专利名称：具有增程式发动机和环境控制压缩机的电动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及在具有增程式发动机和环境控制压缩机的电动车辆中的电功率流和机械功率流。
背景技术：
客用和商用车辆包括各种电池供电部件，诸如电动机。当与混合动力车辆或电动车辆一起使用时，电动机可提供扭矩给其他车辆部件，诸如空调压缩机或热泵，它们可统一称为环境控制压缩机。混合动力车辆还可包括发动机和发电机，其延长车辆的行驶里程。
发明内容
示例车辆包括车体、第一电动机和第二电动机。第二电动机被布置在车体内且被配置为产生推进扭矩。发动机被可移除地布置在车体上，且被配置为当布置在车体上时，选择性地提供扭矩给第一电动机。环境控制压缩机被布置在车体内且被选择性地联接到第一电动机。控制器被配置为控制环境控制压缩机到第一电动机的联接，并控制发动机到第一电动机的联接。控制器还被配置为控制发动机的操作。本发明的上述特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。
图I是具有可拆卸发动机的示例电动或混合动力车辆的示意图。图2是电动或混合动力车辆的示例部件的示意图。图3是另一电动或混合动力车辆的示例部件的示意图。
具体实施例方式车辆被设置为具有第一电动机，该第一电动机配置为驱动各种车辆部件且为电源充电，而第二电动机被配置为使用来自电源或由第一电动机产生的电能推进车辆。发动机被配置为提供扭矩给第一电动机和提供扭矩给选择性地联接到第一电动机的环境控制压缩机。车辆还可包括控制器，该控制器配置为控制环境控制压缩机到第一电动机的联接。在一个可行实施方案中，车辆还包括第一离合器组件、第二离合器组件和第三离合器组件。第一离合器组件被布置第一电动机和环境控制压缩机之间，且被配置为促动以将环境控制压缩机可操作地连接到第一电动机。第二离合器组件被可操作地布置在第一电动机和发动机之间，且被配置为促动以将第一电动机可操作地连接到发动机。第三离合器组件被布置在第一电动机和变速箱之间。当经由第一离合器组件联接到发动机时，第一电动机被配置为产生电能和将电能存储在电源中。控制器被配置为控制第一离合器组件和第二离合器组件的促动。在一些可行的方式中，一些车辆部件可被布置车辆的车身(例如，车体)中。但是，发动机可以可移除地布置在车体上(例如，外部发动机)，从而发动机可以在不需要时被移、除。因而，在此所述的车辆可提供延长车辆的仅电行驶里程的各种操作模式。此外，在一些实施方式中，车辆可容纳更小的部件(例如，小电动机、更小的发动机等)，这可减小车辆的重量，并由此增加车辆的行驶里程。车辆可采取许多不同的形式，包括多个和/或可替换部件和设备。尽管示例车辆在附图中示出，在附图中示出的部件不意图是限制性的。实际上，附加或替换的部件和/或实施方式可以被使用。图I示出了示例车辆100，其具有车体105、发动机110、第一电动机115、第二电动机120、电源125、逆变器130、环境控制压缩机135、第一离合器组件140、第二离合器组件145、变速箱155、驱动联接结构160、燃料源165和控制器170。车辆100可以是任何客用或商用汽车。进一步地，在此所述的车辆100的各种特征可用在混合动力车辆100中，包括插 电式混合动力电动车辆(PHEV)或增程式电动车辆(EREV)、电池电动车辆(BEV)等。车体105可包括车辆100的配置为容纳或支撑所述各种车辆部件中的一个或多个的任何部件。例如，车辆100壳体可被配置为容纳第一电动机115、第二电动机120、电源125、逆变器130、环境控制压缩机135、第一离合器组件140以及第二离合器组件145、第三离合器组件150(见图3)等。车体105还可容纳控制器170。因而，车辆100的这些部件的每个可被布置在车体105内。在一个可行实施方案中，车体105可被配置为允许发动机110可移除地布置在车体105上。S卩，如在以下详细地讨论，当可操作地连接到第一电动机115时，发动机110可被布置在车体105上(例如，在车辆100之外)，和可从车体105容易地移除，从而车辆100可在没有发动机110的情况下运行。发动机110可包括配置为通过例如将来自燃料的能量转换为旋转运动而产生扭矩的任何装置。因而，发动机110可以是内燃发动机，其配置为通过燃烧燃料和空气混合物而产生扭矩。