CN104290585A - 电全轮驱动车辆动力传动系 - Google Patents

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Abstract

一种全轮驱动车辆，包括第一驱动车轴和第二驱动车轴、驱动桥、内燃发动机和电动机。第一驱动车轴和第二驱动车轴分开一距离，且每一个驱动车轴与相应一对驱动车轮联接。驱动桥设置为与第一驱动车轴机械相连，且通过驱动轴联接到内燃发动机。电动机周向地绕驱动轴设置且在内燃发动机和驱动桥且与第二驱动车轴机械相连。

Description

电全轮驱动车辆动力传动系
技术领域
本发明涉及用于控制电全轮驱动混合动力车辆的运行的系统和方法。
背景技术
现代的车辆通常配置为两轮驱动或全轮驱动。任一类型的车辆可以使用常规的动力传动系，其中单个发动机用于推进车辆，或使用混合动力传动系，其中两个或更多不同动力源(例如内燃发动机和电动机)用于完成相同任务。进而，多速可自动换挡变速器可以用作任一类型动力传动系的一部分，且可以由此用在全轮驱动的混合动力车辆中。
为了使得混合动力传动系的燃料效率最大化，车辆的发动机可以在不所需发动机扭矩来驱动车辆时关闭。这种情况会在混合动力车辆保持稳定巡航速度、处于滑行模式(即在车辆从高速减速时)或停止时会遇到。
发明内容
一种全轮驱动车辆，包括第一多个驱动车轮、第二多个驱动车轮、内燃发动机、驱动桥和全轮驱动(AWD)电动机。内燃发动机与驱动桥机械相连，且配置为将第一扭矩提供到第一多个驱动车轮。在一种构造中，第一多个驱动车轮是车辆的后车轮，且第二多个车轮是车辆的前车轮。驱动轴操作性地设置在内燃发动机和驱动桥之间且配置为将产生的扭矩从发动机传递到驱动桥。驱动轴包括与内燃发动机联接的第一端部和与驱动桥联接的第二端部。
AWD电动机/发电机设置为与第二多个驱动车轮机械相连且可以机械地与第一多个驱动车轮隔离。AWD电动机/发电机配置为将第二扭矩提供该第二多个驱动车轮。
在一种构造中，AWD电动机/发电机可以绕驱动轴的第一端部且邻近内燃发动机周向地设置。在该结构中，AWD电动机/发电机可以包括环形转子，其同中心地设置在定子中。驱动轴可以随后延伸穿过环形转子的中心部分。
驱动桥可以是混合动力驱动桥，其可以包括电动机/发电机(即第二电动机/发电机)，其与第一多个驱动车轮机械相连。以这种方式，第一扭矩(提供到第一驱动车轮)可以是从内燃发动机而来的扭矩和从第二电动机/发电机而来的扭矩的组合。
具体说，本发明提供一种全轮驱动车辆，包括:
第一驱动车轴和第二驱动车轴，它们被分开一距离，每一个驱动车轴与相应的一对驱动车轮联接；
驱动桥，设置为与第一驱动车轴机械相连；
内燃发动机，设置为靠近第二驱动车轴，且经由驱动轴与驱动桥联接；和
第一电动机，设置在内燃发动机和驱动桥之间，且与第二驱动车轴机械相连。
在上述车辆中，第一电动机绕驱动轴周向地设置。
在上述车辆中，第一电动机与第一驱动车轴机械地隔离。
在上述车辆中，驱动桥包括与第一驱动车轴机械相连的第二电动机。
在上述车辆中，驱动轴包括第一端部和第二端部；和
其中内燃发动机与驱动轴的第一端部联接，且其中驱动桥与驱动轴的第二端部联接。
在上述车辆中，第一电动机包括设置在定子中的环形转子；和
其中驱动轴的第一端部延伸通过环形转子。
在上述车辆中，第一电动机包括固定到内燃发动机的壳体。
本发明还提供一种全轮驱动车辆，包括:
第一多个驱动车轮和第二多个驱动车轮；
内燃发动机，与驱动桥机械相连，且配置为向第一多个驱动车轮提供第一扭矩；
驱动轴，操作性地设置在内燃发动机和驱动桥之间；
第一电动机/发电机，与第二多个驱动车轮机械相连，且配置为将第二扭矩提供给第二多个驱动车轮；和
