專利名稱：混合動力車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合動力車。
背景技術(shù)：
這種混合動力車遭受的問題是為了攜帶足夠量的電能要求相對較大且容量大 (voluminose )的電能存儲器。因此，一般將這個或每個電能存儲器安排為與這些電動 機器實體上分開。然而，這要求復雜的高電壓接線，特別是在電能存儲器與電動機器之間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種簡化的混合動力車。這個目的是通過下述1的這些特征實現(xiàn)的。下述2-9涉及本發(fā)明的多種有利的改 進和發(fā)展。1. 一種混合動力車，包括一個第一驅(qū)動裝置，該第一驅(qū)動裝置用于通過一臺內(nèi) 燃發(fā)動機來驅(qū)動一個第一車橋上的多個車輪；連同一個第二驅(qū)動裝置，該第二驅(qū)動裝置具 有用于驅(qū)動一個第二車橋上的多個車輪的兩個電動機器；以及至少一個電能存儲器，該電 能存儲器在一個電動機器作為電動機運行時可以放電并且在一個電動機器作為發(fā)電動機 器運行時可以充電；其中，該電驅(qū)動裝置的兩個電動機器與一個電動車橋中的一個對應地 相關(guān)聯(lián)的變速箱相結(jié)合，以便經(jīng)由一個對應的萬向連接的主軸來驅(qū)動該第一車橋上的這些 單獨懸掛的車輪，并且其中對應地與這兩個電動機器相關(guān)聯(lián)的兩個電力轉(zhuǎn)換器被結(jié)合在一 個轉(zhuǎn)換器單元之中。2.如前述1所述的混合動力車，其中，該轉(zhuǎn)換器單元被設計為使得一個基礎(chǔ)模塊 包括到一個車身結(jié)構(gòu)上的機械連接、到一個冷卻回路上的連接、以及到一個電能存儲器上 的電連接。3.如前述1所述的混合動力車，其中，該內(nèi)燃發(fā)動機被安排在該混合動力車的后 部區(qū)域內(nèi)并且是旨在驅(qū)動后橋，其中該電動車橋被提供為前橋。4.如前述1所述的混合動力車，其中該內(nèi)燃發(fā)動機被安排在該混合動力車的前部 區(qū)域內(nèi)并且是旨在驅(qū)動后橋，其中該電動車橋被提供為前橋。5.如前述任一項所述的混合動力車，其中，該電能存儲器是處于至少一個飛輪存 儲器的形式。6.如前述5所述的混合動力車，其中，一個飛輪存儲器被安排在該混合動力車的 中央?yún)^(qū)域內(nèi)，尤其是在前乘客座椅的區(qū)域內(nèi)或者在后座椅設施的區(qū)域內(nèi)。7.如前述5所述的混合動力車，其中，一個飛輪存儲器被安排在該混合動力車的 后部區(qū)域內(nèi)，尤其是在備用輪槽的區(qū)域內(nèi)。8.如前述任一項所述的混合動力車，其中，該第一驅(qū)動裝置是與一個第三電動機 器相關(guān)聯(lián)的，通過該第三電動機器，該第一車橋上的這些車輪可以選擇性地自己電動地進 行驅(qū)動或與該內(nèi)燃發(fā)動機一起進行驅(qū)動。
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9.如前述8所述的混合動力車，其中，該第三電動機器被安排在用于通過該內(nèi)燃 發(fā)動機來驅(qū)動該第一車橋的一個軸上。根據(jù)本發(fā)明，第二電力驅(qū)動裝置的兩個電動機器是同一個與對應的電動機器相關(guān) 聯(lián)的變速箱相結(jié)合而作為一個電動車橋來形成一個共同的結(jié)構(gòu)單元(Baueinheit)，以便通 過一個對應的電動機器經(jīng)由在各自的情況下一個萬向連接的主軸來驅(qū)動一個對應的單獨 懸掛的車輪。在這種情況下，每個電動機器與一個電力轉(zhuǎn)換器相關(guān)聯(lián)，其中這兩個電力轉(zhuǎn)換 器被結(jié)合在一個轉(zhuǎn)換器單元(Umrichtereinheit)中作為一個共同的結(jié)構(gòu)單元。根據(jù)本發(fā) 明在一個單一電動車橋中的這兩個電動機器、以及在一個轉(zhuǎn)換器單元中的這兩個電力轉(zhuǎn)換 器的結(jié)合導致了這些部件在混合動力車中的一種簡單的安排，特別是它們的安裝。此外，為 了進行與該電能存儲器以及這些電力轉(zhuǎn)換器的電接觸僅僅要求一條單一的高壓線。根據(jù)本發(fā)明的混合動力車的優(yōu)選實施方案的運行原理是基于兩種驅(qū)動器之間的 相互作用一臺內(nèi)燃機和一種電力驅(qū)動裝置，該電力驅(qū)動裝置在本實施方案中是具有兩個 電動機器的一種門式車橋(Portalachse)。本實施方案的混合動力系統(tǒng)的部件本質(zhì)上是 一種門式車橋、一個能量存儲器、一個電動飛輪儲能器、多個功率電子裝置以及一根高壓纜 線。本實施方案的混合動力系統(tǒng)允許回收制動能量，這種能量能夠以動能的形式儲存 在一個電動飛輪儲能器中。