CN104583561B - 增压器组件 - Google Patents

Abstract

车辆增压器组件(110)包括：双联发电机，该双联发电机包括能够同轴地相对旋转的第一电枢(14a)和第二电枢(14b)以及位于电枢(14a，14)之间的第一可分离离合器(32)，所述第一电枢(14a)适于由动力源进行恒定地驱动，并且所述第二电枢(14b)在所述第一离合器(32)接合的情况下由所述第一电枢(14a)驱动；增压器叶轮(24)，第二电枢(14b)通过齿轮系机械地驱动叶轮(24)；电动马达，该电动马达联接至齿轮系并且可操作成调节叶轮(24)的旋转速度；其中，在使用中，电动马达按需地由包括第二电枢(14b)的发电机进行电驱动。

Description

增压器组件

技术领域

本发明涉及用于内燃机的增压器组件，并且具体地但非排他地涉及包括组合的发电机和马达的电力驱动装置及其控制方法。本发明的各方面涉及发电机、增压器组件、控制单元、方法及车辆。

背景技术

废气驱动的涡轮增压器通常设置用于内燃机以通过增加用于将燃料/气体混合物供应至发动机汽缸的发动机进气歧管中的空气的压力、温度和密度来改善内燃机的性能。这使得能够在发动机的每个循环中燃烧更多的燃料，从而增大动力输出。废气驱动的涡轮增压器利用发动机废气中所含的否则会浪费掉的能量，并且因此可以有助于发动机的总效率的改进。然而，单级涡轮增压器在废气流动的与低发动机运行速度相关的低流量下不是特别有效。这导致了“涡轮迟滞”的问题，即，驾驶员需求动力与发动机输送所需要的响应之间的明显延迟，因为发动机速度需要增加至一定水平，然后涡轮增压器才有效运行。这些问题可以通过使用多级涡轮增压器得到一定程度的改善。

替代性的解决方案是除了涡轮增压器以外还提供增压器。该增压器由发动机机械地驱动，以当发动机以低速行驶使得涡轮增压器低效时执行使进气歧管中的空气的压力、温度和密度增加的相同任务。增压器在驾驶员需求动力时接合以充分增大许可进入发动机的空气的体积。通过适当地加燃料，增压器可以消除涡轮迟滞。另外的益处在于与其他方式相比，空气流的立即增加允许涡轮增压器叶轮更快地加速(spool up)。然而，当增压器由发动机机械地驱动时，增压器增加了发动机上的负载并且从而增大了燃料消耗。因此，一旦涡轮增压器起作用之后，增压器就可以立即停止使用。

已经针对顺序地以及同时地操作增压器和涡轮增压器开发了控制策略，使得能够提供期望范围的发动机性能和发动机响应。

增压器可以由车辆发动机直接驱动，但如果安装例如由于发动机配装至不同的发动机室而改变，则该结构趋向于不够灵活。相应地，已经提出了通过车辆发电机的电枢机械地驱动增压器，这提供了在发动机室内不同的安装可能性。

在一个结构中，增压器与车辆发电机同轴地安装，进而由车辆发动机通过安装在联接至发电机的带轮上的多个三角带来驱动。发电机向车辆提供能量，并且发电机的电枢通过行星齿轮箱机械地联接至增压器以提供使增压器的相对于发电机的速度增加的同轴结构。

行星齿轮箱由外齿圈或齿圈、下文中简称为行星齿轮的多个内行星齿轮以及中心齿轮或太阳齿轮构成。太阳齿轮位于齿圈的中心，行星齿轮位于太阳齿轮与齿圈之间并且与太阳齿轮和齿圈二者啮合。行星齿轮附接至共用的行星齿轮架，该行星齿轮架保持行星齿轮的相对位置。如果行星齿轮架旋转而齿圈保持静止，则使得行星齿轮绕齿圈的内表面旋转。当行星齿轮旋转时，这进而使太阳齿轮以由传动比确定的速度旋转。替代性地，行星齿轮架可以保持就位，在这种情况下，使齿圈旋转引起太阳齿轮旋转。以此方式，行星齿轮箱提供了产生所需速度的同轴结构。

车辆发动机运行的速度能够在例如500至7000转数每分钟(rpm)的范围内变化。在行星齿轮架保持静止的情况下，上述结构通过来自带轮的3∶1的增大与来自行星齿轮箱的10∶1的增大的结合产生了大约30∶1的速度增大。因此，对于该结构中的增压器叶轮而言期望的运行范围是15,000至210,000rpm。然而，为实现最佳的性能，理想的是在运行期间将增压器叶轮的旋转速度保持在相对恒定的水平，即，通常保持在大约120,000rpm。

为此，已经提出了将行星齿轮箱的行星齿轮架联接至电动马达。通过根据需要向前或反向地驱动该马达，增压器的速度可以调节成其最佳水平。用于增压器马达的动力由车辆发电机提供，车辆发电机必须在尺寸方面增大。该结构提供的益处在于：驱动增压器的主要工作由车辆发动机执行，而电动马达仅提供微调作用。增压器的动力需求使得试图在车辆环境中使用单独的电动马达来驱动增压器不可行。

如果增压器结合涡轮增压器使用，则当发动机以低速运行时例如当车辆开始行驶时，增压器首先致动。一旦发动机速度足够大，则涡轮增压器取代增压器，因为这节省了能量需要。在上述结构中，增压器直接连接至发电机，并且由此进行恒定地驱动，甚至在未被使用时亦是如此。然而，增压器可以通过例如使输出侧通向大气进行空转。这减少了增压器叶轮上的负载，并且因此进而减少了增压器在空转时吸入的能量。

然而，该结构具有以下缺陷：增压器永久地连接至发电机电枢，并且因而吸收一些能量甚至当停用时亦是如此。已知的是能量效率是关系到新车辆的设计和制造的关键因素，并且因此为减少消耗而采用的任何措施都是重要的。

在这种背景下，本发明的目的是提供避免增压器空转但保持安装的灵活性的结构。

发明内容

一方面，本发明提供了车辆增压器组件，该车辆增压器组件包括：

双联发电机，该双联发电机包括能够同轴地相对旋转的第一电枢和第二电枢以及位于电枢之间的第一可分离离合器，所述第一电枢适于由动力源进行恒定地驱动，并且所述第二电枢在所述第一离合器接合的情况下由所述第一电枢驱动；

增压器叶轮，第二电枢通过齿轮系机械地驱动叶轮；

电动马达，该电动马达联接至齿轮系并且可操作成调节叶轮的旋转速度；

其中，在使用中，电动马达按需地由包括第二电枢的发电机进行电驱动。

双联发电机允许增压器的按需的电连接和机械连接，从而避免了增压器的空转。动力源通常是车辆内燃机。在一个实施方式中，双联发电机包括主发电机和副发电机，主发电机包括所述用于供应常规车辆系统的一个电枢，副发电机包括所述用于供应增压器的电动马达的另一个电枢。

通过将双联发电机集成到增压器组件中，当不需要增压时能够使增压器叶轮分离，以防止增压器叶轮的空转。这减少了由动力源驱动的负载，从而减少了车辆的燃料消耗。电动马达提供了在使用中将增压器叶轮的旋转速度调节至最优水平的能力。增压器组件的马达可以是双向的。

应该理解的是除了按需提供增压作用之外，双联发电机结构还允许车辆发动机的增压的变型和非增压的变型，但这两个变型具有共同的主发电机。此外，副发电机可以改变驱动与例如相同的基础发动机(basic engine)的汽油衍生物和柴油衍生物相关的不同增压器的能力。

第二电枢可以与等于或大于所述第一电枢的发电量的发电量相关联。

在一个实施方式中，第一电枢和第二电枢呈一者轴颈式安装于另一者内，以绕共同轴线旋转。

方便地，第一离合器可以轴向地设置在所述电枢之间。

第一电枢和第二电枢中的一者或两者可以包括电动马达。

叶轮可以与第一电枢和第二电枢同轴。在该实施方式中，叶轮可以轴颈式安装于第二电枢中。

双联发电机可以操作为双联马达以驱动所述动力源。在该结构中，双联马达能够结合所述电动马达操作以驱动所述动力源。

齿轮系可以是行星齿轮系。第二电枢可以通过行星齿轮系的齿圈和行星齿轮机械地驱动所述叶轮并且所述电动马达可以驱动行星齿轮系的行星齿轮架。

增压器组件还可以包括用于选择性地锁定行星齿轮系和使行星齿轮系解锁的第二离合器。在该实施方式中，电动马达可以包括与第一电枢和第二电枢同轴地布置的第三电枢，其中，电动马达提供了可变的双向驱动以在行星齿轮系由第二离合器解锁时调节增压器叶轮的旋转速度。

