器互连输入轴和变速器。发动机分离离合器能够在接合位置和脱离位置之间移动以启动发动机并且/或者将电机/发电机从发动机分离。发动机分离离合器包括将电机/发电机从发动机分离的默认位置。

Description

强混合动力系统
技术领域
本发明总体涉及汽车的混合动力系统，更具体涉及包括单个电机/发电机的强混合动力系统。
背景技术
许多车辆现在包括混合动力系系统，该系统包括发动机和多速变速器。发动机通常包括内燃机，并且产生扭矩，扭矩通过变速器传递到车轮。变速器通过允许发动机在数倍于其扭矩范围内工作而增加了车辆的整体工作范围。混合动力系系统包括设置在发动机和变速器之间的耦连系统。耦连系统放大(即增加)了由发动机提供的扭矩。
耦连系统会以多种方式改善车辆燃料效率。例如，发动机可在怠速时、在减速和制动过程中以及在低速或轻负荷工作过程中被关闭以消除由于发动机阻力产生的效率损失。在这些发动机关闭期间使用捕获的制动能量(通过再生制动)或者由在发动机工作期间中用作发电机的电机存储的能量。在以发动机开动、电动模式工作期间对于发动机扭矩或者动力的瞬时需求由电机补充，这允许减少发动机尺寸而无需明显降低车辆性能。此外，发动机可在针对给定动力需求的最优效率点或其附近工作。电机/发电机能够在制动过程中捕获车辆动能，这用来保持电机关闭更长时间、补充发动机扭矩或动力并且/或者在较低发动机速度下工作、或者补充附件动力供应。此外，电机/发电机在附件动力产生方面非常高效，并且来自电池的电能用作可用的扭矩存储，从而允许在相对低的变速器速比数下工作。
发明内容
提供了一种车辆动力系。该动力系包括发动机和变速器。发动机构造成用于提供扭矩。耦连系统互连发动机和变速器。耦连系统包括耦连到发动机的输入轴。输入轴构造成用于从发动机接收扭矩。耦连系统还包括发动机分离离合器，其选择性地互连发动机和输入轴。发动机分离离合器能够在接合位置和脱离位置之间移动。接合位置构造成用于选择性地连接输入轴和发动机以将扭矩从发动机传递到输入轴。脱离位置构造成用于将输入轴从发动机选择性地分离以防止在发动机和输入轴之间传递扭矩。耦连系统还包括耦连到输入轴的电机/发电机。电机构造成用于向输入轴供应扭矩而传递到发动机和变速器中的至少一个，并且构造成用于从输入轴接收扭矩用于产生电能。耦连系统还包括互连输入轴和变速器的流体耦连器。流体耦连器构造成用于将扭矩从输入轴传递到变速器。耦连系统还包括变速器流体泵。变速器流体泵耦连到输入轴，并且能够响应来自输入轴的扭矩操作。变速器流体泵在预定压力下向发动机分离离合器和变速器供应流体压力。动力系在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态下工作。在第一工作状态下电机/发电机向输入轴供应扭矩以操作变速器流体泵。在第二工作状态下发动机向输入轴供应扭矩以操作变速器流体泵。在第三工作状态下发动机和电机/发电机均向输入轴供应扭矩以操作变速器流体泵。
在本发明的另一方面，提供了一种用于具有发动机和变速器的车辆的耦连系统。该耦连系统包括输入轴。输入轴构造成用于从发动机接收扭矩。耦连系统还包括耦连到输入轴的电机/发电机。电机/发电机构造成用于向输入轴供应扭矩而传递到发动机和变速器中的至少一个，或者还构造成用于从输入轴接收扭矩以产生电能。发动机分离离合器连接到输入轴。发动机分离离合器能够在接合位置和脱离位置之间移动。接合位置构造成用于选择性地连接输入轴和发动机以将扭矩从发动机传递到输入轴。脱离位置构造成用于将输入轴从发动机选择性地分离以防止在发动机和输入轴之间传递扭矩。流体耦连器连接到输入轴。流体耦连器构造成用于将扭矩从输入轴传递到变速器。变速器流体泵耦连到输入轴。变速器流体泵从输入轴接收扭矩，并且构造成响应通过输入轴传递的扭矩在预定压力下将流体压力供应到发动机分离离合器。
在本发明的另一方面，提供了一种用于车辆的变速器。该变速器包括具有钟形部和齿轮部的壳体。耦连系统设置在壳体的钟形部之内。耦连系统构造成用于耦连到车辆的发动机。耦连系统包括输入轴，输入轴构造成用于接收来自发动机的扭矩。耦连系统还包括构造成用于选择性地互连输入轴和发动机的发动机分离离合器。发动机分离离合器能够在接合位置和脱离位置之间移动。接合位置构造成用于选择性地连接输入轴和发动机以在发动机和输入轴之间传递扭矩。脱离位置构造成用于将输入轴从发动机选择性地分离以防止在发动机和输入轴之间传递扭矩。耦连系统还包括耦连到输入轴的电机/发电机。电机/发电机构造成用于将扭矩供应到输入轴而传递到发动机和变速器中的至少一个，并且构造成用于从输入轴接收扭矩以产生电能。耦连系统还包括流体耦连器，其构造成用于互连输入轴和变速器而将扭矩从输入轴传递到变速器。耦连系统还包括耦连到输入轴的变速器流体泵。变速器流体泵能够响应来自输入轴的扭矩工作而在预定压力下将流体压力供应到发动机分离离合器和变速器。发动机分离离合器的接合位置是发动机分离离合器的默认位置。
