CN111907321A - 变速器、车辆用动力系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种变速器、车辆用动力系统及车辆。该变速器包括行星齿轮机构、同步啮合机构和输出轴，行星齿轮机构的太阳轮用于与第一电机传动联接，行星齿轮机构的齿圈与输出轴始终传动联接，输出轴能够与第二电机传动联接，行星齿轮机构的行星轮架能够与发动机传动联接。通过该同步啮合机构，能够使得行星轮架与变速器的壳体和齿圈选择性地以抗扭的方式连接。因此，包括根据本发明的变速器、一个发动机和双电机的车辆用动力系统不仅能够实现各种需要的工作模式，而且无论车辆的速度如何，发动机均能够向离合器传递扭矩，从而保证了车辆用动力系统在各种车辆速度下的工作性能。本发明还提供了包括上述变速器的各种车辆用动力系统和车辆。

Description

变速器、车辆用动力系统及车辆
技术领域
本发明涉及车辆领域，更具体地涉及一种车辆用变速器、包括该变速器的车辆用动力系统及包括该车辆用动力系统的车辆。
背景技术
在现有的混合动力车辆中经常采用具有双电机的混合动力系统，该混合动力系统可以实现多种工作模式。
在一种具有双电机的混合动力系统中，包括一个发动机、第一电机和第二电机和变速器。发动机和第一电机和第二电机中的一个电机(主要只用作发电机)始终实现传动联接。当变速器的离合器接合时，发动机和上述一个电机两者与变速器的输入轴传动联接；当变速器的离合器分离时，发动机和上述一个电机两者与变速器的输入轴解除传动联接。变速器的输入轴和输出轴始终实现传动联接。第一电机和第二电机中的另一个电机(主要用作电动机)与输出轴始终实现传动联接。虽然该车辆用动力系统能够实现多种工作模式，但是该车辆用动力系统存在如下问题。
该车辆用动力系统中的离合器由发动机驱动，因而当车辆速度较低时发动机处于效率较低的工作状态，此时离合器分离。只有当车辆速度较高(例如大于70千米/小时)时，离合器接合，发动机才参与驱动车辆。因此，车辆用动力系统当车辆速度较低时的性能不够好，尤其是爬行性能不佳。由此，经常需要额外的后轮驱动系统，从而增加了动力系统的成本。
在另一种具有双电机的混合动力系统中，包括一个发动机、第一电机和第二电机和变速器。发动机与变速器的行星齿轮机构的行星轮架始终传动联接，第一电机和第二电机中的一个电机(主要只用作发电机)与该行星齿轮机构的太阳轮始终传动联接，该行星齿轮机构的齿圈与变速器的输出轴始终传动联接。第一电机和第二电机中的另一个电机(主要用作电动机)与输出轴始终传动联接。虽然该车辆用动力系统能够实现多种工作模式，但是该车辆用动力系统存在如下问题。
该车辆用动力系统在车辆速度较低时的性能较高，但是由于发动机不能直接进行驱动，因此该车辆用动力系统当车辆速度较高(例如大于100千米/小时)时的性能不佳。在发动机进行驱动的过程中，第一电机始终需要处于发电状态或牵引状态以调节发动机工作点，这会导致从机械能向电能转换的过程中产生能量损失。
发明内容
鉴于上述现有技术的缺陷而做出了本发明。本发明的一个目的在于提供一种新型的变速器，具有该变速器、发动机和双电机的车辆用动力系统能够兼顾车辆速度较低和速度较高时的性能。本发明的另一个目的在于提供包括上述变速器的不同的车辆用动力系统和包括该车辆用动力系统的车辆。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案。
本发明提供了一种如下的变速器，所述变速器包括：
行星齿轮机构，所述行星齿轮机构的太阳轮用于与第一电机始终传动联接，所述行星齿轮机构的行星轮架能够与发动机始终传动联接；
同步啮合机构，当所述同步啮合机构向一侧接合时所述行星齿轮机构的行星轮架与所述变速器的壳体抗扭地连接，当所述同步啮合机构向另一侧接合时所述行星轮架与所述行星齿轮机构的齿圈抗扭地连接；以及
输出轴，所述输出轴与所述齿圈始终传动联接并且所述输出轴能够与第二电机始终传动联接。
本发明还提供了一种如下的车辆用动力系统，所述车辆用动力系统包括第一电机和以上技术方案所述的变速器，所述第一电机与所述行星齿轮机构的太阳轮始终传动联接。
优选地，所述车辆用动力系统还包括第二电机，所述第二电机与所述输出轴始终传动联接。
更优选地，所述车辆用动力系统还包括发动机，所述发动机与所述行星齿轮机构的行星轮架始终传动联接。
