TW201808683A - 混合式多功能車輛 - Google Patents

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TW201808683A
TW201808683A TW106119403A TW106119403A TW201808683A TW 201808683 A TW201808683 A TW 201808683A TW 106119403 A TW106119403 A TW 106119403A TW 106119403 A TW106119403 A TW 106119403A TW 201808683 A TW201808683 A TW 201808683A
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vehicle
drive
traction motor
transmission
engine
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TW106119403A
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大衛 布勒
克里斯多弗 馬特寇
艾瑞克 波德
班傑明 可馬納
布萊恩 范巴塔維亞
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美商北極星工業公司
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/383—One-way clutches or freewheel devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/442—Series-parallel switching type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/51—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells characterised by AC-motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B60K2006/4808—Electric machine connected or connectable to gearbox output shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K6/24—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
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    • Y10S903/916—Specific drive or transmission adapted for hev with plurality of drive axles

Abstract

本發明係有關一種混合式車輛，其可以是一串連混合式車輛或並聯混合式車輛。一並聯混合式車輛的一實施例包含一引擎、一耦接至該引擎的變速器、一透過一傳動軸耦接至該變速器的前驅動器、一耦接至該變速器的後驅動器、一驅動地耦接至該傳動軸的牽引馬達以及一用以操作該牽引馬達的電池。

Description

混合式多功能車輛 相關申請案的交叉參考
本發明申請案主張2016年6月14日提申的名為「混合式多功能車輛(HYBRID UTILITY VEHICLE)」的美國臨時專利申請案(申請序列號為No.62/349,998)之優先權，其完整的揭露內容係以引用的方式併入本申請案中。
本發明有關於一種多功能車輛，更特別的是有關一種混合式多功能車輛，其被建構為在各種驅動模式下操作。
電動車輛具有少一電池組已為習知，其可為操作地耦接至一電動馬達用以對該電池組充電及/或用以驅動車輛的車輪。然而，一混合式車輛具有電池組及一引擎。在一混合式車輛的一實施例中，引擎及電池組係串聯操作，其表示電池組提供動力或能量用以驅動車輪且引擎操作以對該電池組充電。替代地，在另一實施例中，一混合式車輛可為一並聯混合式車輛，其表示該電池組提供動力或能量以驅動前輪或後輪，但該引擎提供啟動的(motive)動力以驅動另一組車輪。
在一實施例中，一並聯混合式動力總成(power train)包含一引擎；一耦接至該引擎的變速器；一透過一傳動軸耦接至該變速器的前驅動器；一耦接至該變速器的後驅動器；一牽引馬達，係被驅動耦接至該傳動軸；以及一用以操作該牽引馬達的電池。另外，在一另一實施例中，一車輛包含一車架組件，一包含被支持在該車架組件上的至少一操作員座椅以及一乘客座椅的操作員區，以及一動力傳動桿組件(driveline assembly)。該動力傳動桿組件包含一被支持在該車架組件上的引擎，一被操作地耦接至該引擎的變速器，一透過一傳動軸操作地耦接至該變速器的前驅動器，一操作地耦接至該變速器的後驅動器，一牽引馬達，操作地耦接至該傳動軸且橫向地定位在該操作員座椅以及該乘客座椅中間；及一被建構以操作該牽引馬達的電池。
該並聯混合式動力總成可包含一靜音模式，其中該牽引馬達操作以驅動該傳動軸去驅動前驅動器及後驅動器。該並聯混合式動力總成可進一步包含一用以對該電池充電的引擎驅動發電機。在此實施例中，該並聯混合式動力總成包含一在休息時充電模式，其中該引擎係透過該引擎驅動發電機以運作而對該電池充電。
該並聯混合式動力總成亦可被定輪廓(profiled)，其中該牽引馬達亦是一用於對該電池充電的發電機。該並聯混合式動力總成亦可包含一充電及驅動模式，其中該車輛被驅動以及該電池係藉由引擎驅動發電機以及該牽引馬達在該發電機模式充電。
該並聯混合式動力總成亦可包含一全校能模式，其中該牽引馬達以及該引擎皆被操作以增加轉矩至該傳動軸用以驅動該前驅動器及該後驅動器。
10‧‧‧車輛
10’‧‧‧車輛
12‧‧‧前地面嚙合構件
14‧‧‧後地面嚙合構件
16‧‧‧動力總成組件
20‧‧‧車架/車架組件
22‧‧‧車體板件
24‧‧‧前懸吊組件
26‧‧‧後懸吊組件
28‧‧‧後貨物區
30‧‧‧引擎
32‧‧‧無段自動變速器
34‧‧‧減震器
35‧‧‧前控制臂組件
36‧‧‧減震器
38‧‧‧後軸配置
40‧‧‧操作員區
42‧‧‧座椅
44‧‧‧座椅
46‧‧‧座椅
48‧‧‧前車架部分
49‧‧‧後車架部分
50‧‧‧上車架部分
52‧‧‧前橫桿
54‧‧‧前擋板
60‧‧‧前加速度計
62‧‧‧前軸
64‧‧‧後加速度計
66‧‧‧後軸
110‧‧‧車輛
116‧‧‧動力總成組件
118‧‧‧變速器
120‧‧‧馬達發電機
122‧‧‧牽引馬達
122’‧‧‧牽引馬達
124‧‧‧後差速器/齒輪箱
126‧‧‧傳動軸
126’‧‧‧傳動軸
128‧‧‧電池組
128’‧‧‧電池
130‧‧‧馬達控制器
132‧‧‧馬達控制器
134‧‧‧前差速器/齒輪箱
136‧‧‧動力傳動桿
136’‧‧‧動力傳動桿組件/動力傳動桿
150‧‧‧電力系統
210‧‧‧車輛
216‧‧‧動力總成組件
218‧‧‧變速器
240‧‧‧馬達
250‧‧‧電力系統
300‧‧‧冷卻組件
302‧‧‧散熱器
304‧‧‧散熱器
306‧‧‧電動泵
310‧‧‧熱的冷卻流體出口埠
312‧‧‧冰的冷卻流體入口埠
320‧‧‧充電器
322‧‧‧電連接器
350‧‧‧控制系統
354‧‧‧引擎控制單元
356‧‧‧使用者輸入端
358‧‧‧轉矩指令訊號
360‧‧‧通訊網路
362‧‧‧輸入訊號
364‧‧‧輸入訊號
366‧‧‧訊號
400‧‧‧自動組件
402‧‧‧上視覺組件
404‧‧‧第一照相機單元
406‧‧‧第二照相機單元
408‧‧‧收發器單元
410‧‧‧前感測器單元/下視覺組件
412‧‧‧GPS天線/通訊單元
414‧‧‧後感測器單元/後視覺組件
416‧‧‧後感測器單元/後視覺組件
510‧‧‧車輛
512‧‧‧混合式動力總成
514‧‧‧內燃機/引擎
516‧‧‧無段自動變速器
518‧‧‧變速器/引擎/傳動軸
518a‧‧‧差速器/後差速器部分/後差速器
520‧‧‧傳動軸部分/傳動軸
522‧‧‧牽引馬達/馬達/發電機/電動馬達
524‧‧‧傳動軸部分/傳動軸
526‧‧‧前差速器/差速器
528‧‧‧動力傳動桿
530‧‧‧引擎驅動發電機/發電機/內燃機引擎操作發電機
532‧‧‧皮帶
540‧‧‧電池組/電池
550‧‧‧齒輪總成
550’‧‧‧齒輪總成
552‧‧‧第一輸出齒輪
554‧‧‧輸入軸
556‧‧‧齒輪
558‧‧‧軸
560‧‧‧齒輪
562‧‧‧驅動齒輪
570‧‧‧馬達控制器
572‧‧‧馬達控制器
580‧‧‧車架部分
582‧‧‧座椅車架支架/車架座椅支架
612‧‧‧混合式動力總成
614‧‧‧雙向離合器
616‧‧‧前驅動器單元/前驅動器
618‧‧‧牽引馬達/前牽引馬達
620‧‧‧後殼部分/後殼/殼
622‧‧‧中央殼部分
624‧‧‧前殼部分/前殼/殼
628‧‧‧動力傳動桿
630‧‧‧後軸/軸
632‧‧‧前軸/軸
640‧‧‧花鍵軸
642‧‧‧凸緣
650‧‧‧軸承
652‧‧‧軸承接收部分
660‧‧‧齒輪
662‧‧‧接收表面
666‧‧‧凸緣
670‧‧‧單向離合器
672‧‧‧外部框架
674‧‧‧離合器滾柱/滾柱
680‧‧‧軸承
682‧‧‧軸承接收部分
684‧‧‧外部表面
690‧‧‧齒輪
692‧‧‧表面
695‧‧‧突起部分
700‧‧‧前偏位軸/軸/偏位軸
702‧‧‧後偏位軸/軸/偏位軸
704‧‧‧軸承
706‧‧‧軸承接收部分
712‧‧‧部分
716‧‧‧凸緣
718‧‧‧單向離合器
720‧‧‧離合器滾柱/滾柱
722‧‧‧外部框架
740‧‧‧軸承
742‧‧‧軸承接收部分
744‧‧‧表面
750‧‧‧齒輪
752‧‧‧表面
760‧‧‧放大部分
780‧‧‧箭頭
782‧‧‧箭頭
800‧‧‧凸緣
