CN102481847B - 用于驱动机动车的组件装置的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于驱动用于机动车的组件装置(20，20’，20”)的系统，该组件装置包括至少一个附属组件(22a-22e)和独立于机动车驱动单元(10)构造的电机(24)。电机(24)既可以作为驱动附属组件(22a-22e)的发动机运行，也可以作为产生电能的发电机运行。构造为内燃机的分立的辅助发动机(30)在需要时通过接口以可拆卸的方式固定在所述组件装置(20，20’，20”)上，并且可与所述组件装置(20，20’，20”)适应驱动地耦连，以便向至少一个所述附属组件(22a-22e)和/或电机(24)提供旋转的驱动力矩。

Description

用于驱动机动车的组件装置的系统
技术领域
本发明涉及一种用于驱动用于机动车的组件装置的系统。
背景技术
在带有用于提供用于向前驱动机动车的驱动扭矩的内燃机的传统机动车中，机动车的附属组件，如空调压缩机、水泵和燃料泵通常直接由内燃机驱动，亦即供应扭矩。在电动和混合动力机动车中出现这样的问题，即，在机动车静止时作为驱动单元的电机不能提供驱动力矩来驱动这些附属组件。为解决该问题，可以替代旋转驱动的附属组件使用电运行的附属组件，这些附属组件从机动车的电池获取其运行所需的能量。然而，这种电运行的附属组件明显比带有旋转驱动器的传统附属组件更贵。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，创造一种用于驱动组件装置的系统，该系统可靠并且高效地工作，并且该系统同时也能廉价地制造。
该技术问题通过开头所述类型的、带有权利要求1的特征的系统解决。
按照本发明，该系统包括至少一个附属组件和独立于机动车驱动单元构造的电机。电机既可以作为驱动附属组件的发动机运行，也可以作为产生电能的发电机运行。在需要时，构造为内燃机的分立的辅助发动机通过接口以可拆卸的方式固定在组件装置上，并且可与至少一个组件装置适应驱动地耦连，以便向至少一个附属组件和/或电机提供旋转驱动力矩。
换句话说，该系统包括一个或多个附属组件、在被供给电能时产生驱动力矩或反之的电机和辅助发动机。当电机作为发动机运行时，该电机驱动至少一个附属组件，方式是该电机提供旋转驱动力矩。驱动力矩直接或间接地从电机传递到附属组件上，因此，该附属组件可以设计为传统的附属组件。因此不必为每个附属组件供应电能来确保其功能性。只有用与设计用于向前驱动机动车的发动机分立设计的电机必须被提供电能。
在需要时，属于该系统但却分立构造的辅助发动机(例如在不使用时与组件装置断开耦合地安置在机动车中的任意位置上)与附属组件耦连，以便使得附属组件不依赖于供电或者至少减少通过组件装置从机动车的蓄能器获取的电能。出于该目的，辅助发动机通过恰当构造的接口安置在组件装置上并且也适应驱动地与组件装置耦连。适应驱动的耦连可以直接在辅助发动机和至少一个附属组件之间进行。作为替换或附加方案，电机也可以由辅助发动机驱动。
接口使得辅助发动机和组件装置能够迅速并且简单地耦连。优选这样地构造接口的为辅助发动机和组件装置对应配设的部件，使得即便是非专业训练的机动车用户也能进行耦连。
辅助发动机构造为内燃机使得至少一个附属组件即便在电资源有限时也能毫无困难地运行。因为电机也可以作为发电机运行，辅助电机还可以用于给蓄能器充电。在机动车的蓄能器为空并且到可以给蓄能器充电的充电站必须经过一定的距离时，辅助发动机例如与组件装置耦连。在蓄能器再次被充满后，可以断开辅助发动机。因此，该系统能够以简单的方式与分别存在的情况相适应。
按照本发明的一种有利的实施形式，辅助发动机的输出轴的驱动力矩通过带传动装置、变速器或形状和/或摩擦配合的连接传递到附属组件和/或电机上。
辅助发动机可以具有这样一个连接接口，该连接接口这样构造，使得能建立辅助发动机的燃料系统、控制系统、空气输送系统和/或排气系统与机动车相应部件的耦连。换句话说，辅助发动机的特定部件可以通过连接接口利用机动车的资源。例如，在混合动力机动车中，辅助发动机可以与总归存在的机动车燃料系统连接，以便为辅助发动机供应燃料。在混合动力机动车的主内燃机失效并且蓄电池(快)耗尽时，辅助发动机可以运行，以用于至少为运行附属组件和/或用于紧急运行机动车的电驱动发动机提供电能和/或为机动车的蓄电池充电。