第二离合器有益地用于锁定行星齿轮系以使双联发电机有效地联接至电动马达，从而使双联发电机和电动马达能够一起用于提供动力。在电动马达包括第三电枢的情况下，当行星齿轮箱锁定时，第二离合器使第二电枢有效地联接至第三电枢。

第二离合器可以布置成锁定行星齿轮系从而防止行星齿轮和齿圈的相对旋转。在该实施方式中，第二离合器可以以爪式离合器的形式布置成与齿圈和行星齿轮中的至少一个行星齿轮相互接合。爪式离合器的分离可以通过液压的方式实现。

双联发电机可以布置成操作成马达以驱动第一电枢，并且发电机和马达布置成当行星齿轮系由第二离合器锁定时进行配合，从而向车辆发动机提供驱动力。

增压器组件的电动马达可以包括与第一电枢和第二电枢同轴的第三电枢以及位于第三电枢与第二电枢之间的第二离合器，第三电枢在第二离合器接合的情况下由第二电枢驱动，其中，当第一离合器和第二离合器均接合时，第三电枢在联接至第二电枢时向发电机提供附加发电量。

因此，本发明的增压器组件的双联发电机可以可选地结合电动马达来操作成马达，以驱动车辆发动机，例如作为整合了带的启动器发电机(BISG)或作为防失速装置。

双联发电机可以提供附加的驱动能力，其中，所述附加的驱动能力不能由仅定尺寸成满足车辆的正常电负载的常规发电机获得。

第三电枢能够操作为副发电机以在第一离合器接合并且行星齿轮系由第二离合器锁定时增大车辆的总发电量。在该实施方式中，第一电枢、第二电枢和第三电枢有效地彼此联接并且因此一起旋转。这除了由双联发电机提供的能力以外还允许结构的发电量的增大。因此该实施方式提供了三联式发电机。

根据本发明的另一方面，提供了用于如上所述的增压器组件的控制单元，并且该控制单元包括用于适当地控制第一离合器、第二离合器和电动马达的操作且用于操作增压器的电子控制单元。

控制单元可以确定所述电动马达与包括第二电枢的发电机的联接。

控制单元还可以适于将所述双联发电机构造在适于驱动所述动力源的双联马达上。

根据本发明的又一方面，提供了为如上所述的车辆增压器组件的操作做准备的方法，并且该方法包括以下步骤：(i)检测增压的需求；以及(ii)使第一离合器接合以使第一电枢机械地联接至第二电枢，并且操作马达以使叶轮达到所需速度。马达可以电联接至与所述第二电枢相关联的发电机。

本发明还扩展至操作如上所述的车辆增压器组件的方法，并且该方法包括前述准备方法以及以下进一步的步骤：使所述增压器加载以及以电的方式改变所述马达的速度以保持所述增压器以所需速率输出。

本发明还扩展至提供整合了带的启动器发电机的方法，该方法包括将上述增压器组件的双联发电机构造为双联马达，并且使所述第一离合器接合。

本发明还扩展至为内燃机提供防失速装置的方法，该方法包括下述步骤：将上述增压器组件的双联发电机构造为双联马达以及使第一离合器接合。该方法还可以包括一致地使用所述双联马达和所述电动马达。

根据本发明的另一方面，提供了操作上述增压器组件的双联发电机的方法，其中，该方法包括在下面情况中的至少一种情况下使第一离合器分离：(a)在发动机冷启动过程期间；以及(b)当车辆空转时。

以这种方式操作增压器组件有利地避免了当所列出的情况中的任一种情况发生时第二电枢和增压器叶轮的空转，从而减少了燃料消耗。

对于包括第二离合器的实施方式而言，该方法还可以包括当第一离合器分离时通过使用第二离合器使行星齿轮系解锁。这针对之后很可能发生的所有操作情况使第二离合器置于适当的构型中，从而在新情况开始时节省了时间。

根据本发明的另一方面，提供了操作如以上所述的增压器组件的方法，其中，该方法包括在下面情况中的至少一种情况下使第一离合器接合：(1)当环境温度低并且所述发动机空转时；以及(2)当车辆的速度降低并且不存在施加于所述发动机的扭矩需求时。

以这种方式操作增压器组件通过在由于应用所列出的情况中的一种情况使得能量需求更高时增加第二电枢的发电量来有利地增加了结构的发电量。

对于包括第二离合器和第三电枢的增压器组件的这些实施方式而言，该方法可以包括在下面情况中的任一种情况下使第一离合器接合、通过使用第二离合器锁定行星齿轮系以及将第三电枢操作为副发电机：(1)当环境温度低并且发动机空转时；以及(2)当车辆的速度降低并且不存在施加于所述发动机的扭矩需求时。该方法还针对能量需求增大的情况有利地增大了结构的发电量。

对于增压器组件的这些实施方式——其中，双联发电机布置成操作为马达以驱动第一电枢并且发电机和马达布置成当行星齿轮系通过使用第二离合器而锁定时配合从而向车辆发动机提供驱动力——而言，该方法可以包括在发动机运行停止之后使第一离合器接合并且通过使用第二离合器锁定行星齿轮系，并且随后使用驱动力重启发动机。以此方式，增压器组件可以操作为BISG。附加地，该方法可以包括使第一离合器接合并且通过使用第二离合器锁定行星齿轮系，以及使用驱动力来向车辆提供动力。以此方式，增压器可以操作成用作微混合动力以在短距离上推进车辆。

根据本发明的又一方面，提供了包括废气驱动的涡轮增压器和如上所述的增压器组件的车辆，在该车辆中，增压器组件和涡轮增压器布置成顺序地操作。

车辆可以布置成在发动机速度在第一阈值以上的情况下使用涡轮增压器并且不使用增压器。因为与增压器组件相比涡轮增压器减少了燃料消耗，该结构有利地确保了当无论运行状态如何发动机速度都足以驱动涡轮增压器时，始终使用涡轮增压器。

该车辆可以布置成在发动机的速度在第二阈值以下的情况下使用增压器并且不使用涡轮增压器，其中，第二阈值低于第一阈值。这确保了当发动机速度不足以驱动涡轮增压器时自动地使用增压器。

根据本发明的另一方面，提供了用于操作如上所述的车辆的方法，其中，该方法包括当发动机速度在第一阈值以上时使第一电枢与齿轮系断开联接。

本发明还扩展至如上所述操作车辆的方法，其中，该方法包括当发动机速度降至第二阈值以下时使第一电枢与齿轮系联接。

本发明还扩展至如上所述操作车辆的方法，其中，该方法包括在稳定状态发动机运行情况期间当发动机速度在第二阈值速度以上并且当车辆牵引相对高的负载时使第一电枢与齿轮系断开联接。

对于具有包括第二离合器的增压器组件的车辆的这些实施方式而言，本发明还扩展至下述方法：该方法包括当发动机以在第一阈值速度以下的速度运行时在增大发动机需要的扭矩的时间段内使第一电枢联接至齿轮系并且使齿轮系解锁。

根据本发明的又一方面，提供了用于操作车辆的增压器组件的方法，其中，当第一离合器接合时第二电枢提供附加发电量，并且其中，该方法包括当不需要附加发电量时，使第一离合器分离。发电机还可以包括与第一电枢和第二电枢同轴的第三电枢和位于第三电枢与第二电枢之间的第二离合器。第三电枢可以在第二离合器接合的情况下由第二电枢驱动，其中，当第一离合器和第二离合器均接合时第三电枢在联接至第二电枢时向发电机提供附加发电量，并且其中，该方法包括当不需要来自第三电枢的附加发电量时使第二离合器分离。

根据本发明的另一方面，提供了具有如上所述的增压器组件的车辆。

根据本发明的另一方面，提供了具有如上所述的控制单元的车辆。

根据本发明的一方面，提供了车辆的双联发电机，该双联发电机包括同轴的相对可旋转的电枢和位于电枢之间的可分离的离合器，所述电枢中的一个电枢适于由动力源永久地驱动，而所述电枢中的另一个电枢在所述离合器接合的情况下由所述一个电枢驱动。