802‧‧‧齒輪總成部分/齒輪總成
804‧‧‧差速器部分/差速器
806‧‧‧輸出驅動器/差速驅動器/前差速器
810‧‧‧外部殼
820‧‧‧軸/馬達軸
822‧‧‧轂
824‧‧‧齒輪
826‧‧‧內徑
830‧‧‧齒輪
832‧‧‧齒輪
834‧‧‧齒輪
836‧‧‧齒輪
840‧‧‧差速器齒輪/齒輪
850‧‧‧輸入驅動器
852‧‧‧花鍵軸
854‧‧‧小齒輪/齒輪
860‧‧‧面
900‧‧‧寬度
902‧‧‧長度
904‧‧‧高度
906‧‧‧前座椅支持構件/座椅支持構件
908‧‧‧前座椅支持構件/座椅支持構件
910‧‧‧後座椅支持構件/座椅支持構件
912‧‧‧連接器
920‧‧‧牽引電池
922‧‧‧雙向裝置
924‧‧‧AC柵極
950‧‧‧車輛負載
952‧‧‧車輛負載
在本發明中的前述提及的特徵以及其他特徵，及達成這些特徵之方法將能更為清楚，且參照如下與本發明有關之附圖所描述的實施例將能更了解本發明，其中：圖1為本發明的混合式多功能車輛之左後立體圖；圖2A為本發明串聯混合式多功能車輛的動力傳動桿之左前立體圖，其操作地耦接至一動力傳動桿組件的一第一實施例；圖2B為圖2A的串聯混合式多功能車輛的動力傳動桿組件之左後立體圖；圖2C係圖2A的車輛在理想轉向(ideal turn)時的示意圖；圖2D係圖2A的車輛在轉向過度(oversteer)情況下的示意圖；圖2E係圖2A的車輛在轉向不足(understeer)情況下的示意圖；圖3A係一流程示意圖，其圖示在各種驅動模式時，圖2A的混合式多功能車輛在各種部件之間的動力流向；圖3B係另一流程圖之示意圖，其圖示在各種驅動模式時，圖2A的混合式多功能車輛在各種部件之間的動力流向；圖4係一流程示意圖，其圖示圖3A的「全效能」驅動模式；圖5係一流程示意圖，其圖示圖3A的「靜音驅動(Silent-drive)」模式；圖6係一流程示意圖，其圖示圖3A的「充電及驅動(Charge-and-Drive)」模式；圖7係一流程示意圖，其圖示圖3A的「在休息時充電 (Charge-at-Rest)」驅動模式；圖8A係本發明的一並聯混合式多功能車輛的第一實施例之動力傳動桿(其係操作地耦接至一動力傳動桿組件的一第二實施例)的右後立體圖；圖8B係混合式多功能車輛的第一實施例的動力總成組件的右後立體圖；圖9A係一流程示意圖，其圖示在各種驅動模式時，圖8A的混合式多功能車輛在各種部件之間的動力流向；圖9B係另一流程示意圖，其圖示在各種驅動模式時，圖8A的混合式多功能車輛在各種部件之間的動力流向；圖10係一流程示意圖，其圖示圖9A的一「全效能」驅動模式；圖11係一流程示意圖，其圖示圖9A的一「靜音驅動」模式；圖12係一流程示意圖，其圖示圖9A的一「充電及驅動」模式；圖13係本發明的混合式車輛的第三實施例的左後立體圖；圖14係圖13的實施例之驅動系統(drive train)的左側立體圖；圖15係圖14的動力總成的右側立體圖；圖16係圖14的動力總成的底視立體圖；圖17係圖14的動力總成的牽引馬達的左後立體圖；圖18A係圖14的混合式動力總成的示意圖，顯示動力傳動桿的各種操作模式； 圖18B係圖14的混合式動力總成的示意圖，顯示各種操作模式；圖19係用於圖18B的混合式示意之在休息時充電模式的示意圖；圖20係用於圖18B的混合式示意之充電及驅動模式的示意圖；圖21係用於圖18B的混合式示意之靜音驅動模式的示意圖；圖22係用於圖18B的混合式示意之全效能模式的示意圖；圖23係由座椅後方所取的後視圖，其顯示圖17的牽引馬達的一種可能的定向；圖24係圖17的牽引馬達的另一種可能的定向；圖25係驅動系統的第四種可能混合式的實施例之左後立體圖，具有一前牽引馬達；圖26係圖25的混合式動力總成的雙向離合器之右後立體圖；圖27係圖26中之線3-3的橫剖視圖；圖28係圖25的混合式動力總成的之前牽引馬達及前驅動器的左前立體圖；圖29係圖28的前驅動器的右後立體圖(未示出牽引馬達)；圖30係圖28的牽引馬達及前驅動器的左後立體圖，左側蓋(cover)從前驅動器分解；圖31係一右前立體圖，顯示圖28的前驅動器的齒輪；圖32A係圖25的混合式動力總成之示意圖，顯示動力傳動 桿的各種操作模式；圖32B顯示圖25的混合式動力總成的操作之完整示意圖；圖33係圖32B的在休息時充電模式的混合示意圖；圖34係圖32B的充電及驅動模式的混合示意圖；圖35係圖32B的靜音驅動模式的混合示意圖；圖36係圖32B的全效能模式的混合示意圖；圖37A係本發明的混合式多功能車輛的前左立體圖，其包含複數個電池組，其係被建構以使用所揭露的任何動力總成組件；圖37B係本發明的混合式多功能車輛的充電器的前視圖；圖38A揭露的係任何混合式多功能車輛的冷卻組件示意圖；圖38B係冷卻組件的散熱器的分解圖，其耦接至所揭露的任何混合式多功能車輛的電力系統的馬達控制器；圖38C係圖38B所示耦接至馬達控制器的散熱器的替代實施例；圖38D係圖38B所示耦接至馬達控制器中之一者的散熱器的替代實施例；圖38E係圖38B所示耦接至其他馬達控制器的散熱器的替代實施例；圖39係控制系統的示意圖，用以在各種驅動模式操作任何混合式車輛；圖40係本發明的任何混合式多功能車輛的左側視圖，顯示上車架部分在一陷落位置(collapsed position)。
圖41係本發明的任何混合式多功能車輛的左側視圖，顯示 上車架組件在一升高位置(raised position)且支持車輛的自動組件(autonomous assembly)或套件(kit)。
圖42係圖41所示之車輛的俯視圖，包含車輛的自動組件或套件。
圖43係圖41所示之車輛的前左視圖，包含車輛的自動組件或套件。
圖44係本發明的替代實施例的前左立體圖。
圖45係圖44所示之車輛的車架組件及動力傳動桿的前左立體圖。
圖46係圖45所示之動力傳動桿的後左立體圖。
圖47係圖46所示之動力傳動桿的後右立體圖。
圖48係圖47所示之動力傳動桿的仰、左側立體圖。
圖49係圖44所示之定位在車輛上的電池的前左立體圖，且操作地包含動力傳動桿。
圖50係圖44所示之車輛的電力系統的示意圖。
圖51係圖44所示之車輛的充電系統的示意圖，被建構以從車輛接收及輸出動力。
全部圖式中，相對應的元件符號指示相對應的零件。各圖式代表本發明的數個實施例，為了較佳地示出且解釋本發明，圖式沒有必要照比例繪製且某些特徵有被誇張化。
如后所揭露的數個實施例並非意圖徹底限制本發明至後述的精確形式。這些實施例反而係被選擇且描述使得熟悉本發明技術領域之 人士能利用這些教示。儘管本發明主要針對多功能車輛，應了解的是，本文所揭露的特徵能應用至其他種類的車輛，例如全地形(all-terrain)車輛、摩托車、雪車其高爾夫球車。
請參閱圖1，其圖示一混合式多功能車輛10的實施例，且包含數個地面嚙合構件(ground engaging member)，其包含數個前地面嚙合構件12及數個後地面嚙合構件14、一動力總成組件(powertrain assembly)16、一車架20、複數個耦接至車架20的車體板件(body panel)22、一前懸吊組件(front suspension assembly)24、一後懸吊組件26及一後貨物區(rear cargo area)28。在一實施例中，一或多個地面嚙合構件12、14可被履帶(track)(例如探勘號二代(Prospector II)的履帶，可由北極星工業公司(Polaris Industries,Inc.)取得，地址在2100 Highway 55 in Medina,Minn.55340)取代，或是由如下揭露之西元2008年3月26日提申的美國專利案(US 8,109,308)(Attorney Docket No.PLR-09-25369.02P)；西元2009年7月20日提申的美國專利案(US 8,176,957)(Attorney Docket No.PLR-09-25371.01P)；西元2010年11月17日提申的美國專利案(US 9,108,470)(Attorney Docket No.PLR-09-25375.03P)；及西元2013年3月13日提申的美國專利案(US 2013/0240272)(Attorney Docket No.PLR-09-25201.02P)中之任一者的免充氣輪胎(non-pneumatic tires)所取代，這些美國專利案的全部內容皆以引用的方式併入本申請案中。車輛10可為一多功能車輛(“UV”)、一全地形車輛(“ATV”)或一並排式車輛(side-by-side vehicle；“SxS”)，其被建構以穿越各種地形或表面。更特別的是，車輛10可被建構而用於軍事、工業、農業或休閒應用。
動力總成組件16操作地支持在車架20上且係驅動地連接至一或多個地面嚙合構件12、14。如圖1所示，動力總成組件16可包含一引擎30(如圖2A所示)及一變速器，例如一無段自動變速器(continuously variable transmission；“CVT”)32及/或一可換檔變速器(shiftable transmission)(圖未示)，且操作地耦接至或包含在一動力傳動桿組件(driveline assembly)，其包含前及後差速器(differential)(圖未示)及一驅動軸(圖未示)。引擎30可以是一燃油內燃機引擎，然而，可考慮任何引擎，例如混合式、燃料電池(fuel cell)或電力引擎(electric engine)或單元。在一實施例中，動力總成組件16包含一渦輪增壓器(turbocharger)(圖未示)且引擎30係一柴油內燃機引擎。無段自動變速器32的額外細節係揭露在美國專利案US 3,861,229、US 6,176,796、US 6,120,399、US 6,860,826、US 6,938,508，這些美國專利案的全部內容皆以引用的方式併入本申請案中。
