CN110816246A - 为混合动力电动动力传动系统的机械增压器提供动力 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“为混合动力电动动力传动系统的机械增压器提供动力”。一种车辆具有：内燃发动机；马达，所述马达被配置成推进所述车辆；以及机械增压器。机械连接被配置成将扭矩从所述发动机和机器中的至少一个传递到所述机械增压器。所述机械增压器是所述机械连接上的单个扭矩载荷。所述车辆还具有在所述马达与所述发动机之间的第一离合器，以及在所述马达与所述机械增压器之间的第二离合器。

Description

为混合动力电动动力传动系统的机械增压器提供动力
技术领域
本发明涉及为没有前端附件驱动(FEAD)的混合动力电动动力传动系统的附件装置提供动力，且具体地，为没有前端附件驱动的混合动力电动动力传动系统的强制进气装置(机械增压器)提供动力。
发明背景
具有内燃发动机的机动车辆通常设置有FEAD来为车辆的附件装置提供动力。这种附件装置通常包括水泵、动力转向泵、空调压缩机、交流发电机和/或诸如机械增压器的强制进气装置。FEAD在本领域中是熟知的并且通常包括皮带，所述皮带从发动机的输出轴以及诸如用于皮带的带轮和张紧器的其他部件为两个或更多个附件装置提供动力。
与常见的车辆动力传动系统相比，混合动力电动动力传动系统具有额外设备，诸如牵引马达和高压电池。通过省略FEAD可以改善额外设备的包装。当省略了FEAD时，附件装置可以是电动的而不是由FEAD机械地提供动力。例如，水泵、动力转向泵和空调压缩机均可以由12V电动马达提供动力。这些马达通常限制在12V或更低，因为车辆用于附件的正常电气系统受到标准12V汽车电池的约束。
发明内容
一个实施例设想了一种车辆，所述车辆具有：内燃发动机；马达，所述马达被配置成推进车辆；以及机械增压器。机械连接被配置成将扭矩从发动机和机器中的至少一个传递到机械增压器。机械增压器是机械连接上的单个扭矩载荷。第一离合器在机器与发动机之间，而第二离合器在机器与机械增压器之间。
另一实施例设想了一种混合动力车辆，所述混合动力车辆具有：内燃发动机，所述内燃发动机被配置成使车辆的从动轮旋转；以及电动牵引马达，所述电动牵引马达在与发动机的公共轴上并且被配置成也使从动轮旋转。公共轴由发动机和马达中的至少一个提供动力。机械增压器被配置成向发动机提供强制进气。机械连接被配置成将扭矩从公共轴传递到机械增压器。机械增压器是机械连接上的单个扭矩载荷。第一离合器在发动机与马达之间，而第二离合器在马达与机械增压器之间。
另一实施例设想了一种车辆，所述车辆具有：内燃发动机；电动牵引马达；机械连接，所述机械连接被配置成从发动机与马达之间的轴传递扭矩；以及用于发动机的机械增压器。机械增压器是机械连接上的唯一扭矩载荷。第一离合器在所述轴中介于发动机与马达之间，而第二离合器在机械连接与机械增压器之间。
实施例的优点是在省略前端附件驱动(FEAD)的同时为混合动力电动动力传动系统的机械增压器提供动力。额外的优点是机械增压器可以包装在机械增压器入口处有较冷空气的位置。另一个优点是当涡轮增压不可行时，为混合动力电动动力传动系统使用具有较小排量的内燃发动机。机械增压器可以由高压电动马达驱动，因此提供操作机械增压器所需的动力。
附图说明
图1是没有前端附件驱动(FEAD)并且具有机械地驱动的机械增压器的混合动力电动动力传动系统的示意图。
图2是图1的混合动力电动动力传动系统的操作状态的表。
图3是没有FEAD并且具有机械地驱动的机械增压器的第二混合动力电动动力传动系统。
图4是没有FEAD并且具有机械地驱动的机械增压器的第三混合动力电动动力传动系统。
图5是没有FEAD并且具有机械地驱动的机械增压器的第四混合动力电动动力传动系统。
图6是没有FEAD并且具有机械地驱动的机械增压器的第五混合动力电动动力传动系统。
图7是没有FEAD并且具有机械地驱动的机械增压器的第六混合动力电动动力传动系统。
具体实施方式
现在参看图1，示出了机动车辆102的混合动力电动动力传动系统，整体用100表示。动力传动系统100包括用于机械增压器106的机械连接104。动力传动系统100不具有也不以其他方式设置有前端附件驱动(FEAD)，或用前端附件驱动(FEAD)操作。因此，尽管动力传动系统100不具有FEAD，但机械地驱动机械增压器106。
