扭矩矢量控制装置的制作方法

本发明涉及一种扭矩矢量控制(torque vectoring)装置，更特别的，本发明涉及一种扭矩矢量控制装置，该扭矩矢量控制装置受控为至少在第一模式和第二模式下运行。

背景技术：

在现代四轮车辆，例如汽车中，电机可以对传统内燃发动机提供替代选择，并通过所谓的扭矩矢量控制对驱动扭矩分配提供额外控制。

为电机提供驱动扭矩的情况下，电推进电机可以设置为车辆的唯一驱动单元，或者与内燃机串联或并联，从而形成所谓的混合动力汽车。

相同申请人的WO2010101506中公开了驱动组合的一个例子，该驱动组合包括电驱动电机以及扭矩矢量控制电机。

现今，客车的电力系统是基于12V的。由于相对较低的电压，针对高电力设备，例如电动推进单元提出的方案要求额外的电源和大功率电子设备。这导致大电流，可能引起较高损失并增大电缆尺寸。

近年来，出现了对现有12V系统增加48V电力系统的趋势。随着电力增加，可以应用新的改进方案，取代之前需要额外大功率电子设备的方案。

一个例子是混合技术，即为现有内燃机驱动装置增加电驱动装置，并允许汽车由电驱动，或内燃机驱动，或二者驱动的技术。本申请人之前针对混合驱动提出了多种解决方案，例如WO2010101506或WO2012066035中公开的解决方案。这些系统包括用于推进目的的大功率电机，以及用于扭矩矢量控制目的的较小电机。如果48V可用，则可以只使用单个电机和传动装置就开发设计出混合驱动，传动装置配置为在第一模式和第二模式之间切换，在第一模式中，电机被用作进行推进的次要驱动源，在第二模式中，电机用于重新分配驱动扭矩(例如，来自主驱动器)。

用于推进，扭矩矢量控制，或二者的电机可以配置有液压致动齿轮，从而提供更宽范围的电机运行参数，例如，这些参数关于扭矩输出和旋转速度。

此外，还需要对电机进行冷却。这可以通过向电机供油实现，其中冷却油围绕电机的旋转部件循环。

由于使用了启动齿轮开关的操纵机构，以及用于推进，扭矩矢量控制或推进及扭矩矢量控制的电机，因此需要两个液压系统。为了降低复杂度和成本，使用能够提供齿轮开关以及冷却的单个液压系统是有利的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种扭矩矢量控制装置，或混合驱动装置，它能够轻易配置为以双模式运行，即混合驱动和扭矩矢量控制。扭矩矢量控制装置配置为以低于高压的中等电压，例如48V运行，该电压比用于混合技术的现有高电压系统(例如，300V)低得多。

根据另一个方面，提供了一种扭矩矢量控制装置。

根据一个特定方面，提供了根据独立权利要求的扭矩矢量控制装置。从属权利要求中限定了优选实施方式。

附图说明

参考附图对本发明进行更详细的描述，在这些附图中：

图1是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图2a是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图2b是图2a所示装置的横截面图；

图3是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图4是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图5是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图6是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图7是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图8是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图9a是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图9b是图9a所示装置的横截面图；

图9c是图9a所示装置的等距视图；

图10a是根据一种实施方式，受控为提供扭矩矢量控制的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图10b是图10a所示装置的横截面示意图，该装置受控为空档(neutral)或断开状态；

图10c是图10a所示装置的横截面示意图，该装置受控为驱动状态；

图10d是图10a所示装置的横截面示意图，该装置受控为驱动二挡状态；

图10e是图10a所示装置的横截面图；

图10f是图10a所示装置的等距视图；

图11a是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图11b是图11a所示装置的横截面图；

图11c是图11a所示装置的等距视图；

图12a是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面图；

图12b是图12a所示装置的等距视图；

图13是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图14a是根据一种实施方式，受控为提供扭矩矢量控制的扭矩矢量控制装置的横截面示意图；

图14b是图14a所示装置的横截面示意图，该装置受控为空挡或断开状态；

图14c是图14a所示装置的横截面示意图，该装置受控为驱动状态；

图14d是图14a所示装置的横截面图；

图14e是图14a所示装置的等距视图；

图15是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面图；

图16a是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面图；

图16b是图16a所示扭矩矢量控制装置的示意图；

图17是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面图；

图18是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的横截面图；

图19是根据一种实施方式，包括扭矩矢量控制装置的分动箱的示意图；

图20是根据一种实施方式的扭矩矢量控制装置的示意图；

图21a是图20所示扭矩矢量控制装置的等距视图；图21b是图20和图21a所示扭矩矢量控制装置的横截面图；

图22是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图23是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图24是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图25是根据一种实施方式的传动布局的等距视图；