双联发电机允许增压器按需地电连接和机械连接，从而避免了增压器的空转。动力源通常是车辆内燃机。在一个实施方式中，双联发电机包括主发电机和副发电机，主发电机包括用于供应常规车辆系统的所述一个电枢，副发电机包括用于供应增压器的电动马达的所述另一个电枢。

本发明的另一方面提供了车辆增压器组件，该车辆增压器组件包括本发明的双联发电机、行星齿轮系、电动马达和增压器叶轮，所述另一个电枢通过行星齿轮系的齿圈和行星齿轮机械地驱动所述叶轮，所述电动马达驱动行星齿轮系的行星齿轮架，并且所述电动马达由包括所述另一个电枢的发电机按需地进行电驱动。

应该理解的是除了按需提供增压作用之外，双联发电机结构还允许车辆发动机的增压的变型和非增压的变型，但这两个变型具有共同的主发电机。此外，副发电机可以改变驱动与例如相同的基础发动机的汽油衍生物和柴油衍生物相关的不同增压器的能力。

根据本发明的又一方面，提供了用于增压器组件的控制系统、为增压器组件的操作做准备的方法以及操作增压器组件的方法。

在另一方面，本发明的双联发电机可以操作为马达以驱动车辆发动机，例如作为整合了带的启动器发电机(BISG)或作为防失速装置操作。

双联发电机可以提供附加的驱动能力，该附加的驱动能力不能由仅定尺寸成满足车辆的正常电负载的常规发电机获得。

在本申请的范围内，可以清楚地设想的是前面段落、权利要求和/或下面描述和附图中阐述的各个方面、实施方式、示例和替代方案以及特别是这些各种方面、实施方式、示例和替代方案的各个特征可以单独采用或以任一结合的方式采用。例如，结合一个实施方式公开的特征适用于所有实施方式，但这些特征不相容的情况除外。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例来描述本发明的实施方式，在附图中，相同的部件以相同的附图标记表示，并且其中：

图1是表示现有技术结构和本发明的实施方式两者的发电机/增压器组件的示意性端视图；

图2是针对发电机/增压器组件是现有技术中已知的结构的情况的沿图1的线A-A截取的轴向截面图；

图3是针对发电机/增压器组件是根据本发明的实施方式的包括第一离合器和第二离合器的结构的情况的沿图1的线A-A截取的轴向截面图；

图4是指示图3所示的结构的发动机运行范围的图表；

图5是概括了可以与图3所示的结构一起使用的控制方案的实施方式的表格；

图6是图5的表格的重排，其中，已经根据图3所示的结构的不同构型对不同的控制情况进行了分组；

图7是示出了用于实施图5中的控制方案的过程的流程图；

图8是包括图3中的增压器发电机结构的车辆的图示；以及

图9是针对发电机/增压器组件是图3中的结构的替代性实施方式的情况的沿图1的线2-2截取的轴向截面图，在图9中，仅设置了第一离合器。

具体实施方式

参照图1和图2，常规的增压器发电机结构10包括通过车辆发动机(未示出)的常规蛇形辅助传动带驱动的传动带轮12。带轮12联接至车辆发电机——例如交流发电机——的电枢14。发电机电枢14进而联接至行星齿轮系的齿圈16，该行星齿轮系包括传动机构，该传动机构具有行星齿轮18和直接连接至增压器的叶轮24的传动轴22的太阳齿轮20。行星齿轮18以可旋转的方式安装于行星齿轮架26上，该行星齿轮架26连接至电动马达的围绕传动轴22的电枢28。行星齿轮18与齿圈16和太阳齿轮20两者啮合，使得如果行星齿轮架26保持静止，则齿圈16的旋转引起行星齿轮18和太阳齿轮20两者旋转。叶轮24通过传动轴22联接至太阳齿轮20，并且因此当太阳齿轮20旋转时，叶轮24也旋转。叶轮24位于形成了用于车辆发动机的进气系统的一部分的室(未示出)内。当叶轮24旋转时，这用于增大进气歧管中的发动机进气的压力、温度和密度，从而提高发动机的性能，如前文所述。进气的压力、温度和密度的增大的幅度主要通过叶轮24的旋转速度来确定。

增压器发电机结构10的部件关于共同的旋转轴线30同轴地布置，并且叶轮传动轴22轴颈式(journalled)安装于腔31内，腔31如所示出形成在齿圈16的中央处。其他部件比如发电机和马达的定子以及增压器壳体未示出，但应该理解为是必要的并且本身不构成本发明的一部分。马达电枢28安装成根据由电动马达供给的驱动力与行星齿轮架26一起并且独立于增压器发电机结构10的其他部件旋转。

在使用中，当车辆发动机运转时，辅助传动带驱动带轮12，从而使其绕轴线30旋转。由于带轮12的直径与发动机(未示出)上的驱动辅助传动带的对应带轮的直径的比值，带轮12旋转的角速度通常是车辆发动机速度的三倍。带轮12的旋转进而引起发电机电枢14旋转，从而在发电机中产生电能。附加地，行星齿轮箱的联接至发电机电枢14和带轮12的齿圈16以与带轮12相同的角速度旋转。如果马达电枢28和行星齿轮架26在齿圈16旋转的同时保持静止，则行星齿轮18通过齿圈18旋转而旋转。行星齿轮18以与齿圈16相同的方向旋转，但由于行星齿轮18的直径较小，行星齿轮18以较高的角速度旋转。行星齿轮18的旋转引起太阳齿轮20、传动轴22和叶轮24沿相反方向的旋转。因此，叶轮24旋转的角速度由太阳齿轮20与行星齿轮18的传动比以及行星齿轮18与齿圈16的传动比确定。通常，行星齿轮箱的部件布置成提供大约为十比一的总传动比。因此，当马达电枢28保持静止时，叶轮24旋转的角速度是带轮12旋转的角速度的十倍，并且因此是车辆发动机旋转的角速度的三十倍。正如前面所指出的，这为叶轮24提供了介于15,000与210,000rpm之间的特定速度范围。

如先前提及的，通常理想的是，将叶轮24的速度控制在比此更小的范围内，即，控制在大约120,000rpm，以提供最佳的性能。因此，马达电枢28通过马达驱动以调节叶轮24的旋转速度。如果车辆发动机速度较低使得在行星齿轮架26保持静止的情况下叶轮的速度将过低，那么马达使马达电枢28和行星齿轮架26以与齿圈16的旋转方向相反的方向旋转。这增加了齿圈16相对于行星齿轮18的中心的旋转速度。这使行星齿轮18绕齿圈16更快地移动并且因此引起行星齿轮18以更高的角速度绕其自身的轴线旋转，这进而增加了太阳齿轮20和叶轮24的角速度。以此方式，当车辆发动机速度较低时，使叶轮24的旋转速度增加至其最佳水平。

相应地，如果发动机速度很高使得如果行星齿轮架26保持静止则叶轮24的旋转速度将过高，那么这通过使马达电枢28和行星齿轮架26沿与齿圈16相同的方向但以比齿圈16的旋转速度更慢的旋转速度进行旋转来补偿。这减小了齿圈16的相对于行星齿轮18的中心的旋转速度，并且因此减小了太阳齿轮20旋转的速度以及进而减小了叶轮24旋转的速度。以此方式，当车辆发动机的速度很高时，使叶轮24的旋转速度降低至其最佳水平。

在车辆中例如在标准发动机管理单元(EMU)中设置有控制系统，该控制系统决定增压器发电机结构10的运行。通常，增压器在未使用时通过使定位有叶轮24的室通向大气来卸载，并且行星齿轮系随增压器叶轮24空转。在需要的情况下，增压器例如通过关闭空气室上的出口来进行加载，并且增压器叶轮24的速度以如上所述方式进行控制。

发电量选择成使得提供足够的电力储备以满足正常的车辆需求和电动马达的附加要求。正常的最大车辆需求可以是大约2.5kW并且马达电枢28的最大需求可以是大约3kW。应该理解的是，发电机电枢14的旋转质量基本大于非增压器变型的旋转质量。

图3示出了本发明的其中设置有具有双联离合器系统的增压器发电机结构110的实施方式。结构110包括第一离合器32和第二离合器34，第一离合器32与发电机相关联，而第二离合器34与行星齿轮系相关联并且因此与增压器叶轮24相关联。