更优选地，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现纯电机驱动模式和/或纯发动机驱动模式，
其中，当所述车辆用动力系统处于所述纯电机驱动模式时，所述发动机处于停止状态，所述第一电机处于停止状态，所述第二电机处于驱动状态，所述同步啮合机构解除接合，使得所述第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动，或者所述发动机处于停止状态，所述第一电机和所述第二电机均处于驱动状态，所述同步啮合机构向一侧接合，使得所述第一电机和第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动；
当所述车辆用动力系统处于所述纯发动机驱动模式时，所述发动机处于驱动状态，所述第一电机和所述第二电机处于停止状态，所述同步啮合机构向另一侧接合，使得所述发动机向所述变速器传递扭矩以用于驱动。
更优选地，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现混合动力驱动模式，
当所述车辆用动力系统处于所述混合动力驱动模式时，所述发动机处于驱动状态，所述第一电机和所述第二电机均处于驱动状态，所述同步啮合机构解除接合或向另一侧接合，使得所述发动机、所述第一电机和所述第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动；或者所述发动机处于驱动状态，所述第一电机处于发电状态，所述第二电机处于驱动状态，所述同步啮合机构解除接合，使得所述发动机驱动所述第一电机进行发电并且所述发动机和所述第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动。
更优选地，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现行驶时充电模式和/或停车时充电模式，
当所述车辆用动力系统处于所述行驶时充电模式时，所述发动机处于驱动状态，所述第一电机处于发电状态，所述第二电机处于停止状态，所述同步啮合机构向另一侧接合，使得所述发动机驱动所述第一电机进行发电并且所述发动机向所述变速器传递扭矩以用于驱动；
当所述车辆用动力系统处于所述停车时充电模式时，所述发动机处于驱动状态，所述第一电机处于发电状态，所述第二电机处于停止状态，所述同步啮合机构解除接合，使得所述发动机驱动所述第一电机进行发电。
更优选地，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现行驶时启动发动机模式和/或停车时启动发动机模式，
当所述车辆用动力系统处于所述行驶时启动发动机模式时，所述第一电机处于驱动状态，所述第二电机处于驱动状态，所述同步啮合机构解除接合，使得所述第一电机驱动所述发动机启动且所述第二电机向所述变速器传递扭矩以用于驱动；
当所述车辆用动力系统处于所述停车时启动发动机模式时，所述第一电机处于驱动状态，所述第二电机处于停止状态，所述同步啮合机构解除接合，使得所述第一电机驱动所述发动机启动。
更优选地，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现制动能量回收模式，
当所述车辆用动力系统处于所述制动能量回收模式时，所述发动机处于停止状态，所述第一电机处于停止状态，所述第二电机处于发电状态，所述同步啮合机构解除接合，使得所述第二电机接收来自所述变速器的扭矩来进行发电。
本发明还提供了一种如下的车辆，所述车辆包括以上技术方案中任意一项技术方案所述的车辆用动力系统。
通过采用上述技术方案，本发明提供了一种变速器。该变速器包括行星齿轮机构、同步啮合机构和输出轴，行星齿轮机构的太阳轮用于与第一电机传动联接，行星齿轮机构的齿圈与输出轴始终传动联接，输出轴能够(但不必须)与第二电机传动联接，行星齿轮机构的行星轮架能够(但不必须)与发动机传动联接。通过该同步啮合机构，能够使得行星轮架与变速器的壳体和齿圈选择性地以抗扭的方式连接。因此，包括根据本发明的变速器、一个发动机和双电机的车辆用动力系统不仅能够实现各种需要的工作模式，而且无论车辆的速度如何，发动机均能够向离合器传递扭矩，从而保证了车辆用动力系统在各种车辆速度下的工作性能。本发明还提供了一种包括上述变速器的各种车辆用动力系统和包括各种车辆用动力系统的车辆，从而能够确保车辆的性能。