图26是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图27是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图28是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图29是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图30是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图31是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图32是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图33是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图34是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图35是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图36是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图37是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图38是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图39是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图40是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图41是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图42是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图43是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图44是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图45是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图46是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图47是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图48是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图49是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图50是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图51a-c是根据一种实施方式的传动布局的示意图；

图50是根据扭矩矢量控制装置的一种实施方式的传动布局的示意图；以及

图51是根据扭矩矢量控制装置的一种实施方式的传动布局的示意图。

具体实施方式

接下来描述扭矩矢量控制装置的各种实施方式。对于参考图1-49描述的所有实施方式，扭矩矢量控制装置共享若干特定特征，即

i)扭矩矢量控制装置可以按至少两种模式运行，其中一种模式对应于扭矩矢量控制模式，另一种模式对应于驱动模式；

ii)扭矩矢量控制装置包括单个电机，该电机可以通过传动装置与差动机构连接，并且其中电机可以根据与不同模式对应的两种或更多种方式与传动装置连接；

iii)扭矩矢量控制装置可以在车辆，例如客车中以许多不同方式，并且针对许多不同类型的驱动配置实施。

对于图50-51所示的实施方式，扭矩矢量控制装置仅以一种模式，即扭矩矢量控制模式与车轴连接。

在详细描述扭矩矢量控制装置之前，先给出一些一般性评论。客车或其他四轮车辆通常都期望配置有混合驱动。混合驱动提供了将驱动源从内燃机变为电机(反之亦然)的可能性，或者在驱动前轴和后轴之一的内燃机之外使用驱动前轴和后轴中另一者的电机，从而能提供全轮驱动的可能性。

特别适用扭矩矢量控制装置的动力传动系统配置的一个典型示例是四轮车辆，例如客车，其具有驱动前轴的内燃机和电驱动后轴。后轴由根据本申请所描述的任意实施方式的扭矩矢量控制装置驱动，并且车辆可以只由内燃机驱动(即，前轮驱动)，只由扭矩矢量控制装置驱动(即，后轮驱动)，或者由内燃机和扭矩矢量控制装置的组合驱动(即，全轮驱动)。如下所述，扭矩矢量控制装置可以在内燃机驱动车辆时提供扭矩矢量控制。

此外，在一些实施方式中，前轴可以与后轴连接，允许所有轮子由内燃机(或者通常驱动前轴的任何其他推进单元)驱动。例如，该连接可以通过限滑联轴器和万向轴实现，由此当以扭矩矢量控制模式运行时，扭矩矢量控制装置在后轮之间提供扭矩传递。

应该理解，不同动力传动系统配置可以应用于本申请的扭矩矢量控制装置，例如，扭矩矢量控制装置可以用于纯电动车，可以设置在前轴而不是后轴上，等等。此外，扭矩矢量控制装置还可以和参考图19所描述的分动箱一起使用。

本实施方式作为针对预定条件的解决方案已被开发和发明。对于以48V电压运行的典型客车，假定最大车轮转速大约为2000rpm，对应车速为250km/h。还假定混合驱动限制为100km/h，扭矩矢量控制装置的电机的最大速度为16000rpm。扭矩矢量控制的最大扭矩假定为1200Nm，扭矩矢量控制的期望齿轮减速比(gear reduction)为20。还假定整个传动装置(齿轮和差动机构)的效率为90％，而齿轮的效率仅为95％，计算得到电机的最大扭矩大约为67Nm。相应地，计算得到在混合运行期间，应用到车轮上的最大扭矩大约为1250Nm。

现在参考图1，描述扭矩矢量控制装置100的一种实施方式。扭矩矢量控制装置100设置在车辆1的轴10上。轴10包括差动机构20。扭矩矢量控制装置100设置在差动机构20的一侧上，并且包括电机110和用于以至少两种不同方式将电机110与差动机构20连接的传动装置120。

扭矩矢量控制装置包括两个离合器130a，130b，以及两个行星齿轮组140a，140b。电机110驱动第一行星齿轮组140a的太阳轮。当第一离合器130a被启动以制动第一行星齿轮组140的齿圈时，来自电机110的输入扭矩通过第一行星齿轮组140a的行星架被提供给差动机构20的输入轴。因此，扭矩矢量控制装置100驱动轴10。如果第一离合器130a打开，而第二离合器130b啮合，则来自电机110的扭矩将加到差动机构右侧上的已有驱动扭矩上，或从已有驱动扭矩减掉。因此实现扭矩矢量控制。离合器130a，130b可以是现有技术中任意合适类型的离合器。减速比(reduction)(电机到差动机构)的范围可以为5：1。

在图2a和2b中，显示了扭矩矢量控制装置100的另一种实施方式。方案和图1所示的方案类似，但是增加了另一个行星齿轮组140c以增加减速比。如果每个行星齿轮组提供5:1的减速比，则扭矩矢量控制装置100的传动装置的整个减速比将为25:1。

