CN206690859U - 用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备 - Google Patents

Abstract

一种用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备，包括：用于提供驱动力的驱动装置，其包括具有输出轴的单一驱动马达；可脱开接合装置，所述驱动马达经由所述可脱开接合装置驱动每一个车辆辅助系统，使得所述每一个车辆辅助系统具有被所述驱动马达的输出轴驱动的工作状态和与驱动马达的输出轴断开连接的非工作状态，在车辆辅助系统的工作状态下，所述驱动马达的输出轴以预定传动比驱动所述车辆辅助系统；和能够控制用于每一个车辆辅助系统的可脱开接合装置的操作的离合控制装置。

Description

用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备

技术领域

本实用新型涉及用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备。

背景技术

众所周知，机动车辆一般配备有许多耗能性辅助系统，比如空调系统、转向系统、加热系统、压缩机系统等，它们虽不提供用于车辆行驶的动力，但可以对车辆的行驶起辅助作用，或者可以提供车辆内人员所需的舒适性或者提供其它辅助功能。

这些辅助系统通常需要较高的功率水平来驱动，比如空调系统需要的最大功率一般大于3KW，动力转向系统使用的功率约1KW，而例如用于大容量车辆的制动和悬挂电路的压缩机需要的电力可能大于5KW。这通常比较难提供，尤其是对于使用功率水平非常高的商业或特殊车辆来说。

传统的车辆中，这些辅助系统可以从驱动车辆行驶的主驱动单元获得能量。在这种情况下，一方面，因为主驱动单元会随着车辆行驶路况的变化而改变功率输出，所以供给到辅助系统的功率、以及因此辅助系统的效率受制于此不停变化的功率而非常不稳定或者甚至导致辅助系统不能行使功能；另一方面，如果此主驱动单元是内燃机，那么即便在车辆静止的情况下如果辅助系统需要运行的话内燃机也要保持在运转状态，这无疑会造成动力和资源的浪费，而且会导致环境污染和效率低下。

特别地，对于卡车式起重机来讲，在到达目的地后，某些辅助系统可能要持续工作数周或数个月，在这期间，为了向原本只需要比主驱动单元的输出功率低几个数量级的功率的辅助系统提供动力，主驱动单元就要保持持续运转，这造成非常大的资源浪费。而且，前提条件是主驱动单元能够与驱动轮驱动单元脱开。在辅助系统是内燃机的情况下，也很容易出现这种情况，因为内燃机的转速降到一定程度可能会熄火，所以要求使用机械方式脱开连接。

上述脱开方法通常难以实施，所以需要为每一个辅助系统安装专用的马达来驱动，这样车辆需要很多驱动马达。车辆的制造商需要从市场采购这许多具有不同电压范围的马达，又因此需要用于每一个电压范围的DC/DC构件，增大了电气部分的复杂程度、重量、成本和安装空间需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过提供一种新式的、用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备来克服上述技术问题中的至少一个。

为此，一种用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备，包括：用于提供驱动力的驱动装置，其包括具有输出轴的单一驱动马达；可脱开接合装置，所述驱动马达经由所述可脱开接合装置驱动每一个车辆辅助系统，使得所述每一个车辆辅助系统具有被所述驱动马达的输出轴驱动的工作状态和与驱动马达的输出轴断开连接的非工作状态，在车辆辅助系统的工作状态下，所述驱动马达的输出轴以预定传动比驱动所述车辆辅助系统；和能够控制用于每一个车辆辅助系统的可脱开接合装置的操作的离合控制装置。

根据一个实施例，所述车辆辅助系统中的至少一个车辆辅助系统的输入轴通过其可脱开接合装置直接连接到所述驱动马达的输出轴。

根据一个实施例，所述可脱开接合装置是电的或机械的可脱开接合装置。

根据一个实施例，所述驱动马达与所述车辆辅助系统中的至少一个车辆辅助系统之间设有传动装置。所述传动装置能够获得预期的传动比，并且使得与其连接的车辆辅助系统能够获得预期转速。