附图说明
图1是示出了根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统的拓扑结构示意图。
图2a1是用于说明图1中的车辆用动力系统处于第一纯电机驱动模式时的扭矩传递路径的说明图，图2a2是图1中的车辆用动力系统处于第一纯电机驱动模式时的变速器的杠杆系统图。
图2b2是用于说明图1中的车辆用动力系统处于第二纯电机驱动模式时的扭矩传递路径的说明图，图2b2是图1中的车辆用动力系统处于第二纯电机驱动模式时的变速器的杠杆系统图。
图2c1是用于说明图1中的车辆用动力系统处于纯发动机驱动模式时的扭矩传递路径的说明图，图2c2是图1中的车辆用动力系统处于纯发动机驱动模式时的变速器的杠杆系统图。
图2d1是用于说明图1中的车辆用动力系统处于第一混合动力驱动模式时的扭矩传递路径的说明图，图2d2是图1中的车辆用动力系统处于第一混合动力驱动模式时的变速器的杠杆系统图。
图2e1是用于说明图1中的车辆用动力系统处于第二混合动力驱动模式时的扭矩传递路径的说明图，图2e2是图1中的车辆用动力系统处于第二混合动力驱动模式时的变速器的杠杆系统图。
图2f1是用于说明图1中的车辆用动力系统处于行驶时充电模式时的扭矩传递路径的说明图，图2f2是图1中的车辆用动力系统处于行驶时充电模式时的变速器的杠杆系统图。
图2g1是用于说明图1中的车辆用动力系统处于停车时充电模式时的扭矩传递路径的说明图，图2g2是图1中的车辆用动力系统处于停车时充电模式时的变速器的杠杆系统图。
图2h1是用于说明图1中的车辆用动力系统处于行驶时启动发动机模式时的扭矩传递路径的说明图，图2h2是图1中的车辆用动力系统处于行驶时启动发动机模式时的变速器的杠杆系统图。
图2i1是用于说明图1中的车辆用动力系统处于停车时启动发动机模式时的扭矩传递路径的说明图，图2i2是图1中的车辆用动力系统处于停车时启动发动机模式时的变速器的杠杆系统图。
图2j1是用于说明图1中的车辆用动力系统处于制动能量回收模式时的扭矩传递路径的说明图，图2j2是图1中的车辆用动力系统处于制动能量回收模式时的变速器的杠杆系统图。
图3是示出了根据本发明的第二实施方式的车辆用动力系统的拓扑结构示意图。
图4是示出了根据本发明的第三实施方式的车辆用动力系统的拓扑结构示意图。
附图标记说明
ICE发动机 TM1第一电机 TM2第二电机 T变速器 SU太阳轮 PG行星轮 P行星轮架R齿圈 S1第一输入轴 S2第二输入轴S3输出轴 G11、G12、G13齿轮 A同步啮合机构 DM差速器 W车轮。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。在本发明中，“传动联接”是指两个部件之间能够传递扭矩，如无特殊说明，表示这两个部件之间直接连接或者经由齿轮机构等传递扭矩。以下将首先说明根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统的结构。
(根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统的结构)
如图1所示，根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统包括一个发动机ICE、第一电机TM1、第二电机TM2、变速器T和差速器DM。
具体地，在本实施方式中，发动机ICE与第一电机TM1和第二电机TM2位于变速器T的两相反侧。发动机ICE的输出轴与变速器T的第二输入轴S2以同轴的方式连接，使得发动机ICE能够经由第二输入轴S2向变速器T传递扭矩或者经由第二输入轴S2接收来自变速器T的扭矩。特别地，发动机ICE的输出轴可以经由例如双质量飞轮的减振机构与第二输入轴S2连接。
在本实施方式中，第一电机TM1的输入/输出轴与变速器T的第一输入轴S1以同轴的方式连接，使得第一电机TM1和变速器T之间能够双向传递扭矩。在第一电机TM1由电池(未示出)供给电能的情况下，第一电机TM1作为电动机向变速器T的第一输入轴S1传递扭矩，在第一电机TM1获得来自第一输入轴S1的扭矩的情况下，第一电机TM1作为发电机向电池充电。