在需要時，駕車者可以利用這種額外的能量來臨時性地驅(qū)動前 車橋，以此對內(nèi)燃機提供協(xié)助或減低內(nèi)燃機上的負荷。此處的智能因素在于這種臨時性的 額外動力不會增加燃料消耗。相反，燃料消耗甚至可以減少，這取決于于駕駛策略，因為電 力驅(qū)動力可以用來替代一部分內(nèi)燃機的動力，以便實現(xiàn)更高的效率。通過舉例的方式，這在 混合動力車的加速過程或起動過程中是有利的。特別是對于參加24小時拉力賽的賽車型 混合動力車的情況，這是根本性的，因為在這種情況下獲勝者是跑完最多圈數(shù)者。在本實施方案中，內(nèi)燃機被安排在混合動力車的后部區(qū)域。在前車橋上的第二驅(qū) 動裝置是所謂的門式車橋，該門式車橋包括兩臺電動機器，并在制動時作為發(fā)電機來運行， 以此產(chǎn)生電能。為了實現(xiàn)助推，駕車者可以利用這種額外的能量以便使用這兩臺電動機 器作為額外的驅(qū)動器。因此該混合動力車臨時地具有一種具備牽引優(yōu)勢的全輪驅(qū)動系統(tǒng) (Allradantrieb)。來自內(nèi)燃機的動力是通過后車橋上的一個變速箱進行傳輸?shù)?，在根?jù)本 發(fā)明的混合動力車的優(yōu)選實施方案中，該變速箱是一個順序式6檔位變速箱，而這些電動 機器通過對于前車橋的一個固定的變速箱降速比把它們的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩施加到前車橋上。當然，其他的安排也是有可能的，例如內(nèi)燃機位于混合動力車前部區(qū)域的一種安 排。在這種情況下，或者將內(nèi)燃機提供用于驅(qū)動后車橋，將電動車橋提供作為前車橋；或者 可替代地將內(nèi)燃機提供用于驅(qū)動前車橋，將電動車橋提供作為后車橋。在該混合動力系統(tǒng)中的能量存儲器是一個電動飛輪，該電動飛輪在根據(jù)本發(fā)明的 混合動力車的優(yōu)選實施方案中的位置是固定到與駕車者相鄰的車身上。該能量存儲器是一 臺電動機器，它作為一個飛輪來運行，并且因此具有一個轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子以運動的形式儲存能 量。這些電動機器與該飛輪儲能器之間的電流是通過多個功率電子元件來控制的。這 些驅(qū)動單元、該內(nèi)燃機以及這些電動機器之間的相互作用是通過混合動力管理器(控制 器)來控制的，該混合動力管理器的級別高于電動機控制器。它接收所有的基本系統(tǒng)數(shù)據(jù)，
4以便保證整個系統(tǒng)最優(yōu)的相互作用。根據(jù)本發(fā)明的混合動力車的優(yōu)勢在于效率與性能的有利組合。通過舉例的方 式，當在城鎮(zhèn)中駕駛時或在比賽時，特別是在24小時拉力賽時，這種優(yōu)勢不僅僅涉及到車 輛的最大功率。事實上，效率也是一個首要因素，因為每一次進站加油都要占用寶貴的時 間。根據(jù)本發(fā)明的混合動力車的性能優(yōu)勢可以在不同的比賽情況中反映出來。例如，在前 車橋上額外的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩在直跑道上超車(Oberholmanover )時或者在出彎道加速時是 相當有利的。這種臨時性的全輪驅(qū)動系統(tǒng)因為牽引的優(yōu)勢而在這里是特別有用的。這種 額外的動力不會增加燃料消耗但可以完全通過在制動(回收)的過程中所收復的能量來 產(chǎn)生。根據(jù)本發(fā)明的混合動力車還具有多個行駛程序(Fahrprogramme)，這些行駛程序使 之有可能減小內(nèi)燃機的負荷，并且因此節(jié)約燃料。在交通密集的駕駛狀況下，例如在交通 阻塞的情況下，或者在賽車時密集的車群中，高效的行駛程序可以節(jié)約寶貴的燃料。在這 種情況下的主要優(yōu)勢是沒有額外燃料消耗的電動助推(額外的轉(zhuǎn)矩)、用于以性能為目的 (performanceorientierte)或者以效率為目的(effizienzorientierte)的運行策略的多 種行駛程序、通過臨時性全輪驅(qū)動實現(xiàn)的牽引優(yōu)勢(與后輪驅(qū)動相比的每圈時間潛力)、 由門式車橋帶來的前后車橋之間改進的重量平衡、相對較低的系統(tǒng)復雜性(除其他事項之 外，無離合器以及無用于變速箱和電動機控制器的動作)、連同由于使用了高性能部件的重 量和組裝的優(yōu)勢。在根據(jù)本發(fā)明的混合動力車的優(yōu)選實施方案中利用了對于運動型車輛很重要的 低重心的優(yōu)點。門式車橋包括兩臺電動機器，這些電動機器各自通過一個多盤離合器和一 個固定的變速箱降速比連接到前車橋上的這些車輪上。這些電動機器的電流是由功率電子 裝置來調(diào)節(jié)。具有彼此并排布置的兩個永磁鐵同步機器的門式車橋被直接整合在前車橋中。