混合動(dòng)力車的制作方法
【專利摘要】一種混合動(dòng)力車，包括發(fā)動(dòng)機(jī)（2）連同用于驅(qū)動(dòng)至少一車橋（7）的車輪的驅(qū)動(dòng)軸（4）以及至少一電機(jī)（11、12），該至少一電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述車橋的車輪或至少一個(gè)另外的車橋（10）的車輪，其中，所述至少一電機(jī)能在制動(dòng)過程中作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行并且能在加速過程中作為馬達(dá)運(yùn)行，該混合動(dòng)力車還包括與所述至少一電機(jī)耦合的另一電機(jī)（18），該另一電機(jī)包括一具有轉(zhuǎn)子（14）的飛輪蓄能器，該飛輪蓄能器能在制動(dòng)過程中被充載并且能在加速過程中被卸載，其中，所述轉(zhuǎn)子（14）能通過至少一可切換的接合裝置（23）與能被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的所述至少一車橋（7）的驅(qū)動(dòng)軸（4）機(jī)械地耦合。
【專利說明】混合動(dòng)力車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混合動(dòng)力車，包括發(fā)動(dòng)機(jī)連同用于驅(qū)動(dòng)至少一車橋的車輪的驅(qū)動(dòng)軸以及至少一電機(jī)，該至少一電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述車橋的車輪或至少一個(gè)另外的車橋的車輪，其中，所述至少一電機(jī)能在制動(dòng)過程中作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行并且能在加速過程中作為馬達(dá)/驅(qū)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，該混合動(dòng)力車還包括與所述至少一電機(jī)I禹合的另一電機(jī)，該另一電機(jī)包括一具有轉(zhuǎn)子的飛輪蓄能器，該飛輪蓄能器能在制動(dòng)過程中被充載/充入能量并且能在加速過程中被卸載/釋放能量。
【背景技術(shù)】
[0002]早就公知在車輛中使用飛輪。在02639717八中提出了一種用于車輛的飛輪蓄能器，其中，在車輛的飛輪與驅(qū)動(dòng)系之間布置有可切換的變速器。代替機(jī)械的有級(jí)變速器也可以使用包括一電機(jī)的電變速器。
[0003]由八11478608已知一種用于機(jī)動(dòng)車的飛輪蓄能器。發(fā)動(dòng)機(jī)作為主驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)一軸，飛輪蓄能器驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)附加的驅(qū)動(dòng)軸。
[0004]在0210201000763241中提出了一種混合動(dòng)力車，它具有一驅(qū)動(dòng)后軸的發(fā)動(dòng)機(jī)和兩個(gè)在前軸上的電機(jī)。電機(jī)在制動(dòng)過程中作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，用于回收動(dòng)能。在回收范圍中獲得的能量被輸送到用作為蓄能器的飛輪。為此由布置在前軸上的電機(jī)產(chǎn)生電流，該電流被輸送到布置在飛輪蓄能器中的第三電機(jī)，用于使飛輪蓄能器的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)。這個(gè)轉(zhuǎn)子可以達(dá)到直到40.000轉(zhuǎn)丨分鐘的轉(zhuǎn)速。設(shè)置在混合動(dòng)力車中的轉(zhuǎn)子用作為機(jī)械的蓄能器，因此無需像在其它常見的混合動(dòng)力車中那樣的電化學(xué)蓄能電池。緊接著制動(dòng)過程之后，以動(dòng)能形式儲(chǔ)存的再回收的能量供加速過程使用。為此，飛輪蓄能器的第三電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，由此在轉(zhuǎn)子減速的情況下產(chǎn)生電能，它又被輸送到在前軸上的第一和第二電機(jī)。該電能作為附加的驅(qū)動(dòng)能量起作用，它支持驅(qū)動(dòng)后軸的發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0005]為了改善效率和可調(diào)節(jié)性，在混合動(dòng)力車中一般使用具有至少一電機(jī)的電變速器或者'變速器(⑶I11:11111011817& 1:1*811181111881011無級(jí)變速)。但是不僅電變速器而且在傳遞大功率時(shí)都導(dǎo)致大的系統(tǒng)重量。