在本实施方式中，第二电机TM2的输入/输出轴与变速器T的输出轴S3通过由齿轮G11、G13构成的齿轮副始终传动联接，使得第二电机TM2和变速器T之间能够双向传递扭矩。第二电机TM2可以与第一电机TM1共用上述电池。在第二电机TM2由电池(未示出)供给电能的情况下，第二电机TM2作为电动机向变速器T的输出轴S3传递扭矩，在第二电机TM2获得来自输出轴S3的扭矩的情况下，第二电机TM2作为发电机向电池充电。
进一步地，在本实施方式中，变速器T包括第一输入轴S1、第二输入轴S2和输出轴S3。第一输入轴S1和第二输入轴S2以同轴的方式布置。输出轴S3与第一输入轴S1和第二输入轴S2间隔开地平行配置并且输出轴S3经由变速器T的行星齿轮机构与第一输入轴S1和第二输入轴S2选择性地传动联接。
另外，该变速器T还包括行星齿轮机构、同步啮合机构A以及多个齿轮G11、G12、G13。
行星齿轮机构包括一个太阳轮SU、多个行星轮PG、一个行星轮架P和一个齿圈R。太阳轮SU与第一输入轴S1以同轴且抗扭的方式安装在一起，第一输入轴S1从太阳轮SU朝向第一电机TM1直线状地延伸。多个行星轮PG位于太阳轮SU的径向外侧且与太阳轮SU始终处于啮合状态，且多个行星轮PG均安装于行星轮架P。行星轮架P与第二输入轴S2以同轴且抗扭的方式安装在一起，第二输入轴S2从行星轮架P朝向发动机ICE直线状地延伸。齿圈R从径向外侧与多个行星轮PG始终处于啮合状态，齿圈R还包括外齿并与以抗扭的方式设置于输出轴S3的齿轮G11始终处于啮合状态。
同步啮合机构A包括同步器、同步器齿轮和致动器。同步啮合机构A设置于第二输入轴S2、变速器T的壳体和行星齿轮机构的齿圈R。同步啮合机构A用于改变第二输入轴S2的状态。也就是说，当同步啮合机构A向一侧(图1中的左侧)接合时，第二输入轴S2与变速器T的壳体抗扭地连接在一起，也就是说第二输入轴S2和行星轮架P不能相对于变速器T的壳体转动；当同步啮合机构A向另一侧(图1中的右侧)接合时，第二输入轴S2与行星齿轮机构的齿圈R抗扭地连接在一起，也就是说第二输入轴S2和行星轮架P不能相对于齿圈R转动；当同步啮合机构A解除接合时，第二输入轴S2和行星轮架P两者能够相对于变速器T的壳体和齿圈R转动。
以下说明齿轮G11、G12、G13所构成的齿轮副。
齿轮G11以抗扭的方式设置于输出轴S3，齿轮G13以抗扭的方式设置于第二电机TM2的输入/输出轴，齿轮G11与齿轮G13始终处于啮合状态。这样，能够在不明显增大变速器T的体积的情况下改变从第二电机TM2开始的扭矩传递路径的传动比。
齿轮G12以抗扭的方式设置于输出轴S3，齿轮G12与差速器DM的输入齿轮始终处于啮合状态。这样，通过由齿轮G12和差速器DM的输入齿轮构成的齿轮副能够使得输出轴S3与差速器DM始终处于传动联接状态。
在本实施方式中，差速器DM可以为传统的差速器。差速器DM可以不包括在变速器T中，也可以根据需要将差速器DM整合到变速器T中。来自发动机ICE、第一电机TM1和/或第二电机TM2的扭矩能够经由变速器T传递到差速器DM，以进一步输出到车辆的车轮W。
以上详细地说明了根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统的具体结构，以下将举例说明该车辆用动力系统的工作模式及扭矩的传递路径。
(根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统的工作模式及对应的扭矩传递路径)
图1中示出的根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统可以具有如下的十种工作模式：第一纯电机驱动模式、第二纯电机驱动模式、纯发动机驱动模式、第一混合动力驱动模式、第二混合动力驱动模式、行驶时充电模式、停车时充电模式、行驶时启动发动机模式、停车时启动发动机模式以及制动能量回收模式。
在以下的表1中示出了上述十种工作模式中发动机ICE、第一电机TM1、第二电机TM2、同步啮合机构A的工作状态。
【表1】
Figure BDA0002610477970000101
对于以上表1中的内容进行如下说明。
1.表1中的第一行中的ICE、TM1、TM2、A分别与图1中附图标记相对应，即分别表示图1中的车辆用动力系统中的发动机ICE、第一电机TM1、第二电机TM2、同步啮合机构A。
2.关于符号“█”
