设计为包括电动机、电池和悬架的改进型轮轴的车辆动力单元的制作方法

专利名称：设计为包括电动机、电池和悬架的改进型轮轴的车辆动力单元的制作方法
技术领域：
描述了一种用于推进车辆的电动系统。描述了适合充当与燃烧发 动机协作的混合动力推进系统的陆地车辆的特殊特征。
背景技术：
适合增强穿越陆地能力的许多类型的车辆是公知的。已知类型的 陆地车辆的示例包括机动车(例如，汽车、卡车、大篷货车、雪地汽 车、轻型车和其它类型的车辆)。从它们的驱动系统的观点上，存在 车辆结构的基本变形。驱动系统通常包括后轮驱动、前轮驱动和四轮 驱动构造。常规发动机包括具有纵向和横向定向的各种气缸和非活塞 构造(例如旋转)中的四冲程循环(火花点火)和柴油发动机。电池 电动、混合动力电动和液压混合动力构造是公知的。
车轮在车辆上的布置通常是成对的，即每对中的一个设置在车辆 纵轴的相对侧上(与车辆行驶的直前方向纵向对准)，并且可包括在 车辆的前端附近的一对或多对车轮以及在车辆的后端附近的一对或多 对车轮。然而，车辆可替代地在其前端或后端中的一端包括单个车轮， 另一端具有一对车轮。传动系统通常将来自推进系统的扭矩传递到车
辆前端处的车轮(即前轮驱动或"FWD")、车辆后端处的车轮(即 后轮驱动或"RWD")、或传递到所有路面接合车轮(即全轮驱动或"AWD")，所述传动系统可包括变速齿轮装置、差动齿轮装置、分 动箱齿轮装置、传动轴、等速接头和支承该牵引力生成的任意其它部 件。
在混合动力中，在所谓的通过道路(through-the-road)的并联混合动 力构造中，公知利用内燃发动机驱动一组车轮，并利用电动机驱动一 组车轮。
目前，由车辆制造商提供的最普遍的结构中的一种结构包括内燃 发动机横向安装在车辆前部处的FWD。通常，如果制造商还希望提供 具有AWD的类似车辆，可能希望增加l)动力输出单元(PTU)，其将一 部分可用的发动机扭矩的重新导向到车辆后部处的一对车轮；2)传动 轴，其将该-一部分发动机扭矩从PTU传递到后车轮，3)设置在后车轮之 间的另外的差动齿轮装置，以及4)两个另外的半轴，其分别将发动机扭 矩从该另外的差动齿轮装置传递到后车轮中的每一个。
相反地，由车辆制造商提供的另一种普遍结构包括内燃发动机纵 向安装在车辆前部处的RWD。通常，如果制造商还希望提供具有AWD 的类似车辆，则已知的选择包括l)分动箱，其将一部分可用的发动机 扭矩重新导向到车辆前部处的一对车轮；2)传动轴，其将该一部分发动 机扭矩从分动箱传递到前车轮，3)设置在前车轮之间的另外的差动齿轮 装置，以及4)两个另外的半轴或轮轴组件，其分别将发动机扭矩从该另 外的差动齿轮装置传递到前车轮中的每一个。
专利公开US20070034428 "Hybrid electric vehicle powertrain with torque transfer case "示出了用于具有发动机和电动力源的混合动力车辆 动力系统的扭矩分动箱。由电动机和电池组成的该电动力源将驱动动 力分配到前和后牵引轮，而轮轴组件提供四轮驱动和再生制动。电动 力源还用于发动机起动和电池充电。专利公开W0200717719 "Hybrid traction system" 示出了一种具 有内燃发动机的串联混合动力牵引系统，该内燃发动机具有第一和第 二电机以及第一和第二传动装置。限制机构使得机械动力能够仅由内 燃发动机通过第一传动装置和第二传动装置传递到车辆的车轮。专利 公开W0200717043 "Drive train for a motor vehicle and method for operating a drive train " 示出了 一种用于具有串联混合动力驱动的机动 车辆的传动系统。内燃发动机输出轴连接到第一电机，而第二电机机 械地连接到从动轮。电能蓄电池向第一和第二电机提供电能，电能能 由第一和第二电机供给到该电能蓄电池。控制单元在电能蓄电池与第 一电机之间分配动力。
专禾ll公开US20070023211 "Auxiliary electric drive assembly"示出
了一种具有感应电动机、行星减速齿轮装置和差速器的辅助电力驱动。
该差速器可以是主动或被动的。辅助驱动系统在后轮驱动车辆中是前 轮轴，而在前轮驱动车辆中是后轮轴。该构造消除了常规四轮驱动系 统的部件。
专禾ll公开EP1736346 "Driving device for hybrid vehicle, and hybrid vehicle"示出了一种用于具有发动机的混合动力车辆的装置，该发动机 的动力被分成用于驱动车轮的第一部分和用于生成电力的第二部分。 发动机中的压力减小装置降低了发动机气缸中的压縮，该压缩是由于 起动发动机而产生的。控制装置在起动发动机时控制该压力减小装置， 以减小发动机起动时的压縮。
专利公开JP2006264463 "Drive of hybrid vehicle"示出了一种混合 动力驱动，在该驱动中提供了发动机和电动发电机。设置有位于车辆 后侧上的传动箱以及连接到曲柄轴后端的变速机构。电动机箱位于车 辆的前端上，而转子连接到曲柄轴的前端。该结构允许在底板通道不 限制电动发电机的外径的情况下增加电动发电机的尺寸。所述驱动的 后部的形状可与现有动力装置的一致，使得能在基本不改变现有车身
18结构的情况下安装该驱动。
专禾ll公开EP170742 8 "Electric motor driving system, electric four-wheel drive vehicle, and hybrid vehicle"示出了一禾中电力四轮马区动 车辆，该车辆具有内燃发动机、输出DC电动力的发电机和将该DC电动 力转换为驱动电动机的AC的逆变器。
专禾U公开EP 1698506 "Driving unit for a hybrid vehicle"示出了一
种连接到具有起动发电机的内燃发动机的驱动，该驱动装置具有驱动 车辆的车轮的输出轴。离心式离合器将内燃发动机与起动发电机联接。 公开了一种用于控制该驱动装置的方法。
专禾U公开CA2548815 "Hybrid-vehicle drive system and operation method with a transmission"示出了 一种包括具有两个电动机的内燃发 动机的混合动力车辆的驱动方法和系统。第一电动机/发电机连接到内 燃发动机的输出轴，而车轮传动轴连接到内燃发动机的输出轴。第二 电动机/发电机连接到驱动车轮的该车轮传动轴。
专利公开JP2006009657 "Hybrid driving device"示出了一种装置，
该装置能够限制在传动装置的换档阶段期间车辆的驱动力变化。该装 置具有向车辆的车轮供给动力的第一电动机和第二电动机。控制机构
通过改变第一和第二电动机的扭矩来限制驱动力的变化。
专利公开US2005010719S "Hybrid powertrain"示出了一种具有驱
动传动装置的发动机的混合动力系统。齿轮传动机构连接在该传动装 置与车辆从动轮之间。包括电动机/发电机的电动力单元以与来自该传
动装置的输出动力流成并联动力流的关系与齿轮传动机构驱动地连 接。
专利US5,713,427 "Hybrid drive in a motor vehicle"示出了一种包
19括内燃发动机和发电机/电动机的模块化单元。发电机/电动机的壳体永久地连接到发动机壳体，而转子同轴地连接到曲柄轴。该模块化单元具有可弹性变形的扭矩传递板，该扭矩传递板通过法兰永久连接到曲柄轴的从动端并在该侧上永久连接到转子，市的转子旋转地安装在发电机壳体中。
专利公开WO200452672 " Power system for dual-motor hybridvehicle"示出了 一种用于双-电动机-发电机的混合动力电动车辆的动力系统，该动力系统包括发动机、电动机-发电机、离合器、传动装置、动力电池、制动系统和整车控制系统。电动机-发电机包括主电动机-发电机和辅电动机-发电机。该主电动机-发电机连接到传动装置，而辅电动机-发电机连接到发动机。电动机-发电机与动力电池相连。多种运行模式包括纯电动机驱动模式、串联驱动模式、并联驱动模式和混合动力驱动模式以及发动机怠速停止模式和再生语"动。
专利公开WO200437594"Hybrid driving system for a motor vehicle"
示出了一种具有第一和第二电机的混合动力驱动系统，该系统能够提供动力和发电。该电机中的一个电机永久连接到齿轮箱的输入，并且将可连接的离合器布置在燃烧发动机的传动轴与每个电机之间，所述电机可彼此连接或借助于电动力控制而连接到电动力源。该两个电机布置在同一曲柄箱中。
专禾廿公开JP2004136743 "Power train structure for hybrid electric
vehicle"示出了一种用于具有车辆动力输出单元的混合动力电动车辆的动力结构，当保持传动装置相对于车身的安装位置时，该混合动力电动车辆能变成混合动力车辆。
专禾O公开DE 10246839 "Power transmission for hybrid road vehiclecan operate as parallel or series hybrid and incorporates two electricalmachines and double-plate automatic clutch"示出了一禾中混合动力公路车辆，该公路车辆能作为并联或串联混合动力来运行并包括具有两个板的自动离合器。第一电动机/发电机与内燃发动机的曲柄轴同轴，其中转子连接到该曲柄轴。离合器连接到行星输出传动齿轮系统。第二电动机/发电机连接到驱动车轮的输出动力轴。
专利公开US200糊50599 "Multi-axle vehicle drive system"示出了
一种具有用于与多轮轴车辆一起使用的电动机的驱动组件。该车辆通常包括驱动第一轮轴的发动机以及具有驱动第二驱动轴的电动机的驱动组件。变频发电机具有由发动机驱动的输出轴，而电动机接收来自该发电机的输出动力。逆变器电连接到电池或该变频发电机，并连接到转子。
专利US6，638，195 "Hybrid vehicle system"示出了一种混合动力车辆系统，该系统具有驱动 一 组车轮的内燃发动机以及经由主动离合器系统连接到其它车轮的电动机。根据车辆是否处于发动机模式、电力模式、联合的电动机和内燃发动机模式或再生制动模式，主动离合器系统选择性地接合和脱离。
专禾UUS5,172,784 "Hybrid electric propulsion system"描述了-一禾中具有电动机的混合动力车辆，该电动机具有固定的定子以及两个轴向相对的永磁体或感应式转子， 一个转子用于每个输出推进轴。
专利公开US20030019674 "Hybrid electric all-wheel-drive system"
示出了车辆，在该车辆中，内燃发动机驱动一对车轮，而电动机驱动另一对车轮，实现了混合动力电动全轮驱动。集成的起动机/交流发电机起动并辅助发电机或生成电力。还提供了再生制动。具有两个转子和一个定子的双转子电动机提供了常规牵引电动机加上轮轴差动/扭矩联接装置的功能。
专禾!jUS5492192 "Electric vehicle with traction control"描述了一种
21车辆牵引力控制系统，该系统包括用于电动车辆的电动机和驱动系统、机械地连接到该电动机和驱动系统的至少一个从动轮、至少一个非从动轮、以及联接到该从动轮的控制器。电动机驱动单元被描述为"驱动两个车轮的单驱动电动机"或者它可以是"驱动车轮的背对背连接的两个电动机...或可以是其中每个电动机被并入每个车轮组件中的两个或多个电动机"。
专禾1」公开US20040166980 "Transmission arrangements for hybridelectric vehicle"示出了用于混合动力电动车辆的齿轮动力传动机构，其中在发动机与车辆牵引轮之间以及电动机与车辆牵引轮之间建立多个动力流动路径。
专利公开JP2002307956 "Driving device for vehicle"示出了一种使用发动机和电动机的混合动力车辆，其中电动机具有用于起动发动机的起动机功能和动力生成功能以及辅助发动机的驱动力的辅助功能。电动机和发动机平行连接以通过传动装置将动力传递到车轮。
专利公开US20020173401 "Hybrid drive system for motor vehiclewith powershift transmission "示出了 一种多速传动装置，该多速传动装
置具有由发动机驱动的输入轴、连接到传动系统的输出轴、电动机、由发动机和电动机中的一个或两个驱动的行星齿轮系。多个动力操作离合器选择性地接合该行星齿轮系的部件。
专利公开US20020177500 "Drivetrain for hybrid motor vehicle"示
出了一种混合动力传动装置，该装置包括多速行星齿轮箱、自动换档系统和电动机/发电机。可操作控制该电动机来驱动齿轮箱，以建立电力驱动模式。