因此只能將事實(shí)上產(chǎn)生的制動(dòng)能量的一個(gè)明顯的部分轉(zhuǎn)換成動(dòng)能。大部分制動(dòng)能量仍然未被利用地作為熱量丟失。但是許多車輛如定線公交車、垃圾車或載貨車這樣運(yùn)行，它們經(jīng)常被制動(dòng)并重新加速。這同樣也適用于賽車，并且通常也適用于城市交通中的車輛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此本發(fā)明的目的是，給出一種混合動(dòng)力車，它能夠回收更大部分的制動(dòng)能量。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，在上述形式的混合動(dòng)力車中按照本發(fā)明規(guī)定，所述轉(zhuǎn)子能通過至少一可切換的接合裝置/離合器與能被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的所述至少一車橋的驅(qū)動(dòng)軸機(jī)械地耦合。
[0008]本發(fā)明基于這樣的認(rèn)識(shí):飛輪蓄能器的轉(zhuǎn)子除了由至少一電機(jī)提供的能量之外還能機(jī)械地與被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車橋的驅(qū)動(dòng)軸連接，由此可以提高回收的制動(dòng)能。通過這種方式這樣改進(jìn)常見的混合動(dòng)力車，使得可以再回收絕大部分制動(dòng)能。在常見的混合動(dòng)力車中一其中電機(jī)在制動(dòng)過程期間可以作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，可回收的能量相當(dāng)于可由兩個(gè)電機(jī)以發(fā)電機(jī)方式產(chǎn)生的電流量，但是這個(gè)能量遠(yuǎn)小于總體產(chǎn)生的制動(dòng)能，并且可再回收能量的增大由于重量的原因不是適宜的。因此在常見的混合動(dòng)力車中供加速使用的能量近似相當(dāng)于在制動(dòng)過程中回收的能量一如果不考慮轉(zhuǎn)換損失的話。相反，利用按照本發(fā)明的混合動(dòng)力車通過以下方式可以回收更大部分制動(dòng)能:飛輪蓄能器附加機(jī)械地通過與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)軸加速。
[0009]在按照本發(fā)明的混合動(dòng)力車中可以規(guī)定，所述可切換的接合裝置設(shè)計(jì)成摩擦接合裝置。該摩擦接合裝置原則上相當(dāng)于在具有變速機(jī)構(gòu)的機(jī)動(dòng)車中使用的摩擦接合裝置。通過可切換的接合裝置可以使與發(fā)動(dòng)機(jī)連接的驅(qū)動(dòng)軸在制動(dòng)過程期間與飛輪蓄能器連接，以便使該飛輪蓄能器附加地充載。
[0010]在按照本發(fā)明的混合動(dòng)力車中特別優(yōu)選的是，在所述摩擦接合裝置與能被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車橋的驅(qū)動(dòng)軸之間布置有可切換的變速器，該車橋與發(fā)動(dòng)機(jī)連接。在此所述變速器優(yōu)選為在發(fā)動(dòng)機(jī)與被驅(qū)動(dòng)的車橋之間本來就存在的變速器。
[0011]如果按照本發(fā)明的混合動(dòng)力車的飛輪蓄能器布置在密封的或可密封的殼體中，就可以得到特別好的效率。通過密封避免流動(dòng)損失，否則可能鑒于轉(zhuǎn)子的高轉(zhuǎn)速而產(chǎn)生流動(dòng)損失。
[0012]為了進(jìn)一步改善按照本發(fā)明的混合動(dòng)力車的效率可以規(guī)定，容納飛輪的殼體能借助真空泵排真空。可控的真空泵提供這樣的可能性:使飛輪蓄能器空氣密封地封閉，由此使在轉(zhuǎn)子中儲(chǔ)存的運(yùn)動(dòng)能量更長(zhǎng)時(shí)間地保持，否則空氣的流通將導(dǎo)致流動(dòng)損失。
[0013]如果所述飛輪蓄能器包括內(nèi)部的接合裝置，還能夠達(dá)到更高的效率。由此可以在充載狀態(tài)中分離不必要的零部件。在此可以是其它、尤其是第三電機(jī)的電組成部分，它們只在馬達(dá)運(yùn)行中是必需的，但是在飛輪充載時(shí)不是必需的。與此相關(guān)特別有利的是，通到飛輪的殼體中的驅(qū)動(dòng)軸能借助密封件密封。該密封件優(yōu)選是錐形的并且通過內(nèi)部的接合裝置的操縱而起作用。只有當(dāng)接合裝置分離時(shí)，才以這種方式密封殼體。按照本發(fā)明設(shè)置的錐形密封件替換有磨損的徑向軸密封環(huán)。