原则上，辅助发动机也可以是可与组件装置独立运行的模块，这不排除前述类型的连接接口的存在，该模块尤其包括自有的燃料箱。辅助发动机模块化结构形式使得辅助发动机与组件装置在需要时的耦连变得容易。这种模块化构造的辅助发动机基本上可独立于机动车的其它部件运行，并且因此也可以在机动车之外的使用领域应用(例如作为发电机或休闲、娱乐和/或园林领域中的驱动单元)。
尤其是附属组件和/或电机借助于可切换的耦连装置，尤其是电磁离合器按照选择从与辅助发电机适应驱动的连接断开耦合。与分别存在的情况有关，由此可以按照需求耦连单个或多个附属组件和/或电机或与之断开耦合，以便将附属组件的功率需求根据情况与辅助发动机的输出功率相适应。由此，由辅助发动机产生的功率可以被“渠道化”。尤其是在特定情况下将特高能耗的附属组件和/或仅仅用于满足舒适功能的附属组件断开耦合。
为了使位置精确地安装辅助发动机变得容易，可以设计为，用于固定和适应驱动地耦连辅助发动机的接口具有对中装置。还可以这样构造接口，使得辅助发动机可固定在电机和/或附属组件上。如果组件装置包括支承附属组件和电机的一体结构件，则辅助发动机也可以固定在该结构件上。
辅助发动机的安装被这样地简化：使接口具有固定装置，该固定装置包括尤其带有肘杆机构的快速闭合系统。特别有利的是，固定装置能不用工具地操作，其中，确保能够可靠、简单并且迅速地进行固定。
辅助发动机可以包括用于启动发动机的启动装置，该启动装置优选可独立于电机地运行。启动装置例如可以包括绳索机构。原则上也可能的是，这种启动装置设计为辅助发动机冗余的启动方式，仅当电机不能启动辅助发动机时(例如因为向电机供电的蓄电池耗尽)才采取这种启动方式。通过电机启动辅助发动机例如可以通过组件装置的控制系统实现。该控制系统还可以这样构造，使得借助于启动装置启动辅助发动机被检测到，以便在控制组件装置的其它部件时考虑该信息。
按照一种有利的实施形式，辅助发动机具有隔热和/或隔音件的壳体。壳体的隔热使得，如果不再需要辅助发动机的驱动功率时，可以在运行之后断开辅助发动机的情况下，不用很长的等待时间就会冷却。隔音件尤其在辅助发动机应用在机动车之外的领域中被证明是有利的。
本发明还涉及一种机动车，尤其是混合动力或电动机动车，带有按前述至少一种实施形式所述的系统。
本发明还涉及一种用于运行用于机动车，尤其是混合动力机动车或电动机动车的组件装置的方法，其包括至少一个附属组件和可独立于机动车驱动单元构造的电机。电机既可以作为用于驱动附属组件的发动机运行，也可以作为用于产生电能的发电机运行。在需要时，构造为内燃机的分立辅助发动机固定在组件装置上并且适应驱动地与其连接，以便为至少一个附属组件和/或带有旋转驱动元件的电机供电。
按照方法的一种实施形式，在驱动单元不提供用于运行组件装置的驱动力矩和/或配属于电机的蓄能器的充电状态低于预定的阈值，辅助发动机固定在组件装置上并且以适应驱动的方式与其连接。当驱动单元提供足够的用于驱动组件装置的驱动力矩和/或为电机对应配设的蓄能器的充电状态高于预订的阈值，则将辅助发动机从组件装置脱开并且独立于其支承。
按照另一种实施形式，附属组件和/或电机借助于离合器装置可按照选择从旋转驱动力矩的供应断开耦合，以便将由辅助发动机施加的驱动力矩按需求分配。
本发明其它的实施形式在说明书、附图和从属权利要求中给出。
附图说明
以下参照附图说明本发明纯粹示例性的有利实施形式。在附图中示出：
图1示意示出了用于驱动机动车的组件装置的、按本发明的系统的第一种实施形式；
图2示意示出了按本发明的系统的第二种实施形式，以及
图3A和图3B示意示出了按本发明的系统的第三种实施形式。
具体实施方式
图1示意示出了机动车驱动器的部件。该机动车是通过电机10驱动的电动机动车。电机10为机动车的前轮12提供驱动力矩。应当理解，作为附加或备选，也可以有用于后轮14的驱动器。
电机10由蓄电池16供电。由蓄电池16提供的直流电在DC/AC转换器18中转换为电机10运行所需的交流电。