专禾U公开US20020177504 "Power train with hybrid power source"
示出了一种具有混合动力驱动的机动车辆的动力系。根据包括牵引条件、惰行、冷起动和热起动的运行条件，该动力系能转换到不同的齿轮。
专利公开US20040251758 " A hybrid propulsion system for a motorvehicle"示出了一种集成的起动机发电机，该起动机发电机具有与主定子相关的主转子以及与次定子相关的次转子。单向离合器设置在该主转子与次转子之间，允许两个转子沿一个旋转方向选择性地锁定到一起或者沿相反的旋转方向独立运行。
专利公开JP2001105910 "Hybrid driving system for vehicle"是一种
混合动力系统，该系统成本低并且通常采用非混合动力车辆动力系的常规设计。
描述了各种混合动力构造的其它参考包括专利公开JP2002370556"Driving device for hybrid car"; Lynch等人的专利US4， 165,795; Nishida的专利US5， 117，931; Helling的专利US3，923,115; Albright,Jr等人的专禾U US4，588,040 ; Bates等人的专利US5，318,142 ; Fjallstrom的专利US5，120，282 (示出了一种具有两个电动机的并联混合动力驱动)；Hunt的专利US4,405,029和4,470，476 (示出了并联混合动力);Kawakatsu的专利US4,305,254、 US4，407，132和US4,335，429 (后者示出了一种具有两个电动机/发电机单元的并联系统)；Shea的专利US4，180,138; Fwlds等人的专利US4,351,405; Kenyon的专禾UUS4，438,342; Krohling的专利US4,593，779 ; 以及Ellers的专利US4,923,025 ; Gardner的专利US5,301，764和US5,346，031 (示出了具有由内燃发动机驱动的两个车轮和具有各种离合器以在部件之间分配扭矩的两个电力驱动的车轮)；
Urban的专利US5，667,029和US5,704,440; Furutani的专利US5,495，906
(通过可变比率传动装置驱动第一组车轮的内燃发动机以及驱动第二组车轮的电动机)；以及Lateur的专利US5，823,280。
作为混动动力车辆的设计和制造的出发点，商业车辆制造商通常使用现有的内燃车辆设计。例如，制造商可能希望提供现有模型的混合动力变形，或者制造商可能希望提供与现有设计类似的混合动力车辆而不是从头开始设计一个。而且，商业和公共部门的研究可涉及对购买或捐助的常规车辆进行实际修改("颠覆")以形成混合动力。例如，多年来，学生已经为能源X挑战赛(Energy Challenge X)部门制造了这种修改的车辆。这种研究性车辆经常聚焦在特定的性能标准，例如行车里程。由于这种修改不受如制造商所希望的安全、舒适和商业
可行产品的设计等考虑事项的限制，因此，这种颠覆可涉及车辆制造商不能作出的折衷，例如有效负载能力、内部空间、座位、安全和性能的降低。此外，这种修改的经济性可能涉及基本重新设计以装配部件和机械地连接这些部件并允许最优控制的费用。
因此，根据提供具有AWD的FWD结构或具有AWD的RWD结构的常规方式，制造商可能希望设计和重新设计传动系统、底盘和车身以适应另外的部件，从而提供升级的性能、诸如混合动力功能和全电动传动系统的不同的传动系统。此外这种修改可提供与性能和安全有关的附加特征的前景。需要在对现有设计影响最小的情况下提供这些功能特征。相信存在着对补充的驱动布置的需求，该补充的驱动布置能增加到车辆，同时使对总体结构、传动系统、底盘和车身的影响最小。另外，存在对如下新系统的持续需求，不管这种系统是否需本质的车辆重新设计和颠覆，该系统都能改进燃料经济性和低排放，并提升性能和安全。

发明内容
本发明提供一种电力推进模块和/和相关部件，在对车辆设计进行最小修改的情况下，该电力推进模块通过增加各种驱动特征来允许车辆平台被适应。例如，使用该动力模块的一个实施例，前轮驱动车辆能升级到具有或不具有再生制动、发动机自动关闭和重启以及发动辅助的混合动力特征的四轮驱动。在其它示例中，增加的特征可包括上述混合动力特征中的任意或所有特征和/或主动稳定性控制(ASC)、防抱死制动(ABS)以及主动牵引力控制(ATC)。在另一实施例中，
能对现有车辆平台进行修改以提供全电力推进。
该电力推进模块的实施例限定了一种电动轮轴、用于两个车轮的机械驱动系统以及控制器、动力源和能量存储。在一些实施例中，控制器与现有车辆的数据总线进行接口以获得诸如那些连接到动力模块驱动系统的车轮的转向输入和速度的信息，以增强其通过所并入的机
械驱动系统的直接控制而提供的ASC、 ABS和ATC。
机械地，在实施例中，电力推进模块优选通过加入两个电动机来为两个车轮提供动力，每个车轮一个电动机。动力模块优选还包括用于每个车轮的制动器和悬架以及适当的传动装置和驱动，使得在没有本质的车辆修改或"颠覆"的情况下，能将该动力模块附接到主车辆的悬架硬点。优选地，该模块还构造为使得它能装配到没有另外用于有效负载的空间中。例如，模块可构造为取代备用轮胎舱(tire well)以及设有泄气保用轮胎的车辆。
在优选实施例中，电力推进模块用来升级车辆，在该车辆中，动力通过所谓的"轻度混合动力系统"提供给一组车轮(例如前或后)，该轻度混合动力系统也称为"起动-停止系统"或"皮带-交流发电机-起动机"系统。当在空转期例如当车辆停止或陷入交通堵塞或在信号灯处停止而不需要动力时，这种轻度混合动力系统关闭发动机。起动机用来起动发动机，并且在一些类型中，当发动机起动时同时发动车辆。因此，在轻度混合动力系统中，为节省燃料而起动和停止所需的控制因而已由现有的车辆设计提供。通过增加电力推进模块来移置无动力的车轮和相关的悬架，该轻度混合动力能使轻度混合动力升级到全混合动力，同时进一步增加所列出的特征。此外，如果轻度混合动力系统是如此构造的，则起动机/交流发电机还能通过再生制动产生能量。而且，被构造成为轻度混合动力系统的电池充电的轻度混合动力系统能与电力推进模块互连，从而向电力推进模块的能量存储装置提
25电力推进模块是与这种轻度混合动力系统的特定互补组合，因为 在轻度混合动力构造中用于起动和停止发动机的控制已经就位。因此， 不需为适应升级而对控制器进行另外的修改。加入电力推进模块能将 轻度混合动力系统的性能提高到全混合动力车辆的性能，也就是说， 在全混合车辆中，由电动机或者独立的轮内毂电动机或车身安装电动 机提供的动力基本取决于动力和工作负载。另外，可加入再生制动、 增强加速以及其它的特征。
在一优选实施例中，电力推进模块采用两个电动机。所述电动机 可以是毂电动机或一对居中安装在副车架上并通过半轴连接到两个车 轮的电动机。由于可以替代所改变的电动机模型以匹配预期的性能规 格，所述居中安装的电动机可允许对电力推进模块的更容易的特征修 改。而且，毂电动机往往具有较大的重量，由于伴随的非悬挂重量对 悬挂重量的较高比率，所以这可能对性能和乘客舒适度有不利影响。 而且，悬挂电动机的设计可比采用毂电动机的电力推进模块更便宜。
在前述实施例的变形中，在电力推进模块的两个驱动电动杉L的转 子之间设置离合器。该离合器允许两个驱动电动机的转子能选择性地 联接。在优选实施例中，该联接允许转子的选择性滑行或锁定(并因 此此，允许车轮的选择性滑行或锁定)。离合器可处于自动或驱动控 制下，并且可在滑行条件下实现增强的加速、增强的性能或者提供机 构以帮助驱动装置在积极或应急操纵期间保持或恢复控制。在特定的 实施例中，将两个电动机和离合器集成到共同的单一壳体中。


在此并入且为本说明书的组成部分的附图示出了本发明的目前优 选的实施例，并且与上文给出的一般描述和下文给出的详细描述一起 用于说明本发明的特征。
26图l是示出根据优选实施例的电力推进轮轴的示意图。 图2是示出补充前轮驱动(FWD)车辆的基本结构的电力推进轮轴 的示意图，该车辆具有横向安装的直列式四气缸内燃发动机。
图3是示出补充后轮驱动(RWD)车辆的基本结构的电力推进轮 轴的示意图，该车辆具有纵向安装的V-10气缸内燃发动机。
图4是示出电力全轮驱动(AWD)车辆中的电力推进轮轴的示意图。
图5A和5B是与图3的实施例一致的电力推进轮轴的剖视图，其中 图5A的实施例具有分别容纳的电动机，而图5B的实施例具有位于单-壳体中的两个电动机。
图6A和图6B示出了处于非接合和部分接合以及全部接合位置的 电磁离合器单元的横截面图。
图7 A-7C分别示出了根据电磁离合器实施例的有源和无源转子的 正向视图和边视图。
图8是示出用于根据优选实施例的电磁离合器的驱动器的电路图。
图9和图10是具有传动系统部件和相关的动力电硬件和控制硬件 的副底盘的顶部侧视图和底部侧视图。
图ll示出了从后上方观看的具有传动系统部件和相关的动力电硬 件和控制硬件的副底盘，并且包括一些悬挂和车轮部件的视图。
图12示出了图11的一些元件的特写视图。
图13示出了具有传动系统部件和相关的动力电硬件和控制硬件的 副底盘的顶视图。
图14示出了具有传动系统部件和相关的动力电硬件和控制硬件的 副底盘的底视图。
图15示出了移除电动机、离合器以及电部件和控制部件的副底盘 的顶视图。
图16示出了具有传动系统部件和相关的动力电硬件和控制硬件的 副底盘的侧前视图。
图17示出了具有传动系统部件而没有相关的动力电硬件和控制硬
27件的副底盘的侧视图。
图18示出了防止非预期加速的装置。
图19示出了具有传感器的控制系统。
图20示出了包括轻度混合动力构造的特征的车辆，其中副底盘组
件安装在该车辆上。
图21A示出了在城市驾驶期间测得的加速度和速度曲线。 图21B示出了对于两个不同的发电机激励值，离合器力与气隙之间
的关系，该气隙为发电机转子和离合器齿板之间的气隙。
图22示出了滑板，该滑板与动力电子部件的散热器一起形成风道 的一部分。
图23示出了电力推进模块，在该电力推进模块中采用了毂电动机。
具体实施例方式
现在参照图l，根据优选实施例的电力推进轮轴100设置在第, 第二侧轴S1、 S2之间，所述侧轴S1、 S2将电力推进轮轴100旋转地联接 到各自的车轮(图l中未示出)。优选地，第一和第二侧轴S1、 S2包括 所谓的"半轴"或"侧轴"，所述"半轴"或"侧轴"可包括相对短 的传动轴，该传动轴在每个传动轴的任一端处具有万向接头或等速接 头。在实践中，该万向接头或等速接头便于扭矩经由传动轴的传递， 而与传动轴相对于电力推进轮轴100或相应车轮的相对角度或垂直关 系无关。第一和第二侧轴S1、 S2的这种配置允许支承车轮的悬架系统 相对于车辆的移动，并同时允许扭矩从电力推进轮轴100传递到各自的 车轮。
电力推进轮轴100可包括支承第一和第二电动机M1、M2的壳体(或 副底盘)102，所述电动机M1、 M2分别经由各自的第一和第二侧轴S1、 S2来向相应的车轮提供扭矩。第一电动机M1具有相对于壳体102固定的 定子S1以及联接用于随第一侧轴S1旋转的转子R1。同样地，第二电动 机M2具有相对于壳体102固定的定子S2以及联接用于随第二侧轴S2旋 转的转子R2。不需要特定的电动机技术或布局。这里对壳体或副底盘进行了描述，也可设置开式框架、金属片箱、玻璃纤维或其它复合结 构或者能实现包括定子和转子的驱动的功能的任何其它结构。
第一和第二电动机M1、 M2可以是任何电机技术，包括但不限于 永磁体、AC感应、开关磁阻以及任何其它通过电磁生成力的装置。此 外，根据可用的包装体积和性能需求，电动机布局可具有转子位于定 子内(正相设计)或转子位于定子外(反相设计)。另外与第一和第
二电动机M1、M2的每一个相关的是替代的各自旋转位置传感器P1、P2， 所述旋转位置传感器P1、 P2可输出指示第一和第二转子R1、 R2相对于 彼此或相对于诸如壳体102的固定的参考框架的旋转位置的信号。当 然，基于由旋转位置传感器P1、 P2输出的信号的计算可另外提供关于 第一和第二转子R1、 R2的速度和加速度的数据。旋转位置传感器可集 成到电动机M1和M2中或传动齿轮组G1和G2中或互连或可使用它们来 为电动机M1 、 M 2指示旋转位置的任何地方。
第一电动机M1经由第一齿轮组G1旋转联接到第一侧轴S1，而第二 电动机M2经由第二齿轮组G2旋转联接到第二侧轴S2 。第 一和第二齿轮 组G1、 G2可包括减速齿轮装置或加速齿轮装置或者单一齿轮比以允许 扭矩从电动机的轴向输出转移到由齿轮中心点确定的第二轴向输出， 并且可包括单比率、多比率、单级、多级或连续可变比率齿轮装置。 此外，齿轮部件的类型和布置可包括但不限于行星齿轮装置、平行 轴齿轮装置、直切式齿轮、准双曲面齿轮以及锥齿轮。
