CN101168349B - 用于混合动力车辆的辅助设备驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于混合动力车辆的辅助设备驱动系统。所述辅助设备驱动系统包括可操作地连接到直流电池组的变换器。所述变换器被构造成将来自所述电池组的直流电转换成三相交流电。所述辅助设备驱动系统还包括具有可操作来驱动所述混合动力车辆的第一电动/发电机的变速器。第一电动/发电机是Y形接法的三相电动/发电机，其确定第一中性点。第二电动/发电机连接至辅助设备和第一中性点。来自电池组的输出可经过第一中性点传递到第二电动/发电机这样辅助设备以可选择的速率被驱动。

Description

用于混合动力车辆的辅助设备驱动系统
技术领域
本发明通常属于用于混合动力车辆的辅助设备驱动系统。
背景技术
在混合动力车辆中被驱动的辅助设备可以包括，例如空调压缩机，动力转向泵，助力制动系统，用于提供用于照明等等的低压电的发电机，和/或变速器油泵。  这些辅助设备通常由来自发动机的输出驱动。  混合动力车辆中的一些辅助设备在发动机关闭且车辆由备用动力源例如电动/发电机驱动时仍然需要运转。
发明内容
本发明提供一种用于混合动力车辆的辅助设备驱动系统。所述辅助设备驱动系统包括可操作地连接到直流电池组的变换器。  所述变换器被构造成将来自所述电池组的直流电转换成三相交流电。  所述辅助设备驱动系统还包括具有可操作来驱动所述混合动力车辆的第一电动/发电机的变速器。  第一电动/发电机是Y形接法的三相电动/发电机，其确定第一中性点。  第二电动/发电机连接至辅助设备和第一中性点。  来自电池组的输出可经过第一中性点传递到第二电动/发电机这样辅助设备以可选择的速率被驱动。
所述辅助设备驱动系统还可以包括通过扭矩传递装置(例如，多个皮带轮和一带)可驱动连接至所述辅助设备的发动机，这样所述辅助设备可以选择性地由发动机或第二电动/发电机驱动。
所述辅助设备驱动系统还可以包括选择性地结合的扭矩传递装置(例如，单向离合器)，所述扭矩传递装置被构造成从所述第三电动/发电机至所述发动机的扭矩传递，这样第二电动/发电机可以被用来驱动所述辅助设备而不驱动发动机。
本发明的上述特征和优点以及其他的特征和优点从下面论述中将变得更加明显，所述论述是结合附图对实现本发明的最佳方式进行的论述。
附图说明
图1是一用于混合动力车辆的辅助设备驱动系统的示意图；
图2是用于图1的辅助设备驱动系统的优选的电气系统连接示意图；和
图3是用于图1的辅助设备驱动系统的另一电气系统连接示意图。
具体实施方式
参见图1，显示了一用于混合动力车辆的辅助设备驱动系统10的示意图。  混合动力车辆12包括多个辅助设备14A-14N，多个辅助设备14A-14N包括，例如空调压缩机，动力转向泵，助力制动系统，发电机，和/或变速器油泵。  所述辅助设备驱动系统10被构造成当发动机16运转时用发动机16的输出驱动所述辅助设备14A-14N，当发动机关闭时用辅助的动力源驱动所述辅助设备14A-14N。  应当理解，显示的混合动力车辆12只是示例性的，所述辅助设备驱动系统10还可以应用在其他的混合动力车辆中。
发动机16被构造成通过曲轴或输出轴17传递输出到变速器18。变速器18在下文中称为电动无级变速器(EVT)，具有第一和第二电动/发电机20，22，第一和第二电动/发电机20，22用来改变经过变速器18的机械的传动比。  第一和第二电动/发电机20，22可操作来提供用于车辆驱动的驱动所述混合动力车辆12且通常可选择地执行这样一个电动/发电机操作为电机而另一个电动/发电机操作为发电机。  第一和第二电动/发电机20，22是优选三相Y形接法的电动/发电机。  然而，应当理解，本发明还适合于变换的变速器结构和电动/发电机结构。  第一和第二电动/发电机20，22由电池组24驱动。  所述牵引系统电池组24优选是300伏直流(DC)电池组。  转换器26将从所述牵引系统电池组24输出的直流电转换成三相交流电(AC)以驱动第一和第二电动/发电机20，22。
曲轴皮带轮28可操作地连接到曲轴17。带30将曲轴皮带轮与电动/发电机皮带轮32和多个辅助设备皮带轮34A-34N连接。所述电动/发电机皮带轮32可操作地被连接到第三电动/发电机36。所述辅助设备皮带轮34A-34N每个分别可操作地连接到辅助设备14A-14N，这样辅助设备皮带轮34A-34N的转动驱动辅助设备14A-14N。相应地，带30可以从或者发动机16或者第三电动/发电机36传递扭矩以转动辅助设备皮带轮34A-34N并借此驱动辅助设备14A-14N。