蓄电池16还与组件装置20连接，该组件装置包括一系列的附属组件22a至22e。附属组件例如理解为空调压缩机、(例如电动的)水泵、(例如电动的)负压泵、用于(例如电动的)转向系统的泵或类似物。附属组件22a至22e不与电机10机械地驱动连接，亦即，附属组件不通过电机10供应旋转驱动力矩。不过如图1的示意图可见，附属组件也不与蓄电池16电连接。这也不是必须的，因为附属组件由附加组件24供应旋转驱动力矩。也就是说，可以使用传统的附属组件22a至22e，该附属组件也被安装在传统类型的机动车中。
附加组件24是电机，该电机既可以作为电动机也可以作为发电机。与电机10一样，其通过DC/AC转换器18’与蓄电池16连接。
换句话说，组件装置20的运行通过附加组件24确保，该附加组件是独立于电机10的部件。附加组件24与附属组件22a至22e的适应驱动的耦连可以以任意的方式建立，例如通过一个或多个带传动装置或链传动装置和/或齿轮连接建立。
在组件装置20当前的构造中，附属组件22e是发电机，该发电机为机动车的12V电网26供电。尽管原则上可以从蓄电池16获取用于12V电网26的电能，然而出于该目的需要较贵的DC/DC转换器。相比使用DC/DC转换器，使用传统的发电机尽管有功率损失，但由于成本上有优势，因而还是有市场竞争力的。
附属组件22a至22e分别通过为其配设的电磁离合器(未示出)按照选择与附加组件24断开耦合，以便能够将由附加组件24产生的旋转驱动力矩有针对性地传递到组件装置20在各自情况下最重要的部件中。
如果蓄电池16的充电状态低到不再能保证组件装置20在所需范围内运行，则将辅助发电机30与组件装置20耦连，以便为运行组件装置20提供所需的旋转驱动力矩和/或通过使用附加组件24作为发电机产生电能，所述电能被输送到蓄电池16。因此，辅助发电机30具有两个可选或同时满足的功能：(1)产生为蓄电池16充电的电能和(2)运行附属组件22a至22e。如果着眼于给蓄电池16充电，则可以如前面已经简短描述的那样，将附属组件22a至22e按照选择断开耦合，以便辅助发电机30尽可能多的驱动力矩通过附加组件24转化为电能。如果这一方面仅有次要意义，则可以在辅助发电机30与附属组件22a至22e恰当耦连时，将附加组件24与组件装置20的其余部分和/或辅助发电机30断开耦合。
在当前的实施形式中，辅助发电机30连接在附加组件24上并且因此直接驱动附加组件。辅助发电机30包括进气系统30a，排气系统30b和燃料箱30c，该排气系统根据需要配备有尾气处理装置。辅助发电机30与附加组件24的适应驱动的连接通过离合器元件30d实现，该离合器元件例如建立辅助发电机30的驱动轴和附加组件24的轴之间形状配合或摩擦接合的耦连。其它耦连可能性，例如带连接或链连接或者通过齿轮耦连同样是可考虑的。
辅助发电机30也能独立于组件装置20地运行，并且可以应用在娱乐和/或园艺领域，用于运行各种装置或用作发电机。与组件装置20相反，辅助发电机不是永久地安装在机动车中的。如果不存在对其驱动功率的需求，可以将其保存在恰当的地方，例如机动车的后备箱中。
辅助发动机30和附加组件24之间的连接应当能迅速并且简单地建立，使得即便是非专业训练的人员可也能够安装辅助发电机30。为此，辅助发电机30和附加组件24具有一个接口的互补部段，其例如借助于恰当的对中销和/或导引辅助件自动保证辅助发电机30的正确安装。辅助发发动机30的固定优选没有工具也可以。出于该目的，尤其设置带有肘杆机构的快速闭合系统。
用于连接辅助发动机30和组件装置20的接口优选可良好地接近，以便简化前述单元的安装。如果可用的结构空间不能实现这种布置，不必强制辅助发电机30和附属组件22a至22e以及附加组件20的旋转轴一定相互平行地布置。
图2示出了组件装置20’，其部件在空间上相比图1的组件装置20布置成不同的形式。还可见，各个附属组件22a至22e可通过离合器单元28与附加组件24断开耦合。除了附属组件22b之外(在当前的实施形式中是水泵)，附属组件22a至22e与控制单元32连接，该控制单元又连接在机动车的CAN总线34上。通过控制单元32还能控制转换器18’和辅助发电机控制单元36。控制单元32、转换器18’和辅助发动机控制单元36共同形成组件装置控制系统38。