尽管在本实施例中示出了两个电动机，所述电动机允许不同地和 选择性地向车轮施加动力，但是在一些实施例中也可使用具有提供多 输出的传动装置的单一电动机。例如，在US专利No.6834567中描述了 一种系统，其全部内容通过引用合并于此。在该系统中，单一电动机 使传动轴转动，该传动轴的扭矩施加到多个滑动离合器，每个滑动离 合器可调节为替代的运行扭矩以驱动多个输出。而且，在其它实施例 中，代替将电动机安装在内部，也可使用位于车轮内或靠近车轮并在
29悬架外部的毂电动机。
扭矩从第一电动机M1经由第一齿轮组G1到第一侧轴S1的传递独
立于扭矩从第二电动机M2经由第二齿轮组G2到第二侧轴S2的传递。然 而，第一和第二电动机M1、 M2的扭矩也可经由布置在第一和第二电动 机M1、 M2之间的电磁离合器EMC耦合。基本地，电磁离合器EMC包 括第一运行状态和第二运行状态，在第一运行状态中，第一和第二转 子R1、 R2分开，即扭矩不在第一和第二电动机M1、 M2之间共享，而 在第二运行状态中，第一和第二转子R1、 R2机械地联接到一起，以同 时或"锁定"旋转。替代地，电磁离合器EMC的第三运行状态可提供 第一和第二转子R1、 R2的部分联接，即允许第一和第二转子R1、 R2之 间的有限量的滑动或相对旋转。尽管电磁地操作的离合器是优选的， 但是替代地，其它的常规离合器例如具有机械、液压或气动致动的干 式或湿式盘和压力板系统也可替代电磁离合器EMC来实施。
在此描述的前述和其它实施例中，离合器EMC可由液压致动、气 动致动或其它类型的离合器替代。
此外，毂电动机是附图中所示设计的一种替代方案，并且该毂电 动机可以用所描述的方式联接。在这种情况下，电动机和齿轮组M1、 M2、G1和G2可并入毂电动机中，并且允许在其它部件中消除轴S1和S2。 在其它方面，此实施例可如上所述地运行，其中离合器EMC位于中心 位置。
电力推进轮轴100的电子控制是优选的。将来自旋转位置传感器 Pl、 P2的信号输出以及来自车辆接口计算机的控制信号提供给相应于 第一电动机M1的第一驱动器D1、相应于第二电动机M2的第二驱动器 D2以及相应于电磁离合器EMC的第三驱动器D3。优选，第一驱动器D1 控制电能从动力电子设备第一模块到第一电动机M1的流动，而第二驱 动器D2控制电能从动力电子设备第二模块到第二电动机M2的流动。车辆接口电子设备和/或动力电子设备模块可安装在壳体102中或上，或者 可远离壳体102地设置。
在实施例中，电动机M1、 M2、齿轮组G1、 G2、侧轴S1、 S2以及 轮架或轮毂(这里未示出，但是例如见图13在377处)可连接到副底盘 以形成自支承单元(模块)。动力电子设备(逆变器、开关、调制以 及携载电流和散发大量热负荷的任何其它部件)、控制硬件(可编程 控制器、传感器以及相关元件)以及动力源(电池、燃料电池、超级 电容器以及有或无转换的任何其它类型的能量存储)可分别封装或者 可使选定部分与副底盘组合。还可设置可完全替代主车辆悬架或者仅 部分替代主车辆悬架的替代悬架。参照稍后的附图来描述副底盘模块 的实施例。这些模块可安装在悬架硬点上，由此取代它们替代的现有 悬架部件。
图2示出了用于汽车10的前轮驱动(FWD)结构的典型示例。根据 该示例，纵斩IL沿汽车10的近似中心线在前(头)端10F与后(尾)端 IOA之间延伸。接近前端10F的轮轴12将驱动扭矩从直列式四气缸内燃 发动机20A经由驱动桥22A传递到左前轮12L和右前轮12R。发动机22A 的运行循环可以为Otto、 Diesel、 Stirling、 Brayton、燃料电池-电力、 蒸汽或提供车辆动力的任何其它装置，并且可以多于或少于四个气缸， 所述气缸还可以用直列构造来布置或者以"V" 、 "W"箱形或其它构 造来布置。
为补充汽车10的FWD结构，在没有重新设计传动系统、底盘和乍 身的常规复杂性的情况下，左后轮14L和右后轮14R可从根据参照图1 和图2描述的实施例的后装式电力推进轮轴100A接收驱动扭矩。
图3示出了用于汽车10的后轮驱动(RWD)结构的典型示例。根 据该示例，纵轴L沿汽车10的近似中心线在前(头)端10F与后(尾) 端10A之间延伸。接近后端10A的轮轴14将驱动扭矩从V-10气缸内燃发动机20B经由驱动桥22B传递到左后轮14L和右后轮14R。再一次，发动 机22B的运行循环可以为任何适当的类型并且可以为任何适当的构造。
为补充汽车10的RWD结构，在没有重新设计总体结构、传动系统、 底盘和车身的常规复杂性的情况下，左前轮12L和右前轮14R可从根据 参照图1和图2描述的本发明的前装式电力推进轮轴100F接收驱动扭矩。
图4示出了用于汽车10的电力全轮驱动(E-AWD)结构。具体地， 用于左前轮12L、右前轮12R、左后轮14L和右后轮14R的每一个的驱动 扭矩源是位于后装式电力推进轮轴100A和前装式电力推进轮轴100F内 的相应电动机，所述后装式电力推进轮轴100A和前装式电力推进轮轴 100F每一个都根据参照图l和图2描述的本实施例。用于电动机的电动 力源(未示出)可以是汽车10携载的一个或多个电池或燃料电池，或 者可以是该汽车携载的连接到常规内燃发动机10的电动发电机。
现在参照图5A，现在将描述与前述实施例的大部分相一致的电力 推进轮轴IOO。在本实施例中，所设置的轮轴是用于另外的FWD (前轮 驱动)车辆构造的辅助后轮轴。如别处所述的，系统可替代地应用于 另外的RWD车辆构造的前部，或者在另外的电池电动车辆或串联混合 动力应用的前部或后部。替代地，可采用两轮轴构造来实现全电动四 轮驱动构造。
图5A示出了独立的离合器以及设置在所述独立离合器之间的离合 器的优选实施例的细节。具体地，如通过第一电动机的定子S1和转子 R1示例的第一扭矩源以及如通过第二电动机的定子S2和转子R2示例的 第二扭矩源，并且可经由离合器EMC连接。定子S1、 S2相对于各自的 壳体102固定，而转子R1、 R2与各自的轴104旋转地连接。轴承106相对 于壳体102支承轴104。尽管为各自的扭矩源示出了分别的壳体102，但 是可为两个扭矩源设置单一的共用壳体。另外，参照图5B，转子和定子、输出齿轮装置和电磁离合器可容
纳在单一外壳中以减小部件的横向尺寸。在图5B的实施例中，电动机 壳体/框架202包围一对定子215A和215B、 一对转子210A和210B，除了 由接合部件205A和205B组成的离合器205A/205B的作用之外，所述定 子对和转子对每一个都是独立的。每个转子210A和210B可具有各自的 分解器220A、 220B和各自的编码器222A、 222B以及输出齿轮装置218A 和218B。至少，与分别容纳的电动机和离合器相比，具有相应定子的 独立转子与离合器在共用壳体中的组合提供了减小组件的最大轴向尺 寸的可能。这在允许较大的悬挂行程方面具有大的优点，因为能够减 小CV接头之间(或该空隙被占据的任何地方)的半轴的角度。相应地， 设置用以适应悬挂行程的任何滚珠花键或插入式接头将不必在如此大 的范围上工作，或者在一些实施例中，有可能消除对允许轴延伸的需 要。请注意，如在此所用的，术语半轴本质上并不意图包含特定的尺 寸。
现在参照图6A和图6B，离合器250的实施例是电磁致动的，但可 通过用液压致动器、气动致动器或其它类型的致动器代替而进行修改。 电磁离合器250包括一个或多个定子绕组254和有源转子绕组252，所述 定子绕组254和转子绕组252—起形成发电机。在通过一个或多个整流 器262整流(转换成DC)之后， 一个或多个励磁线圈270从有源转子绕 组252接收电流。 一个电动机连接以使有源转子280绕毂264旋转。另一 电动机连接到具有头256的无源转子282，当电流在励磁线圈270中流动 时，所述头256被吸引到励磁线圈270。励磁线圈270的头256和芯250可 限定磁路，当头256靠近并接触芯251时，该磁路完成。头256由弹簧266 保持在图6所示的位置。当励磁线圈270受到激励时，如图6B中所示， 头256被吸引到励磁线圈270，从而压缩弹簧266。结果，诸如头256上 的表面257的表面和励磁线圈270可彼此接触以使有源和无源转子280 和282共享扭矩，倾向于使它们朝着共同的旋转速度会聚。齿258和260 可设置为使有源和无源转子280和282锁定到一起，使得它们的速度适
33当地匹配。
表面257可提供可允许滑动的摩擦接合。替代地，有源和无源转子
280和282可设有其它机构(制动)，用于在它们之间形成阻力。例如， 可使用磁体和非磁性导体来提供磁力制动器，当弹簧266被部分压縮 时，所述磁体和非磁性导体聚在一起并相互作用。当弹簧通过经由励 磁线圈发送高电流而被更充分地压縮时，齿可完全接合，从而锁定无 源和有源转子280和282。例如，如图7A、 7B和7C所示，磁体阵列288 与沿无源和有源转子280和282的面布置的板292的齿296交错。当无源 和有源转子280和282彼此靠近时，板292的齿装配到永磁体294之间的 间隙29S中，由此渐进地与永磁体阵列2SS的磁场交错，导致通过齿296 中涡电流的感应所引起的磁力制动效果。
为了感应励磁绕组270中的电流，对定子254进行激励。现在另外 参照图8，在激励图6A、 6B中的发电机定子254 (图8中的754)时，在 发电机绕组750 (图8中示出了三个，但可具有更多或更少的发电机绕 组)中感应出电流。接着，该电流由相应的整流器262 (图8中的752) 整流，并提供给励磁线圈270 (图8中的756)，这使无源转子282抵抗 弹簧266的偏置力而移位，以便部分到完全地与有源转子280接合。图 21B示出了对于两个不同的发电机激励值——对应于曲线31的200瓦以 及对应于曲线33的112.5瓦一一的离合器力与气隙之间的关系，该气隙 为有源和无源转子280和282之间的气隙。
请注意，离合器250可以是现有技术中所公知的任何适当的离合器 设计或者至少提供锁定和/或滑动能力的未来可开发的离合器。优选地， 使用具有替代扭矩传递的锁闭型离合器。这样的离合器可以是液压的、 电磁的、湿式或干式的。
在运行中，电力推进模块100的标称作用是用于电动机M1向左后 轮14L提供驱动扭矩，并用于电动机M2向右后轮14R提供驱动扭矩。电
34动机M1、 M2分别为左和右轮独立地提供扭矩。然而，在特定情形下，
例如在恶劣天气期间，当车辆缺乏稳定性或者当希望发动辅助来提高 加速性能时，根据由车辆接口控制所提供的控制信号，可将电力推进
模块100的左和右侧部分联接或锁定到一起。锁定离合器的指令可自动
根据温度(例如，在表示冷冻状况的阙值之下的温度)、雨水传感器 (自动风档刮水器触发器使用这种传感器)、用户可启动的指令开关、 指示滑行状况的车轮滑行检测或任何其它类型的自动或手动指令输入 控制而提供。
机械和电组件的示例包括可设置用于电力推进模块100的下列部 件。两个电动机，例如两个13kW (峰值)的电动机位于车轮附近。替 代地地，毂电动机可设置在由电力推进模块100的非电动机部件驱动的 车轮中。电动机控制软件和驱动电子设备优选地设置在集成了主要和 最终控制功能的嵌入式系统中。优选地，这由可编程的计算机模块以 及用于最终控制器的相关的动力电子设备提供。硬件和软件可包括车 辆接口 (包括传感器)和控制软件。例如，与现有车辆总线的接口允 许应用于车轮速度、转向、制动和油门输入的控制器输入。可设置另 外的传感器以检测车辆偏航、加速度、行驶速度或能用来实现预期控 制方案的任意类型的输入。
请注意，在此处和别处，控制器响应的轮速、转向、制动和油门 输入能直接由传感器或由指示替代源的传感器获得。因此当讨论控制 器算法和硬件时可参照这些输入信号，可预期的是，也可以或可替代 地使用等同的信号。例如，代替直接检测车轮速度，可将传感器配究 为检测轴、电动机转子的速度或角度位置或者可与诸如时钟信号的其 它数据组合的其它参数以得到基本相同的信息。例如，车轮速度可用 来确定是否出现滑行状况。同样的情况也可通过传动轴速度或电动机 转子速度或位移对时间的突然变化来指示。相似地，转向输入可通过 方向盘输入或通过连接到诸如转向联动装置的输出执行器的传感器来 指示，由此获得等同的信息。再例如，能从进气歧管压力或内燃发动机的节流阀位置中获得油门输入的等同物，或者通过风门踏板编码器 或其它的直接输入传感器而获得。因此，当在本说明书中讨论时，能 直接测量诸如这些和其它的输入或者可检测并使用它们的等同信息作 为所讨论的控制器的输入。
当前示例中还提供了包括可再充电电池的能量存储系统以及用于 管理充电和放电功能、串联电池的平衡以及热管理的电池管理电子设 备和软件。可设置发电机用于电池的再充电、稳态的能量流。发电机 可以是能作为电动机或发电机运行的发电机，从而可控制以提供额外 的发动辅助，进一步为两个电动机增加电力。还能由电动机提供发电 机功能。还包括机械式驱动部件，例如减速齿轮、电动机与驱动轮之 间的传动轴(可延伸或固定长度的)。优选，还包括接口元件，所述 接口元件允许与现有的车辆数据系统(例如车辆数据总线)通信。还包括 连续可变和/或锁定电磁离合器，以替代择地连接每个电动机的输出轴。 设有制动器，每个车轮或轮架一个制动器。
客车的示例动力和其它尺寸范围如下。当扭矩转换器在全油门发