前懸吊組件24可耦接至車架20及前地面嚙合構件12。如圖1所示，前懸吊組件24包含一減震器(shock)34及一前軸配置(front axle arrangement)，減震器34耦接至每一前地面嚙合構件12，前軸配置可包含一前控制臂組件(front control arm assembly)35。類似地，後懸吊組件26可耦接至車架20及後地面嚙合構件14。如圖式，後懸吊組件26包含一減震器36及一後軸配置38，減震器36耦接至每一後地面嚙合構件14。動力總成組件16、動力傳動桿組件及前懸吊組件24的額外細節係揭露在西元2006年7月28日提申、標題為並排式全地形車輛(SIDE-BY-SIDE ATV)的美國專利案(US 7,819,220)(Attorney Docket No.PLR-06-1688.01P)以及在西元2006年7月28日提申、標題為並排式全地形車輛的美國專利申請案(US 2008/0023240)(Attorney Docket No.PLR-06-1688.02P)；後懸吊組件26的額外細節係揭露在西元2010元8月3日提申、標題為並排式全地形車輛美國專利申請案(US 2012/0031693)(Attorney Docket No.PLR-06-24357.02P)，這些美國專利案的全部內容皆以引用的方式併入本申請案中。
參閱圖1，車輛10包含一由車架20支持的操作員區(operator area)40，且包含供至少一操作員及一乘客的座椅。如圖式，車輛10的一實施例包含四個座椅，其包含一操作員座椅42、一前乘客座椅44以及兩個後乘客座椅46。更特別的是，操作員座椅42及前乘客座椅44係一並排式配置，且後乘客座椅46亦是一並排式配置。後乘客座椅46定位在操作員座椅42及前乘客座椅44之後且相對於座椅42、44係升高的(elevated)。操作員座椅42包含一座椅底部(seat bottom)(圖示意為一圓背摺椅(bucket seat))及一座椅背部(seat back)。類似地，前乘客座椅44包含一座椅底部(圖示意為一圓背摺椅)及一座椅背部。同樣地，每一後乘客座椅46包含一座椅底部(圖示意為一圓背摺椅)及一座椅背部。
車輛10進一步包含由前地面嚙合構件12及後地面嚙合構件14支持的車架20。特別地，車架20包含一前車架部分48及一後車架部分49。如圖所示，後車架部分49支持動力總成組件16及後貨物區28。車輛10亦包含一頭頂或上車架部分50。上車架部分50係耦接至車架20且與操作員區40協作(cooperate)界定車輛的一操作室(cab)。車輛10的額外細節係揭露在西元2013年3月28日提申的美國專利案(US 8,998,253)(Attorney Docket No.PLR-09-25274.02P)，其全部內容皆以引用的方式併入本申請案中。
參閱圖2A及圖2B，在一實施例中，車輛10係一串聯混合式多功能車輛110，被建構用於全電力操作(all-electrical operation)。車輛110包含一替代的動力總成組件116及一電力系統150。動力總成組件116包含引擎30但不包含無段自動變速器32，雖然動力總成組件116仍包含一變速器118，其可以是一可換檔變速器或齒輪箱，其操作地耦接至引擎30。替代無段自動變速器32，動力總成組件116係操作地耦接至電力系統150，其包含一操作地耦接至引擎30的馬達/發電機120以及一操作地耦接至變速 器118及馬達/發電機120的牽引馬達122。馬達/發電機120係建構以將引擎30供應的旋轉動力轉換為牽引馬達122、複數個電池組128或車輛110的任意其他部件使用的電力。圖示的車輛110永遠是電力驅動，且因此，在車輛110的引擎30及一動力傳動桿(driveline)136之間並不需要無段自動變速器或其他機械驅動系統。
參閱圖2A及圖2B，引擎30做為一電力發電機以將旋轉動力提供給馬達/發電機120，其係藉由一皮帶操作地耦接至引擎30的曲柄軸(crankshaft)或係透過一齒輪箱操作地耦接至引擎30。例如，當引擎30在操作時，曲柄軸旋轉以提供動力給馬達/發電機120，其接著藉由一馬達控制器130(其可以是或包含一變流器(inverter))供應動力給牽引馬達122(參閱圖3A及圖3B)。牽引馬達122亦可係耦接至一第二馬達控制器132(其可以是或包含一變流器)(參閱圖3A及圖3B)以供應動力給動力傳動桿136。牽引馬達122係接著被建構藉由提供動力至變速器118、一傳動軸齒輪箱(圖未視)、一前齒輪箱(圖未視)或直接至每一前地面嚙合構件12及後地面嚙合構件14以供應動力前地面嚙合構件12及後地面嚙合構件14。更特別的是，牽引馬達122驅動變速器118，其透過一後差速器或齒輪箱124驅動後地面嚙合構件14且透過一傳動軸126驅動前地面嚙合構件12，傳動軸126係操作地耦接至一前差速器或齒輪箱134(如圖2A所示)。
前地面嚙合構件12及後地面嚙合構件14可各包含單獨的馬達以提供轉矩分配特性(torque vectoring attributes)。參閱圖2C，更特別的是，一前加速器60可被定位在車輛110的一前軸62以及一後加速器64可被定位在車輛的一後軸66。使用一標準或X-Y-X座標系統及，沿著Y軸可以測量車輛110的橫向加速度以及沿著X軸可以測量車輛110的縱向加速度。若車輛110係在一理想轉向，前軸62及後軸66的橫向加速度 則相同。然而，若車輛110傾向如圖2D所示的轉向過度，因為後地面嚙合構件14不能維持與前地面嚙合構件12相同的轉向半徑，後軸66的橫向加速度小於前軸62的橫向加速度。在此轉向過度的情況下，。為了矯正轉向過度的情況，引擎控制單元(engine control unit；簡稱ECU)移動從一後馬達至一前馬達的牽引轉矩分布(traction torque distribution)直到回復至。為達到此情況，轉矩分配(torque vectoring)依據駕駛的輸入以及駕駛情況調整原始的轉矩分布以維持一穩定的駕駛行為及車輛安全。
相反地，若車輛傾向如圖2E所示的轉向不足，因為前地面嚙合構件12沒有維持預期的轉向半徑，後軸66的橫向加速度小於前軸62的橫向加速度。在此轉向不足的情況下，。為了矯正轉向不足的情況，引擎控制單元ECU移動從前馬達至後馬達的牽引轉矩分布直到回復至。為達到此情況，轉矩分配依據駕駛的輸入以及駕駛情況調整原始的轉矩分布以維持一穩定的駕駛行為及車輛安全。
另外，在操作期間，當轉矩分配使用於車輛110的最佳加速度及穩定性時，牽引控制(traction control)係受監控的、調整的及/或考慮的。牽引控制監控前軸62及後軸66的旋轉速度且亦計算及/或儲存訊號的導數(derivatives)，其係依據前軸62及後軸66的旋轉速度而產生。若前軸62及後軸66之間的旋轉速度或其導數不同，牽引控制會限制前馬達及後馬達中之一者或兩者的所需轉矩。
如圖2A及圖2B所示，車輛110亦包含電池組128。在一實施例中，電池組128係由後車架部分49支持且係定位在後乘客座椅46之下，或如圖所示，一或多個後乘客座椅46被移除以提供可用空間給電池組128。電池組128係操作地耦接至馬達/發電機120及牽引馬達122。因為電池組128係操作地耦接至馬達/發電機120，當車輛110在休息時，馬達/ 發電機120能用於對電池組128充電。另外，為對電池組128充電，車輛110在怠速(up-idled)時所提供給電池組128的電力較在駕駛期間所消耗的多。另外，車輛110係被建構以用於再生制動(regenerative braking)致使當車輛110減速度、減速(coast)或制動(brake)時，動力傳動桿136可做為一動能回收系統(kinetic energy recovery system)以為了捕獲制動能量以對電池組128充電。
在一實施例中，電池組128亦係操作地耦接至牽引馬達122以提供其動力。然而，若電池組128從車輛110移除，引擎30係被建構以不斷地(constantly)藉由馬達/發電機120及馬達控制器130、132供應動力給牽引馬達122。
參閱圖3A至圖7，車輛110係一串聯混合式車輛，被建構用於四種驅動模式：(1)全效能；(2)靜音驅動；(3)充電及驅動；及(4)在休息時充電。如圖3A所示，動力可被提供至動力傳動桿136的任何部件，包含後差速器124、前差速器134、傳動軸126、及/或動力傳動桿136任何其他部件。如圖3B所示，動力可特別提供給後差速器124，其接著透動傳動軸126傳遞動力給前差速器134。
如圖4所示，當車輛係在全效能驅動模式操作時，引擎30供應動力給馬達/發電機120，其接著提供一動力輸入(power input)至馬達控制器130。馬達控制器130接著傳遞動力給第二馬達控制器132以提供動力至牽引馬達122以驅動後差速器124用以旋轉後地面嚙合構件14，以及透過傳動軸126以驅動前差速器134用以旋轉前地面嚙合構件12。另外，當在全效能驅動模式時，電池組128亦供應補充(supplemental)動力給第二馬達控制器132以提供一額外的動力輸入至牽引馬達122。
然而，如圖5所示，當車輛110在靜音驅動模式操作時，只 有電池組128提供動力給第二馬達控制器132以驅動牽引馬達122。以此方式，引擎30或馬達/發電機120都未提供一動力輸入給牽引馬達122。由此，引擎30不在靜音驅動模式中操作，其減少車輛110產生的噪音且可允許車輛110在低度噪音環境下操作或當車輛110係用於一隱形型式應用(stealth-type application)時。
參閱圖6，當車輛110係在充電及驅動模式中操作時，引擎30供應動力給馬達/發電機120，其接著提供一動力輸入給馬達控制器130。馬達控制器130接著傳遞動力給電池組128以在車輛110操作期間對電池組128充電。由此，當在充電及驅動模式時，引擎30僅操作以對電池組128充電。以此方式，只有電池組128提供驅動前地面嚙合構件12及後地面嚙合構件14所需的推動的動力(motive power)，然而，電池組128在車輛110操作期間係被充電。更特別的是，電池組128提供動力給第二馬達控制器132，其傳遞動力給牽引馬達122以驅動後差速器124用以旋轉後地面嚙合構件14，以及透過傳動軸126驅動前差速器134用以旋轉前地面嚙合構件12。因此，在充電及驅動模式，引擎30對電池組128充電以至少相配(match)驅動車輛110所需的從電池組128的動力輸出。