根据一个实施例，所述传动装置是带或链形式的传动装置，优选地，所述传动装置包括设置于所述驱动马达的输出轴上的主动带或链轮和设置于所述至少一个车辆辅助系统的输入轴的从动带或链轮。

根据一个实施例，所述传动装置是齿轮传动装置。

根据一个实施例，所述集成动力设备包括多个齿轮传动装置，每一个齿轮传动装置驱动一个或多个车辆辅助系统。

根据一个实施例，每一个齿轮传动装置通过可脱开接合装置选择性地连接到所述驱动马达的输出轴，优选地，齿轮传动装置与其驱动的车辆辅助系统之间也设有可脱开接合装置。

根据一个实施例，所述集成动力设备还包括控制所述驱动马达的操作的马达控制装置，优选地，所述马达控制装置设有逆变器，优选地，所述马达控制装置和所述离合控制装置是同一控制装置，并且优选地，所述驱动装置具有马达罩体，所述马达控制装置和所述离合控制装置两者均集成到所述马达罩体中。

根据一个实施例，所述车辆辅助系统包括空调系统，各种加热系统，动力转向系统，辅助液压系统，空气压缩机系统，空调压缩机系统，真空泵系统，内燃机。

根据一个实施例，所述驱动马达与一些或全部车辆辅助系统之间的传动比是可调的；可选地，所述传动比被调节以使得相应的车辆辅助系统以最佳转速工作；进一步可选地，所述传动比被调节以实现驱动马达的输出功率在各车辆辅助系统之间的最佳分配。

根据一个实施例，从所述驱动马达传递到相应车辆辅助系统的扭矩是可测量的，并且驱动马达的转速和/或驱动马达与相应车辆辅助系统之间的传动比被调节以使得相应车辆辅助系统以最佳速度工作。

根据一个实施例，所述集成动力设备可用于地上或地下车辆或水中或空中车辆中。

根据本实用新型的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备仅仅设有一个驱动马达、即仅需要一个输入电压即能够驱动所有的车辆辅助系统，每一个车辆辅助系统设有自己的可脱开接合装置，能够选择性地被驱动或被断开，能够以最合适的转速、以最高性能和效率工作。

仅通过一个驱动马达驱动所有的车辆辅助系统使得集成动力设备零部件数量少、结构简单且紧凑，相应地成本低，所需安装空间小，在安装到车辆上时容易操作，布线简单，同时降低了制造和维修成本。

集成动力设备的控制装置能够根据各车辆辅助系统的需求而动态地管理各车辆辅助系统的动力供应，最大程度地优化动力功能和各辅助系统性能。

附图说明

本实用新型的其它特征和优势在下面参考附图给出的详细描述中更加明显，附图示出了多个本实用新型的优选的、非限制性实施例。图中：

图1是本实用新型的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备的原理框图；

图2是本实用新型的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备的第一实施例的俯视图；

图3是图2中的实施例的正视图；

图4是图2中的实施例的侧视图；

图5是图2中的实施例的立体图，其中马达罩体被拆除；

图6是图2中的实施例的另一立体图，其中马达罩体和传动罩体被拆除；

图7是图2中的实施例的传动装置的原理图；

图8是本实用新型的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备的第二实施例的原理图；

图9是本实用新型的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备的第三实施例的俯视图。

具体实施方式

根据本实用新型的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备可用于任何形式的车辆，包括、但不限制于地面车辆、水中和空中车辆，特别地本实用新型还适用于自推进式车辆和建筑工地的施工车辆。

下面参考附图描述根据本实用新型的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备。贯穿全文和各附图，相同的参考标记用于标记结构或功能相同或相似的元件。

图1以开放式的框图形式示意了根据本实用新型的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备的原理。

根据本实用新型的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备100主要包括用于提供动力的驱动装置10和由所述驱动装置10驱动的一个或多个、在附图中为多个车辆辅助系统50(50-1，50-2，...，50-n)。