机械连接104不限于与示出的特定动力传动系统100一起使用。动力传动系统100仅仅是示例性的并且可以采用其他形式或配置。作为非限制性实例，动力传动系统100可以被配置用于前轮驱动(FWD)、后轮驱动(RWD)、全轮驱动(AWD)或其他应用。如本文所示出和描述，动力传动系统100是并联型混合动力电动动力传动系统。可选地，作为非限制性实例，机械连接104可以与功率分流或其他类型的混合动力电动动力传动系统一起使用。将进一步详细地讨论机械连接104。
动力传动系统100还包括内燃发动机(ICE)108，用于产生发动机扭矩(τE)，从而推进车辆102。如本文包括权利要求中所使用，术语“发动机”是指没有前端附件驱动的内燃发动机。发动机108通过公共的第一轴110旋转地连接到电机(马达)112，所述电机112可以作为马达操作以产生正马达扭矩(τM)。如本文包括权利要求中所使用，术语“马达”是指可以使用高压提供扭矩以驱动车轮(有时称为牵引马达)并且也可能够作为发电机操作的电机。如本文包括权利要求中所使用，高压是指至少45V，优选约48V，但是也可以包括高达约300V的电压。
马达112可以由高压电池114通过电路116提供动力。当操作以推进车辆102时，马达112产生正马达扭矩值(τM)。或者，发动机108还可以作为发电机通过电路116对电池114充电而为马达112提供动力(即，使得马达112旋转)。当作为发电机操作时，马达112产生负马达扭矩值(τM)。
此外，机械连接104连接到第一轴110(由隐线示出)以从第一轴110接收机械增压器扭矩(τS)。机械增压器扭矩为机械增压器106提供动力。如本文包括权利要求中所使用的术语“机械增压器”是由马达112和/或发动机108机械地驱动的强制进气装置，但是不包括涡轮增压器，因为这种装置由排气驱动。因此，机械增压器扭矩是从发动机扭矩和马达扭矩的总和中减去的扭矩载荷或其他负扭矩。第一轴110具有用于推进车辆102的推进扭矩(τPro)。在不考虑其他车辆附件、摩擦或其他损失的情况下，推进扭矩(τPro)等于发动机扭矩(τE)、马达扭矩(τM)和机械增压器扭矩(τS)之和。推进扭矩(τPro)可以理想地表示成：
τE+τM+τS＝τPro (1)。
第一轴110还包括在发动机108与马达112之间的第一或发动机离合器118。更具体地，第一离合器118定位在第一轴110上介于发动机108与机械连接104之间。第一离合器118是典型的离合器，所述离合器选择性地连接和断开发动机108和马达112，以便经由公共的第一轴110的旋转在其间传递发动机扭矩和马达扭矩。
马达112通过第二轴120旋转地连接到变速器122，以便经由第二轴120的旋转在其间传递推进扭矩。变速器122可以包括变矩器(未单独示出)。
变速器122又通过第三轴124旋转地连接到差速器126，以便经由第三轴124的旋转在其间传递推进扭矩。第一半轴128A的旋转在差速器126与第一从动轮130A之间传递推进扭矩的一部分，以便使第一从动轮130A旋转。类似地，第二半轴128B的旋转在差速器126与第二从动轮130B之间传递推进扭矩的一部分，以便使第二从动轮130B旋转。因此，分别通过第一轴110、第二轴120和第三轴124以及分别通过第一半轴128A和第二半轴128B，由发动机108和/或马达112产生的推进扭矩可以分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B机械地旋转，并且推进车辆102。第二轴120、第三轴124以及第一半轴128A和第二半轴128B可以分别由发动机108、马达112或发动机108和电动机112二者组合旋转或以其他方式提供动力。
现在将详细地讨论机械连接104。作为非限制性实例，机械连接104可以是皮带、齿轮传动装置、轴或用于传递机械增压器扭矩的其他机械结构。如所讨论的，机械连接104连接到第一轴110，以从第一轴110接收机械增压器扭矩。然后，机械连接104将机械增压器扭矩传递到第四轴132，其中第四轴132旋转地驱动机械增压器106或以其他方式为机械增压器106提供动力。机械增压器106是第四轴132上的单个或换句话说唯一的扭矩载荷，即没有其他装置被第四轴132转动。
第四轴132包括第二或辅助离合器134。第二离合器134是典型的离合器，所述离合器选择性地连接和断开机械连接104和机械增压器106，以便将机械增压器扭矩从机械连接104传递到机械增压器106。第二离合器134在马达112与机械增压器106之间。更具体地，第二离合器134在机械连接104与机械增压器106之间。