最後，參閱圖7，當車輛110係在休息時充電模式中操作，引擎30供應動力給馬達/發電機120，其接著提供一動力輸入給馬達控制器130。馬達控制器接著傳遞動力給電池組以在車輛110操作時對電池組128充電。然而，當係為在休息時充電模式時，車輛110未移動，因此沒有提供輸入給牽引馬達122、後差速器124、傳動軸126或前差速器134，且車輛110反而維持在一靜止位置(stationary position)。以此方式，盡管車輛110係在怠速，亦可對電池組128充電。
這四種驅動模式允許車輛110在二輪驅動或四輪驅動下操 作以及允許車輛110在各種環境及狀況下操作或在應用於一串聯混合式車輛的任何情況。車輛110的額外細節係揭露在西元2010年12月13日提申的美國專利案(US 8,496,079)(Attorney Docket No.PLR-00SA-24396.01P)，此美國專利案的全部內容皆以引用的方式併入本申請案中。
參閱圖8A及圖8B，顯示車輛10為一並聯混合式多功能車輛210，具有一替代的動力總成組件216。更特別的是，車輛210係一在休息時不充電(non-charge at rest)的並聯混合式多功能車輛。不像圖2A及圖2B所示的動力總成組件116，動力總成組件216包含引擎30、無段自動變速器32及一變速器218，其可為一可換檔變速器或齒輪箱。另外，不像圖2B的電力系統150，車輛210的電力系統250並不包含馬達/發電機120或牽引馬達122(如圖2B所示)。替代馬達/發電機120及牽引馬達122，電力系統250包含一電動馬達240，其操作地耦接至變速器218上的一輸入(圖未示)。因為馬達/發電機120未提供在車輛210上，動力總成組件216未建構於在休息時充電驅動模式或從引擎30對任何電池充電。車輛210反而是由引擎30、無段自動變速器32及變速器218機械地驅動。然而，當在特別驅動模式或應用時，車輛210在一有限的時間週期可被電力驅動。以此方式，車輛210可被視為一低度或中度混合式車輛，其主要係由引擎30、無段自動變速器32及變速器218機械地驅動但可被電池組128及馬達240電力驅動一段短時間。在一實施例中，馬達240可包含或操作地耦接至一變流器。
參閱圖9A至圖12，車輛210係一並聯混合式車輛，其建構以具有三種驅動模式：(1)全效能；(2)靜音驅動；及(3)充電及驅動。如圖9A所示，動力可被提供給動力傳動桿136的任何部件，包含後差速器124、前差速器134、傳動軸126及/或動力傳動桿136的其他任何部件。如圖9B所示，動力可特別提供給後差速器124，其接著透過傳動軸126傳遞動力給前 差速器134。
如圖10所示，當車輛210在全效能驅動模式下操作時，引擎30驅動無段自動變速器32，其接著提供一動力輸入給變速器218。變速器218接著傳遞動力給後差速器124以驅動後地面嚙合構件14且透過傳動軸126傳遞動力給前差速器134以驅動前地面嚙合構件12。
然而，如圖11所示，當車輛210係在靜音驅動模式下操作，只有電池組128提供動力給後差速器124以及傳動軸126以驅動前地面嚙合構件12及後地面嚙合構件14。以此方式，引擎30或無段自動變速器32皆未將一動力輸入提供給動力傳動桿136。由此，引擎30不能在靜音驅動模式下操作，其減少車輛210產生的噪音以及允許車輛210在低度噪音環境下操作或當車輛210係用於一隱形型式應用時。
參閱圖12，當車輛210係在充電及驅動模式下操作，引擎30及無段自動變速器32供應動力給變速器218上的輸入，其接著提供一動力輸入給動力傳動桿136以驅動前地面嚙合構件12及後地面嚙合構件14。另外，當在充電及驅動模式時，車輛210係被建構用於再生制動，其在車輛210減速度及制動時允許對電池組128充電。更特別的是，前差速器134係被建構以透過傳動軸126提供一動力輸入給後差速器124。從前差速器134供應給後差速器124的動力接著傳遞給變速器218上的輸入且被提供給馬達240用以對電池組128充電。
參閱圖13，混合式車輛的元件符號在第三實施例係顯示為510，其具有一顯示為512的動力總成(powertrain)。圖14顯示的動力總成具有一內燃機引擎514、一無段自動變速器516及一變速器518。應了解的是，引擎514、無段自動變速器516及變速器518係實質上類似於美國專利US 8,827,019所揭露的內容，此美國專利案的全部內容皆以引用的方式併入 本申請案中。在此專利案中，變速器518係直接從無段自動變速器516驅動且變速器518係一傳動軸(transaxle)的形式，其為一耦接至一差速器的齒輪變速器(geared transmission)。
變速器518驅動一傳動軸，其具有一第一或後傳動軸部分520(耦接至一牽引馬達522)及一第二或前傳動軸部分524(驅動一前差速器526)。變速器518具有一後驅動器或差速器518a。差速器518a、526及傳動軸520、524可總稱為動力傳動桿528。最佳地如圖15所示，混合式動力總成512更包含一引擎驅動發電機(engine driven generator)530，其耦接至一引擎518。應了解的是，發電機530可藉由習知的耦接以驅動，例如齒輪、皮帶或鍊條(chains)，然而，如圖所示，發電機係藉由皮帶532而被皮帶驅動。混合式動力總成更包含一或多個電池組540，其能耦接至牽引馬達522以驅動牽引馬達522。圖16顯示，傳動軸部分520在無段自動變速器516下延伸以耦接牽引馬達522。
現參閱圖17，顯示牽引馬達522藉由一齒輪總成(geartrain)550耦接至傳動軸部分520、524。齒輪總成550包含一第一輸出齒輪552，其耦接至牽引馬達522的一輸入軸554，並接著耦接至且配合(mesh)齒輪556，其與軸558耦接，接著旋轉齒輪560。齒輪560耦接至驅動齒輪562，其係直接耦接至傳動軸部分520、524。應了解的是，一外部殼體(outer housing)係定位在齒輪總成550上以包圍齒輪和軸。
由上述可了解的是，引擎514可驅動變速器518，透過無段自動變速器516接著驅動傳動軸部分520、524以驅動前差速器526，其透過變速器518及前差速器526將動力給予前輪及後輪。應了解的是，電池組540能將動力給予牽引馬達522，接著驅動傳動軸520、524以驅動變速器518及前差速器526。應了解的是，牽引馬達522係一馬達/發電機致使 當在發電機模式驅動時，馬達/發電機522再次對電池540充電(recharge)。從各種模式的下列描述可知，存在有各種引擎對牽引馬達的替代方式及組合。
參閱圖18A，顯示混合式動力總成512的全部的各種可能的操作模式且更包含馬達控制器570、572。混合式動力總成512可有四種不同操作模式，包含一在休息時充電模式、一充電及驅動模式、一靜音驅動模式及一全效能模式。馬達控制器570控制在休息時充電模式及充電及驅動模式下從發電機530對電池組540的充電。類似地，馬達控制器572控制在充電及驅動模式中從電動馬達/發電機522對電池組540的充電，以及控制在靜音模式及全效能模式中牽引馬達522的操作。圖18A顯示動力傳動桿528，使變速器(tranmission)能推動(propel)動力傳動桿528的任何部件以推動動力傳動桿528的任何其他部件。
參閱圖18B，示意混合式動力總成512在圖14至圖17的特定實施例。圖18B顯示了全部可能的各種操作模式且更包含馬達控制器570、572。可有四種不同的操作模式，具有混合式動力總成512，包含一在休息時充電模式、一充電及驅動模式、一靜音驅動模式及一全效能模式。馬達控制器570控制在休息時充電模式及充電及驅動模式中從發電機530對電池組540的充電。類似地，馬達控制器572控制在充電及驅動模式中電動馬達/發電機522對電池組540的充電以及控制在靜音驅動模式及全效能模式中牽引馬達522的操作。在此示意圖中，顯示變速器係耦接至後差速器518a，接著藉由傳動軸520耦接至馬達522。馬達522係藉由傳動軸524耦接至前差速器。
參閱圖19，描述在休息時充電模式。當車輛不移動時，在休息時充電模式能夠從引擎驅動發電機530對電池組540充電。因此，當 車輛未被驅動時，內燃機引擎514能夠僅為了操作發電機530以對電池組540再充電之目的而被操作。
參閱圖20，其顯示一充電及驅動模式，其中車輛係由內燃機引擎514驅動，其驅動變速器518，其接著透過傳動軸部分520、524驅動後差速器518A及前差速器526。在此模式中，電動馬達/發電機522係在發電機模式操作致使傳動軸部分520驅動電動馬達/發電機522的發電機部分以透過馬達控制器572對電池組540充電。發電機530亦藉由內燃機引擎514驅動且透過馬達控制器570對電池組540充電。
參閱圖21，其顯示一靜音驅動模式，並未利用內燃機引擎514，而是僅藉由電池組540透過馬達控制器572驅動電動馬達發電機522的牽引馬達部分。在此模式中，牽引馬達522驅動傳動軸部分520、524以分別耦接差速器518A、526。應了解的是，在靜音驅動模式中，提供全輪驅動效能(full all-wheel drive performance)，即如內燃機引擎驅動差速器518A、526，但在意義上是相反的。
最後，如圖22所示，顯示一全效能模式，內燃機引擎514及牽引馬達522皆提供轉矩傳動軸部分520、524以驅動差速器518A、526。在此模式中，發電機530可被電分離(electrically disengaged)致使內燃機引擎514上沒有負載以操作發電機530。然而，在此模式中，內燃機引擎514驅動變速器514以增加轉矩至傳動軸部分520、524。在一相似的方法中，牽引馬達522亦透過電池組540(透過馬達控制器572來控制)增加轉矩至傳動軸部分520、524。
參閱圖23，顯示牽引馬達522及齒輪總成550的一個定向，牽引馬達係定位在座椅42、44(耦接至車架部分580)之下及在座椅車架支架582之下。參閱圖24，替代地，牽引馬達522及齒輪總成550可被耦接至 車架部分580而牽引馬達522係定位在座椅42、44中間。若牽引馬達522需要放大且無法符合於車架座椅支架582之下，圖24所示的實施例提供了彈性。