根据所述具体实施例，第三电动/发电机36连接到第一和第二电动/发电机20，22的中性点N1，N2(图2所示)。  因此，来自牵引系统电池组24的电流是可转移的经过第一和第二电动/发电机20，22为了驱动第三电动/发电机36。  第三电动/发电机36可操作为电动机以驱动辅助设备14，且其优选为交直流两用电动机，用直流或交流电操作且转速与电机两端电压的均方根值RMS(root mean square)成比例。第三电动/发电机36产生的电能优选传递到其保存在牵引系统电池组24中，然而，这样的电能也可以选择性地保存在任何传统的储能装置例如，例如12发动机电池组(未显示)中。  下文中将要详述，每个都构造成驱动一或多个辅助设备(未显示)的额外的电动/发电机(未显示)可以同时可操作地连接到第一和第二电动/发电机20，22的所述中性点N1，N2(图2所示)
一选择性地啮合的扭矩传递装置例如单向离合器38优选可操作地在发动机16和曲轴上皮带轮28之间同轴地连接到曲轴17。  所述单向离合器38被传统的构造成在第一方向(例如，从发动机16到曲轴皮带轮28)上锁定并传递扭矩和在第二方向(例如，从曲轴皮带轮28到发动机16)自由转动并借此中断扭矩的传动的装置。单向离合器38优选实施以允许当发动机16关闭时第三电动/发电机36高效地驱动辅助设备14A-14N。  更确切地说，单向离合器38防止发动机16由来自第三电动/发电机36的输出驱动并借此保证这样的输出以高效的方式传递到辅助设备14A-14N。
参见图2，显示了用于辅助设备驱动系统10的优选的电气系统连接示意图。图2中相同的附图标记指的是与图1中相同的元件。
第一电动/发电机20是三相的Y形接法的电动/发电机，具有三引出端A1，B1，和C1。  所述端A1，B1，和C1分别连接到线圈或绕组50，52和54。所述线圈50，52和54连接在一起以确定中性点N1。第二电动/发电机22还具有三引出端A2，B2，和C2，它们分别连接到线圈或绕组56，58和60。所述线圈56，58和60连接在一起以确定中性点N2。
所述牵引系统电池组24产生直流电。为了驱动第一电动/发电机20，转换器26将来自所述电池组24的直流电转换成三相交流电，并发出独立的位相到每一端A1，B1和C1。为了驱动第二电动/发电机22，所述转换器26还发出交流电的独立的位相至每一端A2，B2和C2。
  仍然参见图2，第一和第二电动/发电机20 22的中性点N1，N2与第三电动/发电机36和第四电动/发电机62的电连接将详细描述。  更确切地说，第二电动/发电机22的中性点N2连接到第三电动/发电机36；所述第三电动/发电机36连接到第一电动/发电机20的中性点N1；第一电动/发电机20的中性点N1连接到第四电动/发电机62；和第四电动/发电机62连接到牵引系统电池组24上的点，例如电池组中性点NB。相应地，为了驱动第三和第四电动/发电机36、62，来自牵引系统电池组24的电流是可转移的经过第一和第二电动/发电机20，22。第三和第四电动/发电机36，62的输出是可通过改变来自电池组24的频率和/或电压控制的，所述控制以不显著地影响第一和第二电动/发电机20，22的操作的方式进行。  举例来说，通常通过同时地增加传递到第二电动/发电机22每一三相的电压，第三电动/发电机36的输出可以相对地增加而没有影响第二电动/发电机22的操作。辅助设备64A-64N可以因此以可选择的速率驱动而不影响车辆12(图1所示)运行。
本领域公知的，随着经过EVT和两个电动/发电机的机械传动比被改变，一个电动/发电机的速度通常增加而另一个电动/发电机的速度下降，从而两个电动/发电机从不能同时地获得它们的最高转速。通常，在电动/发电机的最高转速下电动/发电机需要的电压通常是最大的。在变换器供给三相，Y形接法的电动/发电机中，可以获得在中性点电压的单独控制，但只能通过限制施加到电动/发电机的相位的相同量的极限电压。在EVT中，两个电机不能一同达到它们的最高转速，所以它们不能一同达到它们的最高电压要求，因此从一个中性点到另一中性点的电压的单独控制可以在EVT中获得而不牺牲和用于辅助设备的第三电机的操作。