在本实用新型中，驱动装置10主要包括单一驱动马达12、即仅一个驱动马达12，所述驱动马达12可以是本领域内已知的任何类型的马达，例如常见的电动马达。驱动马达12具有输出轴122。

在本实用新型中，车辆辅助系统50可以包括除车辆主驱动系统、即驱动车轮转动使车辆行驶的驱动系统之外的所有车辆辅助系统，包括、但不仅限于空调系统，各种加热系统，动力转向系统，辅助液压系统，空气压缩机系统，空调压缩机系统，真空泵系统，内燃机。在图1中仅列出了几个车辆辅助系统50，分别用50-1，50-2，50-3，...，50-n示意性表示，但本领域内的技术人员应理解，不同类型的车辆具有不同类型、不同数量的车辆辅助系统，本实用新型的原理适用于任何数量的、直至所有的车辆辅助系统。

本实用新型的优势之一是利用仅仅一个驱动马达即能够驱动所有的车辆辅助系统，优选地，根据实际需要、选择性地驱动车辆辅助系统中的一个或多个。与每个车辆辅助系统具有自己的驱动马达的现有技术相比，大大节省了马达及相关零部件的数量、相应地节省了成本和有限的安装空间、并且很大程度上减少了车辆维护和车辆零部件出现故障的可能性。

用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备100包括设置于驱动马达12和车辆辅助系统50之间的可脱开接合装置20。图1中示出了用于每一个车辆辅助系统50-1，50-2，50-3，...，50-n的可脱开接合装置20-1，20-2，20-3，...，20-n使得，通过各自的可脱开接合装置，驱动马达12的输出轴122与相应的车辆辅助系统能够选择性地连接或断开连接，以为该车辆辅助系统提供或不同驱动。

根据本实用新型的可脱开接合装置20可以是本领域内任何已知的、能够实现可脱开地接合的可脱开接合装置，比如电的或机械的可脱开接合装置，这里不对可脱开接合装置进行详细描述。

不同的车辆辅助系统具有不同的预期转速。根据各车辆辅助系统的预期转速以及驱动马达12的输出轴122的输出转速，在转速合适的情况下可以使驱动马达12的输出轴122经由相应的可脱开接合装置直接连接到并且驱动该车辆辅助系统的输入轴。例如，在图1中，驱动马达12的输出轴122经由可脱开接合装置20-1和20-3直接驱动车辆辅助系统50-1和50-3(通常为较重要的那些车辆辅助系统，例如长时间运转的车辆辅助系统)的输入轴。当然，还可能的是仅仅在驱动马达12的输出轴122的一端处车辆辅助系统的输入轴直接被驱动轴122驱动，而在另一端处的车辆辅助系统不直接驱动轴122驱动。还可能的是驱动轴122只有一个端部用来驱动车辆辅助系统。

在本实用新型中，一部分或大部分车辆辅助系统的预期转速与驱动马达12输出轴122的输出转速不匹配，由此，在马达12的输出轴122与车辆辅助系统的输入轴上的可脱开接合装置之间设置传动装置30、比如变速装置，以满足为预期转速与驱动马达12的输出轴122的输出转速不匹配的车辆辅助系统提供动力的需求。图1中示出，通过传动装置30，在实现传动功能的同时还获得了用于相应车辆辅助系统的预期传动比，从而在相应车辆辅助系统处实现其预期转速。

根据本实用新型，传动装置30可以通过本领域内任何已知的技术实现，包括、但不限制于带传动、链传动、齿轮传动等。在图1示出的原理图中，传动装置30采用的是带传动形式，包括设置于马达12的输出轴122上的主带轮32、一个或多个从带轮34、和传动带35，其中各从带轮34可以被设计有不同的直径，从而通过设计主带轮32与各从带轮34之间的直径比，确定驱动马达12(其输出轴122)与各车辆辅助系统(其输入轴)之间的传动比(速比)。