因此，耦连系统选择性地耦连到发动机以允许在发动机和变速器之间选择性地接合/脱离。由此，在耦连系统发生故障时，车辆能够通过脱离耦连系统而作为标准车辆(即没有耦连系统的车辆)工作。此外，发动机和耦连系统的电机均直接耦连到变速器流体泵，由此使得耦连系统不需要再包括辅助电机和变速器流体泵。在耦连系统中去除辅助电机和变速器流体泵通过减少耦连系统中的工作部件的数量而降低了耦连系统产生故障的可能性。
本发明涉及下述技术方案。
1、一种用于车辆的动力系，所述动力系包括：
构造成供应扭矩的发动机；
变速器；以及
互连所述发动机和所述变速器的耦连系统，所述耦连系统包括：
耦连到所述发动机并且构造成用于接收来自所述发动机的扭矩的输入轴；
发动机分离离合器，其选择性地互连所述发动机和所述输入轴，并且能够在接合位置和脱离位置之间移动，其中所述接合位置构造成用于选择性地连接所述输入轴和所述发动机以将扭矩从所述发动机传递到所述输入轴，而所述脱离位置构造成用于将所述输入轴从所述发动机选择性地分离以防止在所述发动机和所述输入轴之间传递扭矩；
耦连到所述输入轴的电机/发电机，其构造成用于向所述输入轴供应扭矩而传递到所述发动机和所述变速器中的至少一个，并且从所述输入轴接收扭矩用于产生电能；
互连所述输入轴和所述变速器的流体耦连器，其构造成用于将扭矩从所述输入轴传递到所述变速器；以及
变速器流体泵，其耦连到所述输入轴，并且能够响应来自所述输入轴的扭矩操作，以在预定压力下向变速器供应流体压力；
其中在第一工作状态下所述电机/发电机向所述输入轴供应扭矩以操作所述变速器流体泵，在第二工作状态下所述发动机向所述输入轴供应扭矩以操作所述变速器流体泵，并且在第三工作状态下所述发动机和所述电机/发电机均向所述输入轴供应扭矩以操作所述变速器流体泵。
2、如方案1所述的动力系，其中所述发动机分离离合器包括默认位置，其中所述默认位置是所述发动机分离离合器的所述接合位置和所述发动机分离离合器的所述脱离位置中的一个。
3、如方案2所述的动力系，其中所述发动机分离离合器与所述变速器流体泵流体连通，并且所述发动机分离离合器能够响应由所述变速器流体泵供应的流体压力移出所述默认位置。
4、如方案1所述的动力系，其中所述耦连系统还包括互连所述流体耦连器和所述变速器的输出轴。
5、如方案4所述的动力系，其中所述耦连系统还包括互连所述输入轴和所述输出轴并且能够在锁止位置和解锁位置之间移动的锁止离合器，其中所述流体耦连器在所述锁止离合器处于所述锁止位置时锁止以阻止所述输入轴和所述输出轴之间的相对移动，并且所述流体耦连器在所述锁止离合器处于解锁位置时释放以允许所述输入轴和所述输出轴之间的相对移动。
6、如方案1所述的动力系，其中所述耦连系统还包括互连所述发动机和所述输入轴的单向离合器，其构造成用于将扭矩从所述发动机传递到所述变速器而不能从所述输入轴传递到所述发动机。
7、如方案6所述的动力系，其中所述发动机分离离合器和所述单向离合器彼此平行设置。
8、如方案1所述的动力系，其中所述耦连系统还包括互连所述发动机和所述输入轴的扭矩限制装置，其构造成用于将所述发动机和所述输入轴之间的扭矩传递限制为低于预定水平。
9、一种用于包括发动机和变速器的车辆的耦连系统，所述耦连系统包括：
输入轴，其构造成用于从所述发动机接收扭矩；
耦连到所述输入轴的电机/发电机，所述电机/发电机构造成用于向所述输入轴供应扭矩而传递到所述发动机和所述变速器中的至少一个或者从所述输入轴接收扭矩以产生电能；
连接到所述输入轴的发动机分离离合器，所述发动机分离离合器能够在接合位置和脱离位置之间移动，其中所述接合位置构造成用于选择性地连接所述输入轴和所述发动机以将扭矩从所述发动机传递到所述输入轴，而所述脱离位置构造成用于将所述输入轴从所述发动机选择性地分离以防止在所述发动机和所述输入轴之间传递扭矩；
连接到所述输入轴的流体耦连器，所述流体耦连器构造成用于将扭矩从所述输入轴传递到所述变速器；以及
耦连到所述输入轴以用于从所述输入轴接收扭矩的变速器流体泵，并且所述变速器流体泵构造成响应通过所述输入轴传递的扭矩在预定压力下将流体压力供应到变速器。
10、如方案9所述的耦连系统，其中所述发动机分离离合器包括默认位置，其中所述默认位置是所述发动机分离离合器的所述接合位置和所述发动机分离离合器的所述脱离位置中的一个。
11、如方案10所述的耦连系统，其中所述发动机分离离合器与所述变速器流体泵流体连通，并且所述发动机分离离合器能够响应由所述变速器流体泵供应的流体压力移出所述默认位置。