第一离合器32提供了使增压器发电机结构110的发电机端与增压器端隔开的能力。在该实施方式中，发电机电枢14’被分成两个部分：联接至带轮12的第一电枢14a；以及联接至行星齿轮系的齿圈16的第二电枢14b。以此方式，发电机电枢14’布置为具有可变发电量的双联发电机，其中，第一电枢14a布置成用于由动力源比如车辆发动机经由带轮12恒定地驱动，然而应该理解的是，当车辆发动机未运转时，第一电枢14a不经由带轮12驱动。第一电枢14a与车辆发动机相关联，并且第二电枢14b与增压器相关联。相应地，第一电枢14a定尺寸成适应正常车辆需求，并且第二电枢14b定尺寸成提供驱动马达电枢28所需的附加电能，其中，当增压器叶轮24运行时，马达电枢28在该结构中是第三电枢。第二电枢14b形成有突出部36，该突出部36以可旋转且可滑动的方式接纳在形成于第一电枢14a中的对应凹部38中，但这仅是用于确保在轴线30上旋转的若干可能性中的一种可能性。因而，通过该实施方式，上述常规发电机被分成使得实际上提供了两个单元，每个单元能够独立运行。

发电机的定子在图3中未示出，但在该实施方式中，发电机电枢14a、14b具有共用的定子。共用定子可以包括用于发电机电枢14a、14b中的每个发电机电枢的相应的绕组。在其他实施方式中，每个发电机电枢14a、14b具有相应的定子。

第一电枢14a、第二电枢14b通过第一离合器32联接，在该实施方式中，第一离合器32包括第一衬片40、第二衬片42。以此方式，第二电枢14b布置成当第一离合器32接合时通过第一电枢14a驱动。衬片40、42通过致动机构(未示出)的作用按需接合以联接第二电枢14b从而与第一电枢14a一起旋转。因而，该实施方式的第一离合器32操作为摩擦式离合器。然而，可以采用任何适合的离合器装置，其包括例如为本领域人员所熟知的采用磁流变流体的离合器装置。

在使用中，当不需要第二电枢14b的附加发电量和/或增压器带轮24的运行时，第一离合器32分离，在这种情况下，第二电枢14b、行星齿轮系和增压器叶轮24不进行驱动并且通常是静止的。因此，减少了车辆发动机的燃料消耗，因为避免了与增压器部件的旋转相关联的风力影响(windage)、搅动(churning)以及摩擦。再者，由于第二电枢14b与第一电枢14a分离，因此与常规结构相比，发电机电枢14’的旋转惯量也大体上减小，从而允许发动机速度的更快速改变。该结构是理想的，因为当增压器叶轮24不操作时，发电机需要的动力极大减小，这是因为不需要通过使发动机电枢14a、14b两者旋转来消耗能量。因而，当不使用增压器时，发电机不产生过量电能，而所述过量电能在此刻是不需要的。因此，燃料消耗进一步减小。

当需要增压器时，第一离合器32通过使用致动机构来使第一衬片40与第二衬片42彼此接触而进行接合。然后，使得第二电枢14b与第一电枢14a一起旋转，这进而驱动了行星齿轮系。马达电枢28通过发电机以适于增压器的期望输出的速度和旋转方向进行电驱动。因此，当第一离合器接合或闭合时，增压器发电机结构110以与上述现有技术结构10完全相同的方式操作。

第二离合器34操作成将行星齿轮18锁定至齿圈16，从而防止行星齿轮18与齿圈16的相对旋转。以此方式，第二离合器34用于锁定行星齿轮系。在该实施方式中，第二离合器34设置成爪式离合器(dog clutch)的形式，使得由第二离合器34通过干涉而非通过摩擦阻止了行星齿轮18的旋转。第二离合器34在齿圈16的内侧面与行星齿轮18之间包括主体44，主体44附接至齿圈16。齿圈16形成有环形室46，环形室46围绕腔31，驱动轴22接纳在该腔31中。第二离合器34的主体44在主体44的内边缘上形成有延伸进入环形室46的突出部48。主体44包括从主体44的外边缘延伸的卡爪50(dog)。行星齿轮18中的每个行星齿轮包括布置成接纳第二离合器34的卡爪50的凹部52。在该实施方式中，存在接合最近的行星齿轮18的单个卡爪50，然而在其他实施方式中，第二离合器34包括用于每个行星齿轮18的相应的卡爪50。

主体44的延伸部48可滑动地接纳于环形室46中，使得主体44能够朝向行星齿轮18移动和移动离开行星齿轮18。该运动可以通过将高压油供应至延伸部48与环形室46的端面之间的空间中来产生。油通常由泵(未示出)供给，以将油分配至整个现有技术的增压器发电机结构10中。油通过形成在齿圈16的本体中的通道54穿入在主体44的延伸部48一侧的该空间。在延伸部48的与高压油相反的一侧设置有弹簧56。弹簧56通过弹性挡圈57保持并且用作返回机构以在高压油移除时迫压主体44返回环形室46。

当第二离合器34打开并且主体44处于远离行星齿轮18的缩回位置时，行星齿轮18自由地旋转。当主体44在高压油的作用下朝向行星齿轮18移动至闭合位置时，卡爪50与行星齿轮18中的一个行星齿轮中的凹部52接合，从而阻止行星齿轮18旋转。以此方式，第二离合器34使行星齿轮系脱开或不起作用。

当第二离合器34闭合并且行星齿轮系不起作用时，这使整个增压器发电机结构110以相同的速度一起旋转。特别地，在这种情况下，马达电枢28被迫压以与叶轮24以及——在第一离合器32闭合的情况下——带轮12相同的速度旋转。因此，当第二离合器34闭合时，马达电枢28可以根据车辆运行状态由叶轮24或者带轮12驱动。使第二离合器34闭合可以附加地视为将马达电枢28有效地联接至第二电枢14b。以此方式，马达电枢28在一些情况下可以用作副发电机以增加总发电量。因此，该系统在特定情况下提供三联发电机结构，该三联发电机结构在两个发电机配合时有益地提供车辆电池的增加的充电率。

替代性地，发电机电枢14’可以相反地操作以用作马达并且对车辆提供驱动以重启车辆发动机或者在短距离上直接驱动车辆。这在以下情况时可以是非常有用的：例如，在发动机停止并且之后在发动机仍热时的短时间段内——比如当车辆处于缓慢移动的交通路况中或在等待交通灯时——再次重启发动机。在这种情况下，发电机可以用作整合了带的启动器发电机(BISG)以在每次中止车辆运动之后重启车辆发动机。以这种方式重启发动机与冷启动过程相比具有更高的燃料效率。因此，这样的系统和控制策略可以用于在经常发生停止的城市驾驶中节省燃料，并且使发动机停止减少了其空转花费的时间量。然而，发动机电枢14’以此方式的使用取决于仍是热的发动机部件使得发动机更易启动。特别地，当发动机润滑油很热时其是更有效的，这意味着减小了为启动发动机所必须克服的摩擦力。如果发动机太冷，例如，如果车辆停止更长一段时间，则传动带将不能有效承担重启发动机所需的增加的力。同样地，以这种方式使用发电机限于发动机仍是很热的情况。

此外，发电机可以用作马达以在发动机运行特征曲线图的区域可能趋向于失速(stalling)的情况下提供防失速机构；通过这种方式，保持最低的发动机速度直到车辆发动机进入发动机运行特征曲线图的不同区域为止。

通常，车辆发电机可以呈过大尺寸以同样用于BISG或防失速模式。通过使第一离合器32和第二离合器34闭合来将发电机电枢14a、14b有效地联接至马达电枢28的能力使马达电枢28能够提供用于执行上述重启功能的附加动力。这可以使车辆发电机的尺寸必须增大以提供BISG功能的量最小化。结合副发电机的双联发电机结构以最小的附加成本为BISG或防失速提供附加的马达容量，应该理解的是，在这两个使用模式中不需要增压。还应该理解的是，当增压器卸载时，动力可以不仅由包括电枢14a、14b的马达提供，而且可以由马达电枢28提供。

在另一改进方案中，发电机电枢14’与马达电枢28一起可以用于可选地通过结合增压器的马达电枢28作为微混合动力来驱动正常的内燃机。这种结构取决于车辆电池容量可以对车辆提供短期动力或协助；特别是在低速的城市行驶中更是如此。当电枢14、28进行驱动时，车辆发动机有效地靠惯性运行，并且扭矩传递至变速器以推动车辆。应该了解的是，以这种方式使用电枢14、28来驱动发动机消耗了相当多的能量，因而限制了车辆以这种方式被推动的范围。