由 安裝位置產(chǎn)生的低重心對于行駛動力學來說是主要的優(yōu)點。每臺同步機器在各自的情況下 都驅(qū)動前車橋上的一個車輪。每臺機器的電功率可以在25kW到IOOkW的范圍內(nèi)。在本實 施方案中，每臺機器的電功率約為60kW，并且由此產(chǎn)生約150Nm的額外的最大驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。當 駕車者制動時，該電動機器以發(fā)電機模式運行。以此方式回收的能量通過高壓纜線傳遞到 飛輪儲能器上。每臺電動機器都具有一個位置傳感器，該位置傳感器確定最優(yōu)運行下轉(zhuǎn)子 的精確位置(磁場位置)。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，這些力由液壓多盤離合器傳輸，這些液壓多盤離合器 允許精確的動力傳輸。多盤離合器被永久地接合、并且通過混合動力管理器自動地進行調(diào) 節(jié)。通過舉例的方式，為了安全的原因，駕車者可以通過一個操作單元(Bedieneinheit)來 使這些離合器脫離接合，以使這些電動機器從傳動系中脫離。固定的變速箱減速比降低了 這些電動機器的高達15000轉(zhuǎn)每分鐘的高輸出轉(zhuǎn)速，并且通過多個傳動軸將這些轉(zhuǎn)矩傳輸 到車輪。門式車橋以及相關(guān)聯(lián)的轉(zhuǎn)換單元具有分離的低溫水冷回路，其中一個冷卻器位于 車輛前部的中心位置。這些冷卻通道位于門式車橋的殼體中。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，電動飛輪儲能器以運動的形式(也就是說以動能的 形式)儲存制動過程中回收的電能。在本實施方案中，該儲能器位于鄰近前座椅乘客的 位置，并且包括一個安全殼體、一個定子以及一個轉(zhuǎn)子。電流是由功率電子裝置控制的。 原則上，該儲能器是一臺電動機器，該電動機器運行時帶有一個位于外部的轉(zhuǎn)子(外轉(zhuǎn)子
5(AuBenlaufer))作為飛輪。定子牢固地連接到殼體上，并且轉(zhuǎn)子安裝的方式為使其能夠 圍繞定子自由轉(zhuǎn)動。當飛輪被充電時，產(chǎn)生的電能通過回收的方式流經(jīng)定子線圈，其結(jié)果是 由于定子中由此產(chǎn)生的電磁場與轉(zhuǎn)子的永磁場的相互作用而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動。電能被轉(zhuǎn)化成 運動能量。通過這種方式，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子儲存了能量，并在需要時通過將定子轉(zhuǎn)換到發(fā)電機模 式而將動能轉(zhuǎn)化成電能將其再次輸出。在這個過程中，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)磁場在定子線圈 中產(chǎn)生感生電壓，而門式車橋上的兩臺電動機器利用該電壓作為驅(qū)動力。轉(zhuǎn)子是由作用在 其上的力來制動的。與其他儲存技術(shù)(特別是充電電池)相比，電動飛輪具有一些主要的優(yōu)點，具體包 括超過90%的高效率、超過1百萬次循環(huán)的高循環(huán)壽命、簡單的機械設計及由此帶來的低 復雜性以及高功率密度。用于根據(jù)本發(fā)明的混合動力車的優(yōu)選實施方案的功率電子裝置包括一個轉(zhuǎn)換器 單元，該轉(zhuǎn)換器單元在每種情況下對于門式車橋上兩臺電動機器的每一臺都具有一個頻率 轉(zhuǎn)換器(AC/DC轉(zhuǎn)換器)，這些頻率轉(zhuǎn)換器各自調(diào)節(jié)用于一臺電動機器的電流。一個第二轉(zhuǎn) 換器控制飛輪儲能器的電流。為了將交流電(例如回收過程中產(chǎn)生的交流電)轉(zhuǎn)換成直流 電，需要這些頻率轉(zhuǎn)換器。交流電不能直接用于運行這種電動飛輪，因為在電動機器與飛輪 之間的轉(zhuǎn)速差導致了頻率差，并且由此導致了電壓中的波動。這種波動隨著時間的延長以 一種負面的形式而惡化，因為在這種情況下，在制動過程的時間特征曲線上產(chǎn)生了多個不 同的電壓峰值。為此首先需要進行整流，以便允許使用所產(chǎn)生的這些電流。一個直流中間 電路將飛輪的轉(zhuǎn)換器單元連接到門式車橋的轉(zhuǎn)換器單元上。這個直流中間電路削平了電壓 值并帶來了恒定的電流?；旌蟿恿ο到y(tǒng)中的這些電流通過一條專門的高壓纜線來傳遞。除了用于運行這些 電動機器和飛輪儲能器的三相纜線之外，還有一個單纜線連接件，該連接件代表DC電壓中 間電路。