混合动力车辆的制作方法

本公开涉及混合动力车辆和混合动力车辆的动力传动系统配置。

背景技术：

混合动力车辆可以利用多个动力源(包括内燃发动机和电机)在混合动力车辆的动力传动系统内产生动力。

技术实现要素：

一种车辆包括发动机、摩擦制动器和第一电机。所述发动机被配置成沿第一扭矩路径将扭矩传递到第一和第二驱动轮。所述摩擦制动器被配置成沿所述第一扭矩路径制动所述第一和第二驱动轮。所述第一电机被配置成沿第二扭矩路径将扭矩传递到第三驱动轮并制动所述第三驱动轮，使得所述第三驱动轮仅通过由所述第一电机产生的磁阻制动。

一种车辆包括第一扭矩路径、第一摩擦制动器和第二扭矩路径。所述第一扭矩路径被配置成将扭矩从发动机传递到第一驱动轮。所述第一摩擦制动器被配置成沿所述第一扭矩路径制动所述第一驱动轮。所述第二扭矩路径被配置成经由第一电机将扭矩传递到第二驱动轮并且制动所述第二驱动轮，其中所述第二驱动轮仅通过由所述第一电机产生的磁阻来制动。

一种车辆包括发动机、摩擦制动器、第一马达/发电机和第二马达/发电机。所述发动机被配置成将扭矩传递到第一和第二驱动轮。所述摩擦制动器被配置成制动所述第一和第二驱动轮。所述第一马达/发电机被配置成将扭矩传递到第三驱动轮并制动所述第三驱动轮。所述第二马达/发电机被配置成将扭矩传递到第四驱动轮并制动所述第四驱动轮。所述第三和第四驱动轮仅分别通过由所述第一和第二马达/发电机产生的磁阻来制动。

附图说明

图1是混合动力电动车辆的代表性动力传动系统的示意图。

具体实施方式

本文中描述了本公开的实施例。然而，应理解，所公开的实施例仅仅是示例并且其他实施例可以采用各种形式和替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可能被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文中公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为是限制性的，而是仅仅作为教导本领域技术人员以不同方式采用这些实施例的代表性基础。如本领域普通技术人员将理解的，参考任何一个附图示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中示出的特征进行组合，以产生未明确示出或描述的实施例。所示特征的组合提供了典型应用的代表性实施例。然而，对于特定应用或实现方式，可能需要根据本公开的教导对这些特征做出各种组合和修改。

参考图1，示出了混合动力电动车辆(hev)10的示意图。hev10可以被称为分离式并联混合动力车辆，其包括向独立的驱动轮输送动力的多个动力装置(例如，内燃发动机或电动马达)。hev10包括动力传动系统12。动力传动系统12包括发动机14，该发动机经由曲轴15驱动变速器16，以将来自发动机14的扭矩和动力传递到第一驱动轮18和第二驱动轮20。变速器16可以经由变速器挡位选择器而置于prndsl(驻车挡、倒挡、空挡、驱动挡、运动挡、低挡)中。变速器可以是多级传动比自动变速器、无级变速器(cvt)或在变速器16的输入和输出之间提供多个传动比的任何其他类型的变速器。起步离合器(未示出)或变矩器(未示出)可以设置在变速器16和曲轴15之间。如果包括变矩器，则变矩器可以包括旁通离合器。

变速器16可以被配置成经由车桥22将扭矩和功率从发动机传递到第一驱动轮18和第二驱动轮20。更具体地，车桥22可以是hev10的前桥。更具体地，第一驱动轮18和第二驱动轮20可以是前桥上的相对的车轮。车桥22可以包括半轴24、差速器26和万向节(未示出)。万向节可以设置在半轴24与差速器26之间，以及半轴与第一驱动轮18和第二驱动轮20之间。分离离合器28可以设置在车桥22与变速器16之间。分离离合器28被配置成将变速器16的输出轴30与车桥22的输入轴32连接以及断开。附加的万向节可以设置在变速器16和差速器26之间。附加的万向节可以固定到变速器16的输出轴30和/或车桥22的输入轴32。被配置成将功率和扭矩从发动机14传递到第一驱动轮18和第二驱动轮20下方的路面的机械部件可以被称为hev10的第一扭矩路径34。第一扭矩路径可以包括曲轴15、变速器16、输出轴30、分离离合器28、输入轴32、差速器26、半轴24、第一驱动轮18、第二驱动轮20以及将功率和扭矩从发动机14传递到第一驱动轮18和第二驱动轮20下方的路面的任何其他中间部件(例如，万向节)。