动到大约40 mph的车辆速度期间接合时，增加到现有内燃发动机驱动 车辆的电力推进模块可增加能传递到地面的总的可用车辆扭矩的25 ^ 与60%之间。在另一实施例中，当在摩擦系数为0.7的路面状况下直到 30mph时，所增加的可用扭矩在总的可用车辆扭矩的30%与50。/^之间， 并且当表面摩擦系数降低到50%时会更多。在又一实施例或变体中， 在高摩擦系数的状况下提供发动辅助，包括与基本车辆相比(例如10秒 0-60 mph的加速时间)在0-60 mph的加速时间中增加至少2秒的改进。
在前述实施例的变形中，设置电力推进模块的尺寸以每次向一个 车轮提供达到至少40mph以及总后驱动扭矩的至少l/2的系统扭矩，禾l:l/ 或在离合器完全接合到正通过足够高摩擦系数的表面的单一后轮，而 相对的车轮正通过相对低摩擦系数的表面的情况下，达到总后驱动扭 矩的100%。优选地，扭矩是可变的和可控的。在另一变形中，可设置总体系统的能量存储系统的尺寸以在需要
再充电前提供多达10次连续的0-60 mph发动。
另外，完整的电力推进模块ioo提供合适的接口以可与内燃发动机
起动-停止和停缸系统以及运行在车辆的完全独立轮轴上的全混合动力 系统(即，起混合动力源作用的独立电动机/发动机组合)兼容。如别 处所述的，为发动机起动-停止而提供的接口可设置在轻度混合动力基 本车辆中，降低连接车辆和电力推进模块的复杂性。
通过组合的车辆和电力推进模块至少能提供如下三种运行模式。 第一，当指令内燃发动机保持停机时，在没有来自内燃发动机或其它 发动机和动力系统的辅助的情况下，电动轮轴作为主推进驱动运行。
这种模式允许系统提供"插入式"混合动力功能。第二，根据驱动器
的扭矩需求，电力推进模块ioo与相对的内燃发动机或混合动力驱动轮
轴并行地提供动力，并且作为加速发动增强或者作为全轮驱动功能执
行。第三，电力推进模块100作为具有现有的起动机/交流发电机或另外 设置的发电机的串联混合动力来运行，安装该电力推进模块100以使车 辆升级(在这种情况下，当驱动车辆时，传动装置可保持空档设置或 者如果没有提供传动装置，则发动机和发电机仅用于发电)。
图20示出了在此描述的许多实施例的共有特征，在该附图中，车 辆608具有为两个轮602提供动力的主驱动系统610以及用于另外两个 轮的附加装置(或硬点)626，所述另外两个轮通常附接到附加装置626。 例如，附加装置626可以是悬架吊耳或者仅仅为车辆608的单片式车身 的加强部件。推进模块640具有副底盘635，该副底盘635具有构造为与 附加装置626配合的固定装置630，从而允许副底盘635附接到附加装置 626。更具体地，固定装置630的间距、尺寸、形状、数量和位置与附 加装置626的间距、尺寸、形状、数量和位置互补，从而允许副底盘635 在附加装置处附接到目标车辆608。副底盘635可形成具有一个或多个
37电动机620以驱动车轮622的自支承单元。在优选实施例中，如所讨论 的，车轮622由单独电动机或单一电动机的可分别控制的驱动输出632 独立驱动，两个实施例象征性地在620处表示。
在优选实施例中， 一对车轮602例如前轴车轮602由轻度混合动力 系统(也称为起动-停止系统或皮带-交流发电机-起动机系统)供给动 力。在图20所示的驱动系统610是这样一种轻度混合动力驱动的这种情 况下，通常存在控制器604，该控制器604控制起动机驱动606和发动机 (未单独示出)以提供轻度混合动力功能。
在轻度混合动力系统中，当车辆停下来以及当油门没请求动力时， 诸如内燃发动机的主电动机关闭，而当油门请求动力时主电动机起动。 响应于轻度混合动力系统中的动力请求，组合的起动机/交流发电机立 即接合，并且发动机起动。在此过程期间，根据设计细节，发动机可 由起动电动机起动，同时发动机与传动系统接合，由此同时使发动机 和车轮驱动系统旋转。因而，由起动电动机提供了在使发动机从停止 到运行状况时发生的初始发动。
在许多这种系统中，起动机/交流发电机可大于常规的起动发电 机，运行在比车辆中通常的12伏系统更高的线电总压下，并且同时通 过DC到DC转换器提供与常规的12伏交流发电机相同的充电功能。在制 动期间，起动机/交流发电机还能产生能量，该能量存储在电池组中， 随后在上述的发动模式中使用。
在轻度混合动力的实施例中，设置副底盘635以升级轻度混合功 能，从而提供强大的(或全)混合动力功能，此外还提供发动辅助、 四轮驱动和另外的再生制动功能。副底盘和诸如控制器605和电池以及 动力电子设备607的相关部件是与这种轻度混合动力系统的特定互补 组合，因为用于起动和停止发动机的控制已经在轻度混合动力构造中 就位。另外的副底盘系统能使轻度混合动力系统的性能提高到全混合车辆的性能，在该全混合车辆中，由电动机或者独立的轮内毂电动机 或安装在车身上的电动机提供的动力基本取决于动力和工作负载。也 就是说，再生制动、加速和发动辅助、使用电动机和所附制动器的特 定类型的主动稳定性控制、防抱死制动控制、牵引力控制和四轮驱动/
全轮驱动功能。如上所述，这些特征借助于副底盘635和诸如一个或多 个电动机620、控制器605、电池以及动力电子设备607的相关部件来提 供。在替代实施例中，相关部件的一个或多个，即电池和动力电子设 备607以及控制器605能附接到副底盘635 (如虚线所示)。尽管示出为 一个单元，但是电池和动力电子设备607可以是独立部件，所述独立部 件中的每一个或两个都可固定到副底盘635。
因此，在如此升级的轻度混合动力中，将存在控制驱动610和起动 机驱动606的控制器。独立控制器605提供混合副底盘640和相关部件的 另外功能。在替代实施例中，控制器604可用由控制器607控制的末端 执行器代替，由此允许控制器607接管车轮驱动610和起动机驱动606的 控制。
替代地，轻度混合控制器可用专门的控制器代替，该控制器使得 在仅电力运行模式期间，当车辆由电力驱动系统推进时，内燃发动机 能保持关闭。该仅电动模式可根据现有技术或如本说明书中别处所述 地调用。而且，在所谓的插入式混合系统中，可由用户控制手动地或 自动地将仅电动模式指令为优选模式，在该插入式混合系统中，当电 池电量降低到一定水平时，电动机电池可在车辆外部利用正使用的发 动机来充电。
根据各种实施例，电力推进模块使用仅电力驱动以及一种设备来 提供单轮扭矩管理，当收到指令时，该设备允许能量通过独立的电动 机以及将两个电机连接在一起的部分或全部"锁定"特征传递到任一 车轮。下文和别处的描述涉及当车况满足下列状况的一个或多个时的 总体系统、系统的总体控制以及使用"锁定"特征的方法(1)在驱动模式下检测到的车轮空转；(2)与驾驶员的转向输入相比的车辆偏 航；超过允许偏差扭矩的误差阙值和/或锁定横向装置以修正偏航误差 保持车辆稳定；(3)自动地或通过启动用户开关检测到越野模式，以
将两个驱动轮"锁定"到一起，从而提高低摩擦系数(内燃发动机/雪)
牵引和/或越野功能；或(4)检测到高动力"发动"模式(高级别的加 速请求并且几乎未检测到转向输入)，允许系统锁定横向扭矩生成以 提高初始牵引力，从而导致最大的加速度。也可检测(或手动调用) 与上述状况的偏离来使由离合器提供的车轮扭矩耦合降低或反向。
根据实施例，当增加到另外的前轮驱动车辆(自身通过常规驱动 或混合动力驱动来驱动)的后轮轴时，电力推进轮轴为不包括AWD系 统的现有车辆设计提供附加的AWD系统。这包括前到后和左到右AWD 功能、高和低摩擦系数的路面状况上的发动辅助，并且与没有AWD系 统的车辆相比，借助于混合功能，可以提供改进的AWD性能以及等同 或更好的燃料经济性。
除上述外，如在此所描述的，电力轮轴可在设计方面提供益处， 在该设计中，将电动轮轴并入原始车辆设计中，而不是替换成现有的 电力轮轴来将它升级。因此，不必将实施例理解为限于车辆修改的任 务。
根据优选实施例，与公知的系统相比，电力推进轮轴提供混合化 和燃料经济性的益处，改进了车辆的加速，以及并入AWD功能和单轮 扭矩管理作为对特定车辆的安全性增强的能力。包括根据这些优选实 施例的电力推进的车辆结构可能是为那些没有被开发以接受其它机械 AWD系统的车辆提供AWD系统的唯一方式。
根据这些实施例，提供一种电子控制的电磁离合器，当受到激励 时，该电磁离合器能将两个电动机输出锁定到一起或者将扭矩从一个 电动机可变地传递到相对的输出半轴，另外，连接电动机，或者在并入车轮电动机的情况下，将电动机独立地容纳在它们各自的车轮中。
根据这些实施例，每个电动机被实施为定子加转子加位置传感器。
根据这些实施例，不需要特定的电动机技术一一电动机可以为任 意的电机技术，包括但不限于永磁体、AC感应、开关磁阻以及任何 其它通过电磁生成力的装置。此外，根据可用的包装体积和性能需求， 电动机布局可具有转子在定子内(非反相设计)或转子在定子外(反 相设计)。
根据这些实施例，每个侧轴可以是具有合适的等速接头以及相关 接头的半轴，所述接头将固定旋转构件(电动机输出)连接到悬挂从 动轮/轮胎。在实施例中，半轴是可延伸的，例如滚珠花键轴。
根据这些实施例，电力推进轮轴提供单轮扭矩管理，与基于制动 的偏航稳定性控制类似，这增强了安全性。要实现这一点，可使用事 件触发器对控制器进行编程，所述事件触发器通常调用主动稳定性控 制，例如转向输入(和伴随的预测偏航速率)对所测得的偏航速率的 阙值误差。然而，根据状况，通过向车轮施加向前或反向的扭矩，而 不是向车轮施加制动，可在每个单独控制的车轮处生成提供制动效应 的扭矩或者导致绕车辆重心的力矩的向前和向后的扭矩或者提高或增 强的向前和向后的拖曳力。
根据这些实施例，包括电力推进模块的系统可用来为其它电池电 力或串联混合动力电动结构提供主驱动轮轴。
现在参照图9至17，副底盘、驱动和控制组件的实施例能装配到通 常由备用轮胎所占据的空间中。该组件在不同的视图中示出，在每个 附图中指示了行驶方向，该行驶方向对于所有视图均表示恒定的定向。
副底盘组件300包括具有传感器的电动机， 一个电动机用于左后(LR)
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和右后(RR)轮中的每一个，所述传感器为例如编码器、温度传感器、 分解器、电中断和/或其它类型的传感器、末端执行器、控制器或接口 部件；电磁耦合离合器，其选择性地连接两个电动机驱动输出；电池 模块；控制器，其包括用于电动机的动力电子设备(一个控制器用于 每个电动机)；电池管理控制器；用于每个车轮的悬架；联接到毂的 输出齿轮装置和驱动；毂(更通常地，"轮架")；支承被称为副底 盘的驱动机械部件的框架。
控制和电池管理可构造为一个或多个独立的组件并且可远离、靠 近或集成到副底盘中。至少，优选副底盘组件300包括项目1 (两个电 动机和相关部件)，2 (联接)，6 (悬架)，7 (输出驱动)，8 (毂) 和9 (副底盘)。
电池模块310向副底盘组件300的电动机318提供动力。动力模块 312和314包括动力控制器、逆变器、开关和任何其它期望的高电流部 件。动力模块312和314的一些部件可能散发大量的热。为处理热负荷， 可设置散热器340。在优选构造中，将一个或多个散热器340定位和定 向为利用车辆周围的气流。在图10所示的示例中，散热器340的叶片平 行于车辆的行驶方向定向并沿向下的方向直接突出，使得在车辆下面
通过的空气沿基本平行于散热片的方向流动。考虑到车辆类型，包括 当负载时的悬挂高度、车辆速度和影响负载和气流型态的任何其它状 况，在峰值负载条件下优选地将散热器340的散热片与气流型态对齐。
在一实施例中，如图22所示，散热器的散热片710 (或其它表面增 加物，例如隆起)可由滑板712保护，该滑板712还限定了风道716到718， 从而在向前行驶期间，将空气吸入并导向散热片710上。结果，有效地 冷却诸如动力电子设备的散热部件705。滑板712可具有通风孔并且可 成形为冲压空气，从而利用空气的动压力来迫使空气流到散热器340的 散热片710上。此外，滑板712还可提供保护诸如电动机704的其它部件 以及诸如驱动模块化推进模块100的车轮702的传动轴706的驱动部件
42的主要功能。
如图13到图16中最好地看到，但继续参照提供可替代视图的图9
到图17，副底盘组件300具有主要支承电动机318的副底盘框架301、在 电动机318之间的互连离合器(附图中不可见)以及悬挂和传动系统部 件。在所示的实施例中，电动机318坐于由横向支承构件303限制在左 侧和右侧的副底盘架387的箱形部307中。副底盘架301的箱形部307分 别通过前支承构件321和后支承构件393限制在前侧和后侧。横向支承 构件303具有位于其末端处的硬点架302。后支承构件393具有延伸部 305，该延伸部305具有位于其末端处的硬点架304。四个硬点架302、 304安装到附接常规悬架的车辆的各自部分，从而允许副底盘组件在最 小修改的情况下安装和并入常规车辆中。