12、如方案9所述的耦连系统，还包括构造成用于互连所述发动机和所述输入轴的单向离合器，所述单向离合器用于将扭矩从所述发动机传递到所述变速器并且防止扭矩从所述电机/发电机传递到所述发动机。
13、如方案12所述的耦连系统，其中所述发动机分离离合器和所述单向离合器彼此平行设置。
14、如方案9所述的耦连系统，还包括构造成用于互连所述发动机和所述输入轴的扭矩限制装置，所述扭矩限制装置用于将所述发动机和所述输入轴之间的扭矩传递限制为低于预定水平。
15、一种用于车辆的变速器，所述变速器包括：
包括钟形部和齿轮部的壳体；
设置在所述壳体的所述钟形部之内的耦连系统，所述耦连系统构造成用于耦连到车辆的发动机，所述耦连系统包括：
输入轴，其构造成用于接收来自所述发动机的扭矩；
发动机分离离合器，其构造成用于选择性地互连所述输入轴和所述发动机并且能够在接合位置和脱离位置之间移动，其中所述接合位置构造成用于选择性地连接所述输入轴和所述发动机以在所述发动机和所述输入轴之间传递扭矩，而所述脱离位置构造成用于将所述输入轴从所述发动机选择性地分离以防止在所述发动机和所述输入轴之间传递扭矩；
耦连到所述输入轴的电机/发电机，所述电机/发电机构造成用于将扭矩供应到所述输入轴而传递到所述发动机和所述变速器中的至少一个，并且从所述输入轴接收扭矩以产生电能；
流体耦连器，其构造成用于互连所述输入轴和所述变速器从而将扭矩从所述输入轴传递到所述变速器；以及
耦连到所述输入轴的变速器流体泵，所述变速器流体泵能够响应来自所述输入轴的扭矩操作而在预定压力下将流体压力供应到所述发动机分离离合器和所述变速器；
其中所述发动机分离离合器包括默认位置，所述默认位置是所述发动机分离离合器的所述接合位置和所述发动机分离离合器的脱离位置中的一个。
16、如方案15所述的变速器，其中所述发动机分离离合器与所述变速器流体泵流体连通，并且所述发动机分离离合器能够响应由所述变速器流体泵供应的流体压力移出所述默认位置。
17、如方案15所述的变速器，其中所述耦连系统还包括单向离合器，所述单向离合器构造成用于互连所述发动机和所述输入轴以允许扭矩从所述发动机传递到所述变速器，并且防止扭矩从所述电机传递到所述发动机。
18、如方案17所述的变速器，其中所述发动机分离离合器和所述单向离合器彼此平行设置。
19、如方案18所述的变速器，其中所述耦连系统还包括构造成用于互连所述发动机和所述输入轴的扭矩限制装置，所述扭矩限制装置用于将所述发动机和所述输入轴之间的扭矩传递限制为低于预定水平。
通过下面对实施本发明的最佳实施方式的详细描述并结合附图，上述特征和优点以及本发明的其他特征和优点将非常清楚。
附图说明
图1是变速器的示意性立体图。
图2是示出车辆动力系中的耦连系统的第一实施方式的示意图。
图3是示出车辆动力系中的耦连系统的第二实施方式的示意图。
具体实施方式
参考附图，其中在所有数个视图中，类似的附图标记指代相对应的部件，车辆的动力系总体上标示为20。动力系20包括发动机22、耦连系统24和变速器26。动力系20产生扭矩并且将扭矩传递到一个或多个车轮。
发动机22构造成供应扭矩。根据动力系20的工作状态，如下面更详细所述，发动机22可供应操作车辆所需的所有扭矩，或者仅供应操作车辆所需的部分扭矩。发动机22优选包括内燃机。然而，应当理解，发动机22可包括能够提供足以为车辆提供动力的扭矩的一些其他类型的发动机。
变速器26构造成接收扭矩并且将扭矩传递到至少一个车轮。变速器26优选包括多速自动变速器26，多速自动变速器包括多个行星齿轮组、离合器、带等，这在本领域是众所周知的。变速器26通过允许发动机22在数倍于其扭矩范围内工作而增加了车辆的总工作范围。虽然描述为多速自动变速器，然而应当理解，变速器26可包括这里没有示出或描述的一些其他类型的变速器，这些变速器能够将扭矩传递到车轮，并且适于与耦连系统24一起使用。
现在参考图1，变速器26包括壳体28。壳体28包括钟形部30和齿轮部32。齿轮部32容纳了变速器26的行星齿轮组、离合器、带等。优选地，钟形部30容纳耦连系统24，即耦连系统24是变速器26的一部分。然而，应当理解，耦连系统24可独立于变速器26并且设置在壳体28的钟形部30的外部、处于发动机22和变速器26之间。
参考图2，图中示出了耦连系统24的第一实施方式。耦连系统24互连发动机22和变速器26。更具体地，耦连系统24互连发动机22和变速器26的齿轮部32。耦连系统24可用来以独立于发动机22或者与发动机22相结合的方式向变速器26提供扭矩，这在下面有更详细的描述。
耦连系统24包括输入轴34。输入轴34耦连到发动机22，并且构造成从发动机22接收扭矩。发动机22可以任何合适方式耦连到输入轴34。耦连系统24可包括阻尼器36，阻尼器36构造成用于减轻输入轴34中来自发动机22的振动。阻尼器36邻近发动机22设置并且可包括本领域普通技术人员已知的任何合适的阻尼器36。