如所讨论的，第一轴110是从发动机108和/或马达112到机械连接104的机械增压器扭矩的源，并且机械增压器106是从机械连接104到第四轴132的机械增压器扭矩的扭矩载荷或受者。更具体地，第一轴110是到机械连接104的单个或换句话说唯一的扭矩源，并且机械增压器106是来自机械连接104的机械增压器扭矩的单个或换句话说唯一的扭矩载荷或受者。因此，机械连接104仅从第一轴110传递机械增压器扭矩，并且仅传递到第四轴132。
如图所示，机械增压器106是强制进气装置。当操作时，强制进气装置压缩或以其他方式迫使每体积增加的空气质量进入发动机108的进气口136。
现在参看图2，示出了整体用138表示的表格，所述表格示出了具有机械增压器106的动力传动系统100的非限制性实例操作情况。动力传动系统100的操作情况不受表138中列出的特定操作情况限制。
对于操作情况1，第一离合器118和第二离合器134二者分别是打开的。发动机108断开，不再分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转，并且未向机械增压器106提供动力，即所述机械增压器不向发动机108提供强制进气。对于操作情况1，仅马达112分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转以推进车辆102。通常而言，对于操作情况1，发动机108和机械增压器106关闭或换句话说不运行。
对于操作情况2A、2B和2C，第一离合器118和第二离合器134二者分别是关闭的。对于所有操作情况2A、2B和2C，发动机108分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转以推进车辆102，并且为机械增压器106提供动力，即机械增压器向发动机108提供强制进气。
具体地，对于操作情况2A，操作马达112以产生正马达扭矩值。这引起发动机108和马达112二者分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转以推进车辆102，并且为机械增压器106提供动力。
具体地，对于操作情况2B，使马达112作为发电机操作以产生负马达扭矩值。这引起仅发动机108分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转以推进车辆102。
具体地，对于操作情况2C，未操作马达112，并且马达扭矩具有零值。对于操作情况2C，同样仅发动机108分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转以推进车辆102。
对于操作情况3A、3B和3C，第一离合器118关闭，而第二离合器134打开。对于所有操作情况3A、3B和3C，发动机108分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转以推进车辆102，并且未向机械增压器106提供动力，即机械增压器未向发动机108提供强制进气。
具体地，对于操作情况3A，使马达112作为马达操作以产生正马达扭矩值。这引起发动机108和马达112二者分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转以推进车辆102。
具体地，对于操作情况3B，使马达112作为发电机操作以产生负马达扭矩值。这引起仅发动机108分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转以推进车辆102。
具体地，对于操作情况3C，未操作马达112，并且马达扭矩具有零值。对于操作情况3C，同样仅发动机108分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转以推进车辆102。
对于操作情况4，第一离合器118打开，而第二离合器134关闭。发动机108断开，不再分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转，并且仅从马达112向机械增压器106提供动力。对于操作情况4，仅马达112分别使第一从动轮130A和第二从动轮130B旋转以推进车辆102。此外，对于操作情况4，在起动发动机108之前可以仅由马达112为机械增压器106提供动力，或者马达112可以用于为机械增压器106提供动力以使用正进气压力(使用机械增压器106)起动发动机108。对于操作情况4，发动机108未向机械增压器106提供动力。