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，根據(jù)本發(fā)明的混合動力車的駕駛室具有多個混合動力專 用的操作元件(Bedienelemente)，這些元件使駕車者能夠更容易地有效使用該系統(tǒng)。實質(zhì) 上，這些操作元件是方向盤上的助推按鈕(為的是調(diào)用額外的電力驅(qū)動轉(zhuǎn)矩)、飛輪儲能 器充電狀態(tài)、LED指示助推建議、用于調(diào)用具體行駛程序的一個圖形開關(guān)(Map-Schalter)、 以及一個關(guān)閉混合動力的開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在組合儀表(LCD顯示器)中的一個顯示使駕車者知道飛 輪儲能器載荷狀態(tài)(Ladezustand)的百分比數(shù)值(從0_100%的數(shù)值)。在根據(jù)本發(fā)明的 混合動力車的優(yōu)選實施方案中，最大助推時間在5秒和20秒之間，并且優(yōu)選為大約10-12 秒。此外，駕車者通過一個LED燈接收助推建議，該LED燈類似地包含在組合儀表中。這向 駕車者發(fā)出信號助推功能何時可以使用、從能量的角度應該使用、或者不可用。一個所謂 的圖形開關(guān)(閉鎖開關(guān))也裝配到方向盤上，并且允許一個特別匹配的行駛程序用于特定 的運行或比賽策略。該開關(guān)可能具有多種功能，例如有10種功能?？赡艿墓δ馨?除其 他事項之外)一種“高效模式(Effizienz-Modus) ”，該模式允許以很少的燃料消耗和降低 的動力盡可能高效地行駛。為此目的對多個參數(shù)適當?shù)剡M行適配，例如油門踏板特性曲線 (Gaspedalkennlinien)和切換點指示(Schaltpunktanzeigen)。當負載點降低時，所希望 的動力可以通過內(nèi)燃機來補償，內(nèi)燃機得到電驅(qū)動器的協(xié)助。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在中央控制臺中，該系統(tǒng)具有另一個混合動力專用操作 單元混合動力關(guān)閉開關(guān)。在基本位置上，混合動力驅(qū)動處于工作狀態(tài)。駕車者能夠通過 兩個階段將混合動力驅(qū)動解除啟動，這兩個階段確切地說是一個混合動力系統(tǒng)“軟關(guān)閉”以 及一個混合動力系統(tǒng)“硬關(guān)閉”，“軟關(guān)閉”具有用于助推和用于回收的受限制的功能，而在 “硬關(guān)閉”的情況下多盤離合器到門式車橋的接合被斷開，并且這些電動機器從傳動系上脫 離。此外，在LCD顯示器上為駕車者表明重要的特征和診斷值，這些數(shù)據(jù)由混合動力管理器 連續(xù)地進行評估。在此，駕車者可以(除其他事項之外)基于驅(qū)動器的動力和溫度數(shù)據(jù)來 調(diào)整行駛策略。在回收過程中，可以收復一部分制動能量，并可以由此再次為驅(qū)動器所用。除了液 壓制動系統(tǒng)外，在發(fā)電機模式中，門式車橋上的這些電動機器還控制了一部分制動的動力。 在這種情況下，這兩臺電動機器利用了正在用轉(zhuǎn)子(該轉(zhuǎn)子也在轉(zhuǎn)動)驅(qū)動的混合動力車 的前車橋傳動軸的機械動能，從而在定子線圈中產(chǎn)生電壓。作為電能，該電壓驅(qū)動電動飛輪 儲能器，電動飛輪儲能器進而將該能量儲存為動能。駕車者的減速要求的程度是通過制動踏板來感測的，并且也作為一個參數(shù)包含在 運行策略中，以便在電動機器中產(chǎn)生制動轉(zhuǎn)矩。該制動力因此由機械制動裝置和電動機器 的發(fā)電機動力(Generatorleistimg)疊加來產(chǎn)生。在助推過程中能量流動的程序如下1)駕車者制動，并且門式車橋內(nèi)的電動機器以發(fā)電機模式運行2)發(fā)電機模式在前車橋上產(chǎn)生額外的制動轉(zhuǎn)矩3)部分制動能量被回收、并且被轉(zhuǎn)化成電能4)所獲得的電能被用來在飛輪中產(chǎn)生運動、并在運動中儲存能量。制動能量收復(回收)的主要優(yōu)點是回收了一部分通常損失掉的制動能量、由電 動機器帶來的額外的制動力、以及保護(Schorumg)機械制動裝置。內(nèi)燃機在根據(jù)本發(fā)明的混合動力車中還充當主要驅(qū)動器。額外的電力驅(qū)動轉(zhuǎn)矩是 在助推時根據(jù)行駛狀況被輸出到前輪上。在直線跑道部分上，可以采用最大動力來短暫地 并且非常自發(fā)地使用助推功能，而在具有更高的側(cè)向加速度的轉(zhuǎn)彎時可以更連續(xù)地使用額 外的轉(zhuǎn)矩。如果超過了某些特定極限值(例如過度的側(cè)向加速或飛輪儲能器的過低載荷狀 態(tài))，助推功能會自動受限制。為了允許使用助推功能，混合動力管理器不斷分析所有的車 輛行駛特征值(Fahrkermwerte)。