对于表1中ICE、TM1、TM2所在的列，有该符号表示发动机ICE、第一电机TM1和第二电机TM2处于运行状态，没有该符号表示发动机ICE、第一电机TM1和第二电机TM2处于停止状态。
对于表1中的A所在的列，当该符号出现在“左”所在列时表示同步啮合机构A处于向一侧接合的状态，当该符号出现在“右”所在列时表示同步啮合机构A处于向另一侧接合的状态，当该符号出现在“中”所在列时表示同步啮合机构A处于解除接合的状态。
结合以上的表1和图2a1至图2j2，进一步对图1中的车辆用动力系统的工作模式及其对应的扭矩传递路径等进行更具体的说明。
当车辆用动力系统处于第一纯电机驱动模式时，
发动机ICE处于停止状态；
第一电机TM1处于停止状态；
第二电机TM2处于驱动状态；
在变速器T中，同步啮合机构A解除接合。
这样，如图2a1，第二电机TM2经由齿轮G13→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W。如图2a2所示，R表示齿圈，P表示行星轮架，SU表示太阳轮，nTM2表示齿圈在第二电机TM2侧的转速，nICE表示发动机的转速，nTM1表示第一电机TM1的转速，在第一纯电机驱动模式中，nICE＝0，nTM1＝-ρ×nTM2(ρ是齿圈R和太阳轮SU之间的传动比)。
当车辆用动力系统处于第二纯电机驱动模式时，
发动机ICE处于停止状态；
第一电机TM1处于驱动状态；
第二电机TM2处于驱动状态；
在变速器T中，同步啮合机构A向一侧接合。
这样，如图2b1所示，第一电机TM1经由第一输入轴S1→太阳轮SU→行星轮PG→齿圈R→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W；第二电机TM2经由齿轮G13→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W。如图2b2所示，R表示齿圈，P表示行星轮架，SU表示太阳轮，nTM2表示齿圈在第二电机TM2侧的转速，nICE表示发动机的转速，nTM1表示第一电机TM1的转速，在第二纯电机驱动模式中，nICE＝0，nTM1＝-ρ×nTM2(ρ是齿圈R和太阳轮SU之间的传动比)。
当车辆用动力系统处于纯发动机驱动模式时，
发动机ICE处于驱动状态；
第一电机TM1处于停止状态；
第二电机TM2处于停止状态；
在变速器T中，同步啮合机构A向另一侧接合。
这样，如图2c1所示，发动机ICE经由第二输入轴S2→同步啮合机构A→齿圈R→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W。当车辆速度较高(例如大于80千米/小时或者100千米/小时)时，发动机ICE工作在较高效率的状态下以用于直接驱动车辆行驶，因此不存在经由第一电机TM1和第二电机TM2将机械能转换到电能的过程，从而优化了系统效率并且提供了更好的燃油经济性。如图2c2所示，R表示齿圈，P表示行星轮架，SU表示太阳轮，nTM2表示齿圈在第二电机TM2侧的转速，nICE表示发动机的转速，nTM1表示第一电机TM1的转速，在纯发动机驱动模式中，nICE＝nTM1＝nTM2。
当车辆用动力系统处于第一混合动力驱动模式时，
发动机ICE处于驱动状态；
第一电机TM1处于驱动状态；
第二电机TM2处于驱动状态；
在变速器T中，同步啮合机构A解除接合。
这样，如图2d1所示，发动机ICE经由第二输入轴S2→行星轮架P→行星轮PG→齿圈R→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W；第一电机TM1经由第一输入轴S1→太阳轮SU→行星轮PG→齿圈R→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W；第二电机TM2经由齿轮G13→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W。如图2d2所示，R表示齿圈，P表示行星轮架，SU表示太阳轮，nTM2表示齿圈在第二电机TM2侧的转速，nICE表示发动机的转速，nTM1表示第一电机TM1的转速，在第一混合动力驱动模式中，nTM1>nICE>nTM2。