图3显示了扭矩矢量控制装置100的另一种实施方式。图2中的行星齿轮140a-c被行星齿轮140a，140b取代，行星齿轮140a，140b的行星架具有两个齿轮，因此由电机驱动的第一行星齿轮组140a的第一太阳轮与行星架的第一齿轮啮合，并且与第二行星齿轮140b连接的太阳轮与行星架的第二齿轮啮合。当第一离合器130a啮合时，电机110仅驱动差动机构的输入轴，对应于混合驱动。当第二离合器130b啮合时，电机110将和差动机构的输入轴和输出轴连接，对应于根据参考下面图12a-b所描述原理的扭矩矢量控制模式。

图4显示了扭矩矢量控制装置100的另一种实施方式，该实施方式与图2a-b中显示的实施方式相似。但是，在第一行星齿轮140a和差动机构之间设置有附加行星齿轮140c，因此，当电机110和差动机构20的输入轴连接时，附加行星齿轮140c只与电机110连接。

图5显示了扭矩矢量控制装置100的另一种实施方式，和图3所示的实施方式相比，具有相似配置。当第一离合器130a啮合时，电机110将与差动机构20的输入轴连接，以实现混合驱动模式。当第二离合器130b啮合时，电机110将与差动机构20的输出轴连接，从而以扭矩矢量控制模式运行。

图6显示了扭矩矢量控制装置100的另一种实施方式。当第一离合器130a啮合时，电机110将与差动机构20的输入轴连接，以实现混合驱动。当第二离合器130b啮合时，电机110将与差动机构20的输出轴连接。

图7显示了扭矩矢量控制装置100的一种实施方式。与图2a中所示相似，扭矩矢量控制装置100具有三个行星齿轮140a，140b，140c。除了第一离合器130a和第二离合器130b之外，还设置有第三离合器130c以允许扭矩矢量控制装置100以双速混合模式运行。通过在闭合第二离合器130b的同时打开第一离合器130a和第三离合器130c，实现扭矩矢量控制。通过闭合第一离合器130a，打开第二离合器130b和第三离合器130c实现低速混合驱动。齿轮减速比大约为25:1。通过闭合第三离合器130c，打开第一离合器130a和第二离合器130b实现高速混合驱动。通过打开第一离合器130a，第二离合器130b和第三离合器130c实现空挡或断开模式。

图8显示了一种改进的扭矩矢量控制装置100，其中和参考图7所描述的实施方式相比，省略了第一离合器130a。因此，低速混合驱动不再可用，通过打开第二离合器130b，闭合第三离合器130c实现混合驱动。通过闭合第二离合器130b，打开第三离合器130c实现扭矩矢量控制。

图9a-c显示了扭矩矢量控制装置100，该扭矩矢量控制装置100与图1所示的实施方式相似，但是还包括设置在电机110和第一行星齿轮140a的太阳轮之间的附加减速比。该减速比范围可以为3-4:1。

图10a-f显示了图9a-c所示的扭矩矢量控制装置100的特定实施方式，混合模式和扭矩矢量控制模式之间的改变通过致动器150实现，致动器150包括致动套筒151，其将电机110与传递装置120连接。传递装置120包括第一减速齿轮和两个行星齿轮140a，140b。从图10a开始，显示了扭矩矢量控制模式。为此，致动器150连接第一行星齿轮140a和第二行星齿轮140b的环轮。通过将环轮彼此断开实现图10b所示的空挡模式。通过制动第一行星齿轮的环轮以使输入扭矩通过第一行星齿轮140a的行星架提供给差动机构20，实现混合驱动模式。图10d显示了一种可选的实施方式，其中致动器150可以将第一行星齿轮140a的行星架与第一行星齿轮的环轮连接。该连接实现二挡混合驱动模式。

图11a-c显示了根据另一种实施方式的扭矩矢量控制装置100，其与图9所示的实施方式相似，但是电机110同轴设置在轴上，该轴位于差动机构20的一侧，和设置有传动装置120的一侧相对。此外，在电机110和第一行星齿轮组140a之间设置有附加减速齿轮，该附加减速齿轮优选提供范围为3-6:1的减速比。

图12a-b显示了根据另一种实施方式的扭矩矢量控制装置100。在扭矩矢量控制模式中，电机110与差动机构20连接，因此当差动机构的输入轴21以和差动机构20的输出轴22相同的速度旋转时，电机110静止不动。输出轴22通过例如凸缘与车辆的驱动半轴(未显示)连接。差动机构的输入轴21形成中空轴，输出轴22穿过该中空轴延伸。

