CN105555571B - 混合动力车辆 - Google Patents

Abstract

通过将驱动单元(4)和发电单元(1)在车辆的前后方向上隔开间隔而彼此独立地防振支撑在副车架(30)上，从而使声振性能良好。相对于作用在车辆前后方向上的外部输入，利用越过发电单元(1)的驱动单元(4)侧的安装托架(40)的脆弱部(41)产生压曲变形，促进该压曲变形，发挥良好的能量吸收性能。

Description

混合动力车辆

技术领域

本发明涉及一种串联方式的混合动力车辆，该混合动力车辆具有对车辆进行驱动的驱动单元和生成用于驱动该驱动单元的电力的发电单元。

背景技术

在日本专利公开公报特开2011-201395号(专利文献1)中，公开了一种将驱动单元和发电单元搭载在电动机室中的串联方式的混合动力车辆。

发明内容

在将驱动单元和发电单元搭载在电动机室内的串联方式的混合动力车辆中，搭载了具有各自所固有的振动特性的驱动单元和发电单元，同时需要确保作为车辆的良好的声振性能，并且需要碰撞时的能量吸收性能也良好。

本发明就是鉴于上述情况而提出的，根据本发明，能够提供一种声振性能以及碰撞时的能量吸收性能均良好的串联方式的混合动力车辆。

根据本发明的技术方案，混合动力车辆具有：驱动单元，其以电力作为能量源，搭载于车辆的电动机室内，沿车宽方向配置输出轴，该输出轴输出用于对车辆进行驱动的驱动力；发电单元，其相对于该驱动单元，在车辆前后方向上的一侧隔开间隔而相邻配置，生成用于驱动该驱动单元的电力；以及车体侧部件，其在电动机室中，彼此独立且可摆动地防振支撑这些驱动单元和发电单元防振支撑。

越过上述发电单元而沿车辆前后方向延伸的安装托架的一端与上述驱动单元结合，将该安装托架的另一端可摆动地防振支撑在上述车体侧面部件的前侧或者后侧防振支撑。

并且，该安装托架的主要特征在于，具有脆弱部，该脆弱部相对于沿车辆前后方向作用的外部输入而引起压曲变形。

附图说明

图1是概略地表示本发明所涉及的混合动力车辆的整体系统的说明图。

图2是示意性地表示电动机室的驱动单元以及发电单元的搭载状态的侧视说明图。

图3是图2的俯视说明图。

图4是示意性地表示图3中的驱动单元的搭载状态的俯视说明图。

图5是示意性地表示图3中的发电单元的搭载状态的俯视说明图。

图6是表示安装托架的一个实施方式的斜视图。

图7是图6所示的安装托架的俯视图。

图8是图6所示的安装托架的侧视图。

具体实施方式

下面，与附图一起对本发明的一个实施方式进行详述。

图1是概略地表示作为本发明的对象的串联方式的插电式混合动力车辆(混合动力车辆的一个例子)的整体系统的说明图。

图1所示的插电式混合动力车辆的驱动系统具有：由发动机2以及发电电动机3构成的发电单元1；由驱动电动机5以及减速差动机构6构成的驱动单元4；通过驱动单元4的输出轴7而进行旋转的驱动轮8；强电电池10；发电电动机用变换器11；驱动电动机用变换器12；充电转换器13；切换器14；以及充电端口15。

该驱动系统是串联方式(直列方式)，即，由发电单元1的发动机2对发电电动机3进行驱动，将产生的电力储存至强电电池10中，利用该电力对驱动电动机5进行驱动，仅以驱动电动机5作为驱动源进行行驶。换而言之，为“搭载了发电系统的电动汽车(EV)”，行驶模式仅为EV行驶模式。

发电单元1的发动机2在要求发电时，由与其直接连接的发电电动机3进行发动机起动，在完成起动后，由来自发动机2的动力驱动发电电动机3而进行发电。并且，如果从有发电要求转换为无发电要求，则将发动机2和发电电动机3停止。