其中第一电动机/发电机在内燃发动机附近且绕驱动轴的一部分周向地设置。
在上述车辆中，第一电动机/发电机包括同中心地设置在定子中的环形转子；和
其中驱动轴延伸通过环形转子。
在上述车辆中，驱动桥包括与第一多个驱动车轮机械相连的第二电动机/发电机。
在上述车辆中，第一扭矩包括来自内燃发动机的扭矩，和来自第二电动机/发电机的扭矩。
在上述车辆中，第一电动机/发电机与第一驱动车轴机械地隔离。
在上述车辆中，第一多个驱动车轮是车辆的后车轮，且第二多个车轮是车辆的前车轮。
在上述车辆中，第一电动机/发电机固定到内燃发动机且设置在内燃发动机和驱动桥之间。
本发明另外提供一种全轮驱动车辆，包括:
第一多个驱动车轮和第二多个驱动车轮；
内燃发动机，与驱动桥机械相连，且配置为向第一多个驱动车轮提供第一扭矩；
驱动轴，操作性地设置在内燃发动机和驱动桥之间，驱动轴具有与内燃发动机联接的第一端部和与驱动桥联接的第二端部；
第一电动机/发电机，与第二多个驱动车轮机械相连且与第一多个驱动车轮机械地隔离，第一电动机/发电机配置为提供第二扭矩到第二多个驱动车轮；和
其中第一电动机/发电机在内燃发动机附近且绕驱动轴的第一端部周向地设置。
在上述车辆中，第一电动机/发电机包括同中心地设置在定子中的环形转子；和
其中驱动轴延伸通过环形转子。
在上述车辆中，驱动桥包括与第一多个驱动车轮机械相连的第二电动机/发电机。
在上述车辆中，第一扭矩包括来自内燃发动机的扭矩，和来自第二电动机/发电机的扭矩。
在上述车辆中，第一多个驱动车轮是车辆的后车轮，且第二多个车轮是车辆的前车轮。
在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
附图说明
图1是混合动力全轮驱动车辆的示意性俯视图，其具有混合动力气/电驱动车轴，和仅电驱动车轴。
具体实施方式
参见附图，图1示意性地示出了车辆10，其配备有电全轮驱动动力传动系。车辆10可以包括与驱动桥14(即主驱动车轮16)功率流相联的内燃发动机12，以及第一多个驱动车轮16。发动机12、驱动桥14和驱动车轮16可以协作以为车辆10提供主机动力。内燃发动机12可以是火花塞点火式汽油发动机、压缩点火式柴油发动机和/或可以配置为通过将一种或多种其他易挥发化合物/燃料燃烧而运行，例如酒精、乙醇、甲醇、生物燃料或本领域已知的任何其他燃料。
在一种构造中，驱动桥14可以包括多档位自动变速器20，其可以利用齿轮系和多个扭矩传递装置来在变速器20的一个或多个输出轴24和驱动轴22之间产生离散的传动比。虽然未示出，但是本领域技术人员可理解，存在用各种行星齿轮组的组合构造的各种齿轮系和例如离合器和/或制动器这样的扭矩传递装置，它们组合以形成功能性自动的变速器。目的是变速器20的扭矩传递装置可以经由液压或流体压力运行，所述液压或流体压力通过操作性地连接到变速器的流体泵产生。如可以理解的，变速器20可以选择性地将通过内燃发动机12产生的扭矩传递到主驱动车轮16。
在一些构造中，驱动桥14可以进一步包括一个或多个电动机26，其能增大发动机12产生的扭矩。电动机26可以实施为多相永磁体/AC感应电机，额定为大约60伏特到大约300伏特或更大，取决于车辆的设计。电动机26可以经由功率逆变模块(PIM)30和高压总线32电连接到可充电牵引电池28。PIM30通常可以配置为用于将DC功率转换为AC功率，或按照需要逆向转换。在该电动机26主动运行为发电机时，例如通过在再生制动事件期间获取能量或在被发动机12驱动时，电池28可以选择性地使用从电动机26而来的扭矩而被充电。如可以理解的，电动机26可以是电动机、发动机、电动机/发电机或其任何组合。在一些实施例中，例如插电式HEV(PHEV)，在车辆10怠速时，电池28也可以经由离车电源(未示出)充电。