输出轴22与第一行星齿轮组140a的行星架和环轮中的一个啮合，而输入轴21与第一行星齿轮组140a的行星架和环轮中的另一个啮合。

输入轴21和/或输出轴22可以通过一个或多个齿轮与行星齿轮组连接。电机110优选通过减速齿轮驱动行星齿轮组140a的太阳轮。

行星齿轮140a和用于将输入轴21和输出轴22与行星齿轮组140a连接的可选齿轮的不同齿轮传动比计算为当输入轴21和输出轴22以相同速度旋转时，即当车辆的左轮和右轮以相同速度旋转时，电机110不运行或旋转。通过借助电机110施加扭矩，可以抵消两个轮子之间以及轴21，22之间的转速差。或者，电机110可以用于在两个轮子之间产生任何需要的转速差。

图12a-b的实施方式还包括致动器150，致动器150配置为将输出轴22从传动装置120断开。因此，当扭矩矢量控制装置100受控为提供混合驱动时，致动器150受控为断开输出轴22，因此电机110只驱动输入轴21。WO2012/082059描述了当在扭矩矢量控制模式下使用时该实施方式的更多细节。

图13显示了扭矩矢量控制装置100的另一种实施方式。电机110驱动第一行星齿轮组140a的太阳轮，差动机构(壳体)的输入轴与行星架连接。差动机构的输出轴与环轮连接。设置致动器150以控制环轮的制动，以及将环轮与差动机构输出轴连接或断开，从而实现扭矩矢量控制或混合驱动。因此，图13所示的实施方式的运行方式和图12a-b所示的实施方式相似，但是致动器150设置在行星齿轮组上，而不是差动机构的输出轴上。

图14a-e显示了根据特定实施方式的扭矩矢量控制装置100，其基于和图12a-b相同的原理。电机110通过行星齿轮组140a与差动机构连接。差动机构20的输入轴与齿圈连接，而差动机构的输出轴通过减速齿轮与行星架连接。因此，电机110驱动太阳轮。设置致动器150，简单地通过对行星架进行制动，或者通过将行星架从减速齿轮连接或断开，从而改变装置100的模式。

在图14a中，通过连接行星架和差动机构的输出轴，实现扭矩矢量控制。在图14b中，通过将行星架从差动机构的输出轴断开，实现空挡模式。在图14c中，通过对行星架进行制动实现混合驱动。

图15和16显示了扭矩矢量控制装置100的实施方式，通过一个或多个行星齿轮组实现差动机构。因此，在不存在车轴的机械输入驱动的情况下，这些实施方式是特别有利的。

在图15中，差动机构是行星齿轮差动机构，因此当以扭矩矢量控制模式运行时，电机110与差动机构20的两个输出轴连接。传动装置120和图1所示的传动装置120类似。

图16a-b显示了扭矩矢量控制装置100的另一种实施方式，其基于WO2006/068607中描述的相同原理，电机110与双离合器包130连接。双离合器包的致动将确定运行模式，即混合驱动或者扭矩矢量控制模式。

图17显示了扭矩矢量控制装置100的另一种实施方式，该实施方式与图1所示的实施方式相似，但是两个离合器130a-b被致动器150取代，致动器150的形式为带花键的连接套筒(shifting sleeve)。优选地，致动器150由DC电机，或双向泵控制。致动器150(例如，形式为爪形离合器)优选设计为使其朝空挡位置偏置，由此能够脱离扭矩矢量控制模式或混合模式，还在所述电机110提供扭矩时能够脱离扭矩矢量控制模式或混合模式。这是有利的，因为在动态事件中，例如ESP或ABS，可以断开电机110，因此防止其过速。此外，在导致电机产生过高扭矩的故障模式下，也可以利用在扭矩作用下断开以确保车辆和驾驶员的安全。

图18显示了致动器150的另一种实施方式，致动器150包括带花键的连接套筒，以及用于实现扭矩矢量控制的摩擦式离合器(例如，利用盘，圆锥体等)。带花键的连接套筒优选通过弹簧加压到空挡位置。通过离合器压力控制，离合器的使用实现了附加的扭矩限制和监控功能，因为扭矩矢量控制过程中的扭矩永远不会高于所施加的压力。此外，所示实施方式提供了两种分开的控制路径以实现简化的功能安全。摩擦离合器还能够在由于过高车轮差速而引起过速的情况下使电机断开，在ESP或ABS过程中可能如此。举例来说，致动器150可以由双向泵致动。

图19显示了包括扭矩矢量控制装置100的分动箱200。分动箱包括驱动差动机构20的输入轴210。差动机构20具有第一输出，即后轴220，以及第二输出，即前轴230。前轴230相对于后轴220不共轴地设置，这就是为什么设置链传动装置240以将差动输出产生的旋转传递给前轴230。扭矩矢量控制装置100和图1所示的扭矩矢量控制装置相似，扭矩矢量控制装置100设置在差动机构20的一个输出侧上，并包括电机110和以至少两种不同方式连接电机110和差动机构20的传动装置120。