這些特征值包括(除其他事項之外)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向角、縱向 和側(cè)向加速度。此外，對飛輪儲能器的載荷狀態(tài)連續(xù)地進行監(jiān)測。混合動力管理器點亮組 合儀表中的LED燈，以便向駕車者發(fā)出信號表示該系統(tǒng)已準備就緒并且額外的動力可供使 用。在助推的過程中，混合動力車臨時地使用了全輪驅(qū)動。特別是在加速離開彎道時能夠獲得牽引優(yōu)勢。作為對于以動力為目的的助推的一 種替代方案，還可以使用臨時的額外電動轉(zhuǎn)矩通過一個專門的行駛程序來減小內(nèi)燃機上的 負荷。特別是在24小時拉力賽中，這就允許了寶貴的行駛路程和節(jié)約下來的燃料。在助推 過程中，能量流動的程序如下1)駕車者按下方向盤上的助推按鈕2)旋轉(zhuǎn)的飛輪被制動，并且在這個過程中以發(fā)電機模式產(chǎn)生電能3)電能驅(qū)動了門式車橋中的兩臺電動機器、并被用作前車橋上的額外驅(qū)動力。在助推過程中額外的電力驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的主要優(yōu)點是額外的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩用于更多的加速、通過助推按鈕實現(xiàn)一種自發(fā)的動力需求用于提供更多的動態(tài)特性、由臨時的全輪驅(qū)動 實現(xiàn)的改進的牽引、無額外的燃料消耗以及無額外排放、連同使用額外的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩來減小 內(nèi)燃機上的負荷并減少燃料消耗。通過參考附圖，從這些從屬權(quán)利要求及相關(guān)說明中，本發(fā)明的多個有利改進和發(fā)
展將變得清楚。


本發(fā)明將在下文中參照在附圖中表示的示例性實施方案進行更加詳細的解釋，并 且在附圖中圖1以平面圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明的混合動力車的一個實例的示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一個第二電力驅(qū)動裝置的透視圖；圖3示出了以透明形式展示的混合動力車的透視圖，該混合動力車安裝了如圖2 所示的一個第二電力驅(qū)動裝置；圖4示出了如圖2、3所示的一個第二電力驅(qū)動裝置的透視圖的細節(jié)；圖5以俯視透視圖的形式示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的第二電力驅(qū)動裝 置所用的轉(zhuǎn)換器單元。
具體實施方案在所有的圖示中，除非特別聲明，相同的或功能上相同的元件和裝置使用了相同 的參考符號。圖1展示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的一輛混合動力車10的純粹示意性的并 且高度簡化的平面圖，該混合動力車具有一個第一驅(qū)動裝置，用于通過一臺內(nèi)燃機驅(qū)動第 一車橋上的車輪，以及一個第二電力驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動第二車橋上的車輪。如在圖1中所示，混合動力車10具有一臺內(nèi)燃機14，例如一臺汽油發(fā)動機。在這 種情況下，通過舉例的方式，內(nèi)燃機14被安排在混合動力車10的后部區(qū)域，如圖1所示，并 且通過一個第一車橋驅(qū)動裝置5來驅(qū)動第一車橋(此處例如后車橋)上的兩個車輪(未示 出)。根據(jù)本發(fā)明，為此目的，混合動力車10具有一個第二電力驅(qū)動裝置12，該裝置驅(qū) 動混合動力車10的第二車橋(在這種情況下，例如前車橋20)上的兩個車輪。為此目的，第 二電力驅(qū)動裝置12具有兩臺電動機器16，這兩臺電動機器各自驅(qū)動一個車輪(未展示)， 該車輪在前車橋20上對應地與之相關(guān)聯(lián)。這些電動機器16在這種情況下被設計為它們是 彼此分離的、并且彼此獨立地驅(qū)動兩個車輪。如圖1中的實例所示，帶有第二電力驅(qū)動裝置12的電動車橋20或者(在這種情 況下)前車橋20包括兩個相互分離的電動機器16，這些電動機器通過一個對應的直齒輪級 (Stirnradstufe) 17以及一個對應的萬向連接的主軸(Gelenkwelle) 18來驅(qū)動對應地相關(guān) 聯(lián)的車輪。在此提供了一個電能存儲器22，例如高壓電池或飛輪儲能器，用來向電動機器 16供應電能。然而，本發(fā)明不限于電能存儲器22的這兩個實例。原則上，可以提供適合于 向電動機器16供應必要電能的任何其他類型的電能存儲器22或電能存儲器22的組合。