參閱圖25，一混合式動力總成的第四實施例係以元件符號612標示，且類似於混合式動力總成512，包含一內燃機引擎514，其驅動一無段自動變速器516，接著驅動傳動軸(transaxle)518，其耦接至傳動軸部分520、524。傳動軸518具有一後差速器部分518a。混合式動力總成612更包含一引擎驅動發電機530(相關描述如前)。電池組540係定位在車輛中用以電驅動。然而，在圖25所示之實施例中，一雙向離合器614耦接傳動軸部分520、524以及傳動軸部分524係耦接至一前驅動器單元(front-drive unit)616。此外，一前牽引馬達618係耦接至前驅動器單元616。變速器518具有一後驅動器或差速器518a。差速器518a、526及傳動軸520、524可總稱為動力傳動桿628。如圖25之概述，雙向離合器614會在圖26及圖27有更詳細的描述。
先參閱圖26，雙向離合器614包含一後殼(casing)部分620、一中央殼部分622及一前殼部分624。兩個軸從殼突出，即一後軸630從後殼620突出以及一前軸632從前殼624突出(如圖27所示)。這兩個軸630、632係彼此獨立且各軸可操作為輸入或輸出軸(視本文所描述的方向或驅動而定)。如圖所示，軸630具有一花鍵軸部分(splined shaft portion)64而軸632包含一凸緣642。軸630係藉由數個軸承650耦接至後殼620，軸承650與殼620的一軸承接收部分652以及軸630的一突起部分654協作。軸630更包含一齒輪660，其定位在軸630上的一接收表面662。軸630包含一凸緣666，其保持在一單向離合器(one-way clutch)670上。單向離合器670包含一外部框架(cage)672以及數個離合器滾柱(clutch rollers)674。
仍參閱圖27，軸632係藉由數個軸承680耦接至殼624，軸承680在殼624的軸承接收部分682以及軸632的一外部表面684之間協作。一齒輪690係定位在軸632的一表面692上。軸632更包含一突起部分695，其與滾柱674協作。應了解的是，軸630係藉由單向離合器670而與軸632耦接或解耦。
仍參閱圖27，雙向離合器更包含一前偏位(off-set)軸700以及一後偏位軸702。前偏位軸700係藉由數個軸承704耦接至前殼624，軸承704係接收在殼624的數個軸承接收部分706。軸700包含一齒輪710，其定位在軸700的一部分712上。齒輪710係耦接至且配合齒輪690。軸700更包含一凸緣716，其保持一單向離合器718，其具有數個離合器滾柱720以及一外部框架722。後偏位軸702係藉由軸承740耦接至殼620，軸承740係接收在殼620的軸承接收部分742且接收在軸702的一表面744上。齒輪750係定位在軸702的一表面752上且係耦接至且配合齒輪660。軸702包含一放大部分760，其與單向離合器718的滾柱720協作。應了解的是，單向離合器670以及單向離合器718係以相反方式操作，即當一者係被鎖定，另一者則係被解鎖，反之亦然。單向離合器670、718可像美國專利US 5,036,939所述的方法操作。仍參閱圖27，茲將描述雙向離合器的操作。
如前所述，輸入轉矩可被接收於花鍵軸640或凸緣642。若由花鍵軸640接收轉矩，藉由箭頭780所指示，動力傳遞係透過雙向離合器。即若輸入轉矩係透過花鍵軸640接收，單向離合器670將軸630、632鎖定在一起，致使給予軸630的輸入轉矩提供一直接的輸出轉矩給軸632。同時，在軸630直接接收輸入轉矩的情形下，單向離合器718被分離，致使轉矩不是透過偏位軸700、702傳遞。然而，在輸入轉矩被接收至凸緣642 至軸632的情形下，單向離合器670被分離以及單向離合器718係接合致使動力傳遞係如箭頭782所示。即給凸緣642的輸入轉矩提供一齒輪690以及齒輪710之間的耦接，且由於單向離合器718的接合，軸700以及軸702係直接耦接，接著耦接齒輪750以及齒輪660。在這樣的情形下，齒輪660傳遞轉矩給軸630致使動力分布係從前至後。
參閱圖28至圖31，牽引馬達618及前驅動器單元616將在後續有更多的描述。最佳地如圖28所示，牽引馬達618可被直接耦接至前驅動器616的一凸緣800(如圖29所示)。前驅動器616包含一齒輪總成部分802以及一差速器部分804，差速器部分804具有一輸出驅動器806以驅動前輪。最佳地如圖30所示，前驅動器616的一外部殼810係被移除以顯示齒輪總成802及差速器804。最佳地如圖30所示，牽引馬達618包含一軸820，其耦接齒輪824的一轂(hub)822。齒輪824係最佳地如圖31所示，包含一內徑(internal diameter)826，其可被花鍵連接以與馬達軸820協作。最佳地如圖30及圖31所示，齒輪824配合齒輪830且齒輪830係耦接至一齒輪832(如圖30所示)，接著驅動齒輪834。最佳地如圖31所示，齒輪834的一後側具有一齒輪836，其接著耦接至差速器齒輪(differential gear)840。齒輪840提供輸入給差速驅動器806，其接著驅動前輪。
做為前驅動器616被牽引馬達618驅動的替代例，前驅動器單元616具有一輸入驅動器850，包含一花鍵軸852，其耦接至一小齒輪(pinion)854(如圖31所示)，其耦接至齒輪840的面860上的對應的齒。因此，做為被牽引馬達618驅動的替代例，輸入轉矩至花鍵軸852藉由齒輪854上的齒與差速器齒輪840的面860上的齒配合而驅動差速器齒輪840。
參閱圖32A，混合式動力總成612將在後續更詳細地描述。如圖32A所示，顯示全部的各種模式，其相關於前牽引馬達618，也顯示 動力傳動桿628。
現參閱圖32B至圖36，混合式動力總成612將在後續更詳細地描述。如圖32B所示，顯示全部的各種模式，其相關於前牽引馬達618，變速器係耦接至後差速器518a以及牽引馬達618係耦接至前差速器806。如圖33所示，在休息時充電模式係相同於混合式動力總成512，內燃機引擎操作發電機530，同時車輛係在休息以透過馬達控制器570對電池組540充電。
現參閱圖34，其示意充電及驅動模式，內燃機引擎514驅動變速器518以及發電機530。發電機530透過馬達控制器570對電池組540充電。變速器518亦透過傳動軸部分520/524驅動後差速器518A以及前差速器806。前牽引馬達618亦係一發電機，當其透過馬達控制器570驅動可對電池組540充電。
現參閱圖35，顯示靜音驅動模式，牽引馬達618係透過馬達控制器572而被電池組540驅動。如前所述，牽引馬達618透過前驅動器616驅動前差速器806。同時，後差速器518A在相反方向被傳動軸部分520/524驅動。
最後，參閱圖36，顯示全效能模式，輸入轉矩係接收自內燃機引擎514以及牽引馬達618。在此模式中，內燃機引擎514驅動變速器518，其接著驅動後差速器518A。轉矩係從傳動軸520/524往前傳遞至前差速器806。同時，牽引馬達618藉由電池組540(透過馬達控制器572而被控制)提供輸入轉矩給前差速器806。
參閱圖37，電池組128係被建構而模組化(modular)，多個(multiple)電池組128可被耦接在一起以增加車輛的動力、電池範圍(battery range)、轉矩及/或有效負載能力。例如，每一電池組128可被建構具有一插 頭(plug)或其他輸入，其允許額外的電池組128僅插入或以其他方式連接至現有的電池組128。以此方式，電池組128可被客製化以用於車輛10的任何特殊應用。另外，視特定應用，當需要較少的動力以操作車輛10時，各種電池組128可從車輛10移除。在一實施例中，車輛10可被建構具有一基座或標準數量或尺寸的電池組128，然而在車輛10的一訂購過程期間及/或在使用者已接收車輛後的日子，當車輛10需要減少動力，使用者可移除一些電池組及/或當車輛10需要增加動力，使用者可訂購額外的電池組128。在一實施例中，電池組128可包含直流電電池(DC batteries)。
參閱圖37B，車輛10可包含為一模組化組態(modular configuration)的一或多個充電器320，致使當需要額外的充電能力時，額外的充電器320可被僅插入或以其他方式耦接至車輛10的各種部件，或當車輛10需要較少的充電能力或車輛10需要額外的貨物空間(cargo space)時，可從車輛10移除一或多個充電器320。充電器320包含數個電連接器322，其可被操作地耦接至電池組128、其他充電器128及/或車輛10的其他部件，但可被支持在車輛10的任何部分上。例如，充電器320可被支持在後貨物區28的一部分上。在一實施例中，充電器320可用Lock & Ride®部件(可由北極星工業公司取得；地址在2100 Highway 55 in Medina,Minn.55340)被支持在車輛10上。
另外，電池組128的尺寸及數量可能影響車輛10的重量偏差(weight bias)，且因此，在一實施例中，電池組128可沿著車輛10的一縱向軸L而定中心(如圖42所示)。替代地，如圖37A所示，可移除一後乘客座椅46以提供電池組128需要的空間。在另一實施例中，兩個後乘客座椅46都可移除以將空間提供給電池組128。替代地，電池組128可以是任何尺寸、形狀或組態以及可以定位在車輛10的任何部分以允許車輛10的各 種應用以及確定重量偏差。
參閱圖38A，且以車輛110(如圖2A及圖2B所示)做為一例子，用於揭露於本文中的任何車輛的一冷卻組件(cooling assembly)包含一第一散熱器302，其係流體耦接至電力系統150的一電動泵306。第一散熱器302可被大致定位於一第二散熱器304(其具有一風扇)的一部分的前方，其係流體耦接至動力總成組件116的至少引擎30。以此方式，電力系統150具有一獨立於用於動力總成組件116的冷卻系統之冷卻系統，其允許電力系統150的部件在操作溫度下操作，而這操作溫度係低於動力總成組件116的部件以及引擎30在操作時的溫度。換句話說，藉由將電力系統150的冷卻系統獨立於動力總成組件116的冷卻系統，能將電力系統150的部件冷卻以將溫度降低於動力總成組件116的部件，以增加電力系統150的部件的效率。