耦连系统24包括耦连到电池40的电机38。电机38可以任何合适方式耦连到电池40。电机38包括发电机42，因此在下文中称为电机/发电机38。因此，电机/发电机38能够进行操作而产生扭矩，并且作为第二种选择能够作为发电机42进行操作而产生电能，电能被存储在电池40中，这是众所周知的。电机/发电机38是单个的工作单元，即电机38和发电机42是组合的而非独立的部件。电机/发电机38使用存储在电池40内的电能产生扭矩以操作车辆。另外，电机/发电机38接收扭矩而产生存储于电池40内的电能。
电机/发电机38耦连到输入轴34，并且构造成用于向输入轴34供应扭矩。电机/发电机38可以任何合适方式耦连到输入轴34。因此，输入轴34可仅从发动机22、仅从电机/发电机38、或者从发动机22和电机/发电机38接收扭矩。从电机/发电机38供应到输入轴34的扭矩传递到发动机22和变速器26中的至少一个。电机/发电机38的发电机42还构造成从输入轴34接收扭矩。应当理解，电机/发电机38从输入轴34接收扭矩以产生电能，更具体地，电机/发电机38的发电机42从输入轴34接收扭矩以产生电能。
耦连系统24包括发动机分离离合器44。发动机分离离合器44选择性地互连发动机22和输入轴34。发动机分离离合器44能够在接合位置和脱离位置之间移动。接合位置构造成用于选择性地连接输入轴34和发动机22以将扭矩从发动机22传递到输入轴34。脱离位置构造成用于将输入轴34从发动机22选择性地分离以防止在发动机22和输入轴34之间传递扭矩。因此，动力系20的工作状态通过在接合位置和脱离位置之间改变发动机分离离合器44而改变。发动机分离离合器44可包括弹簧加载离合器，或者这里未示出或描述的其他类型的能够选择性地连接和脱离发动机22与输入轴34的离合器。
变速器26包括变速器流体泵46。变速器流体泵46优选设置在变速器壳体28内，但是作为第二中选择也可以设置在变速器壳体28外部。变速器流体泵46耦连到输入轴34，并且能够响应来自输入轴34的扭矩进行操作。因此，变速器流体泵46能够响应由发动机22供应的扭矩、由电机/发电机38供应的扭矩或者由发动机22和电机/发电机38两者供应的扭矩进行操作。变速器流体泵46以预定的流体压力将流体供应到变速器26以使得变速器发挥合适的功能。
发动机分离离合器44可包括液压致动离合器。如此，发动机分离离合器44可与变速器流体泵46流体连通，其中发动机分离离合器44能够响应由变速器流体泵46供应的流体压力移动到脱离位置。这样，变速器流体泵46将流体以预定流体压力供应到发动机分离离合器44以在脱离位置和接合位置之间致动发动机分离离合器44。因此，发动机分离离合器44能够操作以仅在发动机22和/或电机/发电机38中的一个将扭矩供应到输入轴34以致动变速器流体泵46时移动到脱离位置。
耦连系统24还包括互连输入轴34和变速器26的流体耦连器48。流体耦连器48构造成将扭矩从输入轴34传递到变速器26。更具体地，耦连系统24包括互连流体耦连器48和变速器26的输出轴50，而流体耦连器48互连输入轴34和输出轴50。输出轴50耦连到变速器26的齿轮部32以将扭矩供应到齿轮部32。直到输出轴50被带动到与输入轴34相当的转速之前，流体耦连器48允许在输入轴34和输出轴50之间的相对移动，即滑移。
耦连系统24还包括一个互连输入轴34和输出轴50的锁止离合器52。锁止离合器52可在锁止位置和解锁位置之间移动。当锁止离合器52处于锁止位置时流体耦连器48被锁止以阻止输入轴34和输出轴50之间的相对移动。当锁止离合器52处于解锁位置时流体耦连器48被释放以允许输入轴34和输出轴50之间的相对移动。一旦输出轴50被带动到与输入轴34相当的转速，锁止离合器52就锁止流体耦连器48以防止输入轴34和输出轴50之间的滑移以改善燃料效率。
耦连系统24还可包括互连发动机22和输入轴34的单向离合器54。单向离合器54构造成允许扭矩从发动机22传递到变速器26，但不允许扭矩从电机/发电机38传递到发动机22。由此，单向离合器54设置在发动机22和电机/发电机38之间。换言之，单向离合器54仅将扭矩从发动机22传递到动力系20，不允许扭矩被传递回发动机22。
发动机分离离合器44和单向离合器54彼此平行设置。由此，当发动机分离离合器44处于脱离位置时，单向离合器54和发动机分离离合器44均构造成不允许将扭矩传递到发动机22，由此将耦连系统24的电机/发电机38从发动机22脱离。然而，发动机22仍然耦连到输入轴34以将扭矩通过单向离合器54供应到输入轴34。当发动机分离离合器44处于接合位置时，输入轴34可将扭矩通过发动机分离离合器44传递到发动机22，例如用以启动发动机，如下所述。