动力传动系统12包括第一电机(或第一马达/发电机)36，所述第一电机被配置成将功率和扭矩传递到第三驱动轮38。第一电机包括第一定子40和第一转子42。第一电机36的定子40可以直接连接到第三驱动轮38的毂，以便输送功率和扭矩以转动第三驱动轮38。替代地，诸如轴和万向节等中间部件可以设置在第一电机36的定子40和第三驱动轮38的毂之间。被配置为将功率和扭矩从第一电机36传递到第三驱动轮38下方的路面的机械部件可以被称为hev10的第二扭矩路径44。第二扭矩路径44可以包括第一电机36的定子40、第三驱动轮38以及将功率和扭矩从第一电机36传递到第三驱动轮38下方的路面的任何其他中间部件(例如，轴或万向节)。第二扭矩路径44完全独立于第一扭矩路径34并且与第一扭矩路径34断开。

动力传动系统12包括第二电机(或第二马达/发电机)46，所述第二电机被配置成将功率和扭矩传递到第四驱动轮48。第四驱动轮48和第三驱动轮38可以是hev10的相对的后轮。第二电机46包括第二定子50和第二转子52。第二电机46的第二定子50可以直接连接到第四驱动轮48的毂，以便输送功率和扭矩以转动第四驱动轮48。替代地，诸如轴和万向节等中间部件可以设置在第二电机46的第二定子50和第四驱动轮48的毂之间。被配置成将功率和扭矩从第二电机46传递到第四驱动轮48下方的路面的机械部件可以被称为hev10的第三扭矩路径54。第三扭矩路径54可以包括第二电机46的第二定子50、第四驱动轮48以及将功率和扭矩从第二电机46传递到第四驱动轮48下方的路面的任何其他中间部件(例如，轴或万向节)。第三扭矩路径54完全独立于第一扭矩路径34和第二扭矩路径44并且与第一扭矩路径34和第二扭矩路径44断开。

发动机14、第一电机36和第二电机46是hev10的驱动源，所述驱动源被配置成推进hev10。发动机14通常表示动力源，其可包括内燃发动机(例如汽油、柴油或天然气供能的发动机)或燃料电池。发动机14产生发动机功率和对应的发动机扭矩，当分离离合器28至少部分地接合时，所述发动机功率和对应的发动机扭矩被供应给第一驱动轮18和第二驱动轮20。第一电机36和第二电机46均可由多种类型的电机中的任何一种来实现。例如，第一电机36和第二电机46可以是永磁同步马达。功率电子器件56根据第一电机36和第二电机46的要求调节由动力电池58提供的直流(dc)电力，如下所述。例如，功率电子器件56可以向第一电机36和第二电机46中的每一个提供三相交流电(ac)。

当分离离合器28至少部分地接合时，功率和扭矩从发动机14流到第一驱动轮18和第二驱动轮20是可能的。例如，可以接合分离离合器28，使得发动机14通过向第一驱动轮18和第二驱动轮20输送功率和扭矩来推进hev10。当第一电机36和/或第二电机46用作hev10的一个或多个驱动源时，分离离合器28也可以脱开，以将发动机14和变速器16与第一驱动轮18和第二驱动轮20隔离。在hev10被所述电机中的至少一个推进的同时将发动机14和变速器16与第一驱动轮18和第二驱动轮20隔离减少了寄生损失并且增加了仅一个或多个电机推动hev的纯电动模式的续驶里程。

变速器16(如果不是cvt)可以包括齿轮组(未示出)，齿轮组通过选择性地接合诸如离合器和制动器(未示出)等摩擦元件而选择性地置于不同的传动比中，以建立所需的多个离散的传动比或多级传动比。摩擦元件可通过换挡计划来控制，所述换挡计划连接和断开齿轮组的某些元件以控制变速器16的输出轴30和输入轴之间的传动比。基于各种车辆和环境操作条件，变速器16通过相关联的控制器(例如动力传动系统控制单元(pcu))自动地从一个传动比切换到另一个传动比。来自发动机14的功率和扭矩可以传递到变速器16并被变速器16接收。然后，变速器16向输出轴30提供功率和扭矩。