扭矩矢量控制装置包括两个离合器130a，130b，以及两个行星齿轮组140a，140b。电机110驱动第一行星齿轮组140a的太阳轮。当第一离合器130a被启动以制动第一行星齿轮组140的齿圈时，来自电机110的输入扭矩通过第一行星齿轮组140的行星架被提供给差动机构20的输入轴。因此，扭矩矢量控制装置100提供驱动扭矩。如果第一离合器130a打开，而第二离合器130b啮合，则来自电机110的扭矩将加到差动机构上的已有的驱动扭矩上，或从已有的驱动扭矩减掉。因此，实现了前轴和后轴之间的扭矩矢量控制。离合器130a，130b可以是现有技术中任意合适类型的离合器，并且减速比(电机到差动机构)的范围可以为5：1。

如图19所示，图1中的扭矩矢量控制装置100只需进行小修改就可以用于分动箱应用。参考图2-18描述的扭矩矢量控制装置也可以按照类似方式修改，从而为分动箱提供扭矩矢量控制功能。

图20a显示了扭矩矢量控制装置100的另一种实施方式。扭矩矢量控制装置100和图9所示扭矩矢量控制装置具有一些相似之处。扭矩矢量控制装置100设置在车辆1的轴10上。轴10包括差动机构20。扭矩矢量控制装置100设置在差动机构20的一侧上，并且包括电机110和用于以至少两种不同方式将电机110与差动机构20连接的传动装置120。

扭矩矢量控制装置包括两个离合器130a，130b，以及两个行星齿轮组140a，140b。电机110驱动第一行星齿轮组140a的太阳轮，或者第一行星齿轮组140a的行星架。当第一离合器130a被启动以使电机110驱动第一行星齿轮组140的行星架时，来自电机110的输入扭矩通过第一行星齿轮组140的行星架被提供给差动机构20的输入轴。因此，扭矩矢量控制装置100以混合模式驱动轴10。如果第一离合器130a打开，而第二离合器130b啮合，则来自电机110的扭矩将通过第二行星齿轮组140b的行星架加到差动机构右侧上的已有驱动扭矩上，或从已有驱动扭矩减掉。通过这种方式，扭矩将通过差动机构同时在左侧上添加或减掉。因此实现扭矩矢量控制。如果第一离合器130a和第二离合器130b打开，即断开，则实现空挡。离合器130a，130b可以是现有技术中任意合适类型的离合器。

通过第二行星齿轮组140b在电机110和差动机构20之间提供第一减速。例如，减速比的范围为4：1。在电机110和第一行星齿轮组140a之间设置附加减速。减速为两步减速，举例来说，每一步的范围可以是3-4:1。

图21a和21b显示了扭矩矢量控制装置的机械结构。

在分动箱200的另一种实施方式中，两个离合器130a，130b可以是单向离合器，例如自由轮离合器。在该实施方式中，扭矩矢量控制装置100可以按照电机提供驱动扭矩的模式运行。在该模式中将实现扭矩矢量控制，因此增大的扭矩将传递给后输出轴220。如果电机受控为提供制动扭矩，则混合驱动将以再生方式提供。

图22显示了根据一种实施方式的扭矩矢量控制系统100的传动布局，所述扭矩矢量控制装置100包括电机110和位于空挡位置的爪形离合器111。当离合器111位于第一位置时(图中的左侧连接)，电机110驱动左轴112。当离合器111位于第二位置时(图中的右侧连接)，电机110驱动行星齿轮组140和右输出轴114。左输出轴和右输出轴以相反方向旋转，由此实现扭矩矢量控制。

图23显示了根据一种实施方式的扭矩矢量控制系统100的传动布局。系统100包括电机110和位于空挡位置的爪形离合器111。电机驱动第一行星齿轮组140a，并且当离合器位于第一位置(图中右侧)时，它与行星齿轮组140a连接。当离合器111位于第二位置(图中的左侧连接)时，它不与行星齿轮组140连接，但是与差动机构连接。

图24所示的传动装置和图23所示传动装置具有基本上相同的布局，但是电机的减速齿轮以不同方式设置。

图25显示了当应用于车轴时图24中的传动装置。

图26显示了另一种传动布局100。电机110驱动第一行星齿轮组140a和差动机构的壳体。通过第一行星齿轮组140a，轴174和差动机构的输入轴被驱动。轴174反过来驱动第二行星齿轮组140b，第二行星齿轮组140b又驱动差动机构的输出轴。由此实现扭矩矢量控制。

图27所示传动布局100包括电机110，电机100驱动第一行星齿轮组140a的环轮，环轮驱动行星架，行星架继而驱动差动机构的壳体，并通过太阳轮驱动第二行星齿轮组140b。第二行星齿轮组140b与爪形离合器111连接。当离合器111位于第一位置时(图中的右侧连接)，它是不连接的。当离合器111位于第二位置时(图中的左侧连接)，它与第二行星齿轮组140b连接。