如图9、 15和16中最好地看到，结构构件320设置作为用于电动机 318的主座架。结构构件320从前支承构件321向上延伸。优选，结构构 件320还在重型电动机318与燃料箱308之间提供了屏障，以提高安全性 和防撞性。电动机318的主座架位于结构构件320上，连接电动机318的 前侧，但是电动机318还在其后侧由支架346附接到后支承构件393。尽 管该支架为电动机318提供另外的支承以在峰值需求下处理由电动机 318生成的大扭矩并帮助降低施加到结构构件320的力矩，但是其它装 置也可用来解决电动机318对于车辆结构的扭矩生成。优选，这种装置 分配总体结构303附近的扭矩负荷，以使由扭矩负荷产生的力矩最小。 可在电动机318与总体结构303之间采用噪音和振动隔离，例如橡胶隔 离。
在一优选实施例中，悬架327 (图中仅示出了右侧)可与原始车辆 设计中所用的相同，在该原始车辆设计中，车辆仅由前内燃发动机驱 动。至少可优选地保持原始悬架的动力特性，以避免不利地影响车辆 的操纵性。然而，可包括修订、修改和全新的悬架系统以代替车辆的 常规悬架(而且可包括各种部件和总体结构以执行与本实施例相似的功能)。在从附图和部件的前述特征中应易于理解的布置中，悬架327
包括各种连杆324、弹簧326、控制臂342 (尽管示出了一个控制臂342， 但优选通常设置两个平行的控制臂)。
传动系统包括传动轴366，该传动轴366由内侧等速(CV)接头362 连接到半轴360。传动轴366由连接到电动机输出轴(在本组附图中不 可见)的减速齿轮306的输出侧驱动。半轴360通过连接到毂377的外侧 CV接头364连接。传动系统还包括电动机318和使电动机318互连的离合 器(不可见)。电动机318和离合器的操作以及机械和电方面如上文参 照图1到图5的讨论中所述。
图23示出了电力推进模块，在该电力推进模块中，采用毂电动机 代替如图l中的内侧电动机。这里，除了电动机M1、 M2;齿轮驱动G1、 G2;以及位置指示器P1、 P2并入各自的毂电动机740中之外，示意性布 局与图l的布局相同。与内侧电动机一样，毂电动机740可具有传动轴 744，该传动轴744连接到电磁离合器EMC。在这种情况下，尽管使用 毂电动机740，但是仍能如图1的实施例中那样在毂电动机740之间共享 扭矩。尽管未详细描述，但是可连接到传动轴744的扭矩输出可由适当 设计的毂电动机提供。
根据上文的实施例，整个传动系统和悬架可仅通过将副底盘组件 300的模块结构安装到在标准构造中仅用来安装悬架的点而装配到现 有平台。悬架安装点或硬点的构造可根据车辆改变，但期望结构的基 本部件能在各种各样的车辆中设置，其中该结构是自支承的并为整个 传动系统和车轮悬架(包括电动机和齿轮装置)提供座架。在特定的优选 实施例中，电动机是独立的，并独立地驱动左轮和右轮中的每一个。 在另一优选实施例中，独立的转子和定子共同容纳在单一外壳和支承 中。在此实施例中，优选离合器也共同容纳在该单一外壳中。在此实 施例的优选变形中，此共同容纳电动机的实施例包括参照图5B描述的 附加元件中的至少一个。如上述副底盘组件300的实施例中所示，副底盘可构造为在无需明 显的重新设计的情况下为前轮驱动车辆的后轮部提供简易替换。在优
选构造中，副底盘300占据了通常由备用轮胎和/或由现有的机械AWD
系统和/或仅单独的悬架部件所占据的空间，由此使重新设计或重新构 造最小化。能量存储系统和电子设备占用通常由备用轮胎所占用的区 域，该区域通常形成为在有效载荷区域之下延伸并由可移动面板与有 效载荷区域分开的舱部。可通过修改有效载荷的边界以消除该舱来实
现对车身的修改，从而为电力推进模块ioo提供空间。例如，这可通过
设计新的车身部或通过切掉该舱并将升高的底板安装到车辆的有效载 荷限定部来进行。
通过移除备用轮胎舱，能通过使用泄气保用轮胎来避免对备用轮 胎的需求。因此，在副底盘安装到现有硬点的实施例中，副底盘是自 支承的并且基本容纳在备用轮胎另外所需的空间中或者轮舱之间但在 通常的行李或货物存储区之下的空间。此实施例优选在通常为机械
AWD系统的传动轴所保留的位置处包括泄气保用轮胎或备用轮胎的组 件。
由于横向空间被副底盘占用，可限制脱离悬架系统的悬架臂的L〈 度，使得对于长悬挂行程的需求更困难。这是因为两个电动机318以及 其它传动系统元件的长度。如果半轴360的枢转角需要跨越宽范围以提 供高行程，则两个电动机318和其它传动系统元件的尺寸可如上所述地 减小。还可如下文参照图22所述地使用毂电动机。此外，或替代地， 插入接头或滚珠花键轴可用作半轴360以适应半轴360的宽摆动范围。
如图9-17的实施例中能最好地看到，这些实施例是基本按比例的， 电动机318和外侧齿轮装置306占据不超过外侧CV接头364之间距离的 大约60%。在优选实施例中，减速齿轮306能并入电动机318，从而减 小系统的总宽度。输出轴366制造得尽可能短，以使得内侧和外侧CV
45接头362与364之间的距离至少大约为左和右外侧CV接头364之间距离 的20%，并优选为25%。
要安装副底盘组件300，通常需要连接制动液压管线，但是在通过 线控制动的实施例中，可电地或无线地或者通过其它信号通信媒介提 供信号。
尽管在副底盘组件300的实施例中，结构支承由梁状构件提供，但 是在替代实施例中，主支承可由更紧密的金属片结构(例如具有可移动 面板的箱)提供。优选地，该结构被成形为允许电动机或电动机组合通 过车辆的行李箱移出或者从下面落卜。
如上所述，控制系统可设有驱动电动车轮的能力以通过将具有适 当控制的副底盘组件300安装到常规的FWD车辆中来增加AWD功能。 例如，此功能可包括电子稳定性控制。在这种情况下，优选将转向位 置编码器安装并连接到控制器以指示驾驶员的转向动作。副底盘控制 系统可设有加速度计以指示车辆的偏航加速度。在这种背景下，除了 所述牵引力控制和性能增强特征之外，还能为车辆增加明显的电子稳 定性控制增强。根据优选实施例，基于所检测的偏航(来自加速度计) 和转向输入，后轮通过改变车轮的扭矩来帮助控制车辆。如果偏航的 变化速率与转向输入的变化不相对应，则控制器计算要施加到电动机 318的偏差扭矩以执行修正。用于这种稳定性控制的算法在常规AWD 中是公知的。因此将不对细节进行详述。在所提出的实施例中，对副 底盘组件300中包含的一部分车轮施加偏差扭矩。基于驾驶员转向输入 给定车辆速度产生的计算期望偏航速率与所测得的车辆偏航速率之间 的误差，将偏差扭矩施加到副底盘组件的车轮，从而自动修正车辆的 旋转速度。
参照图1S，为防止非预期的加速或车辆发动，油门406构造为生成 来自接触电刷支承410的一对相反极性的信号，该接触电刷支承410连
46接到两个变阻器，所述变阻器示出为接触相反极性电阻器402和404的接触电刷412和414。当油门沿一个方向移动时，它同时产生来自电阻器402和404中的每一个的增加的电压信号和降低的电压信号。结果，如果一个或两个信号路径417或419由于与电压或地面的连接或由于信号路径417、 419中的电压降的变化而损坏，则另一信号路径417、 419可提供能用来识别故障的竞争电信号。
连接信号路径417以将它的信号应用到第一控制器415，而连接第二信号路径419以将它的信号应用到第二控制器420。该第一和第二控制器可以是任意的控制器，包括电池管理控制器、电动机控制器、监视控制器、用户接口控制器和/或其它类型的执行器、传感器、控制器或变频器。
响应于来自油门的各自信号，第一和第二控制器415和420各生成来自驾驶员的指示加速请求的指示。该指示可以是例如表示信号路径417、 419上的电压的数字量值的指示。驱动控制器430接收来自第一和第二控制器415和420的信号，并确定所述信号是否在预定的公差内。如果是，则驱动控制器430执行所指令的加速。如果不是，则可执行多种动作，包括生成警报信号、停用电力驱动系统、停止内燃发动机、施加制动、使车辆处于空档或上述的任意组合。
请注意，驱动控制器的监控功能可由第一控制器415和第二控制器420中的任一个来执行。在这种情况下，驱动控制器仍可存在，但是它可只接收一个信号。此外，第一控制器可通过监控多路复用总线上的第二控制器的数据、将第二控制器的数据与它自己的计算相比较以及执行指令来对输入信号采取动作。第三模块可处于决策环中，该第三模块可控制内燃发动机如果到第一控制器的油门信号与第二控制器的信息相匹配则接收来自第一控制器的指令。
参照图19，电动机驱动计算机520执行前馈控制方案或算法，以在传动装置的换档期间根据算法来增加扭矩以平滑车辆的加速。另外，该方案可用来降低扭矩以确保在自动传动装置的换档期间或者如果手动变速装置没有换到下一更高的档位，所嵌入的系统不会使发动机以高于期望速度的速度旋转。
优选，将算法以诸如査找表(LUT) 515的数据单元形式存储，该
査找表515能为车辆型号或为唯一的车辆提供和校准。电动机驱动计算机520对应于数字控制器，该数字控制器产生为车辆提供动力所需的波形。在换档期间，车辆的自动或手动传动装置将导致车辆加速度的瞬间变化。通过预先为各种状况确定加速度对时间的曲线或者监控用于换档信号的车辆多路复用网络，该电动机驱动计算机能调节它的输出扭矩以抵消不希望的加速度分量。由换档导致的加速度可模拟为简单的加法，从而允许抵消它所需的附加扭矩能被容易地计算并增加到源自其它控制输入和/或方法(例如油门位置、电子稳定性控制算法)的当前指令扭矩。
电动机驱动控制计算机520可接收来自电池管理器501的输入。该算法可规定在指定电池的状态下不施加附加的抵消扭矩。由于不需耍的加速度可能取决于当前速度，所以电动机驱动控制计算机520还可接收来自速度指示器503的输入。在这种情况下，所需的抵消加速度可通过经验或理论在LUT515中获得和提供，该LTU具有对应于不同的可能速度或速度范围的条目。当然，所需值可通过插值来改进，使用经验公式从査找表515中的常量或其他方式来生成。
电动机驱动控制计算机520还可接收来自油门505的输入，该油门505的位置有可能影响由电动机驱动控制计算机520生成的所需的抵消加速度。替代地或此外，诸如发动机扭矩、速度对进气歧管真空度的发动机需求指示器或在车载多路复用总线上可用的其它指示器可将类似的信息提供到复合算法中。可将转向输入507和诸如偏航加速度的车辆加速度509以及其它姿
态信息应用到该算法。这些输入如何被该算法使用的示例是如果状况对应于可能的后轮滑行，则在滑行状况下的硬转向期间，可暂时取消扭矩增加以避免潜在的控制问题。由于所需的抵消加速度取决于与
哪个齿轮接合，所以可将传动装置状态511传送到该算法。最后，由于传动装置的震动可能取决于此设置，所以换档控制器513可将它的状态应用于电动机驱动控制计算机520。而且，该算法可适用于手动传动装置，所以来自换档控制器513的信号可提供指示哪个齿轮正被接合以及何时接合的基本功能。
尽管在前述的平滑换档实施例中，假定使用控制计算机520，但是应当清楚，可使用其它类型的数字或模拟控制器来获得所述的许多特征。
主动稳定性控制(经常称为电子稳定性控制)将由驾驶员提供的转向输入和制动输入与车辆的响应相比较。车辆的响应由诸如横向加速度传感器、旋转(偏航)加速度传感器或编码器的传感器以及单轮速度来测量，所述单轮速度或者来自例如作为防抱死系统的一部分的现有车轮速度传感器，或者如上所述从另一源获得，例如从在时分时提供指示车辆速度的电动机速度的电动机位置传感器获得。车轮而不是副底盘车轮的轮速能从可与控制器相连的车辆总线得到。副底盘的主动稳定性控制系统可应用其自身的制动或根据需要在每个车轮处执行负(再生)扭矩信号以帮助修正转向不足(犁行)或过度转向(摆尾)。除了主动稳定性控制之外，全速牵引力控制还可通过检测加速下的驱动轮的滑行来实现。可将制动施加到滑行的车轮，并且/或者可减少电动机动力。此外，如果控制器调用再生制动以将惯性能量转换成存储的电能并由此迫使车轮达到锁定状况，则控制器优选提供电力ABS功能。该状况例如可通过将车轮滑行与计算的车轮速度相比较或者通过车轮速度(或等量的车轮空转)的变化速率来检测。ABS功能可通过脉冲制动和/或调制施加到电动机从动轮的扭矩来执行。如上所述，所述实施例可提供混合动力的益处，因此，如能容易地看到的，许多与混合动力有关的技术也适用于瞬时驱动系统。在混合动力系统中，电驱动的使用是在管理系统的控制之下。然而，这些系统可能需要区分城市驾驶与公路驾驶，这可基于汽车中可用的典型输入来推断。然而，优选驾驶员用户接口设置有开关，以允许驾驶员控制车辆何时以全电动模式运行。后者可以是指令该系统以全电力模
式运行的替代的或优选的方式。
在一实施例中，用于车辆的动力装置具有底盘，该底盘具有用于连接到车辆的附件固定装置。至少一个电动机由该底盘支承，使得底盘抵抗由该电动机产生的扭矩。底盘通过附件固定装置将该扭矩传递到车辆。例如，该附件固定装置可以是车辆主底盘或单片式车身或悬
架的硬点。底盘具有可移动地将轮架连接到底盘的悬架部。如果该实施例是对于现有车辆设计的附加/替换，即由于占据了车辆的 一 部分(原始悬架所处的位置)而取代悬架，则悬架部可代替通常与车辆相连的一些或全部悬挂部件。轮架沿相对于车辆的移动轴线(即车辆的左右)的横向尺寸分开。底盘具有互相垂直的垂直和纵向尺寸，所述尺寸中的每一个都垂直于该横向尺寸，均不大于1米。