发动机Iio可通过让曲轴175旋转而输出扭矩。发动机110可用于在多种情况下提供动力，诸如当电源125不能提供足够量的能量给例如第一电动机115或第二电动机120进行运转时。此外，如在以下详细地讨论，发动机105被配置为相对于车体105可移除时，而第一电动机115、第二电动机120和环境控制压缩机135保持固定在车辆100内，并维持它们对车辆100的服务。发动机110的运行可通过控制器170经由例如发动机控制单元180而被无线地控制，如以下更详细地描述。第一电动机115和第二电动机120每个可包括配置为从电能产生扭矩的任何装置。第一电动机115可还被配置为当被提供了扭矩时产生电能。例如，第一电动机115可包括输出轴185,该输出轴在第一电动机115被提供了电能时旋转。第一电动机115可还包括输入轴190。当输入轴190被旋转时,第一电动机115可产生电能。替换地,第一电动机115可被配置为将扭矩从输入轴190传递到输出轴185，而不产生电能。第一电动机115可被配置为使用和产生可被使用的交流电(AC)能量，例如，以将电能提供给电源125和/或第二电动机120，如在以下详细地讨论。第二电动机120可以是驱动或推进电动机，其被配置为从电源125接收电能，该电能例如由第一电动机115产生。第二电动机120可被配置为用接收的电能产生推进扭矩，以推进车辆100。例如，第二电动机120可被配置为提供推进扭矩给车辆100的车轮205。电源125可包括配置为存储第一电动机115产生的电能和/或将电能提供给第一电动机115和第二电动机120的任何装置。例如，电源125可包括一个或多个电池，其被配置为存储由第一电动机115产生的电能。在一个可行实施方案中，电源125被配置为将电能作为直流(DC)电能存储和输出。逆变器130可包括配置为将DC能量转换为AC能量的任何装置。在一个可行的方式中，逆变器130可操作性地布置在电源125和第一及第二电动机115、120之间。逆变器130还可被配置为将由第一电动机115产生的AC能量转换为DC能量，以便存储在电源125中。此外，逆变器130可被配置为将存储在电源125中的DC能量转化为用于驱动第一电动机115和/或第二电动机120的AC能量。尽管只示出了一个逆变器130，但是车辆100可包括任意数量的逆变器130。环境控制压缩机135可包括配置为控制车辆100的环境条件的任何装置。例如，环境控制压缩机135可包括配置为给车辆100提供空气调节功能的空调压缩机和/或为车辆100供暖的热泵。在一个可行的方式中，环境控制压缩机135可操作性地连接到发动机 110、或第一电动机115或二者。为了进行空气调节，环境控制压缩机135可从发动机110和/或第一电动机115接收扭矩，并压缩制冷剂。环境控制压缩机135可包括冷凝器，其进一步冷却被压缩的空气。风扇可用于使被冷却的空气在车辆100中循环流动。为了加热，环境控制压缩机135可作为热泵操作，以为车辆100的乘客车厢供暖。第一和第二离合器组件140、145以及第三离合器组件150 (见图3)可每个包括被配置为促动和传递扭矩的任何装置，诸如液压促动或电促动的装置。例如，每个离合器组件140、145、150可包括驱动机构195和从动机构200。对于第一离合器组件140,驱动机构195可被可操作地连接到第一电动机115，从动机构200可被可操作地连接到环境控制压缩机135。当接合时，由第一电动机115产生的扭矩可被传递到环境控制压缩机135。这样，第一离合器组件140可用于选择性地将环境控制压缩机135联接到第一电动机115。第二离合器组件145的驱动机构195可被可操作地连接到发动机110，且第二离合器组件145的从动机构200可被可操作地连接到第一电动机115。当第二离合器组件145被接合时，由发动机110产生的扭矩可被传递到第一电动机115。因此，第二离合器组件145可用于选择性地将发动机110联接到第一电动机115。如在以下详细地讨论，第一和第二离合器组件130、135的操作可被电子装置控制，诸如如下所述的控制器170。变速箱155可包括被配置为将扭矩传递至车轮205的任何装置。因此，图I的发动机110可被配置为提供可推进车辆的推进扭矩。变速箱155可包括任何数量的具有不同尺寸的齿轮。