除了在图1中所示的部件之外，辅助发动机30具有通风装置30e，以便能够在需要时冷却辅助发动机30并且因此也能够保持组件装置20’较长的“紧急运行”。如果燃料箱30c和/或排气系统30b(如果存在的话)与机动车的相应系统连接，则尤其可以在没有使用者干预的情况下延长辅助发动机30的最大运行持续时间。辅助发动机的冷却装置也可以与机动车的冷却系统连接。
图3A和图3B在俯视图(图3A)和侧视图(图3B)中示出了组件装置的另一种实施形式20”。各个附属组件，即转向辅助泵22a、水泵22b、空调压缩机22c、负压泵22d和发电机22e，以及附加组件24固定在横梁40上，该横梁固定安装在机动车的恰当位置上，尤其是驱动器的区域内。附属组件22a至22e通过皮带42与附加组件24适应驱动地连接。为了始终保证带42的恰当张紧，设置有带张紧器44。
与参照图1和图2描述的系统不同，辅助发动机30在此不是固定在附加组件24上。固定例如可以在附属组件上进行，在图3A和图3B的例子中，固定例如在负压泵22d上进行，因为这样获得了由组件装置20”和辅助发动机30构成的系统总体非常紧凑的结构方式。辅助发动机30与附加组件24适应驱动的耦连通过第二带42’进行，该第二带布置在平行于带42的平面中。辅助发动机30和附加组件24的驱动轴的非同轴的布置尽管要求使用和安装额外的耦连元件，即带42’。但是，这种额外的安装易于实现并且省略了在图1中所示的离合器元件30d。此外，系统沿部件的轴向具有减小的结构空间需求。此外，按照一种特别的实施形式，可以通过恰当选择带轮直径将辅助发动机30和附加组件24之间的传动比与部件的相应需求相适应。
组件装置20”的实施形式使得以简单地方式将附加组件24功能断开耦合(例如通过在其驱动轴上的耦连单元)，以便在特定情况下仅通过辅助发动机30驱动附属组件22a至22e。
辅助发动机30优选是封装的，以便保证隔音和隔热。隔热使得辅助发动机30也能在“温的”状态下安装。此外可以这样构造包封壳体，使得通过发动机30尽可能有利地形成空气流，以便有效地冷却该发动机。
附图标记列表
10电机
12前轮
14后轮
16蓄电池
18，18’DC/AC 转换器
20，20’，20”组件装置
22a至22e      附属组件
24            附加组件
26        12V电网
28        离合器单元
30        辅助发动机
30a       进气系统
30b       排气系统
30c       燃料系统
30d       离合元件
30e       通风装置
32        控制单元
34        CAN总线
36        辅助发动机控制单元
38        组件装置控制系统
40        横梁
42，42’  带
44        带张紧器

Claims (18)

1.一种用于驱动用于机动车的组件装置(20,20’,20”)的系统，该组件装置包括至少一个附属组件(22a-22e)和独立于机动车驱动单元(10)构造的电机(24)，其中，该电机(24)既能够作为驱动附属组件(22a-22e)的发动机运行，也能够作为产生电能的发电机运行，并且，构造为内燃机的分立的辅助发动机(30)在需要时通过接口以可拆卸的方式固定在所述组件装置(20,20’,20”)上，并且能够与所述组件装置(20,20’,20”)适应驱动地耦连，以便向所述附属组件(22a-22e)和/或电机(24)提供旋转驱动力矩，其中，这样设计所述接口，使得所述辅助发动机(30)能够固定在所述电机(24)或所述附属组件(22a-22e)上。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述辅助发动机(30)的输出轴的驱动力矩通过变速器或形状和/或摩擦配合的连接(30d)传递到附属组件(22a-22e)和/或电机(24)上。
3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述辅助发动机(30)具有连接接口，该连接接口这样构造，使得能够建立辅助发动机的燃料系统、控制系统、空气输送系统和/或排气系统与机动车的相应部件的耦连。