在替代实施例中，上述动力装置可以如此，即悬架部包括弹簧或多于一个弹簧。弹簧的示例包括板簧、螺旋弹簧、具有起弹簧作用的气囊的空气悬挂、弹性体或其任意组合。在替代实施例中，上述动力装置可以如此，即底盘、至少一个电动机、悬架部和轮架能作为自支承单元附接和拆开。弹簧可作为自支承单元的一部分而被包括。底盘与车辆的附接可由例如4、 6或8个通常用于安装常规车辆悬架的吊耳来提供。这种吊耳可以是例如铰链部。
在替代实施例中，使用两个电动机，每个电动机被联接以驱动各自的轮架。电动机可包括在有或无弹簧和悬架部的自支承单元中。电
50动机电池可连接到底盘。优选地，电动机电池具有至少l兆焦耳的容量。可设置至少一个导体和至少一个开关，从而将电动机连接到电动机电池。在另一替代实施例中，电池和相关部件可作为自支承单元的一部分设置。
底盘优选构造有检修孔以允许接近电动机。在一实施例中，底盘具有带足够大的检修孔的一侧，以能够观察并移出电动机。底盘可以是焊接的金属片箱、桁架或其组合。替代地，它可以是复合结构，包括例如玻璃纤维、碳纤维或任意合适的结构。优选地，设置检修孔以在将底盘安装到车辆上时提供接近。
优选地，电动机在轮架之间居中。在具有两个电动机的实施例中，电动机中的每一个由可延伸的轴连接到轮架的各自一个，动力通过所述轴施加到轮架的各自一个。例如，可延伸的轴可以是滚珠花键轴。该轴可以是俗称的半轴，其特征在于它的尺寸。这可以适应具有相关部件的较大的底盘尺寸。轴和轮架可包括在自支承底盘中。
散热器可设有逆变器和电动机电池。这些可连接到底盘或分别安装。再一次，电池容量至少为l兆焦耳，并且至少一个导体和至少一个开关将电动机连接到电动机电池。逆变器具有至少一千瓦的容量。电池、逆变器、至少一个导体、开关、至少一个电动机、悬架部和轮架能与底盘组合以形成自支承单元。
可设置电动机控制器。电动机控制器可具有构造为接收指示车轮速度或等同物的信号的输入。电动机控制器可与底盘上的其它部件组合以形成自支承单元或者可分别集成到车辆中。电动机具有输出动力传动装置以驱动轮架。电动机具有用于每个轮架的各自动力输出，并且控制器被构造为响应于车轮的输入来控制到每个轮架的输出。优选使用两个电动机，每个输出是两个电动机中的各自一个的输出。包括散热器的实施例也可包括热交换特征，例如散热片、隆起或 其它表面增加物。空气在表面增加物上的流动可通过以这种方式布置 散热器而增强，即在车辆下流动的空气被引导以快速移动到热交换器 上。这可通过例如布置使表面增加物特征突入到通道中来实现，空气 被车辆的向前移动冲压通过该通道。替代地，表面增加物特征可朝着 当车辆行驶时空气会自然趋于快速移动的区域(例如车辆的下侧)突出。 在特定的实施例中，可由滑板部分地形成管道，该滑板限定了具有面 向车辆移动方向的一个或多个开口的管道。
在另一实施例中，用于车辆的动力模块包括具有附件固定装置并 且支承至少一个电动机的自支承副底盘。该支承是如此，即副底盘抵 抗通过由至少一个电动机生成的扭矩而产生的力矩，并将其传递到附 件固定装置。连接两个轮架以由至少一个电动机驱动。附件固定装置 被构造为可附接到通常用来将两个替换车轮的悬架元件附接到车辆框 架的硬点。控制器被构造为控制至少一个电动机以提供至少一个可能 的功能并优选提供更多。该至少一个功能至少包括对除了至少一个电 动机外还具有发动机的车辆进行发动辅助。另一发动机可为除了两个 替换车轮外的车辆车轮提供动力。
控制器优选被构造为控制至少一个电动机以便还提供主动稳定性 控制。该至少一个电动机可包括两个单独的电动机，每个电动机连接 到两个轮架中的各自一个。在这种情况下，在优选构造中，控制器被 构造为控制两个电动机以提供主动稳定性控制。该主动稳定性控制可 借助于集成在系统中的制动器的制动来进一步或替代地控制。
控制器可具有车轮速度输入，并被构造为控制至少一个电动机以 响应于应用到车轮速度输入的信号来提供主动牵引力控制。速度输入 可连接到车辆数据总线以接收指示除了附接到动力模块的轮架的车轮 之外的车轮的速度的信号。
52上述实施例可包括电动机电池，其中至少一个电动机选择性地起 发电机的作用以向电池充电。模块可包括逆变器，并且均连接到底盘。 电动机电池可具有至少l兆焦耳的容量，并且可设置至少一个导体和至 少一个开关以将该至少一个电动机连接到电动机电池。优选，逆变器
具有至少l千瓦的容量。优选，该模块的重量小于ioo千克。
在所公开的实施例的变形中，副底盘可连接到传统发电机，该传 统发电机是轻度混合动力系统的原始车辆设计的一部分，从而具有一 种为副底盘电池再充电的外部、有效的方式。在另一替代实施例中， 可对传统发电机升级以提供附加的发电容量，用于为电力推进模块的 较大电池充电。
在另一实施例中，用于车辆的动力装置具有两个电动机，所述电 动机具有支承，该支承被构造为将两个电动机支承在车辆的中心附近。 用于两个电动机中的每一个的轮架和传动轴提供来自电动机的动力以 施加到各自的车轮。连接在两个电动机之间的离合器共享两个电动机 之间的扭矩。该支承被构造为支承电动机，使得它们的轮轴沿车辆的 横向尺寸对齐。离合器能够维持连续的滑行。在另一实施例中，离合 器还能够选择性地锁定。
控制器可被构造为接收来自加速器的加速器信号并响应于该加速 器的信号来控制两个电动机以及离合器的动力输出。控制器可被构造 使得对于至少一个加速器信号，离合器被锁定。控制器还可或替代地 被构造为接收来自加速器的加速器信号并响应于该加速器的信号来控 制两个电动机的动力输出。加速度计可将输出应用到控制器，而该控 制器可被构造为响应于该加速度计信号来控制两个电动机的动力输出 以提供主动稳定性控制。两个电动机和离合器可共同容纳，定子和转 子由共用壳体连接，离合器互连所述转子。
控制器可被构造为接收车轮速度信号(或等同物)并响应于车轮速度信号来控制两个电动机的动力输出。响应于车轮速度(或等同物) 信号，控制器可提供牵引力控制，特别是或防抱死制动特征。
在另一实施例中，车辆具有框架，该框架具有至少四组硬点，用 以安装用于至少四个各自车轮的悬架。副底盘具有连接到所述硬点组 中的两组的附件固定装置，从而替换至少四个各自车轮中的两个。硬 点组中的两组沿垂直于车辆行驶的前/后轴向的方向分开。至少一个电 动机由副底盘支承，使得底盘抵抗由电动机生成的扭矩，该底盘通过 固定装置将扭矩传递到所述硬点组中的两组。悬架部可移动地将轮架 连接到副底盘。副底盘、至少一个电动机、轮架和悬架部可作为自支 承单元分离和重新附接。
悬架部可包括至少一个弹簧。该至少一个电动机可包括至少两个 电动机，每个电动机被联接以驱动轮架中的各自一个。可将电动机电 池连接到副底盘。电动机电池可具有至少l兆焦耳的容量，并且至少一 个导体和至少一个开关将该至少一个电动机连接到电动机电池。
副底盘还可包括电动机电池，作为与该副底盘组合的可分离和重 新附接的自支承单元的一部分。副底盘可具有开口侧，设置该开口侧 的尺寸以允许在将副底盘安装在车辆中时将电动机移出。
底盘与车辆的附接可由例如4、 6或8个通常用于安装车辆的常规悬 架的吊耳来提供。这种吊耳可以是例如铰链部。
在替代实施例中，使用两个电动机，每个电动机被联接以驱动各 自的轮架。电动机可包括在有或无弹簧和悬架部的自支承单元中。电 动机电池可连接到底盘。优选，电动机电池具有至少l兆焦耳的容量。 可设置至少一个导体和至少一个开关，从而将电动机(或多个)连接 到电动机电池。在另一替代实施例中，电池和相关部件可作为自支承 单元的一部分设置。底盘优选构造有检修孔以允许接近电动机。在一实施例中，底盘 具有带足够大的检修孔的一侧，以能够观察并移出电动机(或多个)。 底盘可以是焊接的金属片箱、桁架或其组合。替代地，它可以是复合 结构，包括例如玻璃纤维、碳纤维或任意合适的结构。优选，设置检 修孔(或多个)以在将底盘安装到车辆上时提供接近。
优选地，电动机(或多个)在轮架之间居中。在具有两个电动机 的实施例中，电动机中的每一个通过可延伸的轴连接到轮架中的各自 一个，动力通过所述轴施加到轮架中的各自一个。例如，可延伸的轴 可以是滚珠花键轴。该轴可以是俗称的半轴，其特征在于它的尺寸。 这可以适应具有相关部件的较大的底盘尺寸。轴和轮架可包括在自支 承底盘中。
散热器可设置有逆变器和电动机电池。这些可连接到底盘或分别 安装。而且，电池容量至少为l兆焦耳，并且至少一个导体和至少一个 开关将电动机连接到电动机电池。逆变器具有至少一千瓦的容量。电 池、逆变器、至少一个导体、开关、至少一个电动机、悬架部和轮架 能与底盘组合以形成自支承单元。
可设置电动机控制器。该电动机控制器可具有被构造为接收指示 车轮速度的信号的输入。电动机控制器可与底盘上的其它部件组合以 形成自支承单元或者可分别集成到车辆中。电动机(或多个)具有输 出动力传动装置，用以驱动轮架。电动机(或多个)具有用于每个轮 架的各自动力输出，并且控制器被构造为响应于车轮的输入来控制到 每个轮架的输出。优选使用两个电动机，每个输出都是两个电动机中 的各自一个的输出。
包括散热器的实施例也可包括热交换特征，例如散热片、隆起或 其它表面增加物。空气在表面增加物上的流动可通过以这样的方式布
55置散热器而增强，即在车辆下流动的空气被引导以快速移动到热交换 器上。这可通过例如布置使表面增加物特征突入到通道中来实现，空 气被车辆的向前移动冲压通过该通道。替代地，表面增加物特征可朝 着当车辆行驶时空气会自然趋于快速移动的区域(例如车辆的下侧)突
出。在特定的实施例中，可由滑板部分地形成管道，该滑板限定了具 有面向车辆移动方向的一个或多个开口的管道。
在另一实施例中，车辆具有驱动第一的两个车轮的轻度混合动力 发动机。轻度混合动力发动机被构造为自动停止和起动，使得在轻度 混合动力发动机的低或零运行需求期间不消耗燃料。框架和副底盘安 装到该框架。至少一个电动机由副底盘支承，从而底盘抵抗由电动机 生成的扭矩，该底盘将该扭矩传递到框架。可再充电电池被连接以便 为该至少一个电动机提供动力。副底盘传动系统被构造为允许该至少 一个电动机驱动由副底盘支承的第二的两个车轮。控制器被构造为通 过控制该至少一个电动机来执行发动辅助，以在车辆的运行以及再生 制动和电池的再充电期间提供轻度混合动力发动机的最大总动力的至 少15%。该至少一个电动机可以是两个电动机，每个电动机被联接以 驱动第二的两个车轮中的各自一个。电池优选具有至少l兆焦耳的容 量。优选，副底盘具有开口侧，设置该开口侧的尺寸以允许在将副底 盘安装在车辆中时将该至少一个电动机移出。副底盘可形成自支承单
元，该自支承单元能附接到车辆的硬点或从该硬点移出，由此允许在 不明显"颠覆"的情况下对现有车辆设计进行修改。副底盘还可包括 用于支承第二的两个车轮的悬架。用于该第二的两个车轮中的每一个 的制动器可由控制器控制，以通过响应于转向输入和车辆偏航检测控 制该制动器来提供主动稳定性控制。
所公开的实施例可提供电力后轮动力，以在恶劣天气期间提供道 路上的AWD功能、如果检测到车辆不稳定则提供稳定性增强、用以提 高加速性能的发动辅助、特定驱动循环中的改进的燃料经济性以及其 它特征，这些特征在实施例的公开中将是显而易见的。
56尽管下面的应用假设了一种系统应用到所述车辆后部的FWD结 构，但是对本领域的技术人员明显的是，此处限定的系统也可应用到
另外的RWD车辆构造的前部，或者在另外的电池电动车辆或串联混合
动力应用的前部或后部。
作为一示例，在除了再生制动之外没有来自外部源的动力生成并
且在没有过度加热或部件损坏的情况下，对处在低摩擦系数表面(0.3 或以下)上的前轮全制动到0mph，电池的能量存储容量和其它参数可 足以提供至少15次连续的全油门发动辅助。
根据另一示例性实施例，当在除了再生制动之外没有来自外部源 的动力生成并且在没有过度加热或部件损坏的情况下，对EPA城市循环 (见图21A)进行五个连续循环的驱动时，系统部件被选择以便为所有 加速和再生制动提供最大动力。在图21A中，上方曲线27表示加速度， 而下方曲线29表示在停止和前进的城市型驾驶场景的速度。在此实施 例的变体中，当在具有来自最大5kW外部源(除了推进模块之外的源， 例如内燃机轮轴)的动力生成的情况下，对EPA城市循环进行无限次循 环的驱动时，为所有加速和再生制动提供最大动力。
在另一变体中，实施例提供再生制动以达到总可用系统扭矩的至 少75^的水平，并且例如在从60-0mph的制动期间能获得并存储可用动 能的至少30%。在又一变体中，实施例可提供95 mph的连续无负载的
最高速度。
优选，如所述的，设置推进模块的尺寸，使得在最小车辆修改和 颠覆的情况下将它装配到可用的车辆空间内。备用轮胎舱空间是优选 的位置。另一种可能是采用毂电动机，所述毂电动机可选地具有如下 文参照图23描述的传动轴。在示例性实施例中，部件选择为使得在传 统车辆上增加不超过100kg (不包括能量存储)。优选，在不打开引擎罩或行李箱的情况下，所增加的设备从车辆外侧不可见，并保持大约8 英寸的通常离地间隙。