对于操作情况5和6，车辆102减速(例如，制动)，并且马达112作为发电机操作以对电池114充电，即动力传动系统100以再生模式操作。在操作情况5中，第一离合器118和第二离合器134二者分别是打开的。第一从动轮130A和第二从动轮130B的旋转分别使马达112分别通过第二轴120和第三轴124以及第一半轴128A和第二半轴128B旋转。在操作情况6中，第一离合器118关闭，而第二离合器134打开。第一从动轮130A和第二从动轮130B二者分别(分别通过第二轴120和第三轴124，以及通过第一半轴128A和第二半轴128B)和发动机108(通过第一轴110)作为发电机使马达112旋转。
现在参看图3，示意性地示出了具有机械连接204的第二混合动力电动动力传动系统，整体用200表示。因为动力传动系统200和机械连接204是图1和图2的动力传动系统100和机械连接104的变型，所以增加了100的相同附图标记在附图中表示对应的部件，并且将省略其详细描述。
机械连接204连接(由隐线示出)到第二轴220。因此，机械连接204从马达212与变速器222之间的第二轴220接收机械增压器扭矩。
现在参看图4，示意性地示出了具有机械连接304的第三混合动力电动动力传动系统，整体用300表示。因为动力传动系统300和机械连接304是图1和图2的动力传动系统100和机械连接104的变型，所以增加了200的相同附图标记在附图中表示对应的部件，并且将省略其详细描述。
机械连接304连接到第一轴310的轴延伸部340(由隐线示出)。轴延伸部340在与马达312相对的一侧上从发动机308延伸，并且(如由发动机308中的隐线所示)是第一轴310的延续或其他延伸部。
现在参看图5，示意性地示出了具有机械连接404的第四混合动力电动动力传动系统，整体用400表示。因为动力传动系统400和机械连接404是图1和图2的动力传动系统100和机械连接104的变型，所以增加了300的相同附图标记在附图中表示对应的部件，并且将省略其详细描述。
第一离合器418定位在马达412与机械连接404之间。
现在参看图6，示意性地示出了具有机械连接504的第五混合动力电动动力传动系统，整体用500表示。因为动力传动系统500和机械连接504是图1和图2的动力传动系统100和机械连接104的变型，所以增加了400的相同附图标记在附图中表示对应的部件，并且将省略其详细描述。
机械连接504从变速器522接收机械增压器扭矩。作为非限制性实例，机械连接504可以从变速器522的齿轮传动装置接收机械增压器扭矩。
现在参看图7，示意性地示出了具有机械连接604的第六混合动力电动动力传动系统，整体用600表示。因为动力传动系统600和机械连接604是图1和图2的动力传动系统100和机械连接104的变型，所以增加了500的相同附图标记在附图中表示对应的部件，并且将省略其详细描述。
机械连接604连接到第三轴624(由隐线示出)。因此，机械连接604从变速器622与差速器626之间的第三轴624接收机械增压器扭矩。
虽然已经详细描述了本发明的某些实施例，但是熟悉本发明所涉及的领域的技术人员将认识到用于实践由所附权利要求限定的本发明的各种替代设计和实施例。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：发动机；马达，所述马达被配置成推进车辆；机械增压器；机械连接，所述机械连接被配置成选择性地将扭矩从发动机和马达二者传递到机械增压器，其中所述机械增压器是机械连接上的单个扭矩载荷；第一离合器，所述第一离合器在马达与发动机之间；第二离合器，所述第二离合器在马达与机械增压器之间。
根据实施例，机械连接是皮带。
根据实施例，机械连接是齿轮传动装置。
根据实施例，马达是48伏马达。
根据实施例，马达是至少45伏马达。
根据实施例，本发明的特征还在于从动轮，其中发动机和马达各自被配置成向从动轮提供扭矩。
根据实施例，本发明的特征还在于公共轴，所述公共轴被配置成由发动机和马达二者提供动力，其中所述机械连接是来自公共轴的扭矩的受者。
根据实施例，第二离合器还在机械连接与机械增压器之间。