图28显示了另一种传动布局100。该传动布局100包括电机110，第一行星齿轮组140a和第二行星齿轮组140b，差动机构以及爪形离合器111。当爪形离合器111位于第一位置时(图中左侧)，电机110驱动第一行星齿轮组140a和差动机构的壳体。当爪形离合器111位于第二位置时(图中右侧)，它与第二行星齿轮组140b连接以提供扭矩矢量控制。

图29，30，31和32显示了扭矩矢量控制系统的第一路线的四种实施方式。所有实施方式包括电机110，爪形离合器111，第一行星齿轮组140a和第二行星齿轮组140b。这些系统被封装以适合选择器。该结构的优点是易于生产，因此适于系列化生产。在这些实施方式中，由于向一侧偏置，差动轴承的负荷将增加。

图33-34显示了扭矩矢量控制系统100的第二路线的两种实施方式，其中电机110驱动第一行星齿轮组140a的齿圈而非太阳轮。在该实施方式中，可以改变行星传动比。在图33中，爪形离合器111驱动第一行星齿轮组140a上的行星齿轮，通过行星齿轮的传动比对部件减速。在图34中，爪形离合器111与齿圈连接。

图35显示了具有连杆传动174的扭矩分配矢量控制行星系100，其围绕差动机构的外部在轴之间形成平衡轴。因此利用轴174连接两个行星齿轮组140a，140b。第一行星齿轮组140a包括具有外齿轮装置的环轮。爪形离合器111将电机轴与齿轮连接，或者不与齿轮连接以实现空挡。该实施方式包括分配行星扭矩矢量控制。由于行星系通过轴174连接，由于扭矩减半，系统具有改善的扭矩矢量控制行星系额定载荷。该实施方式需要理解齿轮之间的传动比是如何降低连接轴的速度的。

图36-37显示了直接驱动差动锥形齿轮的扭矩矢量控制系统。将扭矩矢量控制直接应用于差动机构内的锥形齿轮。电机速度和轮速关联。这要求大电机高速施加矢量控制扭矩。为使用相同电机，功能将被限制到较低的速度。

图38显示了扭矩分配矢量控制系统，其包括穿过第二内部锥形齿轮组的连杆传动。扭矩矢量控制行星系分配到差动机构的每一侧，而太阳轮通过第二锥形齿轮组连接在一起。由于扭矩分配，这为系统提供了改进的轴向封装，以及改进的行星载荷。但是，这增加了部件的数量和系统的复杂性。该系统还要求在一侧上设置惰轮302以校正外部锥形齿轮组的方向变化。

图39-43显示了扭矩分配矢量控制行星系，其具有穿过行星差动机构中间的连杆传动。在该实施方式中，使用了行星差动机构。为了简单起见，图39显示了相同轴上的行星齿轮303。图39显示了电机的齿轮系304。在一种实施方式中，该齿轮系304为行星齿轮系。

在该系统中，扭矩矢量控制行星系分配到差动机构的每一侧，同时利用穿过差动机构行星架的连接轴连接公共部件。这需要使用行星差动机构。该实施方式的优点是可以为系统提供良好的轴向封装。

图44-45显示了扭矩分配矢量控制系统，其具有穿过锥形齿轮差动机构中间的连杆传动。在该实施方式中，扭矩矢量控制行星系分配到差动机构的每一侧，同时利用穿过行星架的连接轴连接公共部件。图44显示了齿轮系304。在一种实施方式中，该齿轮系是行星齿轮系304。图45显示了锥形齿轮差动机构305，它与连接太阳轮306的行星轮嵌套(nest)。该系统与参考图39-43描述的系统类似，但是其包括锥形齿轮差动机构以防止行星差动机构性能问题。

图46-47显示了一种包括双行星差动机构的系统。通过双行星差动机构，允许利用太阳轮和行星架访问两个驱动轴。扭矩矢量控制系统利用二级周转圆系统向这些路径中的每一个施加额外扭矩。该实施方式的优点是改善了轴向封装。图46显示了电机的齿轮系307。在一种实施方式中，齿轮系为行星齿轮系307。图47显示了双行星周转圆差动机构308，以及混合选择器309。

图48显示了双速概念。图49a-49c显示了爪形离合器的不同位置。在图49中，爪形离合器处于扭矩矢量控制模式，在图49b中，爪形离合器处于第二速度模式，在图49c中，其处于第一速度模式。

图50-51显示了本发明的另一个方面，其实施扭矩矢量控制而无需混合驱动的附加功能。图50显示了扭矩矢量控制装置350的传动布局。其包括电机360和包括内齿轮和外齿轮的环轮361。电机360驱动环轮361的外齿轮，而内齿轮驱动第一行星齿轮组的行星架373a。行星架373a驱动左输出轴374a，以及第二行星齿轮组的行星架373b，从而驱动右输出轴374b。