本领域技术人员应了解的是，在发动机运行时间的相对小的比例中会需要增压器；相应地，通过在不需要时分离增压器的能力来消除风力影响、搅动和摩擦损失可以相当大程度地节省燃料。

预计到对增压器叶轮24的运行的需求，增压器发电机结构110还允许第一离合器32的接合，因而在对室中的叶轮24加载之前使增压器叶轮24达到一定速度并且实现增压器叶轮24的运行。EMU可以例如监控加速器踏板位置和/或加速器踏板位置的变化率，并且需要第一离合器32恰好在增压之前进行信号接合。为了该目的，马达电枢28还可以由恒定驱动的发电机(即，电枢14a)驱动，这是因为附加的电需求由于增压器被卸载而是较低的。

此后，通常不久之后，增压器被加载，并且马达电枢28由与第二电枢14b相关联的发电机驱动。通过这种方法，增压器叶轮24可以在需要的情况下在被卸载的同时以适于立即增压的速度被驱动。

在替代性实施方式中，第二电枢14b可以直接驱动，例如通过车辆电池供电或由恒定驱动的第一电枢14a提供动力以使第二电枢14b达到与第一电枢14a的速度相一致的速度。这种结构减小了离合器衬片40、42上的接合负载并且还使准备增压的叶轮24加速。

该实施方式依赖于旋转电机作为发电机和马达的使用，这可以通过适当的设计和控制而容易地实现。当需要增压时，包括电枢14’的马达可以立即转换成发电机，以用于提供能量来对增压器马达28供电。

任意实施方式的增压器的所需速度或输出可以根据特定发动机构型的经验测试由EMU的存储器的算法或查阅表获得，并且马达28相应地通过适当的控制系统驱动。

在电枢14a、14b的速度可以通过利用马达中的电枢14b而进行匹配的情况下，应该理解的是，爪式离合器可以用于替代通过摩擦离合器或磁流变联接等提供的渐进式接合(progressive engagement)。这种结构可以允许更及时的响应并且不太复杂。爪式离合器可以包括速度匹配装置，比如设置在车辆齿轮箱的同步啮合毂中的速度匹配装置。

参照图4、图5和图6，示出了根据本发明的实施方式的适用于上述增压器发电机结构110的控制方案。该控制方案的该实施方式在增压器发电机结构110与涡轮增压器结合使用时应用。图4示出了增压器叶轮24的贯穿车辆的典型发动机运行范围中的工作周期。如图所示，叶轮24在750rpm至2000rpm的范围中规律地运行。这是因为在这些低发动机速度下发动机废气的速度太低以至于不能提供足够动力来驱动涡轮增压器。因此，如前面所描述的，增压器被用于消除“涡轮迟滞”。

在2000rpm至4000rpm范围中，间歇地使用增压器；通常涡轮增压器以这些发动机速度有效地运行。然而，如果存在突然改变扭矩的需求，则由于涡轮增压器的提速而存在有迟滞。这可以发生在例如加速期间。因此，增压器在改变需求期间进行使用以确保来自发动机的一致的动力传输，直到涡轮增压器有时间加速为止。

与发动机废气相关的速度在4000rpm之上时足以在大多数情况下驱动涡轮增压器，并且因此增压器很少用于该范围。在该控制方案的实施方式中，增压器不在该运行状态下使用，然而在其他实施方式中，可以存在调用增压器的特定情况，例如，当特别大力地操作节气门时。

图5是示出了第一离合器32和第二离合器34如何根据该控制方案的此实施方式针对多种不同情形操作的表格。表格还指出电动马达的电枢28是否用于在每个情形中驱动行星齿轮18。应该指出的是，对于电枢28存在三种状态：“被驱动”，在该状态中，电枢28被电驱动以使行星齿轮18旋转，以调节叶轮24的旋转速度；“未被驱动”，在该状态中，电枢28空转且沿任意方向以任何速度自由旋转；以及“用作附加发电机”，在该状态中，电枢28通过第二离合器的闭合而锁定至齿圈16，使得电枢28可以被叶轮24或带轮12驱动以用作上述附加发电机。每个情形的更详细说明概述如下。

“冷启动”情形指的是当发动机很冷时，即当发动机没有使用超过几分钟时，通过使用启动马达启动车辆发动机。在冷启动过程期间，不使用增压器，因为这会将不必要的张力施加于发动机部件上。同样地，不需要在冷启动期间使用增压器，因为车辆没有移动并且因此不存在施加于发动机上的扭矩需求。相应地，如图5所示，在冷启动过程期间，第一离合器32和第二离合器34两者打开。附加地，马达电枢28不驱动行星齿轮18。通过在此时打开第一离合器32，增压器分离，并且因此车辆不会没有必要地消耗能量来驱动第二电枢14b和增压器叶轮24，从而改善冷启动过程期间的燃料效率。

由于增压器部件和马达电枢28在冷启动过程期间均不被驱动，因此第二离合器34在冷启动期间是打开还是闭合不是特别重要。然而，对于车辆而言，冷启动之后的下一个步骤是开始行驶。因此，通过在冷启动期间将第二离合器34布置成打开，第二离合器34被放置在正确位置以为车辆需要开始行驶时做好准备。当车辆开始行驶时，扭矩需求施加于发动机上，在此时使增压器叶轮24运行。因此，当车辆开始行驶时，第二离合器34需要打开。如果第二离合器34起初在发动机接收扭矩需求时是闭合的，那么第二离合器34首先需要在增压器叶轮24运行之前打开。因此，通过在冷启动期间打开第二离合器34，车辆可以在初始转矩需求施加于发动机上的情况下提供改善的响应性。

应该指出的是，在该控制方案的该实施方式中，在第一离合器32打开的所有情况下，马达电枢28不被驱动。这是因为马达电枢28不具有驱动叶轮24的足够动力。同样地，当第一离合器32打开时，第二电枢14b和齿圈16可以自由地旋转。因此，在该情形中驱动马达电枢28会引起齿轮系部件的不可预测的运动。特别地，如果第二离合器打开，叶轮24也半独立于(semi-independently)马达电枢28而自由地旋转。因此，驱动马达电枢28可以简单地引起电枢28和行星齿轮18旋转同时叶轮24和齿圈16保持相对静止，从而浪费能量。

“热启动”情形指的是众所周知的“停止启动”，在“停止启动”中，如先前所述，车辆发动机在一些情况下使用发电机作为马达。如图5所示，在热启动过程期间，第一离合器32和第二离合器34两者闭合。通过使第一离合器32闭合，第一电枢14a和第二电枢14b两者可以被发电机驱动，并且因此使发电机的全部容量能够用于提供驱动力。除此之外，由于第二离合器34闭合，马达电枢28可以与发电机电枢14配合而驱动，以最大化可用驱动力。该驱动力用于驱动带轮12，从而驱动辅助传动带，并且因此使发动机重启。

替代性地，在另一实施方式中，发电机电枢14’和马达电枢28配合地使用以在较短距离上驱动车辆，因而用作如上所述的微混合动力。除了下述事实之外，该结构等同于“热启动”：发动机没有被供以燃料以开始正常运行，而是发电机电枢14’和马达电枢28继续驱动发动机以向车辆变速器提供扭矩从而推动汽车。相应地，在该情形中用于增压器发电机结构110的构型与用于“热启动”的构型相同，并且因此没有在图5中单独列出。

在“空转”中，发动机运转但车辆未移动。因此，不存在施加于车辆的扭矩需求，所以不需要增压器。为了使发动机在空转时的燃料消耗最小化，第一离合器32打开以使带轮12与第二电枢14b、行星齿轮系和叶轮24隔开，因而使附接至发动机的负载最小化。因此，当空转时，仅第一电枢14a旋转，这意味着发电机仅产生正常运行所需的能量，并且没有通过产生此时不需要的过度电能而对发动机造成负担。

图5表明第二离合器34的结构不适用于空转情况。然而，如上所述，第二离合器34优选地在此时打开，使得第二离合器34为施加于车辆发动机的新的扭矩需求做准备。

图5所示的“在低温环境下启动之后的空转”的情况涉及发动机空转并且环境温度较低的特定情况。在该情况下，可以增加车辆的正常动力需求以加热车辆内部。在正常空转情况下，发动机以低速空转，并且因此发电机不产生很多电能。因此，为了在电力需求提高时改善发电机的发电量，第一离合器32和第二离合器24两者闭合。通过使第一离合器32闭合，第二电枢14b联接至第一电枢14a，因此增加了发电机的发电量。通过同样使第二离合器34闭合，发电机电枢14’有效地联接至马达电枢28，使得发电机电枢14’和马达电枢28两者一起旋转。马达电枢28在此时不被驱动；相反地，如上所述，马达电枢28用作附加的发电机以进一步增大车辆的发电量。