优选地，但不是必须地，在耦连系统24的第一实施方式中，发动机分离离合器44的脱离位置是发动机分离离合器44的默认位置，即脱离位置是发动机分离离合器44在没有改变到接合位置的信号时默认的位置。因此，发动机分离离合器44的默认位置保证了扭矩不能传递到发动机22，但仍然允许扭矩通过单向离合器54从发动机22传递到输入轴34。由此，发动机22在默认状态下从耦连系统24脱离以保证发动机22可在耦连系统24故障时用于为车辆提供动力。
耦连系统24还可包括互连发动机22和输入轴34的扭矩限制装置56。扭矩限制装置56构造成将发动机22和输入轴34之间的扭矩传递限制为低于预定水平。因此，如果来自发动机22的扭矩超过预定水平，扭矩限制装置56开始滑移，即限制扭矩传递到输入轴34。扭矩限制装置56可包括弹簧加载离合器，或者这里没有示出或描述的能够将扭矩传递限制在预定水平之下的一些其他装置。
动力系20在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态下工作。在第一工作状态，仅仅电机/发电机38向输入轴34供应扭矩而操作变速器流体泵46。在第二工作状态，仅仅发动机22向输入轴34供应扭矩而操作变速器流体泵46。在第三工作状态，发动机22和电机/发电机38均向输入轴34供应扭矩而操作变速器流体泵46。当动力系20在第二工作状态下工作时，发动机22还可将扭矩供应到输入轴34以操作电机/发电机38的发电机42而产生电能。
第一工作状态一般与正常的初始启动以及低于预定速度或扭矩需求的车辆工作相关联。在第一工作状态，电机/发电机38产生扭矩并且将扭矩供应到输入轴34，并且发动机分离离合器44处于脱离位置。输入轴34将扭矩供应到变速器流体泵46，变速器流体泵46为变速器流体加压。来自电机/发电机38的扭矩从电机/发电机38经过输入轴34、经过流体耦连器48进入输出轴50，并随后进入变速器26。一旦输出轴50和输入轴34在相当的速度下工作，锁止离合器52可被接合以锁定流体耦连器48以阻止输入轴34和输出轴50之间的相对滑移。发动机分离离合器44的脱离位置和单向离合器54不将扭矩传递到发动机22。
第二工作状态一般与耦连系统24的故障相关联，在这种情况中发动机22绕过耦连系统24为车辆提供所有动力。在第二工作状态，发动机22产生扭矩并且将扭矩供应到输入轴34。输入轴34将扭矩传递过扭矩限制装置56、阻尼器36和单向离合器54而为变速器流体泵46供应扭矩以致动变速器流体泵46。变速器流体泵46将变速器流体加压到足够的压力以操作变速器26。来自发动机22的扭矩通过输入轴34、通过流体耦连器48进入输出轴50，并随后进入变速器26。一旦输出轴50和输入轴34以相当的转速操作，锁止离合器52就被接合以锁定流体耦连器48以阻止输入轴34和输出轴50之间的相对滑移。如果发动机22包括内燃机22，那么发动机22需要包括标准的12伏启动器或者类似装置以启动发动机22从而在第二工作状态下操作动力系20。
当处于第二工作状态时，应当理解，电机/发电机38可从发动机22接收扭矩以操作电机/发电机38的发电机42，由此产生电能并且为电池40充电。
第三工作状态一般与高于预定速度或扭矩需求的车辆工作相关联。在第三工作状态下，发动机22是扭矩的主要供应源，而电机/发电机38增加扭矩以补充发动机22，从而满足各种高速和/或高扭矩驱动状况。动力系20在达到第一工作状态的上限时就进入第三工作状态，即车辆在第一工作状态下开始启动并且正常工作，随后当耦连系统24不再能通过自身为动力系20供应足够的扭矩时进入第三工作状态。
假定动力系20在第一工作状态下工作，电机/发电机38向输入轴34供应扭矩，这致动变速器流体泵46。当接收到允许扭矩传递到发动机22的信号时，变速器流体泵46将加压流体供应到发动机分离离合器44以将发动机分离离合器44移动到接合位置。通过发动机分离离合器44进入发动机22的扭矩转动发动机22的曲轴。在发动机22的曲轴达到足够的转速时，发动机点火并且开始工作。一旦发动机22工作，扭矩通过单向离合器54从发动机22流向输入轴34。在发动机22点火并且处于工作状态之后，发动机分离离合器44优选地但并非必须地移回脱离位置。在第三工作状态，电机/发电机38被选择性地用来补充发动机22。当电机/发电机38不需要为动力系20供应额外扭矩时，电机/发电机38的发电机42可被接合以产生电能而为电池40充电。
现在参考图3，耦连系统的第二实施方式大致以124示出。在耦连系统124的第二实施方式的整个描述和图3中，用来描述与耦连系统24的第一实施方式的特征类似的耦连系统124的第二实施方式的特征的附图标记是同一附图标记增加100。例如，在耦连系统24的第一实施方式中由附图标记38标示的电机在耦连系统124的第二实施方式中由附图标记138标示。