另外，在该工作模式中，同步啮合机构A还可以向另一侧接合，使得发动机ICE经由第二输入轴S2→齿圈R→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W；第一电机TM1经由第一输入轴S1→太阳轮SU→行星轮PG→齿圈R→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W。
当车辆用动力系统处于第二混合动力驱动模式时，
发动机ICE处于驱动状态；
第一电机TM1处于发电状态；
第二电机TM2处于驱动状态；
在变速器T中，同步啮合机构A解除接合。
这样，如图2e1所示，发动机ICE经由第二输入轴S2→行星轮架P→行星轮PG→太阳轮SU→第一输入轴S1向第一电机TM1传递扭矩以用于驱动第一电机TM1发电；发动机ICE经由第二输入轴S2→行星轮架P→行星轮PG→齿圈R→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W；第二电机TM2经由齿轮G13→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W。如图2e2所示，R表示齿圈，P表示行星轮架，SU表示太阳轮，nTM2表示齿圈在第二电机TM2侧的转速，nICE表示发动机的转速，nTM1表示第一电机TM1的转速，在第二混合动力驱动模式中，nTM2>nICE>nTM1。
当车辆用动力系统处于行驶时充电模式时，
发动机ICE处于驱动状态；
第一电机TM1处于发电状态；
第二电机TM2处于停止状态；
在变速器T中，同步啮合机构A向另一侧接合。
这样，如图2f1所示，发动机ICE经由第二输入轴S2→行星轮架P→行星轮PG→太阳轮SU→第一输入轴S1向第一电机TM1传递扭矩以用于驱动第一电机TM1发电；发动机ICE经由第二输入轴S2→齿圈R→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W。当车辆速度较高(例如大于80千米/小时或者100千米/小时)时，发动机ICE工作在较高效率的状态下以用于直接驱动车辆行驶。如图2f2所示，R表示齿圈，P表示行星轮架，SU表示太阳轮，nTM2表示齿圈在第二电机TM2侧的转速，nICE表示发动机的转速，nTM1表示第一电机TM1的转速，在行驶时充电模式中，nICE＝nTM1＝nTM2。
当车辆用动力系统处于停车时充电模式时，
发动机ICE处于驱动状态；
第一电机TM1处于发电状态；
第二电机TM2处于停止状态；
在变速器T中，同步啮合机构A解除接合。
这样，如图2g1所示，发动机ICE经由第二输入轴S2→行星轮架P→行星轮PG→太阳轮SU→第一输入轴S1向第一电机TM1传递扭矩以用于驱动第一电机TM1发电。如图2g2所示，R表示齿圈，P表示行星轮架，SU表示太阳轮，nTM2表示齿圈在第二电机TM2侧的转速，nICE表示发动机的转速，nTM1表示第一电机TM1的转速，在停车时充电模式中，nTM2＝0，nTM1＝(1+ρ)×nICE(ρ是齿圈R和太阳轮SU之间的传动比)。
当车辆用动力系统处于行驶时启动发动机模式时，
发动机ICE处于启动状态；
第一电机TM1处于驱动状态；
第二电机TM2处于驱动状态；
在变速器T中，同步啮合机构A解除接合。
这样，如图2h1所示，第一电机TM1经由第一输入轴S1→太阳轮SU→行星轮PG→行星轮架P→第二输入轴S2向发动机ICE传递扭矩以用于启动发动机ICE；第二电机TM2经由齿轮G13→齿轮G11→输出轴S3→齿轮G12向差速器DM传递扭矩以用于驱动车轮W。如图2h2所示，R表示齿圈，P表示行星轮架，SU表示太阳轮，nTM2表示齿圈在第二电机TM2侧的转速，nICE表示发动机的转速，nTM1表示第一电机TM1的转速，在行驶时启动发动机模式中，nTM1>nICE>nTM2。
当车辆用动力系统处于停车时启动发动机模式时，
发动机ICE处于启动状态；
第一电机TM1处于驱动状态；
第二电机TM2处于停止状态；
在变速器T中，同步啮合机构A解除接合。
这样，如图2i1所示，第一电机TM1经由第一输入轴S1→太阳轮SU→行星轮PG→行星轮架P→第二输入轴S2向发动机ICE传递扭矩以用于启动发动机ICE。如图2i2所示，R表示齿圈，P表示行星轮架，SU表示太阳轮，nTM2表示齿圈在第二电机TM2侧的转速，nICE表示发动机的转速，nTM1表示第一电机TM1的转速，在停车时启动发动机模式中，nTM2＝0，nTM1＝(1+ρ)×nICE(ρ是齿圈R和太阳轮SU之间的传动比)。