在采用链传动、齿轮传动形式的变速装置中，可以具体设计设置在驱动马达12的输出轴122上的驱动齿(链)轮和各从动齿(链)轮的直径或齿数来获得预期的传动比。

此外，根据本实用新型的一种可行实施方式，驱动马达12与各车辆辅助系统之间的传动比是可调的。例如，在带传动的实施方式中，可以采用无级变速式带传动机构，其中每个带轮的有效直径可通过调节两个带轮半体之间的轴向距离而调节，由此可以改变相应的传动比。在齿轮传动方式中，驱动马达12与一或多个车辆辅助系统之间可以设置具有不同速比的齿轮组，通过齿轮组的切换实现传动比的调节。

根据本实用新型的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备100可进一步包括用于控制驱动马达12的操作的马达控制装置，以及用于控制各车辆辅助系统50-1，50-2，...，50-n的可脱开接合装置20-1，20-2，...，20-n的操作的离合控制装置，两者可以集成为同一控制装置40，如图1所示，也可以配置为不同的控制装置。在图1中，控制装置40可以控制驱动马达12的操作，还可以控制每一个可脱开接合装置20-1，20-2，...，20-n的接合和断开操作。优选地，控制装置40与驱动装置10集成在同一罩体、例如驱动马达12的马达罩体中。优选地，控制装置40集成有逆变器。

优选能够测量车辆辅助系统的输入轴上的扭矩，从而根据驱动马达12与各车辆辅助系统之间的传动比，控制装置40可以调节驱动马达12的转速，以提高驱动马达12的效率，或将驱动马达12控制在较佳的效率点(转速和转矩)。

在具有变传动比的实施方式中，控制装置40还可以根据工作的需要调节驱动马达12与一或多个车辆辅助系统之间的传动比。在这种实施方式中，优选能够测量车辆辅助系统的输入轴上的扭矩，并因此结合输入轴上的转速，计算出驱动马达12传递到该车辆辅助系统的功率，即该车辆辅助系统的输入功率。如果该车辆辅助系统的输入功率大于或小于其工作所需的值，则控制装置40可以相应地减小或增大驱动马达12与该车辆辅助系统之间的传动比，以获得适合该车辆辅助系统的最佳转速和最佳输入功率。

通过调节驱动马达12与一些或全部车辆辅助系统之间的传动比，可以实现驱动马达12的输出功率在各车辆辅助系统之间的最佳分配。

此外，通过调节驱动马达12与一个、多个或全部车辆辅助系统之间的传动比，还可以实现整个集成动力设备的效率最优化。这样，通过调节驱动马达12与各车辆辅助系统之间的传动比，并且控制驱动马达12的转速，更容易提高驱动马达12的效率。

图2-6示出了利用图1中的原理的、用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备100的第一实施例。图2-4分别示出了集成动力设备100的俯视图、正视图和侧视图。

在图2-4中，示出了第一实施例的集成动力设备100的驱动装置10，传动装置30，可脱开接合装置20-1，20-2，20-3，以及车辆辅助系统50-1，50-2和50-3。

在本第一实施例中，驱动装置10的驱动马达12和控制装置40都容置于驱动装置10的马达罩体16中。传动装置30包括容置着各传动部件的传动罩体36。在本第一实施例中，控制装置40用于控制驱动马达12和各可脱开接合装置20两者，并且与驱动马达12一起都被容置于同一马达罩体16中。图5显示马达罩体16被拆除而暴露出控制装置40和驱动马达12；图6显示传动罩体36也被拆除暴露出传动装置30的各零部件。

图7示出了可在图2-6中示出的第一实施例的集成动力设备100中使用的传动装置30的示意图。

图7中示出的传动装置30为带形式的传动装置，包括传动带35，设置于驱动马达12的驱动轴122上的主带轮32，以及用于驱动相应车轮辅助系统的从带轮34。从带轮34的尺寸依照相应车辆辅助系统的预期转速以及实现该预期转速的预期传动比确定。图7中的传动装置30还包括一惰轮38，以便获得足够大的从带轮包角。