使用电力推进模块的方法可包括下列步骤的几个或多个(不必按 下列顺序)。(1)选择目标车辆，以通过增加电力推进模块来进行修 改。(2)选择副底盘或设计有固定装置，所述固定装置能与目标车辆 的悬架硬点的固定装置或特征或者附件固定装置相连。副底盘或目标 车辆固定装置可包括任何合适的类型，例如一个或多个螺栓、吊耳、 吊钩、衬垫(用于焊接或粘合附件)、加强框架构件或任意合适的固 定装置或特征。(3)对目标车辆进行机械修改以在电力推进模块连接 到目标车辆时适应该电力推进模块。该修改可包括移除、替换和/或修 改部件，例如金属片结构、备用轮胎舱。替代地，车辆的部件可设计 为适合电力推进模块，使得无需修改。(4)连接推进模块控制器，以 诸如通过将推进模块控制器连接到目标车辆的数据总线来进行接口到 目标车辆的传感器和/或控制器。由于该附接，推进模块控制器接收指 示目标车辆状态的信号，所述信号可包括诸如车轮速度、发动机状态、
转向、油门、传动装置和其它驱动可控输入的信号以及推进模块提供 此处描述的特征所需的任何其它信息。
根据一实施例，提供用户控制以允许对发动辅助等级的选择。用 户控制提供存储值，该存储值可用来限定推进模块的峰值动力输出的 上界。替代地或此外，可提供控制以使用户能够选择比例常数，这减 少了推进模块的动力输出。
根据一实施例，整个传动系统和悬架仅通过将副底盘组件的模块 结构安装到在标准构造中仅用来安装悬架的车身或底盘部而装配到现 有平台。悬架安装点或硬点的构造可根据车辆改变，但期望结构的部 件能在各种各样的车辆中设置，其中该结构是自支承的并为整个传动 系统和车轮悬架(包括电动机和齿轮装置)提供座架。在特定的优选实施 例中，电动机是独立的，并独立地驱动左轮和右轮中的每一个。在另一优选实施例中，独立的转子和定子共同容纳在单一外壳和支承中。 在此实施例中，优选离合器也共同容纳在该单一外壳中。在此实施例 的优选变形中，此共同容纳电动机的实施例包括另外的位置传感器元 件，例如编码器和分解器。
根据另一实施例，用于具有行驶方向的车辆的动力装置可连接到 车辆，以充当驱动部件。该动力装置具有两个带有支承的电动机，该 支承被构造为支承两个电动机，每个电动机都被构造为驱动各自的轮 架。轮架是分离的，使得当动力装置安装在车辆上时，轮架位于车辆 的相对侧。离合器连接在两个电动机之间以在它们之间传递扭矩。在 此实施例的变形中，离合器被构造为维持连续的滑行。优选地，离合 器还进一步被构造为维持连续的滑行并能够锁定。
在另一实施例中，控制器设置并构造为接收响应于加速度指令的 信号。响应于该信号，控制器控制两个电动机和离合器的动力输出。 控制器优选构造为使得对于信号的至少一个状态，离合器被锁定。在 特定的实施例中，控制器被构造为使得当信号指示高于阙值等级的加 速度时，离合器通过控制器锁定。替代地或此外，在另一实施例中， 控制器被构造为接收来自加速器的加速器信号并响应于该加速器的信 号来控制两个电动机的动力输出。根据前述实施例的特征，加速度计 具有应用到控制器的加速度计信号输出。该控制器被构造为响应于该 加速度计信号来控制两个电动机的动力输出以提供主动稳定性控制。 优选地，控制器被构造为接收响应于车轮速度的信号并响应于该信号 来控制离合器。而且，优选将控制器构造为接收响应于车轮速度的信 号并响应于该信号来控制离合器和电动机。
在作为前述实施例的变形的特定实施例中，两个电动机和离合器 共同容纳，定子和转子通过共用壳体连接，而离合器互连所述转子。
根据一实施例，电磁离合器具有第一和第二转子，所述第一和第二转子通过偏置构件彼此相对或彼此远离地推动。第一和第二转子具 有互相作用的元件，当第一和第二转子之间的轴向距离改变时，所述 元件产生在第一和第二转子之间变化量的扭矩耦合。定子具有一次绕 组，而第一转子具有二次绕组，该二次绕组与由一次绕组产生的磁场 磁性耦合。具有磁路第一部分的电磁体附接到第一转子。磁路第二部 分附接到第二转子，并布置使得当电磁体受到电流激励时，迫使第一 和第二转子抵抗偏置构件，从而导致第一和第二转子彼此相对或彼此 远离地移动。电磁体连接到二次绕组以被来自二次绕组的电流激励。
根据离合器的特征，第一和第二转子共同形成电磁涡电流制动器， 使得当第一和第二转子之间的轴向距离改变时，第一和第二转子之间 的扭矩耦合量改变。优选地，第一和第二转子具有互相接合的构件， 当第一和第二转子之间的轴向距离到达预定距离时，所述互相接合的 构件锁定在一起。
根据离合器的另一实施例，电磁离合器具有第一和第二扭矩耦合 元件，在所述扭矩耦合元件中，扭矩耦合通过在离合器激励绕组中产 生电流来电磁激励。根据该实施例，扭矩耦合元件中的一个载有由一 次绕组激励的二次绕组，该二次绕组与一次绕组电磁耦合。二次绕组 在离合器激励绕组中提供电流，使得当一次绕组被激励时，离合器被 激励，由此导致扭矩耦合被激励。
根据另一实施例，加速控制器具有用户激励的输入构件，该输入 构件连接到分别产生第一和第二渐进信号的第一和第二渐进输入装 置，该第一和第二信号的极性是相反的。加速指令发生器响应第一和 第二信号，并被构造为仅当第一和第二信号具有带预定关系的信号等 级时才产生加速指令信号。优选地，输入构件包括车辆的加速器控制。 输入装置可包括变阻器，例如在这种情况下，变阻器可具有相反电极 化的电阻器和接触所述电阻器的接触电刷。警报信号发生器可设置在 加速控制器中。包括警报信号发生器的警报优选响应于第一和第二信
60号，并且如果信号落在预定的关系之外产生警报。在所有实施例中， 加速指令优选是渐进信号。
所公开的实施例可提供对己知车辆结构的缺点的解决方案。然而, 本领域的普通技术人员将容易理解，鉴于上述描述和附图、示意图和 附录，这些和其它细节、特征以及优点将进一步变得显而易见。
尽管已参照特定实施例对本发明进行了公开，但是在不偏离如在 所附权利要求中限定的本发明的领域和范围的情况下，对所述实施例 的许多修改、变形和变化都是可能的。因此，倾向于本发明不限于所 述的实施例，而是具有由下面的权利要求的语言及其等同物所限定的 全范围。
权利要求
1. 一种用于车辆的动力装置，包括底盘，具有用于连接到第二附件固定装置的第一附件固定装置，所述第二附件固定装置用于将悬架附接到目标车辆；至少一个电动机，由所述底盘支承，使得所述底盘抵抗由所述电动机产生的扭矩，所述底盘通过所述固定装置将扭矩传递到所述车辆；悬架部，可移动地将两个轮架连接到所述底盘，所述轮架沿横向尺寸分开。
2. 根据权利要求l所述的装置，其中所述悬架部包括至少一个弹簧。
3. 根据权利要求2所述的装置，其中通过拆开所述第一和第二附 件固定装置，所述底盘、至少一个电动机、悬架部、至少一个弹簧以 及轮架能够作为自支承单元而被附接和拆开。
4. 根据权利要求l所述的装置，其中通过拆开所述第一和第二附 件固定装置，所述底盘、至少一个电动机、悬架部以及轮架能够作为 自支承单元而被附接和拆开。
5. 根据权利要求l所述的装置，其中所述至少一个电动机包括至 少两个电动机，每个电动机被联接以驱动各自的轮架。
6. 根据权利要求5所述的装置，其中通过拆开所述第一和第二附 件固定装置，所述底盘、电动机、悬架部以及轮架能够作为自支承单 元而被附接和拆开。
7. 根据权利要求1所述的装置，进一步包括连接到所述底盘的电 动机电池以及将所述至少一个电动机连接到所述电动机电池的至少一个导体和至少一个开关，所述电动机电池具有至少1兆焦耳的容量。
8. 根据权利要求7所述的装置，其中通过拆开所述第一和第二附 件固定装置，所述底盘、所述电动机电池、悬架部以及轮架能够作为 自支承单元而被附接和拆开。
9. 根据权利要求1所述的装置，其中所述底盘具有开口侧，设置 所述开口侧的尺寸以允许在将所述底盘安装在车辆中时将所述电动机 移除。
10. 根据权利要求9所述的装置，其中通过拆开所述第一和第二附件固定装置，所述底盘、至少一个电动机、悬架部以及轮架能够作 为自支承单元而被附接和拆开。
11. 根据权利要求1所述的装置，其中所述底盘附件固定装置被构造用于附接到吊耳，并且数量为4个或更少。
12. 根据权利要求11所述的装置，其中通过拆开所述第一和第二 附件固定装置，所述底盘、至少一个电动机、悬架部以及轮架能够作 为自支承单元而被附接和拆开。
13. 根据权利要求1所述的装置，其中所述底盘具有形成桁架的 部分。
14. 根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个电动机包括 至少两个电动机，每个电动机被联接以驱动各自的轮架，所述电动机 在所述轮架之间居中，每个电动机通过可延伸的轴连接到所述轮架中 的各自 一个，动力通过所述轴施加到所述轮架中的所述各自 一个。
15. 根据权利要求14所述的装置，其中通过拆开所述第一和第二附件固定装置，所述底盘、电动机、悬架部、可延伸的轴以及轮架能 够作为自支承单元而被附接和拆开。
16. 根据权利要求1所述的装置，进一步包括逆变器和电动机电 池以及至少一个导体和至少一个开关，所述逆变器和所述电动机电池 均连接到所述底盘，所述电池具有至少1兆焦耳的容量，所述至少一 个导体和至少一个开关将所述至少一个电动机连接到所述电动机电 池，所述逆变器具有至少一千瓦的容量。
17. 根据权利要求16所述的装置，其中通过拆开所述第一和第二 附件固定装置，所述底盘、电池、逆变器、至少一个电动机、悬架部 以及轮架能够作为自支承单元而被附接和拆开。
18. 根据权利要求1所述的装置，进一步包括散热器、逆变器和 电动机电池以及至少一个导体和至少一个开关，所述散热器、所述逆 变器和所述电动机电池中的每一个均连接到所述底盘，所述电池具有 至少1兆焦耳的容量，所述至少一个导体和至少一个开关将所述至少 一个电动机连接到所述电动机电池，所述逆变器具有至少一千瓦的容
19. 根据权利要求18所述的装置，其中通过拆开所述第一和第二 附件固定装置，所述底盘、电池、逆变器、至少一个导体、开关、至 少一个电动机、悬架部以及轮架能够作为自支承单元而被附接和拆开。
20. 根据权利要求1所述的装置，进一步包括被构造为接收指示 车轮速度的信号的电动机控制器和输入；用以驱动所述轮架的输出动 力传动装置；其中所述至少一个电动机具有用于每个轮架的各自动力 输出，并且所述控制器被构造为响应于所述车轮速度输入来控制到每 个轮架的输出。
21. 根据权利要求1所述的装置，进一步包括用于每个轮架的制 动器以及具有用于接收指示车辆偏航和转向输入信号的输入的控制 器，所述控制器被构造为响应于所述偏航和转向输入信号来控制所述 制动器以提供主动稳定性控制。
22. 根据权利要求20所述的装置，其中所述至少一个电动机是两个电动机，所述各自动力输出中的每一个都是所述两个电动机中的各 自一个的输出。
23. 根据权利要求22所述的装置，其中通过拆开所述第一和第二 附件固定装置，所述底盘、电动机控制器、电池、逆变器、至少一个 导体、开关、电动机、悬架部以及轮架能够作为自支承单元而被附接 和拆开。
24. 根据权利要求1所述的装置，进一步包括具有热交换特征的 散热器以及滑板，所述滑板形成管道，所述管道沿纵向方向是打开的 以限定风道，热交换表面突入到所述风道中。
25. —种用于车辆的动力模块，包括自支承副底盘，具有附件固定装置并且支承至少一个电动机，使 得所述副底盘抵抗通过由所述至少一个电动机生成的扭矩而产生的力 矩，并将其传递到所述附件固定装置；两个轮架，被连接以由所述至少一个电动机驱动；所述附件固定装置，被构造为可附接到车辆的悬架支承件；以及 控制器，被构造为控制所述至少一个电动机，以至少提供对包括 内燃发动机的车辆驱动的发动辅助。
26. 根据权利要求25所述的模块，其中所述控制器被构造为控制 所述至少一个电动机以提供主动稳定性控制。
27. 根据权利要求25所述的模块，其中所述至少一个电动机包括两个电动机，每个电动机都连接到所述两个轮架中的各自一个。
28. 根据权利要求27所述的模块，其中所述控制器被构造为控制 所述电动机以提供主动稳定性控制。
29. 根据权利要求25所述的模块，其中所述控制器具有车轮速度输入，并被构造为响应于应用到所述车轮速度输入的信号来控制所述 至少一个电动机以提供主动牵引力控制。
30. 根据权利要求25所述的模块，进一步包括电池，其中所述至 少一个电动机选择性地起发电机的作用以向所述电池充电。
31. 根据权利要求25所述的模块，进一步包括逆变器和电动机电 池以及至少一个导体和至少一个开关，所述逆变器和所述电动机电池 均连接到所述底盘，所述电动机电池具有至少1兆焦耳的容量，所述 至少一个导体和至少一个开关将所述至少一个电动机连接到所述电动 机电池，所述逆变器具有至少一千瓦的容量。
32. 根据权利要求31所述的模块，其中所述模块的重量小于100 千克。
33. —种用于车辆的动力装置，包括具有支承件的两个电动机，所述支承件被构造为在车辆内支承所 述两个电动机；用于所述两个电动机中的每一个的轮架和传动轴，每个传动轴连 接在所述两个电动机中的各自 一个与所述两个轮架中的各自 一个之间 以旋转所述轮架；离合器，连接在所述两个电动机之间以在所述两个电动机之间传 动扭矩。
34. 根据权利要求33所述的装置，其中所述支承件被构造为支承所述电动机，使得所述电动机的轮轴沿所述车辆的横向尺寸对齐。
35. 根据权利要求33所述的装置，其中所述离合器能够维持连续 的滑行。
36. 根据权利要求33所述的装置，其中所述离合器能够维持连续 的滑行并且还能够锁定。