上述发电电动机3与发动机2直接连接，是发挥电动机功能和发电功能的电动发电机。电动机功能在下述情况时发挥，即，当发动机停止状态下存在发电要求时，消耗强电电池10的电力，在发动机2的曲轴起动之后接着进行点火而进行发动机起动。发电功能在下述情况时发挥，即，在发动机驱动状态时，从发动机2接收旋转驱动动力，将其变换为三相交流的电力，将发电电力向强电电池10进行充电。

驱动单元4的驱动电动机5经由减速差动机构6的输出轴7与车辆的驱动轮8连接，是发挥电动机功能和发电功能的电动发动机。电动机功能在下述情况时发挥，即，在起步加速时、恒速行驶时或中间加速时，消耗强电电池10的电力，对车辆进行驱动。发电功能在下述情况时发挥，即，在减速时或制动时等，从驱动轮8接收旋转驱动动力，将其变换为三相交流的电力，进行将发电电力向强电电池10充电的再生发电。

上述强电电池10使用锂离子二次电池或高容量电容器等，对由发电电动机3发电产生的电力或由驱动电动机5再生发电产生的电力进行储存，并且将所储存的电力供给至驱动电动机5或发电电动机3。

上述发电电动机用变换器11配置在发电电动机3与强电电池10之间，将三相交流和直流相互变换。三相交流用于发电电动机3的驱动·发电，直流用于强电电池10的充放电。

上述驱动电动机用变换器12配置在驱动电动机5与强电电池10之间，将三相交流和直流相互变换。三相交流用于驱动电动机5的驱动·发电，直流用于强电电池10的充放电。

上述充电转换器13配置在强电电池10与充电端口15之间，在插电式充电中，将由充电端口15供给的交流的外部电力变换成可以向强电电池10充电的直流的电力。

上述切换器14配置在发电电动机3、发电电动机用变换器11以及充电端口15之间，切换发电路径·供电路径。发电路径是断开充电端口15，使发电电动机3与发电电动机用变换器11相连接的模式。供电路径在以下的3个模式中切换选择。

(i)断开充电端口15，使发电电动机3与发电电动机用变换器11相连接，由此使用强电电池10的电力的模式。

(ii)使发电电动机3、发电电动机用变换器11与充电端口15相连接，由此使用充电端口15和强电电池10这两者的电力的模式。

(iii)断开发电电动机用变换器11，使发电电动机3与充电端口15相连接，由此使用充电端口15的电力的模式。

上述充电端口15设定在车体的外周位置，在外部充电器16的设定位置处将车辆停止，在该停车状态下将外盖等打开，将外部充电器16的供电插头17插入而进行连接，经由充电转换器13向强电电池10充电(插电式充电)。在这里，外部充电器16是指用于在自家使用深夜电力进行低速充电的家庭用充电系统，或者是离开自家后在外面的可以进行快速充电的快速充电站等。

图1所示的插电式混合动力车辆的控制系统具有：发动机控制器20、发电机控制器21、电动机控制器22、电池控制器23、以及车辆综合控制器24。这些控制器20、21、22、23、24由可以进行信息交换的CAN通信线25进行连接，以使得能够对各种数据进行共享化。

上述发动机控制器20在处于接通状态的“EV行驶模式”时，按照来自车辆综合控制器24的控制指令，对发动机2的吸入空气量·点火定时·燃料喷射量进行控制，从而控制输出扭矩。

上述发电机控制器21在处于接通状态的“EV行驶模式”时，按照来自车辆综合控制器24的控制指令，为了控制发电电动机3的输入输出扭矩而对发电电动机用变换器11进行操作。

该发电机控制器21是即使点火开关处于关闭状态(＝系统关闭状态)也依然持续工作的控制器，对包含接通状态和切断状态在内的发动机停止状态的持续时间进行测量。基于该发动机停止持续时间的测量信息或其他输入信息，对发动机润滑控制的开始条件是否成立进行判断。并且，如果开始条件成立，则在进行了起动其它所需控制器的发电系统起动处理之后，执行发动机润滑控制。