当车辆用动力系统处于制动能量回收模式时，
发动机ICE处于停止状态；
第一电机TM1处于停止状态；
第二电机TM2处于发电状态；
在变速器T中，同步啮合机构A解除接合。
这样，如图2j1所示，来自车轮W的扭矩经由差速器DM→齿轮G12→输出轴S3→齿轮G11→齿轮G13向第二电机TM2传递扭矩以用于驱动第二电机TM2进行发电。如图2j2所示，R表示齿圈，P表示行星轮架，SU表示太阳轮，nTM2表示齿圈在第二电机TM2侧的转速，nICE表示发动机的转速，nTM1表示第一电机TM1的转速，在制动能量回收模式中，nICE＝0，nTM1＝-ρ×nTM2(ρ是齿圈R和太阳轮SU之间的传动比)。
综上，本发明提供了一种车辆用动力系统，其挡位以及工作模式的数量可以根据需要进行调整，而并不限于上述具体实施方式所列举的示例。另外，进行如下补充说明。
(i)根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统能够实现不同的混合动力驱动模式，因此能够优化系统效率和发动机工作点，因此具有良好的燃油经济性。
(ii)根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统还改善了车辆的动态性能，提高了系统效率。根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统中的两个电机TM1、TM2能够同时用于驱动，因此对第二电机TM2的要求较低，因而节省了与第二电机TM2相关的尺寸和成本要求。
(iii)本发明还提供了一种包括上述车辆用动力系统的车辆。
以上对根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统的结构和工作模式进行了说明，以下将对根据本发明的第二实施方式的车辆用动力系统的结构进行说明。
(根据本发明的第二实施方式的车辆用动力系统的结构)
根据本发明的第二实施方式的车辆用动力系统的结构与根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统的结构大致相同，如图3所示，与第一实施方式相比，仅省略了发动机。因此，根据本发明的第二实施方式的车辆用动力系统提供了一种双电机驱动系统，该双电机驱动系统可以实现模块化设计并且用于各种纯电动车辆。
以上对根据本发明的第二实施方式的车辆用动力系统的结构进行了说明，以下将对根据本发明的第三实施方式的车辆用动力系统的结构进行说明。
(根据本发明的第三实施方式的车辆用动力系统的结构)
根据本发明的第三实施方式的车辆用动力系统的结构与根据本发明的第一实施方式的车辆用动力系统的结构大致相同，如图4所示，与第一实施方式相比，仅省略了发动机和第二电机。因此，根据本发明的第三实施方式的车辆用动力系统提供了一种单电机驱动系统(利用同步啮合机构A实现的两挡电桥驱动系统)，从而能够用于实现高性能电动车辆，并且两挡电桥驱动系统能够提高驾驶性能并且改善效率。

Claims (10)

1.一种变速器(T)，所述变速器(T)包括：
行星齿轮机构，所述行星齿轮机构的太阳轮(SU)用于与第一电机(TM1)始终传动联接，所述行星齿轮机构的行星轮架(P)能够与发动机(ICE)始终传动联接；
同步啮合机构(A)，当所述同步啮合机构(A)向一侧接合时所述行星齿轮机构的行星轮架(P)与所述变速器(T)的壳体抗扭地连接，当所述同步啮合机构(A)向另一侧接合时所述行星轮架(P)与所述行星齿轮机构的齿圈(R)抗扭地连接；以及
输出轴(S3)，所述输出轴(S3)与所述齿圈(R)始终传动联接并且所述输出轴(S3)能够与第二电机(TM2)始终传动联接。
2.一种车辆用动力系统，所述车辆用动力系统包括第一电机(TM1)和权利要求1所述的变速器(T)，所述第一电机(TM1)与所述行星齿轮机构的太阳轮(SU)始终传动联接。
3.根据权利要求2所述的车辆用动力系统，其特征在于，所述车辆用动力系统还包括第二电机(TM2)，所述第二电机(TM2)与所述输出轴(S3)始终传动联接。
4.根据权利要求3所述的车辆用动力系统，其特征在于，所述车辆用动力系统还包括发动机(ICE)，所述发动机(ICE)与所述行星齿轮机构的行星轮架(P)始终传动联接。