可选地，在带式传动装置中，传动带35可以是摩擦带、具有同步带，或者任意已知形式的传动带。应理解带轮的数量可根据需要设置。

图7中示出的传动装置30同样适用于链形式的传动装置，链形式传动装置的原理类似于带传动，这里不再进行详细描述。

图8示出了利用图1中的原理的、用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备的第二实施例。在该第二实施例中，传动装置30采用齿轮传动的形式。

在图8中，车辆辅助系统50-1通过驱动马达12的输出轴122经由可脱开接合装置20-1直接驱动。传动装置30包括设置于输出轴122上的主动轮42以及多个从动轮44，由此实现车辆辅助系统50-2和50-3分别经由传动装置30、经由可脱开接合装置20-2和20-3从输出轴122获得动力的目的。

前面描述了用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备的特定实施例，在这些实施例中，若要将某一车辆辅助系统置于非工作状态，只需要断开其自己的可脱开接合装置即可，但整个传动装置的所有零部件都保持工作状态。特别地，即便只需车辆辅助系统50-1工作，传动装置30也需要保持工作。从这一点来讲，图9中示出的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备的第三实施例具有优于前述各实施例的优势。

在图9中，集成动力设备100包括多个可独立控制的传动装置30。作为例子，在图9中示出了两个传动装置30-1和30-2，它们分别被配置用于驱动不同的车辆辅助系统，例如传动装置30-1和30-2分别用于驱动车辆辅助系统50-2和50-3。对应地，集成动力设备100还包括分别用于每一个传动装置30的可脱开接合装置60-1和60-2。本文中的可脱开接合装置可以是任何结构的离合器或同步器。

很显然地，通过控制可脱开接合装置、例如60-1的状态可以选择性地将对应的传动装置、例如30-1以及对应的车辆辅助系统、例如50-2置于被输出轴122驱动的工作状态或与输出轴122脱离连接而不被其驱动的非工作状态。

例如，在只需要车辆辅助系统50-2工作而不需要车辆辅助系统50-3工作的情况下，需要闭合可脱开接合装置60-1以及断开可脱开接合装置60-2，此时传动装置30-2的各组成部件和车辆辅助系统50-3都不工作，这是非常有利地。

本领域内的技术人员应理解，每一个传动装置还可以包括多个从动轮，用于驱动多个车辆辅助系统或用于驱动车辆辅助系统组，在这种情况下，可以如前述各实施例那样为每一个车辆辅助系统设置一个可脱开接合装置。

根据本实用新型的用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备仅仅设有一个驱动马达、即仅需要一个输入电压，其通过传动装置能够驱动所有的车辆辅助系统，每一个车辆辅助系统设有自己的可脱开接合装置，能够选择性地被驱动或被断开。通过设置合适的传动装置，每一个车辆辅助系统都能从该仅一个驱动马达的输出轴获得合适的传动比和预期的转速，即每一个车辆辅助系统都能够以最高效率工作，同时优化了动力的传递和分配。

通过仅仅一个驱动马达、经由传动装置、驱动所有的车辆辅助系统，并且控制各可脱开接合装置的控制装置可以与控制驱动马达的控制装置为同一控制装置，能够与驱动马达一起布置于单一马达罩体中，使得包含各车辆辅助系统的集成动力设备零部件数量少、结构简单且紧凑，相应地成本低，所需安装空间小，在安装到车辆上时容易操作，布线简单，同时降低了制造和维修成本。

集成动力设备的控制装置能够根据各车辆辅助系统的需求而动态地管理各车辆辅助系统的动力供应，以便适应各种环境，获得最高效率。例如，控制装置接收操作者指令，决定哪个或哪些车辆辅助系统应该运转以及哪个或哪些车辆辅助系统应该停止运转，并且相应地控制可脱开接合装置或可脱开接合装置的操作，以实现预期目的。另外，可选地，控制装置能够收集所有车辆辅助系统相关电路的实时信息，并且相应地管理任何错误或故障情况以及所出现的关键事件。