上述电动机控制器22在处于接通状态的“EV行驶模式”时，按照来自车辆综合控制器24的控制指令，为了控制驱动电动机5的输入输出扭矩而对驱动电动机用变换器12进行操作。

上述电池控制器23在处于接通状态的“EV行驶模式”时，对强电电池10的充电率(充电容量)、可输入输出的动力等内部状态量进行推定，并且进行强电电池10的保护控制。

上述车辆综合控制器24在处于接通状态的“EV行驶模式”时，基于已共享化的各种数据，对多个控制器20、21、22、23进行协调，同时按照驾驶者的要求对电动机的驱动输出进行控制。另外，一边考虑驾驶性和燃料消耗(经济性)这两者，一边控制发电输出。

图2～图5表示上述的发电单元1和驱动单元4的搭载构造的一个例子，在本实施方式中，电动机室M·R设定在车辆前部，在这里，将发电单元1和驱动单元4沿车辆前后方向相邻地搭载。

在电动机室M·R的下侧，设置有作为车体前部的强度框架部件的副车架30。

副车架30由下述部件形成为大致方形的车架形状：在车辆前后方向上延伸的左右一对的纵梁31；以及在这些纵梁31、31的前、后端部之间横跨而结合的前横梁32以及后横梁33。

并且，在该副车架30上分别横向搭载将发动机2和发电电动机3连结的发电单元1、和将驱动电动机5和减速差动机构6连结的驱动单元4，将驱动单元4的与减速差动机构6相连的输出轴7沿车宽方向配置。

图中所示的例子中，将发电单元1搭载在副车架30的前侧部即靠近前横梁32的位置，而驱动单元4以在该发电单元1的后侧隔开所需间隔而与其相邻的状态，搭载在副车架30的后侧部即靠近后横梁33的位置(参照图2、图3)。

(独立防振机构)

这些发电单元1和驱动单元4均彼此独立且可摆动地防振支撑在副车架30上。

如图5所示，发电单元1经由具有绝缘体的安装部件34，在3点处防振支撑在副车架30的前横梁32和左右一对的纵梁31上。

图3、图5所示例子中，利用安装部件34，将发动机2的前部和后部右侧防振支撑在前横梁32和右侧的纵梁31上，利用安装部件34将发电电动机3的左侧防振支撑在左侧的纵梁31上。

另一方面，在图4中也示出，驱动单元4经由越过发电单元1的下侧而沿车辆前后方向延伸的后述的安装托架40、和与上述相同地具有绝缘体的安装部件35，在3点处防振支撑在前横梁32和后横梁33以及一侧的纵梁31上。

图3、图4所示的例子中，经由安装托架40将驱动电动机5的前侧利用安装部件35防振支撑在前横梁32上，并且，并且利用安装部件35将该驱动电动机5的后侧和左侧防振支撑在后横梁33和左侧的纵梁31上。

因此，由于驱动单元4和驱动电动机5相对于刚性高的纵梁31，分别独立且可摆动地被防振支撑，因而不会因各自所固有的振动特性发生干涉而产生复杂的振动状态，防振设计变得容易，可以获得良好的声振特性。

(可选择的变形构造)

如图6～图8所示，安装托架40具有相对于作用在车辆前后方向上的力学性外部输入而引起压曲变形的脆弱部41。

该脆弱部41相对于作用在上下方向上的外部输入，如后所述具有高强度结构。

具有这种机械性强度特性的脆弱部41可以以下述方式构成，即，在安装托架40上设置板面朝向车宽方向的板状部分A，在该板状部分A上设置通过作用沿车辆前后方向的大于或等于规定值的外部输入而向车宽方向弯曲的弯曲部B。

在本实施方式中由刚体部分C和与该刚体部分C结合的上述板状部分A构成该安装托架40。并且，在该刚体部分C的端部处设定相对于上述驱动单元4的安装部D，另一方面，在板状部分A上设置相对于上述副车架30的安装部E(参照图7、图8)。