在操作時，周圍空氣可在第一散熱器302上流動以冷卻或降低流動經過的任何冷卻劑或冷卻液(例如水、油等等)的溫度。更特別的是，耦接至第二散熱器304的風扇拉引(pull)透過第一散熱器302及第二散熱器304的周圍空氣，冷卻用於電力系統150的第一散熱器302中的冷卻液以及冷卻用於冷卻動力總成組件116的至少引擎30的第二散熱器304的冷卻液。一旦周圍空氣冷卻流動經過第一散熱器302的冷卻液，電動泵306接著供應冷卻液給電力系統150的部件以減少其溫度。例如，如圖38A所示，電動泵306供應冷卻液給第二馬達控制器132、牽引馬達122、第一馬達控制器130、馬達/發電機120以及電池組128以避免這些電子部件過熱。冷卻電池組128之後，冷卻液接著流回至第一散熱器302以藉由流經的周圍空氣而冷卻。
在一冷卻組件300的實施例中，如圖38B所示，第一散熱 器302可被耦接至第一馬達控制器130及第二馬達控制器132。替代地，第一散熱器302反而耦接至電池組128。如圖所示，第一散熱器302包含一熱的冷卻液流體出口埠310以及一冷的冷卻液流體入口埠312且可被形成為一鋁擠製(aluminum extrusion)，其係建構以循環(circulate)流經過的冷卻液。更特別的是，冷卻液係透過第一散熱器302循環以消散電力系統150的熱。如圖38B所示，第一散熱器302係建構以從耦接至其的至少馬達控制器130、132以散發熱。因為第一散熱器302能定位在馬達控制器130以及馬達控制器132的中間致使馬達控制器130係耦接至第一散熱器302的一第一側以及馬達控制器132係耦接至第一散熱器302的一第二側，第一散熱器係建構以同時散發來自馬達控制器130、132的熱。
替代地，如圖38C至圖38E所示，第一散熱器302及馬達控制器130、132的組態能視各種車輛參數而調整。例如，如圖38C所示，在一替代的組態，第一散熱器302能被耦接至馬達控制器130、132。另外，如圖38D以及圖38E所示，每一馬達控制器130、132可耦接至其獨立的散熱器302致使每一散熱器係建構以僅冷卻一馬達控制器130、132。
參閱圖39，並以車輛110為例，提供一用於操作電力系統150的控制系統350。控制系統350包含一混合式控制單元352，其係電耦接至動力總成組件116的一引擎控制單元254、用於馬達/發電機120的第一馬達控制器130以及用於牽引馬達122的第二馬達控制器132。另外，因為電池組128可被操作地耦接至第一馬達控制器130，混合式控制單元352亦係建構以電耦接至電池組128。
在操作中，混合式控制單元352接收一使用者輸入(user input)356，其指示車輛110應操作的驅動模式。依照使用者輸入356，混合式控制單元352發送一轉矩指令訊號(torque command signal)358給一通信 網路(communications network)360，如圖式的一高速CANBUS系統(high-speed CANBUS system)。更特別的是，當發送轉矩指令訊號358時，混合式控制單元352可藉由通信網路360發送車輛資料(例如轉矩及速度限制)給引擎30、馬達/發電機120及/或牽引馬達122。在一實施例中，轉矩及速度限制在制動期間可被牽引馬達122利用以用於能量回收。
一旦接收到轉矩指令訊號358，若引擎30在使用者特定驅動模式(user-specified drive mode)下起動或停止，通信網路360接著發送一輸入訊號362給引擎控制單元354；若馬達/發電機120在使用者特定驅動模式下操作，發送一輸入訊號364給第一馬達控制器130；及/或若牽引馬達122在使用者特定驅動模式下操作，發送一輸入訊號366給第二馬達控制器132。例如，若使用者想要在一全電動或靜音驅動模式下操作車輛110，使用者輸入356會指示給混合式控制單元352，其接著發送轉矩指令訊號358給通信網路360以指示靜音驅動模式。因為引擎30及馬達/發電機120不能在靜音驅動模式下使用，通信網路360接著僅提供輸入訊號366給第二馬達控制器132以操作牽引馬達122。由此，通信網路360沒有發送任何輸入訊號362或364分別給引擎控制單元354或第一馬達控制器130。
替代地，若使用者指定車輛110應在其他驅動模式下操作，例如全效能驅動模式、充電及驅動模式或在休息時充電模式，混合式控制單元352接著會提供一轉矩指令訊號358指示這些模式致使其他部件(例如引擎30及/或馬達/發電機120)可操作以利促成(facilitate)這些所欲的模式。
在一實施例中，當車輛110在操作及移動時，充電及驅動模式可為預設混合式模式(default hybrid mode)，其允許馬達/發電機120維持電池組128在大約80%±10%的充電狀態(state-of-charge；簡稱SOC)。在另一實施例中，當在充電及驅動模式下，馬達/發電機120可維持電池組128 在大約90%±10%的充電狀態(SOC)。為維持對電池組128的充電，引擎30及牽引馬達122都可被用於驅動車輛110，同時馬達/發電機120係建構以輸出動力(基於車輛速度)以維持對電池組128的充電狀態(SOC)。
然而，當在全效能驅動模式下，引擎30以及牽引馬達122都驅動車輛110，且在此模式下，混合式控制單元352可允許對電池組128的充電係完全消耗以影響全效能驅動模式。然而，當在全效能驅動模式下，馬達/發電機120可被操作以輸出用於操作基本車輛部件的必要動力。
然而，當車輛110沒有移動時，使用者可能仍想要車輛係於在休息時充電模式下操作，在此情況下，當車輛110係靜止時，引擎30操作以驅動馬達/發電機120以供應動力去操作車輛110的部件以及對電池組128充電。替代地，在一實施例中，引擎30及馬達/發電機120可能不會操作且僅有電池組128提供操作各種車輛部件的必要動力。除了透過馬達/發電機120對電池組128充電，電池組128亦可藉由一車載充電器(onboard AC charger)而充電，車載充電器係建構被插入一外部電源。
控制系統350亦建構以確定電力系統150及/或動力總成組件116的任何部件是否發生故障(failure)。例如，若控制系統350確定牽引馬達122中發生故障，車輛1120接著會僅由引擎30操作。類似地，若引擎30遭受故障或機能失常(malfunction)，車輛110會在全電動(all-electric)或靜音驅動模式下操作。
參閱圖40，上車架部分50係建構以在如圖40所示的一陷落位置以及在如圖1所示的一升高位置之間移動。當在如圖40所示的陷落位置，上車架部分50係往前摺疊且係包含在車輛10引擎蓋上，且車輛10的整體高度係為60英寸或更少。用這樣的方式減小車輛10的高度，車輛10可被以各種方式或在各種車輛上運送，例如在一飛機(aircraft)中、在一拖 車(trailer)中、或在任何其他種類的載具(carrier)上。在一實施例中，車輛10係定尺寸以定位在一V22軍用飛機(V22 military aircraft)中以用於運送。以此方式，且如本申請案所述，在此所揭露的具有自動能力(autonomous capabilities)的一混合式車輛係建構以在任何種類的車輛上或以任何種類的方法定位及運送，包含被定位在一標準軍用車輛上用以運送到各種軍事場所。車輛10的額外細節係揭露在西元2013年3月28日提申的美國專利案(US 8,998,253)(Attorney Docket No.PLR-09-25274.02P)，其全部內容皆以引用的方式併入本申請案中。
當上車架部分50係在升高位置時，一自動組件(autonomous assembly)可被耦接至車輛10的部分以允許車輛的自動或遠端控制(remote control)。替代地，當上車架部分50係在較低的或陷落位置時，自動組件400可維持耦接至車輛10的部分。如圖37A及圖41至圖43所示，自動組件400包含一上視覺組件(upper visual assembly)402，其包含一第一照相機單元404以及一第二照相機單元406，這兩個單元可被耦接至一收發器單元(transceiver unit)408。在一實施例中，第一照相機單元404以及第二照相機單元406可包含前置相機(forward-facing cameras)及/或感應器，其係建構以平移(pan)、傾斜(tilt)、及變焦(zoom)相機功用、熱視(thermal vision)功用及夜視(night vision)功用。由此，上視覺組件402可被建構以透過第一照相機單元404以及第二照相機單元406捕獲影像或測量資料且傳遞影像及/或資料給收發器單元408，用以傳遞影像及/或資料給一遠端電腦、電話、平板電腦、伺服器或其他計算及/或處理裝置。收發器單元408亦可被建構以接收從計算裝置來的輸入或指令，以調整第一照相機單元404以及第二照相機單元406對於與車輛10周圍的特定區域有關的影像或資料的位置。
仍參閱圖37A及圖41至圖43，自動組件400亦包含一前置 感測器單元410，其可被操作地耦接至上視覺組件402以及定位在上車架部分50的一前橫桿52。替代地，前置感測器單元410可被定位在車輛10的較低處，例如在一前擋板54上。如圖所示，前置感測器單元410係一LIDAR(光達)感測器單元，其係建構以使用遙感方法(remote method)中的光去測量距離以及範圍。以此方式，前置感測器單元410亦可被建構以從車輛10的一前方區域取得大地距離、範圍、點站(geodetic distances,ranges,points)或其他資料以及傳遞資料給一遠端電腦處理器或伺服器。另外，前置感測器單元410可被建構以接收一遠端輸入(remote input)或指令以調整前置感測器單元410的位置。
自動組件400亦可包含一GPS天線412，其係操作地耦接至上視覺組件402以及前置感測器單元410。GPS天線412可無線地耦接一遠端電腦處理器或伺服器，用以接收及/或傳遞有關車輛10位置的資訊或資料。在一實施例中，GPS天線412可被耦接至上車架部分50的一後橫桿。如圖所示，GPS天線412係縱向地定位在上視覺組件402的後方(雖然GPS天線412可被定位在車輛10的任何其他地方)。