此外，電能存儲器22被連接到一個轉(zhuǎn)換器單元24上。轉(zhuǎn)換器單元24在這種情況下(例如)把來自電能存儲器22的直流電轉(zhuǎn)換成用于對應的電動機器16的交流電，其結(jié) 果是電動機器16可以按照要求驅(qū)動電動車橋20上的相關(guān)的車輪。用于這兩個車輪的驅(qū)動 器在這種情況下可以通過一個適當?shù)目刂蒲b置26或者一個混合動力控制裝置來控制。在 這種情況下，控制裝置26被連接到電能存儲器22、轉(zhuǎn)換器單元24和兩臺電動機器16上。 在這種情況下，如圖1所示，控制裝置26可以偶連到一個發(fā)動機控制裝置28上，或者可以 通過一個總線系統(tǒng)30 (例如CAN總線系統(tǒng))來連接，或者可替代地還可以是處于發(fā)動機控 制裝置28的一部分的形式(未示出)。在這種情況下，內(nèi)燃機14和第一驅(qū)動裝置5是通過 發(fā)動機控制裝置28來控制的，以便驅(qū)動相關(guān)聯(lián)的后車橋。此外，控制裝置26和/或發(fā)動機控制裝置28可以任選地被額外連接(如圖1所 示)到至少一個輸入裝置32 (例如助推按鈕34)上和/或一個顯示裝置36上?；旌蟿恿?車10的駕車者在這種情況下可以利用輸入裝置32進行他所希望的輸入，以便采用一種預 定的運行模式來運行混合動力車10。在這種情況下，通過舉例的方式，可以將適合于四輪驅(qū) 動或者適合于助推運行的一種運行模式預先設置為這樣的一種運行模式。通過舉例的方式，這樣一種運行模式是一種加速模式，在這個模式中駕車者可以 (例如)使他的混合動力車10加速駛出一個彎道。如果駕車者使用輸入裝置32來選擇加 速模式，那么這就意味著混合動力車10在這種加速模式中通過經(jīng)由兩個車橋(而不是只經(jīng) 由后車橋)的四輪驅(qū)動方式來驅(qū)動。根據(jù)本發(fā)明，在四輪驅(qū)動模式中，第二車橋(此處例如 前車橋20)可以通過第二電力驅(qū)動裝置12被額外驅(qū)動，由此提供一種四輪驅(qū)動模式。為此 目的，前車橋20以及兩個前輪18通過第二電力驅(qū)動裝置12以及它的兩臺電動機器16來 額外驅(qū)動。通過舉例的方式，所選定的運行模式可以選擇性地額外地在顯示裝置36上顯示， 并且/或者可以表示為多個適合的運行模式的一套選擇，駕車者可以從中進行選擇。此外， 顯示裝置36還可以任選地是一種輸入裝置(未示出)的形式，并且(例如)可以具有一個 觸摸屏用于輸入或點擊一種希望的運行模式，在這個運行模式中混合動力車10是以四輪 驅(qū)動模式來運行。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，混合動力車10既可以運行在兩輪驅(qū)動模式下又可以運行 在四輪驅(qū)動模式下。在這種情況下，通過舉例的方式，在兩輪驅(qū)動器模式中，后輪通過內(nèi)燃 機14來運行；在四輪驅(qū)動模式中，前輪18通過相關(guān)聯(lián)的電動機器16來額外地運行。在這 種情況下，對電動機器16送入來自電能存儲器22的能量供應。電能存儲器22是通過電動 車橋20上作為發(fā)電機運行的電動機器16來充電或供給能量的。在這種情況中，(例如)電 能存儲器22可以單獨地通過至少一臺或兩臺電動機器16來充電，或者電能存儲器22可以 通過至少一個另外的動力源來供給電能。通過舉例的方式，額外的電能來源可以是一種固 定式電力供應系統(tǒng)，例如具有電氣連接的一個加油點。圖2示出了用于根據(jù)本發(fā)明的混合動力車10的第二電力驅(qū)動裝置12的一個實例 的透視圖。如以上所述，第二電力驅(qū)動裝置12具有用于驅(qū)動車輛車橋20(例如后車橋或前 車橋20)上多個車輪的兩臺電動機器16，這兩臺電動機器在各自的情況下都可以驅(qū)動車橋 上相關(guān)的車輪。相對應的電動機器16通過兩個連線裝置38 (例如兩條高壓纜線)連接到 轉(zhuǎn)換器單元24內(nèi)一個相關(guān)聯(lián)的電力轉(zhuǎn)換器上。另一個轉(zhuǎn)換器25通過一個連線裝置37 (例 如一條高壓纜線)連接到一個電能存儲器22 (例如圖2所示的飛輪儲能器裝置22)上。CN 102145647 A