板状部分A，与其固定部E侧的板宽W1相比，将其与刚体部分C的结合侧的板宽W2设定得更大。在本实施方式中，由在车宽方向上分开配置成左右一对的金属板42构成上述板状部分A。刚体部分C作为由例如铝、铝合金等轻量金属铸造成型得到的金属块43而构成。

左右一对的金属板42的各一端与构成刚体部分C的该金属块43的两侧面相重合，通过螺栓紧固或者焊接进行结合固定。

并且，在这些金属板42的另一端部之间以横跨的方式配置安装部件35，构成上述安装部E。

作为设置在该金属板42的端部处的安装部件35，使用通用的圆柱衬套类型的绝缘体。在各金属板42的端部处形成轴通孔42a，在该轴通孔42a中将未图示的轴插入而安装上述安装部件35，使该安装部件35与相应的副车架30的前横梁32结合。

另一方面，金属块43的安装部D，例如如图6所示作为形成有多个螺栓通孔44a的紧固部44而构成，将该底座面与相应的驱动电动机5的机架前侧面重合，进行螺栓连接。

根据由以上结构构成的本实施方式，能够将具有各自所固有的振动特性的驱动单元4和发电单元1，彼此独立且可摆动地防振支撑在副车架30上，并且，将两者在车辆前后方向上隔开间隔而进行搭载。因此，这些驱动单元4以及发电单元1相对于副车架30的防振设计容易，而且由于可以避免单元彼此的振动的干涉，因此能够使车辆的声振性能变得良好。

特别地，驱动单元4由于驱动力变动、由路面产生的反作用力的影响而扭矩变动较大，围绕沿车宽方向延伸的输出轴7的回转力矩较大。但是，该驱动单元4利用安装托架40，越过发电单元1而以在整个副车架30的前横梁32和后横梁33的车辆前后方向上的长跨距可摆动地被防振支撑，因此能够提高驱动单元4的防振支撑性能。

另一方面，在附加设置安装托架40而将驱动单元4在车辆前后方向上的支撑跨距设定得较长的情况下，必须使该安装托架40的支撑强度变大，但如果支撑强度较大，则在车辆的前面发生碰撞时等外部输入沿车辆前后方向作用的情况下，存在该安装托架40成为撑入材料的可能性。

本实施方式中，在安装托架40处设置有脆弱部41，如果在车辆的前面发生碰撞时等沿车辆前后方向的外部输入作用于安装托架40，则以脆弱部41为起点，在该安装托架40处引起压曲变形。

即，由于脆弱部41具有相对于车辆前后方向的力学性外部输入而应力容易选择性地集中的构造，因此将在驱动单元4与发电单元1之间沿车辆前后方向设定的间隔作为压溃量，促进该安装托架40的压曲变形，能够良好地吸收碰撞能量。

上述的脆弱部41相对于作用在上下方向上的外部输入，高强度地构成，因此相对于由上述的驱动单元4的扭矩变动而引起的绕输出轴7的较大的回转力矩，能够确保充分的强度·刚性。

本实施方式的安装托架40具有板面朝向车宽方向的板状部分A，在其上设置通过作用在车辆前后方向上的大于或等于规定值的外部输入而向车宽方向弯曲的弯曲部B，由两者构成上述脆弱部41。

因此，能够相对于上下方向的输入，在板状部分A中由强度·刚性高的纵长剖面方向承受该输入，相对于车辆前后方向的输入而利用弯曲部B引起压曲变形，能够容易地实现上述的确保强度·刚性和保持脆弱性的兼顾。

另外，安装托架40由刚体部分C和与其相结合的上述的板状部分A构成，在该刚体部分C的端部处设定相对于上述驱动单元4的安装部D，另一方面，在板状部分A的端部处设定相对于副车架30的安装部E。

由此，在将安装托架40设为相对于驱动单元4能够得到足够的刚性的结合部构造的基础上，能够仅使设定弯曲部B的板状部分A利用冲压加工等而构成，因此能够使结构简单而在成本方面有利。