如图所示，变速箱155被配置为从第一电动机115、或第二电动机120或其二者接收扭矩，并将被接收的扭矩传递到车辆100的车轮205。驱动联接结构160可包括配置为将发动机110连接到车辆100且在连接到车体105时允许发动机110提供扭矩给第一电动机115的任何装置。由此，驱动联接结构160可被可操作地布置在发动机110和第二离合器组件145之间。此外，传动联接结构160可包括机械接口，其允许发动机110可移除地布置在车体105上。即，驱动联接结构160可被配置为例如允许车辆100的司机容易地将发动机110附连到车辆100和从其拆除。在一个可行实施方案中，可从车体105之外操作驱动联接结构160。燃料源165可包括被配置为向发动机110提供燃料的任何装置。如果发动机110是内燃发动机110，则燃料源165可包括燃料囊或燃料箱，其被配置为存储汽油。尽管没有示出，燃料泵可用于将来自燃料源165的燃料提供给发动机110。
发动机控制单元180可包括被配置为控制发动机110的运行的任何装置。例如，发动机控制单元180可通过控制从燃料源165到发动机110的燃料流而控制发动机110的旋转速度。发动机控制单元180可包括或使用收发器210，其被配置为接收无线控制信号，且发动机控制单元180可被配置为基于被接收的无线控制信号控制发动机110。在一个可行实施方案中，发动机控制单元180和发动机收发器210可被磁发电机或交流发电机和能量存储装置(未示出)供电。因此，发动机控制单元180不需要到车辆100的硬连线。相反，发动机控制单元180可布置在发动机110上或发动机110的壳体内。这样，当发动机110从车体105拆除时，发动机控制单元180可从车辆100移除。控制器170可包括被配置为控制车辆100的各种部件的操作的任何装置。例如，控制器170可被配置为通过控制第一离合器组件140的促动(例如，接合)而控制环境控制压缩机135到第一电动机115的选择性联接。通过接合第一离合器组件140，控制器170可导致第一电动机115提供扭矩给环境控制压缩机135。控制器170可被配置为通过控制第二离合器组件145的促动(例如，接合)而控制发动机110到第一电动机115的选择性联接。通过接合第二离合器组件145、控制器170可导致发动机110提供扭矩给第一电动机115,这可导致第一电动机115产生电能以便存储在电源125中。控制器170还可被配置为产生和传送控制信号给发动机控制单元180。例如，控制器170可基于车辆100的乘客车厢中的加速器踏板(未示出)的促动而接收油门指令。控制器170可使用收发器210来将控制信号传送给发动机控制单元180。在一个可行实施方案中，收发器210是控制器170的一部分。但是，收发器210可替换的是与控制器170独立的装置。通常，计算系统和/或装置，诸如发动机控制单元180和控制器170，可以使用任何数量的计算机操作系统且可包括计算机可执行指令，其中该指令可通过诸如以上列出的一个或多个计算装置执行。计算机可执行指令可以从使用各种编程语言和/或技术创建的计算机程序编译或解释，所述编程语言和/或技术包括但不限于(单独或接合使用)Java 、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl等。通常,处理器(例如，微处理器)从例如存储器、计算机可读介质等接收指令，并执行这些指令，由此执行一个或多个过程，包括一个或多个此处描述的过程。这种指令和其他数据可使用各种已知的计算机可读介质储存和传输。计算机可读介质(还称为处理器可读介质)包括参与提供可被计算机(例如，计算机的处理器)读取的数据(例如指令)的任何非瞬时(例如，有形)介质。这种介质可以采用许多形式，包括但不限于，非易失介质和易失介质。非易失介质可以包括，例如，光盘或磁盘及其它持续存储器。易失介质可以包括，例如，通常构成主存储器的动态随机存取存储器(DRAM)。这种指令可以由一个或多个传输介质传输,所述传输介质包括同轴电缆、铜线和光学纤维，包括包含联接到计算机处理器的系统总线的线。计算机可读介质的一些形式可包括，例如，软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质、穿孔卡片、纸带、具有孔的图案的任何其它物理介质、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPR0M、任何其它存储芯片或编码磁带、或计算机可以从其读取的任何其它介质。