前面参考附图详细描述了本实用新型的多个实施例，但本实用新型不意于限制于前述实施例。前面对一个实施例描述的特征同样适用于其他实施例，关于不同实施例描述的特征可相互结合而组成新的实施例。对于本领域内的技术人员来说，在不偏离本实用新型的实质和范围的情况下，可对前面描述的、以及图中示出的详细结构特征进行多种修改和替代，而这些修改和替代落在本实用新型的保护范围内。

Claims (19)

1.一种用于驱动车辆辅助系统的集成动力设备，其特征在于，所述集成动力设备包括：

用于提供驱动力的驱动装置，其包括具有输出轴的单一驱动马达；

可脱开接合装置，所述驱动马达经由所述可脱开接合装置驱动每一个车辆辅助系统，使得所述每一个车辆辅助系统具有被所述驱动马达的输出轴驱动的工作状态和与驱动马达的输出轴断开连接的非工作状态，在车辆辅助系统的工作状态下，所述驱动马达的输出轴以预定传动比驱动所述车辆辅助系统；和

能够控制用于每一个车辆辅助系统的可脱开接合装置的操作的离合控制装置。

2.根据权利要求1所述的集成动力设备，其特征在于，所述车辆辅助系统中的至少一个车辆辅助系统的输入轴通过其可脱开接合装置直接连接到所述驱动马达的输出轴。

3.根据权利要求1所述的集成动力设备，其特征在于，所述可脱开接合装置是电的或机械的可脱开接合装置。

4.根据权利要求1所述的集成动力设备，其特征在于，所述驱动马达与所述车辆辅助系统中的至少一个车辆辅助系统之间设有传动装置。

5.根据权利要求4所述的集成动力设备，其特征在于，所述传动装置是带或链形式的传动装置。

6.根据权利要求5所述的集成动力设备，其特征在于，所述传动装置包括设置于所述驱动马达的输出轴上的主动带或链轮和设置于所述至少一个车辆辅助系统的输入轴的从动带或链轮。

7.根据权利要求4所述的集成动力设备，其特征在于，所述传动装置是齿轮传动装置。

8.根据权利要求7所述的集成动力设备，其特征在于，所述集成动力设备包括多个齿轮传动装置，每一个齿轮传动装置驱动一个或多个车辆辅助系统。

9.根据权利要求8所述的集成动力设备，其特征在于，每一个齿轮传动装置通过可脱开接合装置选择性地连接到所述驱动马达的输出轴。

10.根据权利要求9所述的集成动力设备，其特征在于，齿轮传动装置与其驱动的车辆辅助系统之间也设有可脱开接合装置。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的集成动力设备，其特征在于，所述集成动力设备还包括控制所述驱动马达的操作的马达控制装置。

12.根据权利要求11所述的集成动力设备，其特征在于，所述马达控制装置设有逆变器。

13.根据权利要求12所述的集成动力设备，其特征在于，所述马达控制装置和所述离合控制装置是同一控制装置。

14.根据权利要求13所述的集成动力设备，其特征在于，所述驱动装置具有马达罩体，所述马达控制装置和所述离合控制装置两者均集成到所述马达罩体中。

15.根据权利要求1-10中任一项所述的集成动力设备，其特征在于，所述车辆辅助系统包括空调系统，各种加热系统，动力转向系统，辅助液压系统，空气压缩机系统，空调压缩机系统，真空泵系统，内燃机。

16.根据权利要求1-10中任一项所述的集成动力设备，其特征在于，所述驱动马达与一些或全部车辆辅助系统之间的传动比是可调的。

17.根据权利要求16所述的集成动力设备，其特征在于，所述传动比被调节以使得相应的车辆辅助系统以最佳转速工作。

18.根据权利要求17所述的集成动力设备，其特征在于，所述传动比被调节以实现驱动马达的输出功率在各车辆辅助系统之间的最佳分配。

19.根据权利要求1-10中任一项所述的集成动力设备，其特征在于，从所述驱动马达传递到相应车辆辅助系统的扭矩是可测量的，并且驱动马达的转速和/或驱动马达与相应车辆辅助系统之间的传动比被调节以使得相应车辆辅助系统以最佳速度工作。