图51显示了扭矩矢量控制装置300的传动布局。电机310驱动第一行星齿轮组340a的齿圈或环轮341，它反过来又驱动行星齿轮342。环轮341包括附加的外齿轮装置。行星齿轮342驱动差动机构344的右输出轴343a。行星齿轮342还驱动轴345，轴345驱动第二行星齿轮组340b，从而沿着和第一输出轴343a相反的方向驱动第二输出轴343b。由此实现扭矩矢量控制。

对于目前为止描述的所有实施方式，可以实施某些一般概念，从而改善性能。下面将描述这些常见概念中的某些概念。

冷却

在一种实施方式中，为了从扭矩矢量控制装置的电机中去除过剩热量，利用空气冷却。可以通过在电机外部设置散热凸缘和/或鳍片实现空气冷却。通过这种方式，借助凸缘或鳍片，利用环境空气从电机中去除过剩热量。

在另一种实施方式中，在电机壳内设置内部风扇(未显示)，从而提供空气冷却。此外，扭矩矢量控制装置的其他部件可以具有内部风扇以提供空气冷却。

在一种实施方式中，设置有外部风扇(未显示)以为电机提供空气冷却。

或者，可以代替内部和/或外部风扇使用任意气流提供装置来冷却电机和/或扭矩矢量控制装置的其他部件。

在一种实施方式中，电力电子设备和/或电机的冷却是通过油泵泵送冷却液压油实现的。油泵可以通过传动轴速度或者通过电机驱动。油泵的油流量可以由设置在与电机连接的管线中的不同位置上的速度调节和/或电气阀门或机械阀门控制。

在替代的实施方式中，可以通过向扭矩矢量控制装置的定子，绕组，和/或转子上喷油而直接使其冷却。或者，就此而言，可以使用油套或油通道。

在一种实施方式中，扭矩矢量控制装置包括油/空气或油/水热交换器。热交换器可以与扭矩矢量控制装置的外壳或其他组件一体形成，或者作为与扭矩矢量控制装置可操作地连接的单独单元被提供。

在一种实施方式中，传动装置和/或准双曲面齿轮形成油冷却回路的一部分。

在一种实施方式中，扭矩矢量控制装置具有被动油冷却回路。在这里，使用扭矩矢量控制装置的至少某些旋转部件通过被动油冷却回路围绕系统泵送冷却油。可以使用油箱从被动油冷却回路接收来油。通过使用油箱，油可以进一步冷却，因为可以通过封闭的连续气流导管从油箱排出过剩热量。油箱可以设置为使得油箱的出油口垂直定位在要冷却的部件上方。在这种实施方式中，重力将影响离开出油口的油，从而能够为要冷却的部件供油，不需要单独的泵。

在一种实施方式中，扭矩矢量控制装置包括液体冷却回路。液体冷却介质可以是水或另一种液体介质。在该实施方式中，扭矩矢量控制装置可以设置有包围电力电子设备和/或电机的护套或通道，冷却流体在所述护套或通道中流动。通过使用热传递材料，例如树脂，热量可以从转子/绕组传递给护套。护套可以与外壳或定子自身一体形成。

在一种实施方式中，在扭矩矢量控制装置中设置多个液体冷却回路，每个液体冷却回路以不同的温度运行。

在一种实施方式中，通过利用热管将热量从-例如-PE传递给环境或空气或油，借助相变热传递来提供冷却。

在一种实施方式中，使用和空调单元连接的冷却介质来冷却电力电子设备或电机。举例来说，空调单元可以只在峰值或冲击负荷期间，或者当环境为极限时才激活。空调单元可以作为上述冷却方案的补充被使用，从而实现正常运行。

模式切换使动(actuation)

在一种实施方式中，第一，第二或第三模式之间的切换可以由根据不同原理运行的控制装置执行。

电动液压使动

在一种实施方式中，第一，第二或第三模式之间的模式切换由电动液压使动装置(未显示)驱动。在这里，设置有电动泵或机械驱动泵。

在一种实施方式中，电动泵或机械驱动泵是旋转类型的或线性类型的。

在一种实施方式中，电动泵或机械驱动泵还可以是流体静力泵或流体动力泵。

在一种实施方式中，电动泵或机械驱动泵是压力控制泵。

在一种实施方式中，电动泵或机械驱动泵由电气，机械或液压使动阀门控制。

在一种实施方式中，电动泵或机械驱动泵是流量控制泵。

机电使动

在一种实施方式中，电机和/或旋转螺线管是直接作用的，或者具有传动装置，例如滚珠坡道，行星齿轮，偏心轮，螺丝，减速齿轮，涡轮，凸轮，行星丝杠，滚珠丝杠，拨叉，杠杆，和/或滚筒坡道。