耦连系统124的第二实施方式包括输入轴134。输入轴134耦连到发动机122，并且构造成从发动机122接收扭矩。发动机122可以任何合适方式耦连到输入轴134。耦连系统124的第二实施方式可包括阻尼器136，阻尼器136构造成用于减轻输入轴134中来自发动机122的振动。阻尼器136邻近发动机122设置并且可包括本领域普通技术人员已知的任何合适的阻尼器136。
耦连系统124的第二实施方式包括耦连到电池140的电机138。电机138可以任何合适方式耦连到电池140。电机138包括发电机142，因此在下文中称为电机/发电机138。因此，电机/发电机138能够作为电机进行操作而产生扭矩，并且能够可选地作为发电机进行操作而产生电能，电能被存储在电池140中，这是众所周知的。电机/发电机138是单个的工作单元，即电机138和发电机142是组合的而非独立的部件。电机/发电机138使用存储在电池140内的电能产生扭矩以操作车辆。另外，电机/发电机138接收扭矩而产生存储于电池140内的电能。
电机/发电机138耦连到输入轴134，并且构造成用于向输入轴134供应扭矩。电机/发电机138可以任何合适方式耦连到输入轴134。因此，输入轴134可仅从发动机122、仅从电机/发电机138、或者从发动机122和电机/发电机138接收扭矩。从电机/发电机138供应到输入轴134的扭矩传递到发动机122和变速器126中的至少一个。电机/发电机138的发电机142还构造成从输入轴134接收扭矩。应当理解，电机/发电机138从输入轴134接收扭矩以产生电能，更具体地，电机/发电机138的发电机142从输入轴134接收扭矩以产生电能。
耦连系统124的第二实施方式包括发动机分离离合器144。发动机分离离合器144选择性地互连发动机122和输入轴134。发动机分离离合器144能够在接合位置和脱离位置之间移动。接合位置构造成用于选择性地连接输入轴134和发动机122以将扭矩从发动机122传递到输入轴134。脱离位置构造成用于将输入轴134从发动机122选择性地脱离以防止在发动机122和输入轴134之间传递扭矩。因此，动力系120的工作状态通过在接合位置和脱离位置之间改变发动机分离离合器144而改变。发动机分离离合器144可包括弹簧加载离合器，或者这里未示出或描述的其他类型的能够选择性地连接和脱离发动机122与输入轴134的离合器。
变速器126包括变速器流体泵146。变速器流体泵146优选设置在变速器壳体(在图1中由附图标记28标示)内，但是作为第二中选择也可以设置在变速器壳体28外部。变速器流体泵146耦连到输入轴134，并且能够响应来自输入轴134的扭矩进行操作。因此，变速器流体泵146能够响应由发动机122供应的扭矩、由电机/发电机138供应的扭矩或者由发动机122和电机/发电机138两者供应的扭矩进行操作。变速器流体泵146以预定的流体压力将流体供应到变速器126以使得变速器126能发挥合适的功能。
发动机分离离合器144可包括液压致动离合器。如此，发动机分离离合器144可与变速器流体泵146流体连通，其中发动机分离离合器144能够响应由变速器流体泵146供应的流体压力移动到脱离位置。这样，变速器流体泵146将流体以预定流体压力供应到发动机分离离合器144以在脱离位置和接合位置之间致动发动机分离离合器144。因此，发动机分离离合器144能够操作而仅在发动机122和/或电机/发电机138中的一个将扭矩供应到输入轴134以致动变速器流体泵146时移动到脱离位置。
优选地，发动机分离离合器144的接合位置是发动机分离离合器144的默认位置，即接合位置是发动机分离离合器144在没有改变到脱离位置的信号时默认的位置。因此，发动机分离离合器144的默认位置保证了发动机122在耦连系统故障情况下耦连到变速器126。由此，车辆在耦连系统124故障时能够作为标准的内燃机车辆工作。
耦连系统124的第二实施方式还包括互连输入轴134和变速器126的流体耦连器148。流体耦连器148构造成将扭矩从输入轴134传递到变速器126。更具体地，耦连系统124包括互连流体耦连器148和变速器126的输出轴150，而流体耦连器148互连输入轴134和输出轴150。输出轴150耦连到变速器126的齿轮部32以将扭矩供应到齿轮部32。直到输出轴150被带动到与输入轴134相同的转速之前，流体耦连器148允许在输入轴134和输出轴150之间的相对移动，即滑移。