在操作中，控制器170可基于环境控制压缩机135的期望操作控制第一和第二离 合器组件140、145的促动。例如，控制器170可在第一电动机115和发动机110 二者都不启动时打开(例如，脱开)第一和第二离合器组件140、145 二者，诸如当环境控制压缩机135被关闭而电源125具有足够电量以提供电能给车辆100的各种部件时。但是，如果被电源125保持的电量掉落在预定水平时，控制器170可打开(例如，脱开)第一离合器组件140、闭合(例如，接合)第二离合器组件145和点燃发动机110，从而发动机110将扭矩传递给第一电动机115。在这种构造中，第一电动机115可用作发电机，以提供可存储在电源125中的电能。第一电动机115可产生交流电能量，逆变器130可将该交流电能量转换为直流电能量以便存储在电源125中。
如果需要环境控制压缩机135，而电源125正被充电，则控制器170可闭合第一离合器组件140以可操作地将环境控制处理器连接到第一电动机115和闭合第二离合器组件145以可操作地将发动机110连接到第一电动机115。在这种构造中，发动机110提供扭矩给第一电动机115,以使得第一电动机115产生电能。第一电动机115还可将由发动机110产生的一些扭矩传递到环境控制压缩机135，从而环境控制压缩机135可被操作。这样，第一电动机115可同时操作环境控制压缩机135并为电源125充电。如果电源125的电量足够，且需要操作环境控制压缩机135，则控制器170可使发动机110不工作(例如，关闭发动机110)、闭合第一离合器组件140以可操作地将第一电动机115连接到环境控制压缩机135并打开第二离合器组件145。第一电动机115可使用存储在电源125中的电能，以将扭矩提供给环境控制压缩机135。替换地，控制器170可保持发动机110开动(例如，点火)，并闭合第一离合器组件140和第二离合器组件145 二者。第二离合器组件145可允许扭矩从发动机110传递到第一电动机115，且第一离合器组件140可允许从发动机110提供给第一电动机115的扭矩被从第一电动机115传递到环境控制压缩机135。这样，环境控制压缩机135可被发动机110操作而第一电动机115不从电源125吸取电能。控制器170还可被配置为使用第一电动机115和第二离合器组件145来转动发动机110。即，第一电动机115可打开第一离合器组件140和闭合第二离合器组件145，从而第一电动机115产生的扭矩可被传递到发动机110。控制器170可使用传递到发动机控制单元180的无线信号命令发动机110开始点火。控制器170还可命令第一电动机115开始利用存储在电源125中的电能旋转。发动机110点火和由第一电动机115提供的扭矩的组合可导致发动机110起动。在此所述的示例车辆100可允许发动机110容易地附连到车体105和从其移除。因此，在电源125可提供足够电能用于该推进第一电动机115的短程旅途中，司机或其他人可将发动机110从车体105移除。将发动机110移除可减小重量，并增加车辆100能够在仅电操作中行进的距离。但是，在会耗尽存储在电源125中的电能到长途旅行中，司机或其他人可将发动机110附连到车体105，从而电源125可被发动机110和第一电动机115充电，如上所述。由于控制器170和发动机控制单元180之间的通信可以是无线的，将发动机110附连到车体105和从其拆除可不需要司机附连和拆除电线或缆线。如上所述，驱动联接结构160可提供用于发动机110和车体105的机械接口，且不再需要提供电接口，但是在一些情况下，这也是可以需要的(例如，当不需要控制器170和发动机控制单元180之间的无线通信时)。此外，发动机110可被布置在车体105内，或替换地，在车体105上且在车辆100外侧。例如，如图I所示，发动机Iio可以是布置在车体105上的外置发动机，以例如，辅助发动机110与车辆100的附连和拆卸。图2是设置在示例性的串联混合动力传动系构造中的车辆100的部件的示意图。图2所示的车辆100的示例实施方式允许发动机110、第一电动机115和环境控制压缩机135例如具有相对小的容量(与电源125和第二电动机120相比)，因为图2所示的发动机110不推进车辆100。例如，图2所示的发动机110不需要具有比第一电动机115和环境控制压缩机135的输入总和大很多的输出能力。仅作为不例，第一电动机115和环境控制压缩机135每个可具有IOkW的最大机械输入，所以在一个可行的方式中，发动机110可具有仅15kff的最大有用输出，因为发动机110不提供扭矩给其他车辆100部件(诸如车轮205)。在另一方面，利用来自第一电动机115的8kW电能(例如，经由电源125)和来自存储在电源125中的42kW电能第二电动机120 (例如，驱动电动机)能够提供50kW的输出。