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為了控制這兩臺電動機器16，提供了一個控制裝置或混合動力控制裝置。該裝置 通過一個對應的連線裝置連接到轉(zhuǎn)換器單元24中的電力轉(zhuǎn)換器(參見圖1)上，并且通過 一個連線裝置連接到電能存儲器22上。該控制裝置進一步(例如)通過一個總線系統(tǒng)(如 圖1所示的CAN總線系統(tǒng))連接到電動機控制裝置上。圖3進一步示出了混合動力車中如圖2所示的第二電力驅(qū)動裝置12的安排的一 個實例。如圖3中實例所示，第二電力驅(qū)動裝置12旨在驅(qū)動前車橋20上的兩個車輪、并且 因此被連接到前輪18上。更準確地說，電動機器16被安排在前車橋20及其前輪18上。 此外，轉(zhuǎn)換器單元24 (例如)類似地被安排在混合動力車10的前部，鄰近或靠近電動機器 16或電動車橋20。然而，轉(zhuǎn)換器單元24還可以安排在混合動力車10的任何其他希望的位 置，只要它能夠被連接到或偶連到電動機器16上，以便為它們提供必要的電能。通過舉例 的方式，提供了一個飛輪儲能器22作為電能存儲器22。在圖3所示的實例中，它被安排在 混合動力車10的中心區(qū)域，也就是說，在混合動力車10的乘客艙區(qū)域中。然而，電能存儲 器22可以類似地安排在車輛10的任何其他位置，例如在前部區(qū)域，也就是說，靠近混合動 力車10的前車橋20 ；或者在后部區(qū)域，也就是說，靠近混合動力車10的后車橋，具體來說 是在備胎凹槽的區(qū)域中。可替代地，提供了彼此電氣偶連的兩個飛輪作為一種電存儲器，這 兩個飛輪具體安排在混合動力車10中的后座椅裝備的區(qū)域中。在這種情況下，電能存儲器 22通過一個連線裝置37連接到相關(guān)聯(lián)的電力轉(zhuǎn)換器25上，并且電動機器26通過兩個適當 的連線裝置38連接到轉(zhuǎn)換器單元24上。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第二電力驅(qū)動裝置12的一個細節(jié)。如上所述，第二電力 驅(qū)動裝置12具有車橋20以及與之相關(guān)聯(lián)的在轉(zhuǎn)換器單元24內(nèi)的這些電力轉(zhuǎn)換器，該車橋 帶有用于驅(qū)動車橋20上兩個車輪的兩臺電動機器16。在這種情況下，一方面，示出了用于 將電動機器16連接到電力轉(zhuǎn)換器的兩個連線裝置38。電動機器16通過一個對應的直齒輪 級17以及一個對應的萬向連接的主軸18來驅(qū)動對應地相關(guān)聯(lián)的車輪。在這種情況下，轉(zhuǎn) 換器單元24被安排在一個殼體中，如下圖(圖5)所示。圖5示出了通過兩個連線裝置38連接到兩個電動機器16上的轉(zhuǎn)換器單元24，其 中轉(zhuǎn)換器單元24通過另一個連線裝置37連接到電能存儲器22上。轉(zhuǎn)換器單元24具有一 個基本模塊18以及偶連到基本模塊18上的一個額外的模塊(Erganzungsmodul ) 19。 在這種情況下，基本模塊18包括一個電力轉(zhuǎn)換器，該電力轉(zhuǎn)換器與電動機器16之一相互作 用，相對地，額外的模塊19包括與另一個電動機器16相互作用的一個電力轉(zhuǎn)換器。除了用于一臺電動機器16的轉(zhuǎn)換器之外，基礎(chǔ)模塊18另外具有用于冷卻轉(zhuǎn)換器 單元24的連接件21a、21b，在這種情況下，連接件21a對應于冷卻劑的入口(Vorlauf)、而 連接件21b對應于冷卻劑的出口(RUcklauf)。轉(zhuǎn)換器單元24可以包括在一個冷卻劑回路 中、并且可以通過用于冷卻劑流動的連接件21a、21b進行冷卻。除了用于冷卻轉(zhuǎn)換器單元24的連接件21a、21b之外，轉(zhuǎn)換器單元24的基礎(chǔ)模塊 18還具有一個連接件37a，用于通過一個連線裝置37與關(guān)聯(lián)電能存儲器22的轉(zhuǎn)換器25進 行電接觸。轉(zhuǎn)換器單元24的基礎(chǔ)模塊18還具有一個連接件38a，用于通過一個連線裝置38 與這一臺電動機器16進行電接觸，該電動機器與容納在基礎(chǔ)模塊18中的電力轉(zhuǎn)換器相互 作用。
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此外，轉(zhuǎn)換器單元24的基礎(chǔ)模塊18具有附接裝置23，通過該附接裝置可以將轉(zhuǎn)換 器單元24機械地連接到混合動力車10的車體結(jié)構(gòu)28上。如已經(jīng)提及的，偶連到或能夠偶連到基礎(chǔ)模塊18的這個額外的模塊19具有與另 一臺電動機器16相互作用的電力轉(zhuǎn)換器；連同一個連接件38a，該連接件用于通過一個連 線裝置38與該另一臺電動機器16進行電接觸，該電力轉(zhuǎn)換器容納在額外的模塊19中。轉(zhuǎn) 換器單元24中額外的模塊19可以通過基礎(chǔ)模塊18機械地連接到車體結(jié)構(gòu)28上。此外， 額外的模塊19可以通過基礎(chǔ)模塊18進行冷卻。此外，容納在額外的模塊19中并與另一臺 電動機器16相互作用的電力轉(zhuǎn)換器可以通過基礎(chǔ)模塊18偶連到用于電能存儲器22的轉(zhuǎn) 換器25上。當基礎(chǔ)模塊18和額外的模塊19偶連時，在基礎(chǔ)模塊18的殼體27上形成的多個 凸起接合在額外的模塊19的殼體29內(nèi)的多個凹陷(它們不可見)中。