除了变速器20和电动机26，驱动桥14可以包括整合的差速器，所述差速器可以允许每一个主驱动车轮16响应于从驱动轴22而来的输入扭矩以不同速度旋转。差速器可以配置本领域已知的以任何方式构造。
在一种构造中，发动机12和驱动桥14的运行可以通过一个或多个控制器40控制，所述控制器设置为与发动机12/驱动桥14电通信。控制器40例如可以包括发动机控制模块(ECM)、变速器控制模块(TCM)、和/或混合动力控制模块(HCM)。控制器40可以实施为一个或多个数字计算机或数据处理装置，每一个具有一个或多个微控制器或中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EEPROM)、高速时钟、模拟-数字(A/D)和数字-模拟(D/A)电路和任何所需的输入/输出(I/O)电路和/或信号调制和缓冲电路。控制器40可以配置为自动地执行一个或多个控制/处理程序，其可以实施为与装置相关的软件或固件。
控制器40可以操作为从用户输入装置44(例如加速器踏板)接收扭矩请求42，且可以响应性地将一个或多个扭矩促动命令46提供到发动机12或驱动桥14。扭矩促动命令46例如可以包括发出命令以增加提供到内燃发动机的燃料和/或空气的量和/或要通过一个或多个电动机产生的或被其接收的扭矩的量。响应于扭矩促动命令46，发动机12/驱动桥14可以在主驱动车轮16处生产相应的输出扭矩。另外，发动机12/驱动桥14可以提供一个或多个反馈信号到控制器40，其描述了相应装置的当前运行状态。这些反馈信号例如可以包括各种部件的当前扭矩和/或旋转速度的指示。控制器40可以进一步操作为基于从用户输入装置44接收的扭矩请求和接收到的各种部件当前旋转速度的指示而确定期望扭矩/扭矩传递比和将该期望扭矩/扭矩传递比命令给变速器20。
除了配置为驱动第一多个驱动车轮16的发动机12和驱动桥14，车辆10可以包括配置为被第二电动机52(即全轮驱动(AWD)电动机52)驱动的第二多个驱动车轮50。AWD电动机52可以包括同中心地设置在定子56中的环形转子54，所述定子56相对于发动机12固定且固定在壳体58中。环形转子54可以周向地绕驱动轴22设置，从而驱动轴22在其于发动机12和驱动桥14之间延伸时经过转子54的中心。
AWD电动机52可以实施为多相永磁体/AC感应电机，额定为大约60伏特到大约300伏特或更大，取决于车辆的设计。AWD电动机52可以经由第二高压总线60通过PIM30而被提供功率，所述第二高压总线60可以与第一高压总线32分开。如可以理解的，AWD电动机52可以是电动机、发动机、电动机/发电机或其任何组合。
AWD电动机52可以通过一个或多个齿轮(例如齿轮62)、轴64、离合器66、差速器68、车轴70或其他扭矩传递装置而与第二多个驱动车轮50机械功率流相连。而且，AWD电动机52可以在实体上与第一多个驱动车轮16隔离，从而电动机52不提供扭矩到驱动车轮16也不从驱动车轮16接收扭矩。
各种车辆部件的配置值得具体描述，因为其对车辆10的构造和可用乘客空间有益。具体说，车辆10包括分开一距离80的第一多个驱动车轮16和第二多个驱动车轮50。通常，第一多个驱动车轮16可以限定车辆10的第一端部82，且第二多个驱动车轮50可以限定车辆的第二端部84。在一个非限制性的例子中，第一端部82可以通常限定车辆10的后部，而第二端部84可以通常限定车辆10的前部(即如同前发动机、后轮驱动车辆的构造那样)。