37. 根据权利要求33所述的装置，进一步包括控制器，所述控制 器被构造为接收来自加速器的加速器信号并响应于所述加速器信号来 控制所述两个电动机以及所述离合器的动力输出。
38. 根据权利要求37所述的装置，其中所述控制器被构造为使得 对于至少一个加速器信号，所述离合器被锁定。
39. 根据权利要求33所述的装置，进一步包括控制器，所述控制 器被构造为接收来自加速器的加速器信号并响应于所述加速器信号来 控制所述两个电动机的动力输出。
40. 根据权利要求33所述的装置，进一步包括具有应用到所述控 制器的加速度计信号输出的加速度计，所述控制器被构造为响应于所 述加速度计信号来控制所述两个电动机的动力输出以提供主动稳定性 控制。
41. 根据权利要求33所述的装置，其中所述控制器被构造为接收 车轮速度信号并响应于车轮速度信号来控制所述两个电动机的动力输 出。
42. 根据权利要求33所述的装置，其中所述控制器被构造为接收车轮速度信号并响应于车轮速度信号来控制所述两个电动机的动力输 出，以提供牵引力控制。
43. 根据权利要求33所述的装置，其中所述两个电动机和离合器 被共同容纳，定子和转子由共用壳体连接，所述离合器互连所述转子。
44. 一种车辆，包括框架，具有至少四组硬点，用以安装用于至少四个各自车轮的悬架；副底盘，具有连接到所述硬点组中的两组的附件固定装置，所述 硬点组中的两组沿垂直于所述车辆行驶的前/后轴线的方向分开；至少一个电动机，由所述副底盘支承，使得所述底盘抵抗由所述 电动机生成的扭矩，所述底盘通过所述固定装置将所述扭矩传递到所述硬点组中的两组；悬架部，可移动地将轮架连接到所述副底盘；所述副底盘、至少一个电动机、轮架和悬架部作为自支承单元而 可分离和可重新附接。
45. 根据权利要求44所述的车辆，其中所述悬架部包括至少一个 弹簧。
46. 根据权利要求44所述的车辆，其中所述至少一个电动机包括 至少两个电动机，每个电动机都被联接以驱动所述轮架中的各自一个。
47. 根据权利要求44所述的车辆，进一步包括连接到所述副底盘的电动机电池以及将所述至少一个电动机连接到所述电动机电池的至 少一个导体和至少一个开关，所述电动机电池具有至少1兆焦耳的容量；所述副底盘还包括所述电动机电池，作为可分离和可重新附接的 自支承单元的一部分。
48. 根据权利要求44所述的车辆，其中所述副底盘具有开口侧， 设置所述开口侧的尺寸以允许在将所述副底盘安装在车辆中时将所述 电动机移除。
49. 根据权利要求44所述的车辆，其中所述副底盘附件固定装置 被构造用于附接到吊耳，并且数量为4个或更少。
50. 根据权利要求44所述的车辆，其中所述副底盘具有形成桁架 的部分。
51. 根据权利要求44所述的车辆，其中所述至少一个电动机包括 至少两个电动机，每个电动机都被联接以驱动各自的轮架，所述电动 机在所述轮架之间居中，每个电动机通过可延伸的轴连接到所述轮架 中的各自一个，动力通过所述轴施加到所述轮架中的所述各自一个； 所述副底盘还包括所述可延伸的轴，作为可分离和可重新附接的自支 承单元的一部分。
52. 根据权利要求44所述的车辆，进一步包括逆变器和电动机电 池以及至少一个导体和至少一个开关，所述逆变器和所述电动机电池 均连接到所述副底盘，所述电池具有至少1兆焦耳的容量，所述至少 一个导体和至少一个开关将所述至少一个电动机连接到所述电动机电 池，所述逆变器具有至少一千瓦的容量；所述副底盘还包括所述电动 机电池和逆变器，作为可分离和可重新附接的自支承单元的一部分。
53. 根据权利要求44所述的车辆，进一步包括散热器、逆变器和 电动机电池以及至少一个导体和至少一个开关，所述散热器、所述逆 变器和所述电动机电池中的每一个都连接到所述副底盘；所述电池具 有至少1兆焦耳的容量，所述至少一个导体和至少一个开关将所述至 少一个电动机连接到所述电动机电池，所述逆变器具有至少一千瓦的容量；所述副底盘还包括所述电动机电池、散热器和逆变器，作为可 分离和可重新附接的自支承单元的一部分。
54. 根据权利要求44所述的车辆，进一步包括被构造为接收指示 车轮速度的信号的电动机控制器和输入；用以驱动所述轮架的输出动 力传动装置；其中所述至少一个电动机具有用于每个轮架的各自动力 输出，并且所述控制器被构造为响应于所述车轮速度输入来控制到每 个轮架的输出；所述副底盘还包括所述控制器，作为可分离和可重新 附接的自支承单元的一部分。
55. 根据权利要求44所述的车辆，进一步包括被构造为接收指示 车轮速度的信号的电动机控制器和输入；用以驱动所述轮架的输出动 力传动装置；其中所述至少一个电动机具有用于每个轮架的各自动力 输出，并且所述控制器被构造为响应于所述车轮速度输入来控制到每 个轮架的输出。
56. 根据权利要求55所述的车辆，其中所述至少一个电动机是两 个电动机，所述各自动力输出中的每一个是所述两个电动机中的各自 一个的输出。
57. 根据权利要求44所述的车辆，进一步包括具有热交换特征的 散热器以及滑板，所述滑板形成管道，所述管道沿纵向方向是打开的 以限定风道，所述热交换表面突入到所述风道中。
58. —种车辆，包括具有燃料驱动发动机的发动机驱动，所述燃料驱动发动机驱动第 一的两个车轮，所述发动机驱动被构造为自动停止和起动所述燃料驱 动发动机，使得在对轻度混合动力发动机的低或零运行需求期间不消 耗燃料；框架和安装到所述框架的副底盘；至少一个电动机，由所述副底盘支承，使得所述底盘抵抗由所述 至少一个电动机生成的扭矩，所述底盘将所述扭矩传递到所述框架；可再充电电池，被连接以便为所述至少一个电动机提供动力； 副底盘传动系统，被构造为允许所述至少一个电动机驱动由所述副底盘支承的第二的两个车轮；控制器，被构造为通过控制所述至少一个电动机来执行发动辅助，以在所述车辆的运行以及再生制动和所述电池的再充电期间提供所述发动机驱动的最大总动力的至少15%。
59. 根据权利要求58所述的车辆，其中所述至少一个电动机包括 至少两个电动机，每个电动机都被联接以驱动所述第二的两个车轮中 的各自一个。
60. 根据权利要求58所述的车辆，其中所述电池具有至少1兆焦 耳的容量。
61. 根据权利要求58所述的车辆，其中所述副底盘具有开口侧， 设置所述开口侧的尺寸以允许在将所述副底盘安装在所述车辆中时将 所述至少一个电动机移除。
62. 根据权利要求58所述的车辆，其中所述副底盘是自支承单兀。
63. 根据权利要求58所述的车辆，其中所述副底盘是自支承单元， 包括用于支承所述第二的两个车轮的悬架。
64. 根据权利要求58所述的车辆，进一步包括用于所述第二的两 个车轮中的每一个的制动器，其中所述控制器进一步被构造为通过响 应于转向输入和车辆偏航检测控制所述制动器来提供主动稳定性控 制。
65. —种制造车辆的方法，包括构造具有电力驱动部件的副底盘以可附接到现有车辆设计的悬架-附件特征，所述现有车辆设计包括驱动两个车轮的内燃传动系统，并 通常具有与所述悬架-附件特征一致的两个非从动轮；将所述副底盘安装到所述悬架-附件特征以形成完整的车辆。
66. 根据权利要65所述的方法，其中所述安装包括构造所述车辆以适应所述副底盘。
67. 根据权利要65所述的方法，其中所述电力驱动部件包括电动机。
68. 根据权利要65所述的方法，其中所述电力驱动部件包括两个 电动机，每个电动机被连接以驱动车轮。
69. 根据权利要65所述的方法，进一步包括修改所述车辆设计以 适应所述副底盘。
70. —种用于具有行驶方向的车辆的动力装置，所述动力装置可 连接到所述车辆以充当驱动部件，所述动力装置包括具有支承件的两个电动机，所述支承件被构造为支承所述两个电 动机，每个电动机被构造为驱动各自的轮架；所述轮架，被分开使得当所述动力装置安装在所述车辆上时，所 述轮架位于所述车辆的相对侧；离合器，连接在所述两个电动机之间以在所述两个电动机之间传 递扭矩。
71. 根据权利要求70所述的装置，其中所述离合器被构造为维持 连续的滑行。
72. 根据权利要求70所述的装置，其中所述离合器被构造为维持连续的滑行并且还能够锁定。
73. 根据权利要求70所述的装置，进一步包括控制器，所述控制 器被构造为接收响应于加速指令的信号并响应于所述信号来控制所述 两个电动机以及所述离合器的动力输出。
74. 根据权利要求73所述的装置，其中所述控制器被构造为使得 对于所述信号的至少一个状态，所述离合器被锁定。
75. 根据权利要求73所述的装置，其中所述控制器被构造为使得 当所述信号指示高于阙值等级的加速度时，所述离合器由所述控制器 锁定。
76. 根据权利要求70所述的装置，进一步包括控制器，所述控制 器被构造为接收来自加速器的加速器信号并响应于所述加速器信号来 控制所述两个电动机的动力输出。
77. 根据权利要求70所述的装置，进一步包括控制器和具有应用 到所述控制器的加速度计信号输出的加速度计，所述控制器被构造为 响应于所述加速度计信号来控制所述两个电动机的动力输出以提供主 动稳定性控制。
78. 根据权利要求70所述的装置，进一步包括控制器，其中所述 控制器被构造为接收响应于车轮速度的信号并响应于所述信号来控制 所述离合器。
79. 根据权利要求70所述的装置，进一步包括控制器，其中所述 控制器被构造为接收响应于车轮速度的信号并响应于所述信号来控制 所述离合器和电动机。
80. 根据权利要求70所述的装置，其中所述两个电动机和离合器 被共同容纳，定子和转子由共用壳体连接，所述离合器互连所述转子。
81. —种电磁离合器，包括第一转子和第二转子，由偏置构件彼此相对或彼此远离地推动；所述第一转子和所述第二转子具有互相作用的元件，当所述第一 转子与所述第二转子之间的轴向距离改变时，所述元件产生在所述第一转子与所述第二转子之间变化量的扭矩耦合；具有一次绕组的定子，所述第一转子具有二次绕组，所述二次绕 组与由所述一次绕组产生的磁场磁性耦合；具有磁路第一部分的电磁体，所述电磁体附接到所述第一转子， 磁路第二部分附接到所述第二转子并布置成使得当所述电磁体受到电 流激励时，迫使所述第一转子和所述第二转子抵抗所述偏置构件，从 而导致所述第一转子和所述第二转子彼此相对或彼此远离地移动；所述电磁体连接到所述二次绕组以被来自所述二次绕组的电流激励。
82. 根据权利要求81所述的离合器，其中所述第一和第二转子共 同形成磁涡电流制动器，使得当所述第 一 和第二转子之间的所述轴向 距离改变时，所述第 一 和第二转子之间的扭矩耦合量改变。
83. 根据权利要求81所述的离合器，其中所述第一和第二转子具 有互相接合的构件，当所述第一和第二转子之间的轴向距离到达预定 距离时，所述互相接合的构件锁定在一起。
84. —种离合器，包括具有第一和第二旋转元件的电磁激励的离合器机构，在所述离合 器机构中，所述第一和第二旋转元件之间的扭矩耦合通过在离合器激 励绕组中产生电流来进行电磁激励；具有一次绕组的定子元件；载有二次绕组的所述第一旋转元件，所述二次绕组与所述一次绕 组磁耦合，使得当在所述一次绕组中产生激励电流时，所述二次绕组 被所述一次绕组激励；所述二次绕组，被连接以在所述离合器激励绕组中产生电流，使 得当所述一次绕组被激励时，所述离合器机构被激励，由此导致所述 第一和第二旋转元件之间的扭矩耦合。
85. —种加速控制器，包括用户激励的输入构件，连接到分别产生第一和第二渐进信号的第一和第二渐进输入装置，所述第一和第二信号的极性相反；加速指令发生器，响应所述第一信号和所述第二信号并被构造为仅当所述第一和第二信号具有带预定关系的信号等级时才产生加速指 A栏县乂 l口J o
86. 根据权利要求85所述的控制器，其中所述输入构件包括车辆 的加速器控制。
87. 根据权利要求85所述的控制器，其中所述输入装置包括变阻器。
88. 根据权利要求85所述的控制器，其中所述输入装置包括变阻 器，所述变阻器具有相反电极化的电阻器和接触所述电阻器的接触'li 刷。
89. 根据权利要求85所述的控制器，进一步包括响应所述第一和 第二信号的警报信号发生器，如果所述第一和第二信号落在所述预定 关系之外，则所述警报信号发生器产生警报。
90. 根据权利要求85所述的控制器，其中所述加速指令是渐进信号。
全文摘要
本发明涉及一种用于车辆的动力装置，该动力装置优选可改进为前轮轴或后轮轴。在第一实施例中，该装置包括底盘(301)，该底盘支承至少一个电动机(318)并附接到具有架(302，304)的车辆悬架固定装置。轮毂(377)从底盘(301)悬挂，并由至少一个电动机(318)驱动。另外的独立权利要求包括一种具有提供发动辅助和/或稳定性控制的控制器的动力装置、一种具有至少两个电动机和位于所述两个电动机之间的离合器的动力装置、一种设有所述的各种动力装置的车辆、一种制造车辆的方法、一种离合器本身以及一种加速控制器。
文档编号B60G3/20GK101484328SQ200780020409
公开日2009年7月15日 申请日期2007年4月3日 优先权日2006年4月3日
发明者利·哲盛, 加里·J·格劳萨瑞, 托德·A·肯德尔, 赵子来, 马修·J·道森 申请人:布卢沃夫系统责任有限公司