自動組件400亦可包含後感測器單元414、416，其可係LIDAR(光達)感測器單元，其操作地耦接至GPS天線412及/或一遠端電腦處理器或伺服器。在一實施例中，後感測器單元414、416係耦接至後貨物區28的一部分。如圖所示，後感測器單元414、416中之一者相對於後感測器單元414、416的另一者可為有角度的或傾斜的，其係依照自動組件400的應用及/或從遠端電腦處理器或伺服器接收的任何輸入。
自動組件400亦可包含一慣性運動單元(inertial motion unit)(圖未示)，其係支持在後貨物區28的一部分上。慣性運動單元可被操作地耦接至前感測器單元410、後感測器單元414、416、GPS天線412及/ 或上視覺組件402的任一者。慣性運動單元可包含複數個加速度計及陀螺儀以測量及通報自動組件400的部件及/或車輛10的各種部件的俯仰(pitch)、滾動(roll)、偏擺(yaw)及其他參數。慣性運動單元係操作地耦接至一遠端電腦或伺服器。
自動組件400的任何部件可被容易地以卡鉗式反應槽夾(quick-release clamps)、扣具(clip)或耦接器(coupler)而耦接至車輛10的上車架部分50及/或其他部分。在一實施例中，自動組件400的部件用Lock & Ride®部件(可由北極星工業公司取得；地址在2100 Highway 55 in Medina,Minn.55340)而被耦接至車輛。以此方式，自動組件400可容易地且快速地加裝至車輛10或從車輛10移除。例如，車輛10的上車架部分50可被移動至陷落位置(如圖40所示)以用於運送車輛10。當在陷落位置時，自動組件400可從車輛10移除(雖然在其他的實施例中，當在陷落位置時，自動組件可維持耦接至車輛10)。然而，一旦車輛10被運送至一特定地方，上車架部分50可被容易地移動至升高位置(如圖41所示)以及自動組件400可被快速地耦接至車輛10。另外，電裝具部件(electrical harnessing component)亦可被整合至或近於Lock & Ride®的安裝位置，提供用於自動組件400的部件的完整快速附接(full-service quick attach)的機械及電接點(point)。裝具可被模組化且隨著車輛10的上車架部分50陷落/升高。裝具可被整合至或在車輛10的上車架部分50上。
自動組件400可被建構用於複數個操作或應用，例如「視線」(Line of Sight)遠端控制、「跟隨」(Follow Me)操作及基於GPS(GPS-based)的操作。更特別的是，若自動組件400使用「視線」遠端控制以操作車輛10，使用者能透過「視線」控制或藉由觀看從上視覺組件402、下視覺組件410及/或後視覺組件414、416中之任一者而來的影像用一遠端控制單元 (remote control unit)去控制車輛10。從上視覺組件402、下視覺組件410及/或後視覺組件414、416而來的影像可被傳遞給一遠端處理器(例如一手機或其他行動裝置)，以允許使用者移動車輛10(不需要身在車輛10中)。例如，若車輛10係在農場、工地(construction site)或戰場中使用，使用者可能需要車輛10運送供應物到各種地方，車輛10可被遠端地控制以運行到各種區域而不需要使用者實際在車輛10內。以此方式，在各種地方的他人可從車輛移除供應物而不需要使用者實際在車輛10上。
另外，若自動組件400使用一「跟隨」操作而操作車輛10，使用者可藉由穿戴一自動回訊器(transponder)(圖未示)以控制車輛10的移動。使用者身上的自動回訊器可透過一無線網路(例如藍芽、衛星等)被電耦接至通訊單元412致使車輛10透過使用者身上的自動回訊器及車輛10上的通訊單元412之間的通訊而跟著使用者移動。例如，若使用者正在農場工作，車輛10可包含讓使用者完成工作所需的供應物且車輛10可自動地跟隨使用者以提供他/她完成工作所需的供應物而不需使用者在車輛10上。
另外，若自動組件400使用基於GPS(GPS-based)的操作以操作車輛10，使用者能夠對車輛10程式化去跟隨一預定的GPS引導路徑(guided path)或航路點(waypoints)。例如，車輛10可被建構以跟隨一GPS路線(route)以傳送物品給農場的工作者、傳送軍事供應物給各種地方的士兵等等。
自動組件400整合至車輛10及功能、用於車輛10的其他基於GPS的程式或裝置、車輛10的其他通訊程式或裝置及/或車輛10的其他任何細節可被揭露在西元2016年5月23日提申的美國專利案(序列號：15/161,720)(Attorney Docket No.PLR-12-27457.01P)；在西元2016年2月10日提申的美國專利案(序列號：62/293,471)(Attorney Docket No. PLR-15-27455.01P)；在西元2015年12月31日提申的美國專利案(序列號：14/985,673)(Attorney Docket No.PLR-12-27459.01P)；在西元2014年3月25日提申的美國專利案(序列號：14/225,206)(Attorney Docket No.PLR-09-25966.02P)；在西元2016年1月20日提申的美國專利案(序列號：15/001,757)(Attorney Docket No.PLR-08-25329.03P)；在西元2014年2月26日提申的PCT專利案(序列號：PCT/US2014/018638)(Attorney Docket PLR-00TC-25635.04P-WO)，這些專利申請案的全部內容皆以引用的方式併入本申請案中。
參閱圖44，車輛10、510(如圖1、圖13、圖37A所示)的替代實施例係顯示為車輛10’，相似的元件符號係用於指示車輛10、510、10’之間相似的部件或系統。相較於圖13及圖37A的車輛10、510，圖44的車輛10’包含至少一電池128’(如圖所示地複數個電池128’)，其係定位在至少操作員座椅42及後乘客座椅46之下。由此，車輛10’及電池128’的組態允許電池128’以及座椅42、44、46維持在車輛10’內。在一實施例中，電池128’可以是鋰離子電池(lithium ion batteries)且每一電池128’可比約50磅(lbs)還輕，例如40磅。另外，電池128’可被液體及/或空氣冷卻。
如圖44至圖49所示，電池128’界定一大致為矩形組態，具有一寬度900以及一長度902，其皆大於一高度904(如圖49所示)。由此，電池128’係比高度904還寬、還長，藉以當座椅42、44、46係耦接至車輛10’時，允許電池128’被定位在任何座椅42、44、46之下。在一實施例中，如圖45所示，數個電池128’可被垂直地堆疊在彼此的頂端上，致使在座椅42、44、46之下能定位超過一個電池128’。如圖所示，電池128’係被支持在車架組件20上且定位在車架組件20的前座椅支持構件906、908之下及/或在車架組件20的後座椅支持構件910之下，致使電池128’不會干涉座椅 42、44、46與座椅支持構件906、908、910間的耦接。應了解的是，如圖44至圖49所示，電池128’可被水平地定位，其寬度900或長度902延伸橫跨過(transversely)縱向軸線L(如圖42所示)以及長度902或寬度900平行於縱向軸線L延伸，或電池128’可被垂直地定位延伸橫跨過縱向軸線L。當電池128’係垂直地定向，多個電池128’可在一橫向方向彼此緊鄰配置。
如圖49所示，電池128’可用連接器912串聯或並聯而彼此耦接或耦接至車輛10’的其他部件。圖式的連接器912可以是快速連接的連接器，其建構以接收一插頭或另一個電池的連接器或車輛10’的部件。由此，電池128’能在車輛10’上容易地組裝及拆裝。例如，若需要另外的電池128’以增加動力或需要替換電池128’，能僅藉由移除座椅42、44及/或46而容易達成。
儘管圖44顯示電池128’係至少在座椅42、46之下，應了解的是，電池128’可被水平地或垂直地定位在車輛10’的其他地方上。例如，若車輛10’係建構為一多功能車輛(如圖44所示)，電池128’可被定位在座椅42、44、46之下或電池128’亦可被定位在後貨物區28上。
另外，若車輛10’係建構為一小型(compact)電動車輛，如揭露在西元2016年1月20日提申、標題為電動車輛的美國專利案(序列號：15/001,757)(Attorney Docket No.PLR-08-25329.03P)及在西元2015年7月27日提申、標題為並排式多功能車輛的美國專利案(序列號：14/763,598)(Attorney Docket No.PLR-00EN-25785.04P)，這些專利申請案的全部內容皆以引用的方式併入本申請案中，電池128’能被定位在操作員及/或乘客座椅之下或定位在座椅後方。
另外，若車輛10’係建構為一三輪車輛，如揭露在西元2015年4月14日公告、標題為三輪車輛的美國專利案US 9,004,214)(Attorney Docket No.PLR-11-24814.03P)，此專利案的全部內容皆以引用的方式併入本申請案中，電池128’可被定位在座椅之下。替代地，若電池128’係由一三輪車輛支持，電池128’可被橫向地定位在一操作員座椅以及一乘客座椅中間或在操作員及/或乘客座椅之後。若三輪車輛上的電池128’係橫向地定位在操作員座椅以及乘客座椅中間或在操作員及/或乘客座椅之後，電池128’可被垂直地定向，而非如圖44所示的在水平定向。另外，若電池128’係定位在三輪車輛的座椅後方，電池128’係有角度地往後致使電池128’的一上端係相對其下端往上且往後地定位。