[0014]為了使電機(jī)轉(zhuǎn)速適配于(在變速前的)飛輪轉(zhuǎn)速，在按照本發(fā)明的混合動(dòng)力車中可以規(guī)定，該混合動(dòng)力車具有控制裝置。利用該控制裝置分級(jí)地切換變速器，即，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速在制動(dòng)過程期間下降到確定的值時(shí)，由控制裝置切換到更低的擋位，用于使電機(jī)轉(zhuǎn)速提高并且適配于在變速前的飛輪轉(zhuǎn)速。所述變速器優(yōu)選為自動(dòng)變速器，由此可以無需使用者干預(yù)地實(shí)現(xiàn)切換過程。
[0015]所述另一電機(jī)、尤其是第三電機(jī)可以包括轉(zhuǎn)子和定子作為飛輪蓄能器的組成部分，其中，所述轉(zhuǎn)子或者所述定子具有永久磁鐵。其它的組成部分分別具有激勵(lì)繞組，在其中通過旋轉(zhuǎn)感應(yīng)電壓。
[0016]在按照本發(fā)明的混合動(dòng)力車中，所述可切換的摩擦接合裝置可以配備有防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。由此確保可靠地將轉(zhuǎn)矩從驅(qū)動(dòng)軸傳遞到飛輪蓄能器上。
[0017]附加地，按照本發(fā)明的混合動(dòng)力車可以包括換能器，用于在制動(dòng)過程中將與發(fā)動(dòng)機(jī)耦合的驅(qū)動(dòng)軸的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成氣動(dòng)能、液壓能或電能并且以這種方式輸送到飛輪蓄能器。例如所述動(dòng)能可以用于充載壓縮空氣蓄能器，通過壓縮空氣蓄能器可以驅(qū)動(dòng)渦輪，該渦輪與飛輪耦合。通過這種方式，所述飛輪可以借助氣動(dòng)能加速。優(yōu)選除了機(jī)械驅(qū)動(dòng)裝置之外還設(shè)有用于產(chǎn)生氣動(dòng)能、液壓能或電能的飛輪蓄能器，但是也可以設(shè)想這樣的實(shí)施例:其中代替機(jī)械耦合和能量傳遞借助氣動(dòng)能、液壓能或電能實(shí)現(xiàn)飛輪加速。因此所述換能器轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)軸的動(dòng)能，被轉(zhuǎn)換的能量用于在制動(dòng)過程期間加速轉(zhuǎn)子。
[0018]鑒于由驅(qū)動(dòng)軸傳遞的高功率可以在按照本發(fā)明的混合動(dòng)力車中規(guī)定，所述摩擦接合裝置與熱交換器耦合。該熱交換器用于排出在接合裝置中產(chǎn)生的熱量。首先，如果在兩個(gè)接合裝置側(cè)面之間補(bǔ)償轉(zhuǎn)速差，則該熱量通過接合裝置的打滑產(chǎn)生。所述熱交換器優(yōu)選設(shè)計(jì)為油熱交換器/冷卻水熱交換器。所述熱交換器可以集成在發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻循環(huán)回路中，通過冷卻摩擦接合裝置來實(shí)現(xiàn)附加負(fù)載是沒有問題的，這是因?yàn)樗鲭姍C(jī)在制動(dòng)過程期間對(duì)冷卻循環(huán)回路的加載程度變小。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]根據(jù)實(shí)施例參照附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)。附圖是示意圖并且示出:
[0020]圖1按照本發(fā)明的混合動(dòng)力車的主要組成部分；和
[0021]圖2曲線圖，其中標(biāo)出在制動(dòng)過程期間飛輪和驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速以及車輛速度與時(shí)間的關(guān)系。
【具體實(shí)施方式】
[0022]在圖1中所示的混合動(dòng)力車1包括發(fā)動(dòng)機(jī)2，該發(fā)動(dòng)機(jī)與自動(dòng)變速器3連接。通過與自動(dòng)變速器3連接的驅(qū)動(dòng)軸4驅(qū)動(dòng)第一車橋7的車輪5、6。第二車橋10的車輪8、9通過電機(jī)11、12驅(qū)動(dòng)。在制動(dòng)過程中，電機(jī)11、12能作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行。在以發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行時(shí)通過旋轉(zhuǎn)的車輪8、9產(chǎn)生電壓，產(chǎn)生的電流用于為飛輪蓄能器13充載。該飛輪蓄能器13包括轉(zhuǎn)子14和定子15。轉(zhuǎn)子14和定子15共同形成電機(jī)18，該電機(jī)能作為發(fā)電機(jī)或者作為馬達(dá)運(yùn)行。
[0023]在制動(dòng)過程中，電力電子設(shè)備16控制第二車橋10的電機(jī)11、12。在制動(dòng)過程期間產(chǎn)生的電能通過導(dǎo)線17被輸送到飛輪蓄能器13的電機(jī)18，由此使轉(zhuǎn)子14加速。