耦连系统124的第二实施方式还包括一个互连输入轴134和输出轴150的锁止离合器152。锁止离合器152可在锁止位置和解锁位置之间移动。锁止位置锁止流体耦连器48以阻止输入轴134和输出轴150之间的相对移动。解锁位置释放流体耦连器148以允许输入轴134和输出轴150之间的相对移动。一旦输出轴150被带动到与输入轴134相当的转速，锁止离合器152就锁止流体耦连器148以防止输入轴134和输出轴150之间的滑移以改善燃料效率。
包括图3所示耦连系统124的第二实施方式的动力系120在第一工作状态、第二工作状态和第三工作状态下工作。在第一工作状态，仅仅电机/发电机138向输入轴134供应扭矩而操作变速器流体泵146。在第二工作状态，仅仅发动机122向输入轴134供应扭矩而操作变速器流体泵146。在第三工作状态，发动机122和电机/发电机138均向输入轴134供应扭矩而操作变速器流体泵146。当动力系120在第二工作状态下工作时，发动机122还可将扭矩供应到输入轴134以操作电机/发电机138的发电机142而产生电能。
第一工作状态一般与正常的初始启动以及低于预定速度或扭矩需求的车辆工作相关联。在第一工作状态，电机/发电机138产生扭矩并且将扭矩供应到输入轴134，并且发动机分离离合器144处于接合位置。输入轴134将扭矩供应到变速器流体泵146，变速器流体泵146为变速器流体加压，并且将加压流体供应到发动机分离离合器144。加压流体将发动机分离离合器144从默认的接合位置移动到脱离位置以将发动机122从输入轴134和电机/发电机138脱离。来自电机/发电机138的扭矩从电机/发电机138经过输入轴134、经过流体耦连器148进入输出轴150，并随后进入变速器126。一旦输出轴150和输入轴134在相当的速度下工作，锁止离合器152可被接合以锁止流体耦连器148以阻止输入轴134和输出轴150之间的相对滑移。
第二工作状态一般与耦连系统124的故障相关联，在此情况下发动机122绕过耦连系统124为车辆提供所有动力。在第二工作状态，发动机分离离合器144处于默认接合位置。发动机122产生扭矩并且将扭矩通过发动机分离离合器144供应到输入轴134。输入轴134将扭矩通过阻尼器136传递而为变速器流体泵146供应扭矩以致动变速器流体泵146。变速器流体泵146将变速器流体加压到足够的压力以操作变速器126。来自发动机122的扭矩通过输入轴134、通过流体耦连器148进入输出轴150，并随后进入变速器126。一旦输出轴150和输入轴134以相当的转速操作，锁止离合器152就可被接合以锁止流体耦连器148以阻止输入轴134和输出轴150之间的相对滑移。如果发动机122包括内燃机122，那么发动机122需要包括标准的12伏启动器或者类似装置以启动发动机122，从而在第二工作状态下操作动力系120。
当处于第二工作状态时，应当理解，电机/发电机138可从发动机122接收扭矩以操作电机/发电机138的发电机142，由此产生电能并且为电池140充电。
第三工作状态一般与高于预定速度或扭矩需求的车辆工作相关联。在第三工作状态下，发动机122是扭矩的主要供应源，而电机/发电机138增加扭矩以补充发动机122，从而满足各种高速和/或高扭矩驱动状况。第三工作状态通常、但非必须在动力系20达到第一工作状态的上限后开始，即车辆在第一工作状态下开始启动并且正常工作，随后当耦连系统124不再能通过自身为动力系120供应足够的扭矩时进入第三工作状态。
假定动力系120在第一工作状态下工作而发动机分离离合器144处于脱离位置，电机/发电机138向输入轴134供应扭矩，这致动变速器流体泵146。变速器流体泵146将加压流体供应到发动机分离离合器144以将发动机分离离合器144移动到接合位置，从而允许扭矩传递到发动机122。通过发动机分离离合器144进入发动机122的扭矩转动发动机122的曲轴。在发动机122的曲轴达到足够的转速时，发动机122点火并且开始工作。一旦发动机122工作，扭矩通过保持在默认的接合位置的发动机分离离合器144从发动机122流向输入轴134。在第三工作状态，电机/发电机138被选择性地用来补充发动机122。当电机/发电机138不需要为动力系120供应额外扭矩时，电机/发电机138的发电机142可被接合以产生电能而为电池140充电。
虽然已经详细描述了用于实施本发明的最佳实施方式，熟悉本发明相关领域的技术人员将会设想处于所附权利要求范围内的用于实施本发明的多种可选设计和实施方式。

Claims (10)

1.一种用于车辆的动力系，所述动力系包括：
构造成供应扭矩的发动机；
变速器；以及
互连所述发动机和所述变速器的耦连系统，所述耦连系统包括：
耦连到所述发动机并且构造成用于接收来自所述发动机的扭矩的输入轴；