這些殼體27、29可 以通過在其上形成的附接部分43彼此螺紋連接。在一個實施方案中，額外地提供了另一臺第三電動機器，該電動機器與第一驅(qū)動 裝置相關(guān)聯(lián)。這臺第三電動機器允許至少一種額外的電力驅(qū)動，這種電力驅(qū)動用于第一車 橋的車輪，該第一車橋由內(nèi)燃機14來驅(qū)動。根據(jù)配置，第一車橋上的這些車輪于是就可以 單獨由內(nèi)燃機14來驅(qū)動、由內(nèi)燃機14和第三電動機器共同驅(qū)動、或者甚至單獨由第三電動 機器來驅(qū)動。在這種情況下，第三電動機器可以作為發(fā)電機和/或作為電動機來運行。當 第三電動機器處在發(fā)電機模式時，可以為電能存儲器22和/或電動機器16提供電能。
權(quán)利要求
1.一種混合動力車，包括一個第一驅(qū)動裝置，該第一驅(qū)動裝置用于通過一臺內(nèi)燃發(fā) 動機來驅(qū)動一個第一車橋上的多個車輪；連同一個第二驅(qū)動裝置，該第二驅(qū)動裝置具有用 于驅(qū)動一個第二車橋上的多個車輪的兩個電動機器；以及至少一個電能存儲器，該電能存 儲器在一個電動機器作為電動機運行時可以放電并且在一個電動機器作為發(fā)電動機器運 行時可以充電；其特征在于，該電驅(qū)動裝置的兩個電動機器(16)與一個電動車橋(1 中的 一個對應地相關(guān)聯(lián)的變速箱(17)相結(jié)合，以便經(jīng)由一個對應的萬向連接的主軸(18)來驅(qū) 動該第一車橋上的這些單獨懸掛的車輪，并且其中對應地與這兩個電動機器相關(guān)聯(lián)的兩個 電力轉(zhuǎn)換器被結(jié)合在一個轉(zhuǎn)換器單元之中。
2.如權(quán)利要求1所述的混合動力車，其中，該轉(zhuǎn)換器單元被設計為使得一個基礎(chǔ)模塊 (18)包括到一個車身結(jié)構(gòu)(18)上的機械連接、到一個冷卻回路Ola，21b)上的連接、以 及到一個電能存儲器0 上的電連接。
3.如權(quán)利要求1所述的混合動力車，其中，該內(nèi)燃發(fā)動機(14)被安排在該混合動力車 的后部區(qū)域內(nèi)并且是旨在驅(qū)動后橋，其中該電動車橋被提供為前橋OO)。
4.如權(quán)利要求1所述的混合動力車，其中該內(nèi)燃發(fā)動機(14)被安排在該混合動力車的 前部區(qū)域內(nèi)并且是旨在驅(qū)動后橋，其中該電動車橋被提供為前橋OO)。
5.如以上權(quán)利要求之一所述的混合動力車，其中，該電能存儲器是處于至少一個飛輪 存儲器的形式。
6.如權(quán)利要求5所述的混合動力車，其中，一個飛輪存儲器被安排在該混合動力車的 中央?yún)^(qū)域內(nèi)，尤其是在前乘客座椅的區(qū)域內(nèi)或者在后座椅設施的區(qū)域內(nèi)。
7.如權(quán)利要求5所述的混合動力車，其中，一個飛輪存儲器被安排在該混合動力車的 后部區(qū)域內(nèi)，尤其是在備用輪槽的區(qū)域內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1或2所述的混合動力車，其中，該第一驅(qū)動裝置是與一個第三電動機器 相關(guān)聯(lián)的，通過該第三電動機器，該第一車橋上的這些車輪可以選擇性地自己電動地進行 驅(qū)動或與該內(nèi)燃發(fā)動機一起進行驅(qū)動。
9.如權(quán)利要求8所述的混合動力車，其中，該第三電動機器被安排在用于通過該內(nèi)燃 發(fā)動機來驅(qū)動該第一車橋的一個軸上。
全文摘要
一種混合動力車包括一個第一內(nèi)燃機驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動第一車橋上的車輪；連同一個第二電力驅(qū)動裝置，具有兩個用于驅(qū)動第二車橋上的車輪的電動機器；以及至少一個電能存儲器，其在這兩個電動機器作為電動機運行時可以放電并且在這兩個電動機器作為發(fā)電機運行時可以充電，其特征在于，該電驅(qū)動裝置的兩個電動機器是與一個電動車橋中的一個對應地相關(guān)聯(lián)的變速箱相結(jié)合，以便經(jīng)由一個對應的萬向連接的主軸來驅(qū)動該第一車橋上的這些單獨懸掛的車輪，并且其中對應地與這兩個電動機器相關(guān)聯(lián)的兩個電力轉(zhuǎn)換器被這樣結(jié)合在一個轉(zhuǎn)換器單元中，使得一個基礎(chǔ)模塊包括到一個車身結(jié)構(gòu)上的機械連接、到一個冷卻回路上的連接、以及到一個電能存儲器上的電連接。
文檔編號B60K1/02GK102145647SQ20111003463
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月5日
發(fā)明者J·施密特, S·亨寧斯 申請人:F.波爾希名譽工學博士公司