[0024]飛輪蓄能器13布置在殼體19中，該殼體能借助密封件20密封。密封件20設(shè)計(jì)為錐形的并且抵靠驅(qū)動(dòng)軸21密封殼體19。借助真空泵22可以在密封狀態(tài)下對(duì)殼體19內(nèi)部排真空，由此降低流動(dòng)損失。除了飛輪蓄能器13的轉(zhuǎn)子14的所說明的加速以外，該還可以附加機(jī)械地通過驅(qū)動(dòng)軸21使飛輪蓄能器加速。飛輪蓄能器13通過摩擦接合裝置23可選擇地與自動(dòng)變速器3的驅(qū)動(dòng)軸25連接。在制動(dòng)過程期間，轉(zhuǎn)子14可以通過可切換的摩擦接合裝置23機(jī)械地通過自動(dòng)變速器3的驅(qū)動(dòng)軸25與第一車橋7的驅(qū)動(dòng)軸4耦合，由此使通到飛輪蓄能器13的殼體19中的驅(qū)動(dòng)軸21加速。在摩擦接合裝置23與驅(qū)動(dòng)軸21之間設(shè)有變速器24。在開始制動(dòng)過程時(shí)摩擦接合裝置23接合，由此使驅(qū)動(dòng)軸21并進(jìn)而使飛輪蓄能器13的轉(zhuǎn)子14加速。第一車橋7的車輪5、6的動(dòng)能以這種方式被機(jī)械地轉(zhuǎn)換成飛輪蓄能器13的動(dòng)能。因此在制動(dòng)過程中一方面通過使第二車橋的電機(jī)11、12以發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子14，另一方面機(jī)械地通過驅(qū)動(dòng)軸4來驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子14。由此與僅僅使用一個(gè)車橋的制動(dòng)能的混合動(dòng)力車相比，可以將更大的制動(dòng)能部分輸送到轉(zhuǎn)子14。
[0025]在圖2中示出所述制動(dòng)過程與時(shí)間的關(guān)系，其中可定性地看出車輛速度、電機(jī)轉(zhuǎn)速和(在變速前的)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。可以看出，車輛速度近似恒定地降低。在制動(dòng)過程開始時(shí)自動(dòng)變速器3以第6擋位運(yùn)行，在開始時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速。通過在摩擦接合裝置23上的打滑補(bǔ)償轉(zhuǎn)速差，由此加熱摩擦接合裝置。摩擦熱通過熱交換器排出，其中，接合裝置23在油池中運(yùn)行，它與發(fā)動(dòng)機(jī)2的冷卻水循環(huán)回路耦合。
[0026]在圖2中可以看出，在制動(dòng)過程期間轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速上升。如果電機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(在變速前)是相同的，則轉(zhuǎn)子不能繼續(xù)加速。然后自動(dòng)變速器3切換到更低的擋位、即從第6擋位到第5擋位，由此提高驅(qū)動(dòng)軸25在摩擦接合裝置23的輸入端上的轉(zhuǎn)速。在這種狀態(tài)下，轉(zhuǎn)子14繼續(xù)加速。類似地分級(jí)地切換到更低擋位，直到在第I擋位中不能再使轉(zhuǎn)子繼續(xù)加速。自動(dòng)變速器3的這種切換過程自動(dòng)地由控制器觸發(fā)。在這個(gè)狀態(tài)下，飛輪蓄能器13的轉(zhuǎn)子14以非常高的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。為了使得由于摩擦效應(yīng)引起的能量損失最小化，借助密封件20密封飛輪蓄能器13的殼體19，通過真空泵22對(duì)殼體19的內(nèi)部排真空，由此可以在一定的時(shí)間內(nèi)保持作為動(dòng)能儲(chǔ)存在轉(zhuǎn)子14中的能量。在這種狀態(tài)下，摩擦接合裝置23再次分離。在飛輪蓄能器13內(nèi)部中的內(nèi)部接合裝置26同樣分離，這起到不驅(qū)動(dòng)不必要的部件的作用。
[0027]在加速過程期間可以使用儲(chǔ)存在轉(zhuǎn)子14中的動(dòng)能。在這個(gè)運(yùn)行狀態(tài)中，包括轉(zhuǎn)子14和定子15的第三電機(jī)18作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，由此制動(dòng)轉(zhuǎn)子14。通過發(fā)電機(jī)方式的運(yùn)行產(chǎn)生電流，該電流通過導(dǎo)線17和電力電子設(shè)備16被輸送到電機(jī)11、12。由此加速第二車橋的車輪8、9。通過電能引起的這種加速附加于如下轉(zhuǎn)矩起作用:該轉(zhuǎn)矩通過發(fā)動(dòng)機(jī)2產(chǎn)生并且通過自動(dòng)變速器3和驅(qū)動(dòng)軸4輸出到第一車橋7。