图3是设置在示例动力分流混合动力传动系构造中的车辆100的部件的示意图。图3的不意实施方式包括发动机110、第一电动机115、电源125、逆变器120、环境控制压缩机135、第一离合器组件140、第二离合器组件145和第二电动机120,如参考图I所述。车辆100还可包括变速箱155和第三离合器组件150，如上所述。像第一和第二离合器组件140、145那样，第三离合器组件150可包括被配置为促动和传递扭矩的任何一个或多个装置。例如，第三离合器组件150可包括可操作地连接到第一电动机115的驱动机构195，和可操作地连接到变速箱155的从动机构200。驱动机构195和从动机构200可接合，从而由第一电动机115产生的扭矩可经由变速箱155传递到车轮205。因而，第一电动机115可经由第三离合器组件150提供扭矩给变速箱155，以推进车辆100。在替换的操作模式中，第二电动机120可提供推进扭矩给变速箱155，以推进车辆100。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
权利要求
1.一种车辆,包括 车体； 第一电动机，布置在车体内； 第二电动机，布置在车体内，且被配置为产生推进扭矩； 发动机，可移除地布置在车体上，且被配置为，当布置在车体上时，选择性地提供扭矩给第一电动机； 环境控制压缩机，布置在车体内且选择性地联接到第一电动机；以及控制器，被配置为控制环境控制压缩机与第一电动机的联接以及控制发动机与第一电动机的联接，并且其中，控制器被配置为控制发动机的运行。
2.如权利要求I所述的车辆，还包括第一离合器组件，其被布置在第一电动机和环境控制压缩机之间，且被配置为促动以将环境控制压缩机可操作地连接到第一电动机。
3.如权利要求2所述的车辆，其中，控制器被配置为控制第一离合器组件的促动。
4.如权利要求2所述的车辆，还包括第二离合器组件，其被布置在发动机和第一电动机之间，且被配置为促动以将发动机可操作地连接到第一电动机。
5.如权利要求4所述的车辆，其中，控制器被配置为控制第二离合器组件的促动。
6.如权利要求I所述的车辆，其中，控制器被配置为产生控制信号，并且其中，控制器包括传送器，该传送器配置为无线地传送控制信号。
7.如权利要求6所述的车辆，其中，发动机包括发动机控制单元，其被配置为接收由控制器无线地传送的控制信号。
8.如权利要求I所述的车辆，其中，环境控制压缩机包括空调压缩机和热泵的至少一种。
9.如权利要求I所述的车辆，其中，将发动机联接到第一电动机导致第一电动机产生电能。
10.如权利要求9所述的车辆，还包括电源，其被布置在车体内，且配置为存储由第一电动机产生的电能。
全文摘要
本发明提供一种具有增程式发动机和环境控制压缩机的电动车辆，具体说该车辆包括车体、布置在车体内的第一电动机、布置在车体内的第二电动机，和发动机，该发动机可移除地布置在车体上，且被配置为当布置在车体上时，选择性地提供扭矩给第一电动机。环境控制压缩机被布置在车体内，且被选择性地联接到第一电动机。控制器被配置为控制环境控制压缩机到第一电动机的联接，且控制发动机到第一电动机的联接。当联接到发动机，第一电动机被配置为产生电能，以操作第二电动机。控制器还被配置为控制发动机的操作。
文档编号B60K1/02GK102673357SQ201210070779
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月16日 优先权日2011年3月17日
发明者小爱德华.D.泰特, 阿兰.G.霍尔姆斯, 马克.A.西奥巴尔德 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司