额外的电动/发电机比如所述电动/发电机62A-62N可以与电动/发电机62并联，这样电动/发电机62A 62还N通过中性点N1，N2由电池组24驱动。类似地，额外的电动/发电机(未显示)可以与电动/发电机36并联。电动/发电机36，62和62A-62N每个显示为可操作地连接到单个辅助设备64A-64N。可选择地，单独的电动/发电机36，62和62A-62N每个适合于使用类似于图1所述的带和皮带轮系统(未显示)驱动多个辅助设备。用来驱动辅助设备且并联连接的电动/发电机，例如电动发电机62和62A-62N，可以是不同类型，例如通用的(其对频率相对不敏感)和直流感应的(其对频率相对敏感)，以便这些电机可以，在某种程度上，分别地由从N1到NB的外加电压和电频率的控制而控制。单独的电动/发电机62和62A-62N可以被构成或装备以便优先地或只对正电压响应或优先地或只对负电压作出响应。以便允许他们独立于其他单独的电动/发电机62和62A-62N而控制，单独的电动/发电机62和62A-62N同样地响应于正的和负的电压。这样，前一个电机对从N1到NB的外加电压的偏移量和波幅敏感，而后一个电机对所述偏移量和波幅不敏感。本领域技术人员很容易理解，那些偏移量，或任何其他的直流电，不会经过隔离变压器，如果一个被加到所述电路中，一或多个隔离变压器(未显示)可用作所述电路的常规的部分以将中性点N1和N2和/或N1和NB，分别连接至任一或所有电动/发电机36和/或62和62A-62N，进而传递纯交流电至那些电动/发电机而没有本发明的操作的影响。
参见图3，显示了用于辅助设备驱动系统10的一变换的电气系统连接示意图。图3中相同的附图标记指的是与图1和图2中相同的元件。
转换器66以类似于上文所述转换器26(图1和2所示)的方式将来自电池组24的直流电转换成三相交流电。变换器66还包括额外端或位相A0。为了运转并联的第一和第二电动/发电机70，72，变换器66被构造成通过所述端A0传递交流电。  这些电机70，72，可能是不同类型，如上所述，例如通用的和直流感应的，以允许通过改变从A0至NB的电压和从A0至NB的任何电压变动的频率独立速度控制的一些测量。
第一电动/发电机70优选为感应电机，其对供应的交流电的频率敏感。第一电动/发电机70构造成驱动辅助设备74。第二电动/发电机72优选为一交直流两用电机，其对供应的交流电的频率相对不敏感。第二电动/发电机72构造成驱动一或多个辅助设备76A-76N。因此，来自变换器66的交流电的频率可以改变以在没有影响第二电动/发电机72的操作的情况下控制第一电动/发电机驱动辅助设备74的速度。类似地，来自变换器66电压可以被改变以控制第二电动/发电机72驱动辅助设备76A-76N的速度。可选择地或另外，第二电动/发电机72可以构造成只在电压的一个方向上响应于施加到其上的电压(即基本上只在一个电流方向利用供应的交流电)。这样，电动/发电机72的速度可以通过控制提供给两个电动/发电机70和72的交流电的电压的偏移量和波幅，独立于第一电动/发电机70的速度独立地控制。这种用于多个辅助设备驱动电机的选择性操作的布置可以通过在变换器A0上的独立端提供，如图3所示，或通过使用来自其他的三相Y形接法的电机的一或多个中性点，例如N1，如图2所示，供应电机62，62A等等。
尽管已经详细描述了实现本发明的最佳方式，但所属技术领域技术人员应当认识到，实现本发明的各种可选择的设计和实施方案都落在随附的权利要求的范围之内。

Claims (16)

1.一种用于混合动力车辆的辅助设备驱动系统，包括：
直流电池组；
可操作地连接到所述电池组的变换器，所述变换器被构造成将来自所述电池组的直流电转换成三相交流电；
可操作地连接到所述变换器的电动无级变速器，所述电动无级变速器包括可操作的驱动所述混合动力车辆的第一电动/发电机和第二电动/发电机，所述第一电动/发电机是Y形接法的三相电动/发电机，该第一电动/发电机确定第一中性点，所述第二电动/发电机是Y形接法的三相电动/发电机，该第二电动/发电机确定第二中性点；和
连接到辅助设备和第一中性点、第二中性点的第三电动/发电机，其中来自电池组的输出可经过第一中性点和第二中性点传递到第三电动/发电机，这样辅助设备以可选择的速率被驱动而不影响第一和第二电动/发电机的操作。