气动使动

在一种实施方式中，第一，第二或第三模式之间的模式切换由真空或流体压力驱动。

电磁

在一种实施方式中，第一，第二或第三模式之间的模式切换由直接作用的螺线管或通过机构作用的螺线管驱动。

机械使动

在一种实施方式中，第一，第二或第三模式之间的模式切换由直接机械使动而驱动，例如，受速度，力或扭矩的控制。

压电使动

在一种实施方式中，第一，第二或第三模式之间的模式切换通过压电使动而驱动。

相变材料使动

在一种实施方式中，第一，第二或第三模式之间的模式切换通过使用记忆材料，借助相变材料使动而驱动。

活动模式检测

不管模式驱动装置是什么类型，电机的活动模式或当前模式可以通过模式检测装置检测。

在一种实施方式中，模式检测装置包括单独的传感器，例如，霍尔传感器，解析器，编码器，电位计，GMR，MR，或用于检测电机活动模式的PLCD。

在一种实施方式中，模式检测装置包括用于检测电机活动模式的压力传感器。

在一种实施方式中，模式检测装置包括用于检测电机活动模式的电机电流/电压/速度监控单元。

电机

在一种实施方式中，电机是开关磁阻电机(SRM)。该电机原则上只提供比所要求扭矩低的扭矩响应于缺陷转子位置信号。在一个或多个相导体破坏，完全失去控制电子设备，或短路的情况下，SRM电机将完全不提供任何扭矩，这对安全而言具有巨大优势。

在一种实施方式中，电机是感应电机，例如鼠笼式感应电机(SCIM)或绕线转子感应电机(WRIM)。

在一种实施方式中，电机是他励同步电机，也称为绕线转子同步电机(WRSM)。

在一种实施方式中，电机是可变磁阻电机或同步磁阻电机。

在一种实施方式中，电机是永磁电机。

在一种实施方式中，电机是无刷直流电机。

在一种实施方式中，电机是直流电机。

在一种实施方式中，电机设置或不设置有转子位置传感器反馈。

整体方面

在一种实施方式中，使用普通的液压流体，例如油实现电机的冷却以及模式激活。

在一种实施方式中，使用第一类型的液压流体进行模式激活，使用第二类型的第二液压流体进行冷却。

在一种实施方式中，使用第一类型的液压流体进行模式激活，并且使用第一类型的第二液压流体进行冷却。

在一种实施方式中，差动机构为锥式，行星式，冠状齿轮(Kronenrad)式。

在一种实施方式中，扭矩矢量控制装置设置有用于轴组合的模块化设计，所述轴组合包括不带TV的后驱动模块(RDM)，带机械TV的RDM，带差动制动器的RDM，或带有电力驱动并且带有或不带有机械功率输入的轴。

在一种实施方式中，扭矩矢量控制装置包括两个电机，一个以扭矩矢量控制模式运行，一个以混合模式运行。

在一种实施方式中，扭矩矢量控制装置包括轴承，所述轴承设置为在正常运行过程中减少损失。此外，抵消了来自螺旋齿轮的轴向力。

在一种实施方式中，通过润滑装置主动润滑传动装置和/或准双曲面齿轮和/或小齿轮轴承。

在一种实施方式中，润滑装置的激活通过模式切换驱动器控制。

在一种实施方式中，润滑装置的激活通过轴扭矩水平被机械地控制。

在一种实施方式中，润滑装置的激活通过车轴速度被机械地控制。

在一种实施方式中，润滑装置的激活通过单独的驱动器控制。

功能安全(FuSi)

在一种实施方式中，模式切换驱动器设置为在功率损失的情况下激活第一模式。因此，通过这种方式降低了FuSi等级。

在一种实施方式中，电机设置为在安全状态下不提供扭矩。

在一种实施方式中，电机，例如SRM或WRSM型电机在安全状态下短路。因此，通过这种方式降低了FuSi等级。

在一种实施方式中，扭矩矢量控制装置具有差速限制，通过离心式离合器，粘性制动器，摩擦制动器或液压制动器防止电机超速。因此，通过这种方式降低了FuSi等级。

在一种实施方式中，通过扭矩测量/估计来降低FuSi等级，所述扭矩测量/估计利用扭矩传感器或其他传感器来估计扭矩。

在一种实施方式中，通过功能分解为并行控制通路，例如通过附加的内部微控制器或外部ECU，例如ESP/ABS系统来降低FuSi等级。

在一种实施方式中，通过查对车辆动力学模型的合理性来降低FuSi等级。

电力电子设备(Power Electronics)

在一种实施方式中，电力电子设备集成在电机中，从而避免昂贵的电缆和接头。

在一种实施方式中，电力电子设备集成在车轴中，从而避免昂贵的电缆和接头。

在一种实施方式中，电力电子设备包含在独立的电力电子设备单元中以简化车轴封装，并在放置在乘客舱的情况下降低环境要求。