应当理解，与变矩器一起使用的液压控制的变速器16仅仅是齿轮箱或变速器装置的一个示例；接受输入扭矩然后以不同传动比向输出轴提供扭矩的任何多传动比齿轮箱都可用于本公开的实施例。例如，变速器16可以通过自动机械(或手动)变速器(amt)实现，该变速器包括一个或多个伺服马达以沿换挡导轨平移/旋转换挡拨叉以选择所需的传动比。如本领域普通技术人员通常所理解的，amt可用于例如具有更高扭矩要求的应用中。

如图1的代表性实施例所示，输出轴30经由分离离合器28和输入轴32连接到差速器26。差速器26经由连接到差速器26的相应车桥22驱动第一驱动轮18和第二驱动轮20。差速器26向第一驱动轮18和第二驱动轮20中的每一者传递大致相等的扭矩，同时例如在车辆转弯时允许稍微的转速差异。可以使用不同类型的差速器或类似装置将扭矩从动力传动系统分配到一个或多个车轮。在一些应用中，扭矩分配可以根据例如特定的操作模式或条件而变化。

动力传动系统12还包括相关联的控制器60，例如动力传动系统控制单元(pcu)。虽然示为一个控制器，但是控制器60可以是较大控制系统的一部分，并且可以由整个车辆10中的各种其他控制器(诸如车辆系统控制器(vsc))控制。因此应当理解，动力传动系统控制单元60和一个或多个其他控制器可以统称为“控制器”，其响应于来自各种传感器的信号来控制各种致动器，以控制诸如起动/停止发动机14、操作第一电机36和/或第二电机46提供车轮扭矩或为电池58充电、选择或安排变速器换挡之类的功能。控制器60可包括与各种类型的计算机可读存储装置或介质通信的微处理器或中央处理单元(cpu)。计算机可读存储装置或介质可以包括例如只读存储器(rom)、随机存取存储器(ram)和保活存储器(kam)中的易失性和非易失性存储器。kam是可用于在cpu断电时存储各种操作变量的持久性或非易失性存储器。计算机可读存储装置或介质可以使用许多已知存储器装置中的任一种来实现，诸如prom(可编程只读存储器)、eprom(电prom)、eeprom(电可擦除prom)、快闪存储器或能够存储数据的任何其他电、磁性、光学或组合存储器装置，其中某些提供由控制器用于控制发动机或车辆的可执行指令。

控制器通过输入/输出(i/o)接口(包括输入和输出通道)与各种发动机/车辆传感器和致动器通信，该接口可以实现为单个集成接口，其提供各种原始数据或信号调节、处理和/或转换、短路保护等。或者，可以使用一个或多个专用硬件或固件芯片在提供给cpu之前调节和处理特定信号。如图1的代表性实施例中大致所示，控制器60可以与发动机14、分离离合器28(经由扭矩和/或转速传感器)、第一电机36、第二电机46、电池58、变速器16和功率电子器件56互相传送信号。尽管没有明确说明，但是本领域普通技术人员将认识到上述每个子系统内可以由控制器60控制的各种功能或部件。可以使用由控制器执行的控制逻辑和/或算法直接或间接致动的参数、系统和/或部件的代表性示例包括：燃料喷射正时、速率和持续时间，节气门位置，火花塞点火正时(用于火花点火发动机)，进气/排气门正时和持续时间，前端附件驱动(fead)部件(如交流发电机、空调压缩机)，电池充电或放电(包括确定最大充放电功率极限)，再生制动，第一和/或第二电机操作，分离离合器28的离合器压力，和变速器16等。通过i/o接口传送输入的传感器可用于指示例如：涡轮增压器增压压力，曲轴位置(pip)，发动机转速(rpm)，车轮速度(ws1、ws2、ws3、ws4)，车速(vss)，冷却剂温度(ect)，进气歧管压力(map)，加速踏板位置(pps)，点火开关位置(ign)，节气门位置(tp)，空气温度(tmp)，排气氧(ego)或其他排气成分浓度或存在，进气流量(maf)，变速器挡位、传动比或模式，变速器油温(tot)，变速器涡轮转速(ts)，变矩器旁通离合器状态(tcc)，减速或换挡模式(mde)，电池温度、电压、电流或荷电状态(soc)。