发动机分离离合器，其选择性地互连所述发动机和所述输入轴，并且能够在接合位置和脱离位置之间移动，其中所述接合位置构造成用于选择性地连接所述输入轴和所述发动机以将扭矩从所述发动机传递到所述输入轴，而所述脱离位置构造成用于将所述输入轴从所述发动机选择性地分离以防止在所述发动机和所述输入轴之间传递扭矩；
耦连到所述输入轴的电机/发电机，其构造成用于向所述输入轴供应扭矩而传递到所述发动机和所述变速器中的至少一个，并且从所述输入轴接收扭矩用于产生电能；
互连所述输入轴和所述变速器的流体耦连器，其构造成用于将扭矩从所述输入轴传递到所述变速器；以及
变速器流体泵，其耦连到所述输入轴，并且能够响应来自所述输入轴的扭矩操作，以在预定压力下向变速器供应流体压力；
其中在第一工作状态下所述电机/发电机向所述输入轴供应扭矩以操作所述变速器流体泵，在第二工作状态下所述发动机向所述输入轴供应扭矩以操作所述变速器流体泵，并且在第三工作状态下所述发动机和所述电机/发电机均向所述输入轴供应扭矩以操作所述变速器流体泵。
2.如权利要求1所述的动力系，其中所述发动机分离离合器包括默认位置，其中所述默认位置是所述发动机分离离合器的所述接合位置和所述发动机分离离合器的所述脱离位置中的一个。
3.如权利要求2所述的动力系，其中所述发动机分离离合器与所述变速器流体泵流体连通，并且所述发动机分离离合器能够响应由所述变速器流体泵供应的流体压力移出所述默认位置。
4.如权利要求1所述的动力系，其中所述耦连系统还包括互连所述流体耦连器和所述变速器的输出轴。
5.如权利要求4所述的动力系，其中所述耦连系统还包括互连所述输入轴和所述输出轴并且能够在锁止位置和解锁位置之间移动的锁止离合器，其中所述流体耦连器在所述锁止离合器处于所述锁止位置时锁止以阻止所述输入轴和所述输出轴之间的相对移动，并且所述流体耦连器在所述锁止离合器处于解锁位置时释放以允许所述输入轴和所述输出轴之间的相对移动。
6.如权利要求1所述的动力系，其中所述耦连系统还包括互连所述发动机和所述输入轴的单向离合器，其构造成用于将扭矩从所述发动机传递到所述变速器而不能从所述输入轴传递到所述发动机。
7.如权利要求6所述的动力系，其中所述发动机分离离合器和所述单向离合器彼此平行设置。
8.如权利要求1所述的动力系，其中所述耦连系统还包括互连所述发动机和所述输入轴的扭矩限制装置，其构造成用于将所述发动机和所述输入轴之间的扭矩传递限制为低于预定水平。
9.一种用于包括发动机和变速器的车辆的耦连系统，所述耦连系统包括：
输入轴，其构造成用于从所述发动机接收扭矩；
耦连到所述输入轴的电机/发电机，所述电机/发电机构造成用于向所述输入轴供应扭矩而传递到所述发动机和所述变速器中的至少一个或者从所述输入轴接收扭矩以产生电能；
连接到所述输入轴的发动机分离离合器，所述发动机分离离合器能够在接合位置和脱离位置之间移动，其中所述接合位置构造成用于选择性地连接所述输入轴和所述发动机以将扭矩从所述发动机传递到所述输入轴，而所述脱离位置构造成用于将所述输入轴从所述发动机选择性地分离以防止在所述发动机和所述输入轴之间传递扭矩；
连接到所述输入轴的流体耦连器，所述流体耦连器构造成用于将扭矩从所述输入轴传递到所述变速器；以及
耦连到所述输入轴以用于从所述输入轴接收扭矩的变速器流体泵，并且所述变速器流体泵构造成响应通过所述输入轴传递的扭矩在预定压力下将流体压力供应到变速器。
10.一种用于车辆的变速器，所述变速器包括：
包括钟形部和齿轮部的壳体；
设置在所述壳体的所述钟形部之内的耦连系统，所述耦连系统构造成用于耦连到车辆的发动机，所述耦连系统包括：
输入轴，其构造成用于接收来自所述发动机的扭矩；
发动机分离离合器，其构造成用于选择性地互连所述输入轴和所述发动机并且能够在接合位置和脱离位置之间移动，其中所述接合位置构造成用于选择性地连接所述输入轴和所述发动机以在所述发动机和所述输入轴之间传递扭矩，而所述脱离位置构造成用于将所述输入轴从所述发动机选择性地分离以防止在所述发动机和所述输入轴之间传递扭矩；
耦连到所述输入轴的电机/发电机，所述电机/发电机构造成用于将扭矩供应到所述输入轴而传递到所述发动机和所述变速器中的至少一个，并且从所述输入轴接收扭矩以产生电能；
流体耦连器，其构造成用于互连所述输入轴和所述变速器从而将扭矩从所述输入轴传递到所述变速器；以及
耦连到所述输入轴的变速器流体泵，所述变速器流体泵能够响应来自所述输入轴的扭矩操作而在预定压力下将流体压力供应到所述发动机分离离合器和所述变速器；
其中所述发动机分离离合器包括默认位置，所述默认位置是所述发动机分离离合器的所述接合位置和所述发动机分离离合器的脱离位置中的一个。
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