【權(quán)利要求】
1.一種混合動(dòng)力車，包括發(fā)動(dòng)機(jī)連同用于驅(qū)動(dòng)至少一車橋的車輪的驅(qū)動(dòng)軸以及至少一電機(jī)，該至少一電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述車橋的車輪或至少一個(gè)另外的車橋的車輪，其中，所述至少一電機(jī)能在制動(dòng)過程中作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行并且能在加速過程中作為馬達(dá)運(yùn)行，該混合動(dòng)力車還包括與所述至少一電機(jī)耦合的另一電機(jī)，該另一電機(jī)包括一具有轉(zhuǎn)子的飛輪蓄能器，該飛輪蓄能器能在制動(dòng)過程中被充載并且能在加速過程中被卸載， 其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子(14)能通過至少一可切換的接合裝置(23)與能被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的所述至少一車橋(7)的驅(qū)動(dòng)軸(4)機(jī)械地耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 所述可切換的接合裝置(23)設(shè)計(jì)成摩擦接合裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 在所述摩擦接合裝置(23)與能被發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的車橋的驅(qū)動(dòng)軸(4)之間布置有可切換的變速器(3).
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 所述飛輪蓄能器(13)布置在密封的或可密封的殼體(19)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 容納飛輪的殼體(19)能借助真空泵(21)排真空。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 所述飛輪蓄能器(13)包括內(nèi)部的接合裝置(26).
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 通到飛輪的殼體(13)中的驅(qū)動(dòng)軸(21)能借助密封件(20)密封，該密封件優(yōu)選是錐形的。
8.根據(jù)權(quán)利要求3至7中任一項(xiàng)所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 該混合動(dòng)力車具有用于變速器的控制裝置，該控制裝置用于在制動(dòng)過程中調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，其中，所述變速器優(yōu)選為自動(dòng)變速器0。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 所述另一電機(jī)(18)包括轉(zhuǎn)子(14)和定子(15),其中，所述轉(zhuǎn)子(14)或者所述定子(15)具有永久磁鐵。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中任一項(xiàng)所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 所述可切換的摩擦接合裝置(23)配備有防抱死制動(dòng)系統(tǒng)。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 該混合動(dòng)力車包括換能器，用于在制動(dòng)過程中將與發(fā)動(dòng)機(jī)(2)耦合的驅(qū)動(dòng)軸(4)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成氣動(dòng)能、液壓能或電能并且輸送到飛輪蓄能器(13)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 對(duì)于產(chǎn)生氣動(dòng)能的換能器的情況設(shè)有與飛輪蓄能器(13)耦合的渦輪。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的混合動(dòng)力車， 其特征在于， 所述摩擦接合裝置 (23)與熱交換器耦合，尤其與油熱交換器/冷卻水熱交換器耦合。
【文檔編號(hào)】B60K6/547GK103842195SQ201280047104
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月29日
【發(fā)明者】J·達(dá)維德齊亞科, S·克萊門特, M·席費(fèi)爾 申請(qǐng)人:奧迪股份公司