2.如权利要求1所述的辅助设备驱动系统，进一步包括可操作地连接到第二辅助设备和第二中性点的第四电动/发电机，其中来自电池组的输出经过第二中性点传递到第四电动/发电机，这样第二辅助设备以可选择的速率被驱动。
3.如权利要求1所述的辅助设备驱动系统，进一步包括与第三电动/发电机和第四电动/发电机中的一个并联的多个电动/发电机。
4.如权利要求1所述的辅助设备驱动系统，进一步包括通过扭矩传递装置可驱动连接到所述辅助设备的发动机，这样所述辅助设备可以选择性地由所述发动机或第三电动/发电机驱动。
5.如权利要求4所述的辅助设备驱动系统，其中所述扭矩传递装置包括通过带连接的多个皮带轮。
6.如权利要求5所述的辅助设备驱动系统，进一步包括选择性地结合的扭矩传递装置，所述扭矩传递装置被构造成中断从所述第三电动/发电机至所述发动机的扭矩传递，这样第三电动/发电机可以被用来驱动所述辅助设备而不驱动发动机。
7.如权利要求6所述的辅助设备驱动系统，其中所述选择性地结合的扭矩传递装置是单向离合器。
8.一种用于混合动力车辆的辅助设备驱动系统，包括：
可操作地连接到电动无级变速器的发动机，所述电动无级变速器包括第一驱动电动/发电机和第二驱动电动/发电机，所述第一驱动电动/发电机确定第一中性点，第二驱动电动/发电机确定第二中性点，所述第一和第二驱动电动/发电机是Y形接法的三相电动/发电机；
连接到所述发动机的曲轴皮带轮；
将曲轴皮带轮与电动/发电机皮带轮和辅助设备皮带轮连接的带；
可操作地连接到电池组和第一驱动电动/发电机、第二驱动电动/发电机的变换器，所述变换器被构造成将来自所述电池组的直流电转换成三相交流电；
可操作地连接到所述电动/发电机皮带轮和所述第一中性点、第二中性点的第一辅助设备电动/发电机，其中来自电池组的输出经过所述第一中性点和第二中性点进而以可选择的速率驱动第一辅助设备电动/发电机而不影响第一和第二驱动电动/发电机的操作；和
连接到所述辅助设备皮带轮的辅助设备，这样所述辅助设备可以选择性地由所述发动机或第一辅助设备电动/发电机驱动。
9.如权利要求8所述的辅助设备驱动系统，进一步包括选择性地结合的扭矩传递装置，所述扭矩传递装置被构造成中断从所述第一辅助设备电动/发电机至所述发动机的扭矩传递，这样第一辅助设备电动/发电机可以被用来驱动所述辅助设备而不驱动发动机。
10.如权利要求9所述的辅助设备驱动系统，其中所述选择性地结合的扭矩传递装置是单向离合器。
11.如权利要求8所述的辅助设备驱动系统，其中所述电池组是牵引系统电池组。
12.如权利要求8所述的辅助设备驱动系统，所述辅助设备皮带轮包括多个可操作地连接到相应多个辅助设备的辅助设备皮带轮，这样多个所述辅助设备都可以选择性地由发动机或第一辅助设备电动/发电机驱动。
13.一种用于混合动力车辆的辅助设备驱动系统，包括：
直流电池组；
可操作地连接到所述电池组的变换器，所述变换器被构造成将来自所述直流电池组的直流电转换成至少三相的交流电；
第一电动/发电机，被构造成接收来自所述变换器的功率，这样单相交流电驱动第一电动/发电机，所述第一电动/发电机对所述单相交流电的电压的偏移量和频率中的一个敏感；
第二电动/发电机，被构造成接收来自所述变换器的功率并与第一电动/发电机并联，这样单相交流电驱动第二电动/发电机，所述第二电动/发电机对所述单相交流电的电压的偏移量和频率中的一个不敏感；
第三电动/发电机，所述第三电动/发电机是Y形接法的三相电动/发电机，该第三电动/发电机确定一中性点，其中所述中性点提供用于驱动第一和第二电动/发电机的单相交流电；
可操作地连接到并由第一电动/发电机驱动的第一辅助设备；和
可操作地连接到并由第二电动/发电机驱动的第二辅助设备；
其中通过控制提供至第一和第二电动/发电机的电压的所述频率和所述偏移量中的一个，第一和第二辅助设备被驱动的速率是独立地可选择的。
14.如权利要求13所述的辅助设备驱动系统，进一步包括适合于提供用于驱动第一和第二电动/发电机的单相交流电的所述变换器上的终端。
15.如权利要求13所述的辅助设备驱动系统，其中第二辅助设备包括多个由第二电动/发电机驱动的辅助设备。
16.如权利要求13所述的辅助设备驱动系统，进一步包括通过扭矩传递装置可驱动连接到所述第一和第二辅助设备的发动机，这样所述第一和第二辅助设备可以选择性地由所述发动机，第一电动/发电机或第二电动/发电机驱动。
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