“稳定状态-低负载＜4000rpm”情况涉及下述情况：车辆以基本恒定的速度行驶，其中，发动机速度在4000rpm以下。当车辆以恒定速度行驶时，施加于发动机的扭矩需求相对较低。因此，增压器叶轮24在此时没有进行加载，因为不需要增压器叶轮24提供的附加扭矩。为了避免叶轮24空转并且因此浪费能量并且消耗额外的燃料，第一离合器32打开。以此方式，叶轮24与发动机分离，并且因此没有进行不必要地驱动。当第一离合器32打开时，马达电枢28出于上述原因而在该阶段没有进行驱动。具体地，在该情况下不存在驱动叶轮24的需求，并且因此不存在驱动电枢28的理由。如果发动机速度朝向针对该情况的范围的较高限度足够大，则涡轮增压器可以主要用于通过从废气提取能量来改善发动机的运行效率。

“稳定状态-高负载＜1500rpm”的情况涉及高负载施加于车辆但发动机速度保持较低的情况。例如，这可以涉及车辆以高速档牵引负载的情形。该示例主要适用于设置有手动变速箱的车辆，因为自动变速箱在牵引时通常移入低速档以避免失速。

在该情况下，施加于发动机的扭矩需求相对较高，但对于涡轮增压器而言发动机速度太低以至于不能有效运行。因此，增压器叶轮24在室中进行加载并且进行驱动以提高发动机性能。为实现这一点，第一离合器32闭合，第二离合器34打开并且马达电枢28进行驱动，使得叶轮24以上述的正常方式进行驱动。

“稳定状态＞4000rpm”涉及车辆以基本恒定速度行驶并且发动机速度在4000rpm以上的情况。通常，这涉及以高速度行驶，例如在高速公路上行驶。因为发动机速度很高，使用涡轮增压器以改善燃料经济性并且提供可能需要的任何附加动力。因此，增压器以与用于“稳定状态-低负载＜4000rpm”情况的方式相同的方式停用。

“瞬态＜4000rpm”模式涉及当发动机速度在4000rpm以下时存在扭矩需求的突然改变的情况。当发动机以在该速度以下的速度运转时，涡轮增压器以相对较低的速度运转。当扭矩需求改变时，例如如果驾驶员打开节气门，则发动机通过快速增加发动机速度来响应。涡轮增压器不能以与发动机相同的速率加速，并且因此当涡轮增压器追赶发动机时在所需歧管压力与实际歧管压力之间将存在差异，从而导致“涡轮迟滞”。增压器可以用于通过在涡轮增压器加速期间保持所需的歧管压力来缓解该问题。因此，对于此情况而言，第一离合器32闭合，第二离合器34打开，并且马达电枢28驱动，使得增压器运行从而以如先前所述的正常方式驱动叶轮24。

“瞬态＞4000rpm”涉及与前面所述的“瞬态＜4000rpm”的情况相似的情况，其中，不同之处在于发动机速度大于4000rpm。当发动机以在该速度以上的速度运转时，涡轮增压器同样以相对较高的速度运转。因此，如果存在扭矩需求的改变并且因此存在所需歧管压力的改变，则涡轮增压器能够在不落后于发动机的情况下——落后于发动机则导致“涡轮迟滞”——满足这些要求。因此，在该情况中不需要增压器。同样地，第一离合器32打开以使增压器与发动机分离并且通过防止增压器空转而使发动机上的负载最小化。相应地，由于前面针对第一离合器32打开时所描述的，马达电枢28不进行驱动。第二离合器34在该情况下可以打开或者闭合，这是因为齿轮系没有被驱动。然而，当车辆在该情形下以高速移动时，很可能的是将不再需要增压器直到车辆显著减速为止。因此，优选的是使第二离合器34闭合，从而为当车辆减速时使用处于“再生模式”的增压器发电机结构110做准备，这在下文中进行描述。

“再生模式”涉及车辆在发动机制动的情况下减速的情况。由于发动机继续转动时，带轮12旋转。因此，存在通过使用带轮12的旋转产生电能以储存在车辆电池中来从系统中提取否则会被浪费的一些能量的机会。为提取尽可能多的能量，控制方案布置成通过使用第一电枢14a和第二电枢14b并且通过使用马达电枢28作为附加发电机来优化增压器发电机结构110的发电量。因此，第一离合器32和第二离合器34两者闭合，使得第一电枢14a、第二电枢14b和马达电枢28全部有效地联接在一起。以此方式，电枢14a、14b、28可以以与用于“在低温环境下启动之后空转”的方式相同的方式配合以产生电能。

图7示出了用于实施上述控制方案的过程58。在该实施方式中，过程58通过EMU执行。EMU在步骤60识别如以上参照图5所限定的当前运行状态。然后，EMU在步骤62确定对于用于在步骤60所识别的状态的增压器发电机结构110而言的适当构型。然后，EMU在步骤64中检测增压器发电机结构110是否正确地构造。如果结构110正确地构造，则过程58在步骤68结束。如果结构110不正确地构造，那么相应地，EMU在步骤66重新构造增压器发电机结构110。然后过程58在步骤68结束。

如图8所示，本发明还扩展至包括如上所述的增压器发电机结构110的车辆70。

如图9所示出的，在替代性实施方式中，本发明还扩展至仅设置有第一离合器32的增压器发电机结构120。前面描述的实施方式的第二离合器34不包括在该实施方式中，然而，该实施方式的增压器发电机结构120在其他方面都与图3的结构110相同。特别地，正如上面描述的实施方式，发电机电枢14’被分成第一电枢14a和第二电枢14b，并且第一离合器32用于使第一电枢14a选择性地联接至第二电枢14b。因而，该实施方式以与前面描述的实施方式相同的方式提供了可变的发电量。

因为该实施方式不包括第二离合器34，所以使马达电枢28有效地联接至发电机电枢14’的选择是不可获得的。因此，前面参照图5描述的控制方案限制用于该实施方式的结构120，使得仅其中第二离合器34打开(或不适用)的这些情形是可能的。因此，该结构120不能以“热启动”、“低温环境下启动之后空转”或“再生”模式操作。

本领域技术人员应该了解的是，可以在不脱离所附权利要求的范围的情况下修改本发明以采用许多对于本文所描述形式而言的替代形式。

本发明的实施方式可以通过参照下面已编号的段落进行理解：

1.一种车辆增压器组件，包括：

双联发电机，所述双联发电机包括同轴的能够相对旋转的第一电枢和第二电枢以及位于所述电枢之间的第一可分离离合器，所述第一电枢适于由动力源恒定地驱动，并且所述第二电枢在所述第一离合器接合的情况下由所述第一电枢驱动；

增压器叶轮，所述第二电枢通过齿轮系机械地驱动所述叶轮；

电动马达，所述电动马达联接至所述齿轮系并且能够操作成调节所述叶轮的旋转速度；

其中，在使用中，所述电动马达由包括所述第二电枢的发电机按需地进行电驱动。

2.根据段落1的增压器组件，其中，所述第二电枢与等于或大于所述第一电枢的发电量的发电量相关联。

3.根据段落1的增压器组件，其中，所述第一电枢和所述第二电枢为一者轴颈式安装在另一者内，以用于绕共同轴线旋转。

4.根据段落1的增压器组件，其中，所述第一离合器轴向地设置在所述电枢之间。

5.根据段落1的增压器组件，其中，所述第一电枢和所述第二电枢中的一者或两者包括电动马达。

6.根据段落1的增压器组件，其中，所述叶轮与所述第一电枢和所述第二电枢同轴。

7.根据段落6的增压器组件，其中，所述叶轮轴颈式安装于所述第二电枢中。

8.根据段落1的增压器组件，其中，所述双联发电机能够操作为双联马达以驱动所述动力源。

9.根据段落1的增压器组件，其中，所述齿轮系是行星齿轮系。

10.根据段落9的增压器组件，所述第二电枢通过所述行星齿轮系的齿圈和行星齿轮机械地驱动所述叶轮并且所述电动马达驱动所述行星齿轮系的行星齿轮架。

11.根据段落9的增压器组件，包括用于选择性地锁定所述行星齿轮系和使所述行星齿轮系解锁的第二离合器。

12.根据段落11的增压器组件，其中，所述电动马达包括与所述第一电枢和所述第二电枢同轴地布置的第三电枢；

其中，当所述齿轮系未锁定时，所述电动马达提供可变的双向驱动以调节所述增压器叶轮的旋转速度。

13.根据段落11的增压器组件，其中，所述第二离合器布置成锁定所述行星齿轮系从而防止所述行星齿轮和所述齿圈的相对旋转。

14.根据段落13的增压器组件，其中，所述第二离合器以爪式离合器的形式布置成与所述齿圈和所述行星齿轮中的至少一个行星齿轮相互接合。

15.根据段落14的增压器组件，其中，所述爪式离合器的分离以液压的方式实现。

16.根据段落11的增压器组件，其中，所述双联发电机布置成操作为马达以驱动所述第一电枢，并且所述发电机和所述马达布置成当所述行星齿轮系由所述第二离合器锁定时配合，从而向车辆发动机提供驱动力。