5.根据权利要求4所述的车辆用动力系统，其特征在于，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现纯电机驱动模式和/或纯发动机驱动模式，
其中，当所述车辆用动力系统处于所述纯电机驱动模式时，所述发动机(ICE)处于停止状态，所述第一电机(TM1)处于停止状态，所述第二电机(TM2)处于驱动状态，所述同步啮合机构(A)解除接合，使得所述第二电机(TM2)向所述变速器(T)传递扭矩以用于驱动，或者所述发动机(ICE)处于停止状态，所述第一电机(TM1)和所述第二电机(TM2)均处于驱动状态，所述同步啮合机构(A)向一侧接合，使得所述第一电机(TM1)和第二电机(TM2)向所述变速器(T)传递扭矩以用于驱动；
当所述车辆用动力系统处于所述纯发动机驱动模式时，所述发动机(ICE)处于驱动状态，所述第一电机(TM1)和所述第二电机(TM2)处于停止状态，所述同步啮合机构(A)向另一侧接合，使得所述发动机(ICE)向所述变速器(T)传递扭矩以用于驱动。
6.根据权利要求4所述的车辆用动力系统，其特征在于，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现混合动力驱动模式，
当所述车辆用动力系统处于所述混合动力驱动模式时，所述发动机(ICE)处于驱动状态，所述第一电机(TM1)和所述第二电机(TM2)均处于驱动状态，所述同步啮合机构(A)解除接合或向另一侧接合，使得所述发动机(ICE)、所述第一电机(TM1)和所述第二电机(TM2)向所述变速器(T)传递扭矩以用于驱动；或者所述发动机(ICE)处于驱动状态，所述第一电机(TM1)处于发电状态，所述第二电机(TM2)处于驱动状态，所述同步啮合机构(A)解除接合，使得所述发动机(ICE)驱动所述第一电机(TM1)进行发电并且所述发动机(ICE)和所述第二电机(TM2)向所述变速器(T)传递扭矩以用于驱动。
7.根据权利要求4所述的车辆用动力系统，其特征在于，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现行驶时充电模式和/或停车时充电模式，
当所述车辆用动力系统处于所述行驶时充电模式时，所述发动机(ICE)处于驱动状态，所述第一电机(TM1)处于发电状态，所述第二电机(TM2)处于停止状态，所述同步啮合机构(A)向另一侧接合，使得所述发动机(ICE)驱动所述第一电机(TM1)进行发电并且所述发动机(ICE)向所述变速器(T)传递扭矩以用于驱动；
当所述车辆用动力系统处于所述停车时充电模式时，所述发动机(ICE)处于驱动状态，所述第一电机(TM1)处于发电状态，所述第二电机(TM2)处于停止状态，所述同步啮合机构(A)解除接合，使得所述发动机(ICE)驱动所述第一电机(TM1)进行发电。
8.根据权利要求4所述的车辆用动力系统，其特征在于，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现行驶时启动发动机模式和/或停车时启动发动机模式，
当所述车辆用动力系统处于所述行驶时启动发动机模式时，所述第一电机(TM1)处于驱动状态，所述第二电机(TM2)处于驱动状态，所述同步啮合机构(A)解除接合，使得所述第一电机(TM1)驱动所述发动机(ICE)启动且所述第二电机(TM2)向所述变速器(T)传递扭矩以用于驱动；
当所述车辆用动力系统处于所述停车时启动发动机模式时，所述第一电机(TM1)处于驱动状态，所述第二电机(TM2)处于停止状态，所述同步啮合机构(A)解除接合，使得所述第一电机(TM1)驱动所述发动机(ICE)启动。
9.根据权利要求4所述的车辆用动力系统，其特征在于，所述车辆用动力系统还包括控制模块，所述控制模块能够控制所述车辆用动力系统使所述车辆用动力系统实现制动能量回收模式，
当所述车辆用动力系统处于所述制动能量回收模式时，所述发动机(ICE)处于停止状态，所述第一电机(TM1)处于停止状态，所述第二电机(TM2)处于发电状态，所述同步啮合机构(A)解除接合，使得所述第二电机(TM2)接收来自所述变速器(T)的扭矩来进行发电。
10.一种车辆，所述车辆包括权利要求2至9中任一项所述的车辆用动力系统。
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