并且，对于该板状部分A，与其安装部E侧的板宽W1相比，将其与刚体部分C的结合侧的板宽W2设定的更大，因此能够将与刚体部分C的结合侧作为根部，从安装部E侧开始有规则地进行压曲变形，能够使压曲变形模式稳定而进行良好的能量吸收。并且，板状部分A由在车宽方向上分开配置成左右一对的金属板42构成，在它们的端部之间横跨地安装安装部件35从而构成安装部E，因此能够容易地对弯曲部B和安装部E进行构造设计，可以进一步在成本方面有利。此外，上述实施方式中虽然将驱动单元4搭载于发电单元1的后侧，但与其相反的搭载设计当然也是可以的。

另外，也适用于将电动机室M·R设定于车辆后部的规格的车辆上。

根据本发明，将具有各自所固有的振动特性的驱动单元和发电单元，彼此独立且可摆动地防振支撑在车体侧部件上，并且，将两者沿车辆前后方向隔开间隔而搭载。因此，防振设计容易，而且由于可以避免单元彼此的振动的干涉，因此能够使车辆的声振性能变得良好。

特别地，驱动单元由于驱动力变动、由路面产生的反作用力的影响而导致扭矩变动较大，围绕沿车宽方向延伸的输出轴的回转力矩较大，但该驱动单元通过安装托架，越过发电单元而以车辆前后方向的长跨距可摆动地被防振支撑，因此可以提高驱动单元的防振支撑性能。

并且，如果在车辆发生碰撞时等在车辆前后方向的外部输入作用于上述安装托架，则以脆弱部为起点而使该安装托架发生压曲变形，将在驱动单元和发电单元之间沿车辆前后方向设定的间隔作为压溃量，促进该压曲变形，能够良好地吸收碰撞能量。

(美国指定)

本国际专利申请涉及美国指定，援引针对于2013年7月18日所申请的日本专利申请第2013-149428号基于美国专利法第119条(a)的优先权的利益，引用该公开内容。

Claims (6)

1.一种混合动力车辆，其特征在于，具有：

驱动单元，其以电力作为能量源，搭载于车辆的电动机室内，沿车宽方向配置输出轴，该输出轴输出用于对车辆进行驱动的驱动力；

发电单元，其相对于所述驱动单元，在车辆前后方向上的一侧隔开间隔而相邻配置，生成用于驱动该驱动单元的电力；

车体侧部件，其在所述电动机室中，对所述驱动单元和发电单元进行防振支撑，以使所述驱动单元和发电单元能够彼此独立地摆动；以及

安装托架，其越过所述发电单元而沿车辆前后方向延伸，一端与所述驱动单元结合，另一端被可摆动地防振支撑在所述车体侧部件的前侧或者后侧，

所述安装托架具有脆弱部，该脆弱部相对于沿车辆前后方向作用的外部输入而引起压曲变形。

2.根据权利要求1所述的混合动力车辆，其特征在于，

所述脆弱部相对于沿上下方向作用的外部输入而高强度地构成。

3.根据权利要求1或2所述的混合动力车辆，其特征在于，

所述安装托架具有板面朝向车宽方向的板状部分(A)，在该板状部分处设置因沿车辆前后方向作用的大于或等于规定值的外力而向车宽方向弯曲的弯曲部(B)，而构成所述脆弱部。

4.根据权利要求3所述的混合动力车辆，其特征在于，

所述安装托架，由刚体部分(C)和与该刚体部分的一端结合的所述板状部分(A)构成，

在所述刚体部分的端部处设定相对于所述驱动单元的安装部(D)，另一方面，在所述板状部分的端部处设定相对于所述车体侧部件的安装部(E)。

5.根据权利要求4所述的混合动力车辆，其特征在于，

作为所述板状部分，与所述安装部侧的板宽相比，将与所述刚体部分的结合侧的板宽设定得更大。

6.根据权利要求4或5所述的混合动力车辆，其特征在于，

所述板状部分由在车宽方向上分开配置的一对金属板构成，在配置越过这些金属板的端部之间而与所述车体侧部件连结的安装部件，而构成所述安装部。