17.根据段落11的增压器组件，其中，所述电动马达包括与所述第一电枢和所述第二电枢同轴地布置的第三电枢，并且其中，当所述第一离合器接合并且所述行星齿轮系通过所述第二离合器锁定时，所述第三电枢能够操作为副发电机以增大所述车辆的总发电量。

18.一种用于根据段落1的增压器组件的控制单元，所述控制单元包括用于控制所述第一离合器和所述电动马达的操作并且用于操作所述增压器的电子控制单元。

19.一种用于根据段落11的增压器组件的控制单元，所述控制单元包括用于控制所述第一离合器、所述第二离合器和所述电动马达的操作并且用于操作所述增压器的电子控制单元。

20.根据段落18的控制单元，其中，所述控制单元确定所述电动马达与包括所述第二电枢的所述发电机的联接。

21.根据段落18的控制单元，其中，所述控制单元还适于将所述双联发电机构造为适于驱动所述动力源的双联马达。

22.一种为根据段落1的车辆增压器组件的操作做准备的方法，并且所述方法包括以下步骤：

I.检测增压的需求，

II.使所述第一离合器接合以使所述第一电枢与所述第二电枢机械地联接，以及操作所述马达以使所述叶轮达到所需速度。

23.根据段落22的方法，其中，所述马达电联接至与所述第二电枢相关联的发电机。

24.一种操作根据段落1的车辆增压器组件的方法，并且所述方法包括根据段落23的准备方法，以及以下进一步的步骤：

I.使所述增压器加载，并且以电的方式改变所述马达的速度以保持所述增压器以所需速率输出。

25.一种提供整合了带的启动器发电机的方法，所述方法包括将根据段落1的增压器组件的所述双联发电机构造为双联马达，以及使所述第一离合器接合。

26.一种为内燃机提供防失速装置的方法，所述方法包括将根据段落1的增压器组件的双联发电机构造为双联马达的步骤以及使所述第一离合器接合的步骤。

27.根据段落25的方法，包括一致地操作所述双联马达和所述电动马达。

28.一种操作根据段落1的增压器组件的方法，所述方法包括在下面情况中的至少一种情况下使所述第一离合器分离：(a)在发动机冷启动过程期间；以及(b)当车辆空转时。

29.一种操作根据段落11的增压器组件的方法，所述方法包括在下面情况中的任一种情况下使所述第一离合器分离：(a)在发动机冷启动过程期间；以及(b)当车辆空转时；所述方法还包括在所述第一离合器分离时通过使用所述第二离合器使所述行星齿轮系解锁。

30.一种操作根据段落1的增压器组件的方法，所述方法包括在下面情况中的任一种情况下使所述第一离合器接合：(1)当环境温度低并且所述发动机空转时；以及(2)当车辆的速度降低并且不存在施加于所述发动机的扭矩需求时。

31.一种操作根据段落17的增压器组件的方法，所述方法包括在下面情况中的任一种情况下使所述第一离合器接合，通过使用所述第二离合器锁定所述行星齿轮系以及将所述第三电枢操作为副发电机：(1)当环境温度低并且所述发动机空转时；以及(2)当车辆的速度降低并且不存在施加于所述发动机的扭矩需求时。

32.一种操作根据段落16的增压器组件的方法，所述方法包括在发动机操作中止后，使所述第一离合器接合并且通过使用第二离合器锁定所述行星齿轮系，以及随后使用所述驱动力来重启所述发动机。

33.一种操作根据段落16的增压器组件的方法，所述方法包括使所述第一离合器接合并且通过使用所述第二离合器锁定所述行星齿轮系，以及随后使用所述驱动力来向所述车辆提供动力。

34.一种包括排气驱动涡轮增压器和根据段落1中的任一段的增压器组件的车辆，其中，所述增压器组件和所述涡轮增压器布置成顺序地操作。

35.根据段落34的车辆，其中，所述车辆布置成当所述发动机的速度在第一阈值以上时，使用所述涡轮增压器并且不使用所述增压器。

36.根据段落35的车辆，其中，所述车辆布置成在所述发动机速度在第二阈值以下的情况下使用所述增压器并且不使用所述涡轮增压器，其中，所述第二阈值低于所述第一阈值。

37.一种用于操作根据段落34的车辆的方法，所述方法包括当发动机速度在所述第一阈值以上时使所述第一离合器分离。

38.一种用于操作根据段落34的车辆的方法，所述方法包括当发动机速度降至所述第二阈值以下时使所述第一离合器接合。

39.一种用于操作根据段落36的车辆的方法，所述方法包括在稳定状态发动机运行情况期间当所述发动机速度在所述第二阈值以上时并且当所述车辆牵引相对较高的负载时使所述第一离合器分离。

40.一种用于操作根据从属于段落11时的段落35的车辆的方法，所述方法包括当所述发动机在所述第一阈值以下运行时在所述发动机需要的扭矩增大的时间段内使所述第一离合器接合并且使所述齿轮系解锁。

41.一种用于操作根据段落1的增压器组件的方法，其中，当所述第一离合器接合时，所述第二电枢提供附加发电量，并且其中，所述方法包括当不需要所述附加发电量时，使所述第一离合器分离。

42.一种包括根据段落1的增压器组件的车辆。

43.一种包括根据段落18的控制单元的车辆。

本申请要求2012年6月15日提交的英国专利申请No.GB1210679.5的优先权，该申请的全部内容通过引用的方式清楚地并入本文中。

Claims (49)

1.一种车辆的增压器组件，包括：

双联发电机，所述双联发电机包括能够同轴相对旋转的第一电枢和第二电枢以及位于所述第一电枢与所述第二电枢之间的可分离的第一离合器，所述第一电枢适于由动力源进行恒定地驱动，并且所述第二电枢在所述第一离合器接合的情况下由所述第一电枢驱动；