根据本发明，提供了一种混合动力车辆，所述混合动力车辆具有：发动机，所述发动机被配置成使车辆的从动轮旋转；马达，所述马达在与发动机的公共轴上，并且被配置成也使从动轮旋转，其中所述公共轴由发动机和马达中的至少一个提供动力；机械增压器，所述机械增压器被配置成向发动机提供强制进气；机械连接，所述机械连接被配置成将扭矩从公共轴传递到机械增压器，其中所述机械增压器是机械连接上的单个扭矩载荷；第一离合器，所述第一离合器在发动机与马达之间；第二离合器，所述第二离合器在马达与机械增压器之间。
根据实施例，第一离合器还在发动机与机械连接之间。
根据实施例，第二离合器还在机械连接与机械增压器之间。
根据实施例，第一离合器和第二离合器二者打开，并且车辆被配置以便仅马达使从动轮旋转。
根据实施例，第一离合器和第二离合器二者关闭，并且车辆被配置以便发动机在具有由机械增压器提供的强制进气的情况下操作，并且机械增压器被配置成由发动机和马达二者提供动力。
根据实施例，第一离合器关闭而第二离合器打开，并且车辆被配置以便发动机在不具有由机械增压器提供的强制进气的情况下操作。
根据实施例，第一离合器打开而第二离合器关闭，并且机械增压器被配置成仅由马达提供动力。
根据实施例，第一离合器打开而第二离合器关闭，并且机械增压器被配置成使用正进气压力起动发动机。
根据本发明，提供了一种车辆，所述车辆具有：发动机；马达；机械连接，所述机械连接被配置成从发动机与马达之间的轴传递扭矩；机械增压器，其中所述机械增压器是机械连接上的唯一扭矩载荷；第一离合器，所述第一离合器在发动机与马达之间的轴上；第二离合器，所述第二离合器在机械连接与机械增压器之间。

Claims (15)

1.一种车辆，所述车辆包括：
发动机；
马达，所述马达被配置成推进所述车辆；
机械增压器；
机械连接，所述机械连接被配置成选择性地将扭矩从所述发动机和所述马达二者传递到所述机械增压器，其中所述机械增压器是所述机械连接上的单个扭矩载荷；
第一离合器，所述第一离合器在所述马达与所述发动机之间；
第二离合器，所述第二离合器在所述马达与所述机械增压器之间。
2.如权利要求1所述的车辆，其中所述机械连接是皮带。
3.如权利要求1所述的车辆，其中所述机械连接是齿轮传动装置。
4.如权利要求1所述的车辆，其中所述马达是48伏马达。
5.如权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括：
从动轮，其中所述发动机和所述马达各自被配置成向所述从动轮提供扭矩。
6.如权利要求1所述的车辆，所述车辆还包括：
公共轴，所述公共轴被配置成由所述发动机和所述马达二者提供动力，其中所述机械连接是来自所述公共轴的扭矩的受者。
7.如权利要求1所述的车辆，其中所述第二离合器还在所述机械连接与所述机械增压器之间。
8.一种混合动力车辆，所述混合动力车辆包括：
发动机，所述发动机被配置成使所述车辆的从动轮旋转；
马达，所述马达在与所述发动机的公共轴上，并且被配置成也使所述从动轮旋转，其中所述公共轴由所述发动机和所述马达中的至少一个提供动力；
机械增压器，所述机械增压器被配置成向所述发动机提供强制进气；
机械连接，所述机械连接被配置成将扭矩从所述公共轴传递到所述机械增压器，其中所述机械增压器是所述机械连接上的单个扭矩载荷；
第一离合器，所述第一离合器在所述发动机与所述马达之间；
第二离合器，所述第二离合器在所述马达与所述机械增压器之间。
9.如权利要求8所述的混合动力车辆，其中所述第一离合器还在所述发动机与所述机械连接之间。
10.如权利要求8所述的混合动力车辆，其中所述第二离合器还在所述机械连接与所述机械增压器之间。
11.如权利要求8所述的混合动力车辆，其中所述第一离合器和所述第二离合器二者打开，并且所述车辆被配置以便仅所述马达使所述从动轮旋转。
12.如权利要求8所述的混合动力车辆，其中所述第一离合器和所述第二离合器二者关闭，并且所述车辆被配置以便所述发动机在具有由所述机械增压器提供的所述强制进气的情况下操作，并且所述机械增压器被配置成由所述发动机和所述马达二者提供动力。
13.如权利要求8所述的混合动力车辆，其中所述第一离合器关闭而所述第二离合器打开，并且所述车辆被配置以便所述发动机在不具有由所述机械增压器提供的所述强制进气的情况下操作。
14.如权利要求8所述的混合动力车辆，其中所述第一离合器打开而所述第二离合器关闭，并且所述机械增压器被配置成仅由所述马达提供动力。
15.如权利要求8所述的混合动力车辆，其中所述第一离合器打开而所述第二离合器关闭，并且所述机械增压器被配置成使用正进气压力起动所述发动机。
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