每一个驱动车轮组可以包括在车轮中的两个之间延伸的相应驱动车轴/轴24、70，且其用于向相应的经联接的车轮传递扭矩/从其传递扭矩。每一个驱动车轴24、70可以例如经由差速器而分动，以适应不同车轮的不同旋转速度。
驱动桥14通常可以沿驱动车轴24设置且设置在车辆10的第一端部82。驱动桥14可以与驱动轴22的第一端部86联接，且可以配置为从驱动轴22选择性地传递扭矩到第一多个车辆车轮16。在一种构造中，驱动桥14的一部分可以在相应驱动车轴24、70之间延伸。驱动桥14可以包括电动机26，其与自动变速器20整合或基本上整合。
内燃发动机12可以通常设置为靠近车辆的第二端部84，且可以包括位于两个相应驱动车轴24、70之间的至少一部分。发动机12可以通过挥发性燃料的燃烧产生扭矩，且可以将产生的扭矩提供到驱动轴22的第二端部88(即其中驱动轴22的相应第一和第二端部部分86、88在彼此基本相反的端部处)。
AWD电动机52可以直接地邻近和/或联接到发动机12，从而AWD电动机52设置在发动机12和驱动桥14之间。AWD电动机52可以周向地绕驱动轴22的第二端部88设置，从而驱动轴22轴向经过环形转子54。AWD电动机52可以配置为(例如经由第二驱动车轴70)向第二多个驱动车轮50传递扭矩和/或从其接收扭矩，且可以机械地与第一多个驱动车轮16分开/隔离。
驱动桥电动机26和AWD电动机52每一个可以被功率逆变模块(PIM)30驱动，所述功率逆变模块可以与可充电牵引电池28电连通。PIM30、发动机12和驱动桥14的操作每一个可以被控制器40控制，所述控制器会试图操纵各种部件，以有效地对通过用户输入装置44(例如加速器踏板)提供的扭矩请求42做出响应。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。目的是上述和在附图中所示的所有内容应被理解为仅是示例性的而不是限制性的。

Claims (10)

1.一种全轮驱动车辆，包括:
第一驱动车轴和第二驱动车轴，它们被分开一距离，每一个驱动车轴与相应的一对驱动车轮联接；
驱动桥，设置为与第一驱动车轴机械相连；
内燃发动机，设置为靠近第二驱动车轴，且经由驱动轴与驱动桥联接；和
第一电动机，设置在内燃发动机和驱动桥之间，且与第二驱动车轴机械相连。
2.如权利要求1所述的车辆，其中第一电动机绕驱动轴周向地设置。
3.如权利要求1所述的车辆，其中第一电动机与第一驱动车轴机械地隔离。
4.如权利要求1所述的车辆，其中驱动桥包括与第一驱动车轴机械相连的第二电动机。
5.如权利要求1所述的车辆，其中驱动轴包括第一端部和第二端部；和
其中内燃发动机与驱动轴的第一端部联接，且其中驱动桥与驱动轴的第二端部联接。
6.如权利要求5所述的车辆，其中第一电动机包括设置在定子中的环形转子；和
其中驱动轴的第一端部延伸通过环形转子。
7.如权利要求6所述的车辆，其中第一电动机包括固定到内燃发动机的壳体。
8.一种全轮驱动车辆，包括:
第一多个驱动车轮和第二多个驱动车轮；
内燃发动机，与驱动桥机械相连，且配置为向第一多个驱动车轮提供第一扭矩；
驱动轴，操作性地设置在内燃发动机和驱动桥之间；
第一电动机/发电机，与第二多个驱动车轮机械相连，且配置为将第二扭矩提供给第二多个驱动车轮；和
其中第一电动机/发电机在内燃发动机附近且绕驱动轴的一部分周向地设置。
9.如权利要求8所述的车辆，其中第一电动机/发电机包括同中心地设置在定子中的环形转子；和
其中驱动轴延伸通过环形转子。
10.如权利要求8所述的车辆，其中驱动桥包括与第一多个驱动车轮机械相连的第二电动机/发电机。
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