4.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述辅助发动机(30)是能够独立于所述组件装置(20,20’,20”)运行的模块，该模块包括自有的燃料箱(30c)。
5.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述附属组件(22a-22e)和/或所述电机(24)借助于可切换的耦连装置(28)能够按照选择从与所述辅助发动机(30)的适应驱动的连接断开耦合。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述可切换的耦连装置(28)是电磁离合器。
7.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述接口包括用于位置精确地安装辅助发动机(30)的对中装置。
8.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述接口具有固定装置，该固定装置包括快速闭合系统。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述快速闭合系统是带有肘杆机构的快速闭合系统。
10.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述组件装置(20)包括支承所述附属组件(22a-22e)和所述电机(24)的一体结构件(40)。
11.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述辅助发动机(30)包括用于启动所述发动机(30)的启动装置，该启动装置能够独立于所述电机(24)地运行。
12.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述辅助发动机(30)具有隔热和/或隔音的壳体。
13.一种机动车，带有如前述权利要求任意一项所述的系统。
14.如权利要求13所述的机动车，其特征在于，所述机动车是混合动力机动车或电动机动车。
15.一种用于运行用于机动车的组件装置(20,20’,20”)的方法，该组件装置包括至少一个附属组件(22a-22e)和独立于机动车驱动单元(10)构造的电机(24)，
其中，该电机(24)既能够作为驱动附属组件(22a-22e)的发动机运行，也能够作为产生电能的发电机运行，
并且，构造为内燃机的分立的辅助发动机(30)在需要时通过接口以可拆卸的方式固定在所述组件装置(20,20’,20”)上，并且能够与所述组件装置(20,20’,20”)适应驱动地耦连，以便向所述至少一个附属组件(22a-22e)和/或电机(24)提供旋转驱动力矩，
并且，这样设计所述接口，使得所述辅助发动机(30)能够固定在所述电机(24)或所述附属组件(22a-22e)上。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在所述驱动单元(10)不提供用于运行组件装置(20,20’,20”)的驱动力矩和/或为电机(24)对应配设的蓄能器(16)的充电状态低于预定的阈值时，将辅助发动机(30)固定在组件装置(20,20’,20”)上并且与所述组件装置适应驱动地连接，并且，当驱动单元(10)提供足够的用于驱动组件装置(20,20’,20”)的驱动力矩和/或与电机(24)对应配设的蓄能器(16)的充电状态高于预订的阈值时，则将辅助发动机(30)从组件装置(20,20’,20”)脱开并且与所述组件装置分立地支承。
17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述附属组件(22a-22e)和/或电机(24)能够借助于离合器装置(28)按照选择从旋转驱动力矩的供应断开耦合，以便将由辅助发动机(30)施加的驱动力矩按需求分配。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述机动车是混合动力机动车或电动机动车。
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