仍參閱圖44至圖48，電池128’係包含在車輛10’的動力傳動桿組件136’中。如圖所示，動力傳動桿136’包含一傳動軸126’，其在前差速器134以及後差速器124之間延伸。電池128’可定位在傳動軸126’的一側或兩側上，且在一實施例中，一牽引馬達122’可被定位在電池128’之間且在操作員座椅42及前乘客座椅44之下。以此方式，牽引馬達122’可被定位在操作員區40內的座椅42、44之間。牽引馬達122’係操作地透過一齒輪總成550’(如圖所示的變速箱)耦接至傳動軸126’，且跟著傳動軸126’旋轉的齒輪總成550’旋轉係轉移至牽引馬達122’/從牽引馬達122’轉移。以此方式，例如，當車輛10’係在一電動模式操作，牽引馬達122’以及齒輪總成550’係建構以旋轉傳動軸126’且直接地提供動力給後差速器124及/或前差速器134用以移動車輛10’。
參閱圖50，顯示用於揭露於本文中任何車輛(如車輛10、10’、510)的電力系統150，且圖中的元件符號並非用以將圖50限制在一特定的車輛實施例。電力系統150從車輛的前端延伸至後端且包含本文揭露的各種部件，諸如第一馬達控制器及第二馬達控制器(分別為MCU1及MCU2)、發電機、後差速器或齒輪箱、前差速器或齒輪箱、電池充電器、一電池管 理系統(battery management system；BMS)、牽引馬達、鄰近於牽引馬達的齒輪總成或齒輪箱、引擎控制單元(ECU)、一至少能看見操作員的顯示器、一電動輔助轉向單元(electric power steering unit；EPS)、一制動組件、自動駕駛系統(autonomous-ready system)以及一混合式控制單元(hybrid control unit；HCU)。如圖所示，一車輛CANBUS(控制器區域網路)係至少與自動駕駛系統、HCU、制動組件、EPS、顯示器、BMS及電池充電器有電通訊。另外，一動力總成CANBUS係至少與HCU、ECU、MCU1及MCU2有電通訊。另外，一換檔控制系統(shift control system)係至少與HCU、齒輪箱及後差速器有電通訊。
參閱圖51，圖50中的電力系統150可被建構以接收給車輛的動力及/或從車輛送出(export)的動力(AC及DC)以供給動力給內建(onboard)裝置或外建(outboard；外部)裝置或配件，例如電腦、動力工具、醫療裝置、武器、自動部件及/或監視(surveillance)部件。更特別的是，當引擎在操作時，發電機可調整其輸出以符合內建車輛負載952及外建車輛負載950。然而，當引擎沒有在操作時，車輛的一牽引電池920係建構為一遠端動力源(remote power source)以提供動力給車輛負載950、952。一固態裝置(solid-state device)，如圖所示係一雙向裝置922，係包含在電力系統150中且能夠將從牽引電池920來的DC動力轉換成AC送出動力。雙向裝置922亦可從一AC柵極(AC grid)924接收AC動力並轉換動力給DC以用於對牽引電池920充電。在一實施例中，雙向裝置922可以是圖37B的充電器320。
當牽引電池920的充電狀態(SOC)係在一閥值之上，雙向裝置922以及牽引電池920可操作。然而，若牽引電池920的充電狀態減少至閥值之下，牽引電池920以及雙向裝置922可停止操作，致使動力引入 (intake)或動力送出(export)的能力不再進行，直到牽引電池920被充電。圖式的牽引電池920以及雙向裝置922可被建構用於DC電負載至大約3400瓦特及大約24伏特，且可被建構用於AC電負載至大約240伏特。電力系統150的各種部件，包含牽引電池920以及雙向裝置922，可在操作期間被空氣及/或液體冷卻。
儘管本發明已描述具有一示範性設計，但是本發明可以在本文所揭露的精神和範圍內進一步修改。因此，本申請案欲涵蓋使用其一般原理對本發明的任何變異，使用或改變。再者，本申請案欲涵蓋本發明所屬領域中已知或習知實務中有關於本案所揭露的此種偏差。
10‧‧‧車輛
12‧‧‧前地面嚙合構件
14‧‧‧後地面嚙合構件
16‧‧‧動力總成組件
20‧‧‧車架/車架組件
22‧‧‧車體板件
24‧‧‧前懸吊組件
26‧‧‧後懸吊組件
28‧‧‧後貨物區
32‧‧‧無段自動變速器
34‧‧‧減震器
35‧‧‧前控制臂組件
36‧‧‧減震器
38‧‧‧後軸配置
40‧‧‧操作員區
42‧‧‧座椅
44‧‧‧座椅
46‧‧‧座椅
48‧‧‧前車架部分
49‧‧‧後車架部分
50‧‧‧上車架部分

Claims (20)

  1. 一種用於一車輛的並聯混合式動力總成(power train)，包含：一引擎；一耦接至該引擎的變速器；一透過一傳動軸(prop shaft)耦接至該變速器的前驅動器(front drive)；一耦接至該變速器的後驅動器(rear drive)；一牽引馬達，係透過該傳動軸被驅動地耦接至該前驅動器且係透過該傳動軸被驅動地耦接至該變速器，及該牽引馬達係與該傳動軸間隔開；以及一用以操作該牽引馬達的電池。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之並聯混合式動力總成，其中當該牽引馬達操作以驅動該傳動軸去驅動該前驅動器及後驅動器時，該動力總成係被建構為一靜音模式(silent mode)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之並聯混合式動力總成，進一步包含一用以對該電池充電的引擎驅動發電機。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之並聯混合式動力總成，其中當該引擎透過該引擎驅動發電機運作以對該電池充電時，該動力總成係被建構為一在休息時充電模式(charge at rest mode)。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之並聯混合式動力總成，其中該牽引馬達界定一第二發電機，其係被建構以對該電池充電。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之並聯混合式動力總成，其中當該車輛被驅動時，該動力總成係被建構為一充電及驅動模式(charge and drive mode)，且該電池係由該引擎驅動發電機充電以及該牽引馬達界定該第二發電機。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之並聯混合式動力總成，其中當該牽引馬達及引擎皆操作以增加轉矩至該傳動軸以驅動該前驅動器及後驅動器時，該動力總成係被建構為一全效能模式(full performance mode)。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之並聯混合式動力總成，進一步包含一在該傳動軸以及該前驅動器之間的雙向離合器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之並聯混合式動力總成，其中該傳動軸具有第一部分及第二部分且該雙向離合器係在該傳動軸、第一部分及第二部分的中間。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之並聯混合式動力總成，包含一靜音模式，其中該牽引馬達操作以驅動該前驅動器，進而透過該傳動軸驅動該後輪。
  11. 一種車輛，包含：一車架組件；一包含被支持在該車架組件上的至少一操作員座椅以及一乘客座椅的操作員區(operator area)；以及一動力傳動桿組件(driveline assembly)，包含：一被支持在該車架組件上的引擎；一被操作地耦接至該引擎的變速器；一透過一傳動軸操作地耦接至該變速器的前驅動器；一操作地耦接至該變速器的後驅動器；一牽引馬達，操作地耦接至該傳動軸且橫向地定位在該操作員座椅以及該乘客座椅中間；及一被建構以操作該牽引馬達的電池。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之車輛，進一步包含一操作地耦接至該傳 動軸以及該牽引馬達的齒輪總成(gear train)。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之車輛，其中該齒輪總成包含至少一第一齒輪及一第二齒輪，該第一齒輪旋轉地耦接至該牽引馬達的一輸出軸且該第二齒輪旋轉地繞著該傳動軸耦接以及旋轉地耦接至該第一齒輪。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之車輛，其中當該引擎係操作地耦接至該傳動軸且係建構以旋轉該傳動軸時，該動力傳動桿組件係被建構為一充電及驅動模式，且該傳動軸的旋轉會旋轉該第二齒輪以及透過隨著第二齒輪的第一齒輪的旋轉而操作該牽引馬達，且該牽引馬達的操作對該電池充電。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之車輛，其中當該電池操作該牽引馬達時，該動力傳動桿組件係被建構為一靜音驅動模式(silent-drive mode)，以及當該引擎被關掉時，該牽引馬達的操作透過該傳動軸驅動該前驅動器及該後驅動器。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之車輛，其中當該引擎以及該牽引馬達同時操作以驅動該傳動軸時，該動力傳動桿組件係被建構為一全效能模式。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之車輛，其中該牽引馬達係橫向地從該傳動軸偏位。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之車輛，其中該傳動軸係位在垂直地低於該電池的車輛上之一位置。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之車輛，其中該動力傳動桿組件進一步包含一在該傳動軸以及該前驅動器之間的雙向離合器。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之車輛，其中該傳動軸具有第一部分以及 第二部分且該雙向離合器係在該第一部分以及該第二部分的中間。
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