增压器的叶轮，所述第二电枢通过齿轮系机械地驱动所述叶轮；

电动马达，所述电动马达联接至所述齿轮系并且能够操作成调节所述叶轮的旋转速度；

其中，在使用中，所述电动马达由包括所述第二电枢的发电机根据需要进行电驱动。

2.根据权利要求1所述的车辆的增压器组件，其中，所述第二电枢与等于或大于所述第一电枢的发电量的发电量相关联。

3.根据权利要求1或2所述的车辆的增压器组件，其中，所述第一电枢和所述第二电枢呈一者轴颈式安装在另一者内，以绕共同轴线旋转。

4.根据权利要求1或2所述的车辆的增压器组件，其中，所述第一离合器轴向地设置在所述第一电枢与所述第二电枢之间。

5.根据权利要求1或2所述的车辆的增压器组件，其中，所述第一电枢和所述第二电枢中的一者或两者构成电动马达的一部分。

6.根据权利要求1或2所述的车辆的增压器组件，其中，所述叶轮与所述第一电枢和所述第二电枢同轴。

7.根据权利要求6所述的车辆的增压器组件，其中，所述叶轮轴颈式安装于所述第二电枢中。

8.根据权利要求1或2所述的车辆的增压器组件，其中，所述双联发电机能够操作成双联马达以驱动所述动力源。

9.根据权利要求1或2所述的车辆的增压器组件，其中，所述齿轮系是行星齿轮系。

10.根据权利要求9所述的车辆的增压器组件，所述第二电枢通过所述行星齿轮系的齿圈和行星齿轮机械地驱动所述叶轮并且所述电动马达驱动所述行星齿轮系的行星齿轮架。

11.根据权利要求9所述的车辆的增压器组件，包括第二离合器，所述第二离合器用于选择性地锁定所述行星齿轮系以及使所述行星齿轮系解锁。

12.根据权利要求11所述的车辆的增压器组件，其中，所述电动马达包括第三电枢，所述第三电枢与所述第一电枢和所述第二电枢同轴地布置；

其中，当所述齿轮系未锁定时，所述电动马达提供可变的双向驱动以调节所述增压器的叶轮的旋转速度。

13.根据权利要求11所述的车辆的增压器组件，其中，所述第二离合器布置成锁定所述行星齿轮系从而防止所述行星齿轮系的行星齿轮和齿圈的相对旋转。

14.根据权利要求13所述的车辆的增压器组件，其中，所述第二离合器以爪式离合器的形式布置成与所述齿圈和所述行星齿轮中的至少一个行星齿轮相互接合。

15.根据权利要求14所述的车辆的增压器组件，其中，所述爪式离合器的分离以液压的方式实现。

16.根据权利要求11所述的车辆的增压器组件，其中，所述双联发电机布置成操作成马达以驱动所述第一电枢，并且所述双联发电机和所述电动马达布置成当所述行星齿轮系由所述第二离合器锁定时进行配合，从而向车辆发动机提供驱动力。

17.根据权利要求11所述的车辆的增压器组件，其中，所述电动马达包括第三电枢，所述第三电枢与所述第一电枢和所述第二电枢同轴地布置，并且其中，当所述第一离合器接合并且所述行星齿轮系通过所述第二离合器锁定时，所述第三电枢能够操作成副发电机以增大车辆的总发电量。

18.一种用于根据前述权利要求中的任一项所述的车辆的增压器组件的控制单元，所述控制单元包括用于控制所述第一离合器和所述电动马达的操作且用于操作所述增压器的电子控制单元。

19.根据权利要求18所述的控制单元，其中，所述控制单元确定所述电动马达与包括所述第二电枢的所述发电机的联接。

20.根据权利要求18所述的控制单元，其中，所述控制单元还适于将所述双联发电机构造为适于驱动所述动力源的双联马达。

21.一种用于根据权利要求11至17中的任一项所述的车辆的增压器组件的控制单元，所述控制单元包括用于控制所述第一离合器、所述第二离合器和所述电动马达的操作且用于操作所述增压器的电子控制单元。

22.根据权利要求21所述的控制单元，其中，所述控制单元确定所述电动马达与包括所述第二电枢的所述发电机的联接。

23.根据权利要求21所述的控制单元，其中，所述控制单元还适于将所述双联发电机构造为适于驱动所述动力源的双联马达。

24.一种为根据权利要求1至17中的任一项所述的车辆的增压器组件的操作做准备的准备方法，所述方法包括以下步骤：

I.检测增压的需求，

II.使所述第一离合器接合以使所述第一电枢与所述第二电枢机械地联接，以及操作所述电动马达以使所述叶轮达到所需速度。

25.根据权利要求24所述的准备方法，其中，所述电动马达电联接至包括所述第二电枢的所述发电机。

26.一种操作根据权利要求1至17中的任一项所述的车辆的增压器组件的方法，所述方法包括根据权利要求25所述的准备方法，以及以下其他步骤：

I.使所述增压器加载，并且以电的方式改变所述电动马达的速度以保持所述增压器以所需速率输出。

27.一种提供整合有带的启动器发电机的方法，所述方法包括将根据权利要求1至17中的任一项所述的车辆的增压器组件的所述双联发电机构造为双联马达，以及使所述第一离合器接合。

28.根据权利要求27所述的方法，包括一致地操作所述双联马达和所述电动马达。

29.一种为内燃机提供防失速装置的方法，所述方法包括将根据权利要求1至17中的任一项所述的车辆的增压器组件的所述双联发电机构造为双联马达的步骤以及使所述第一离合器接合的步骤。

30.根据权利要求29所述的方法，包括一致地操作所述双联马达和所述电动马达。

31.一种操作根据权利要求1至17中的任一项所述的车辆的增压器组件的方法，所述方法包括在下面情况中的至少一种情况下使所述第一离合器分离：(a)在发动机冷启动过程期间；以及(b)当车辆空转时。

32.一种操作根据权利要求11至17中的任一项所述的车辆的增压器组件的方法，所述方法包括在下面情况中的任一种情况下使所述第一离合器分离：(a)在发动机冷启动过程期间；以及(b)当车辆空转时；所述方法还包括在所述第一离合器分离时通过使用所述第二离合器使所述行星齿轮系解锁。

33.一种操作根据权利要求1至17中的任一项所述的车辆的增压器组件的方法，所述方法包括在下面情况中的任一种情况下使所述第一离合器接合：(1)当环境温度较低并且发动机空转时；以及(2)当车辆的速度降低并且不存在施加于所述发动机的扭矩需求时。

34.一种操作根据权利要求17所述的车辆的增压器组件的方法，所述方法包括在下面情况中的任一种情况下使所述第一离合器接合，通过使用所述第二离合器锁定所述行星齿轮系以及将所述第三电枢操作为副发电机：(1)当环境温度较低并且发动机空转时；以及(2)当车辆的速度降低并且不存在施加于所述发动机的扭矩需求时。

35.一种操作根据权利要求16所述的车辆的增压器组件的方法，所述方法包括在发动机操作中止后，使所述第一离合器接合并且通过使用所述第二离合器锁定所述行星齿轮系以及随后使用所述驱动力来重启所述发动机。

36.一种操作根据权利要求16所述的车辆的增压器组件的方法，所述方法包括使所述第一离合器接合并且通过使用所述第二离合器锁定所述行星齿轮系以及随后使用所述驱动力来向车辆提供动力。

37.一种车辆，包括废气驱动的涡轮增压器和根据权利要求1至10中的任一项所述的车辆的增压器组件，其中，所述车辆的增压器组件和所述涡轮增压器布置成顺序地操作。

38.根据权利要求37所述的车辆，其中，所述车辆布置成当发动机速度在第一阈值以上时使用所述涡轮增压器并且不使用所述增压器组件。

39.根据权利要求38所述的车辆，其中，所述车辆布置成在所述发动机速度在第二阈值以下的情况下使用所述增压器组件且不使用所述涡轮增压器，其中，所述第二阈值低于所述第一阈值。

40.一种车辆，包括废气驱动的涡轮增压器和根据权利要求11至17中的任一项所述的车辆的增压器组件，其中，所述车辆的增压器组件和所述涡轮增压器布置成顺序地操作。

41.根据权利要求40所述的车辆，其中，所述车辆布置成当发动机速度在第一阈值以上时使用所述涡轮增压器并且不使用所述增压器组件。

42.根据权利要求41所述的车辆，其中，所述车辆布置成在所述发动机速度在第二阈值以下的情况下使用所述增压器组件且不使用所述涡轮增压器，其中，所述第二阈值低于所述第一阈值。

43.一种用于操作根据权利要求38、39、41或42所述的车辆的方法，所述方法包括当所述发动机速度在所述第一阈值以上时使所述第一离合器分离。

44.一种用于操作根据权利要求39或42所述的车辆的方法，所述方法包括当所述发动机速度降至所述第二阈值以下时使所述第一离合器接合。

45.一种用于操作根据权利要求39或42所述的车辆的方法，所述方法包括在发动机稳定状态运行情况期间当所述发动机速度在所述第二阈值以上并且当车辆牵引相对较高的负载时使所述第一离合器分离。

46.一种用于操作根据权利要求41或42所述的车辆的方法，所述方法包括当所述发动机在所述第一阈值以下运行时在发动机需要的扭矩增大的时间段内使所述第一离合器接合并且使所述行星齿轮系解锁。

47.一种用于操作根据权利要求1至17中的任一项所述的车辆的增压器组件的方法，其中，当所述第一离合器接合时，所述第二电枢提供附加发电量，并且其中，所述方法包括当不需要所述附加发电量时，使所述第一离合器分离。

48.一种车辆，包括根据权利要求1至17中的任一项所述的车辆的增压器组件。

49.一种车辆，包括根据权利要求18至23中的任一项所述的控制单元。