由控制器60执行的控制逻辑或功能可以由一个或多个附图中的流程图或类似图来表示。这些图提供了代表性的控制策略和/或逻辑，其可以使用一个或多个处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)来实现。因此，所示的各种步骤或功能可以按所示顺序执行、并行地执行、或者在某些情况下可以省略。尽管未总是明确示出，但是本领域普通技术人员将认识到，可以根据所使用的特定处理策略来重复地执行所示步骤或功能中的一个或多个。类似地，处理顺序不一定是实现本文中描述的特征和优点所必需的，而是为了易于说明和描述而提供的。控制逻辑可以主要以由基于微处理器的车辆、发动机和/或动力传动系统控制器(诸如控制器60)执行的软件来实现。当然，取决于特定应用，控制逻辑可以用一个或多个控制器以软件、硬件或软件和硬件的组合来实现。当以软件来实现时，控制逻辑可以提供在一个或多个计算机可读存储装置或介质中，所述存储装置或介质存储有提供由计算机执行以控制车辆或其子系统的代码或指令的数据。计算机可读存储装置或介质可以包括许多已知物理装置中的一个或多个，所述物理装置利用电、磁性和/或光学存储器来保存可执行的指令和相关联的校准信息、操作变量等。

车辆驾驶员使用加速踏板62向动力传动系统12(或更具体地，发动机14、第一电机36和/或第二电机46)提供所需的扭矩、功率或驱动命令以推进车辆。通常，踩下和释放加速踏板62产生加速踏板位置信号，该信号可以由控制器60分别解释为需要增加功率或扭矩或减小功率或扭矩。车辆驾驶员还使用制动踏板64来提供所需的制动扭矩以使车辆减速。通常，踩下和释放制动踏板64产生制动踏板位置信号，该信号可以由控制器60解释为降低车速的要求。基于来自加速踏板62和制动踏板64的输入，控制器60命令向发动机14、电机36、第二电机46和一对摩擦制动器66传递扭矩和/或功率。

该对摩擦制动器66沿第一扭矩路径34设置。该对摩擦制动器66被配置成仅沿第一扭矩路径34制动第一驱动轮18和第二驱动轮20。第三驱动轮38和第四驱动轮48不包括摩擦制动器。该对摩擦制动器66中的第一制动器可以被配置成制动第一驱动轮18，而该对摩擦制动器66中的另一个制动器被配置成制动第二驱动轮20。这对摩擦制动器66可以是盘式摩擦制动器，其包括接合旋转盘的衬垫，或者是鼓式摩擦制动器，其包括接合旋转鼓的蹄。盘式或鼓式摩擦制动器可以是机械的、气动的、液压的或电操作的，并且可以由诸如液压缸(例如，主缸)、气压缸、电动马达或电磁线圈等致动器激活。

第一电机36被配置成仅沿第二扭矩路径44制动第三驱动轮38。第一电机36通过以“发电机模式”操作来制动第三驱动轮38，所述“发电机模式”产生对第三驱动轮38的运动的阻力。更具体地，当以“发电机模式”操作来制动第三驱动轮38时，第一电机36可以产生磁阻或电磁阻。

第二电机46被配置成仅沿第三扭矩路径54制动第四驱动轮48。第二电机46同样通过以“发电机模式”操作来制动第四驱动轮48，所述“发电机模式”对第四驱动轮48的运动产生阻力。更具体地，当以“发电机模式”操作来制动第四驱动轮48时，第二电机46可以产生磁阻或电磁阻。

第一电机36和/或第二电机46可以各自对电池58充电，同时分别制动第三驱动轮38和第四驱动轮48。在电池58被充电并且在第三驱动轮38和/或第四驱动轮48处需要制动的情况下，通过制动产生的电能可以转移到电阻元件(诸如灯丝)，所述电阻元件吸收来自制动的动能并将所述动能转换成热能。没有沿第二扭矩路径44或第三扭矩路径54设置摩擦制动器来分别制动第三驱动轮38或第四驱动轮48。通过消除一组车轮(无论它们是前轮组还是后轮组)上的摩擦制动器并将电机直接安装到这组车轮的每个车轮上(这样就不需要中间部件，诸如车轮和电机之间的轴或万向节)，减轻了车辆的重量并提高了燃料经济性。

为了用发动机14驱动车辆，分离离合器28至少部分地接合以将发动机扭矩的至少一部分从变速器16传递通过分离离合器28、通过车桥22并到达第一驱动轮18和第二驱动器20。发动机14可以以“纯发动机”模式单独操作(即，发动机将功率和扭矩传递到至少一个驱动轮，而第一和第二电机不传递功率和扭矩到至少一个驱动轮)。第一电机36和/或第二电机46可以分别向第三驱动轮38和/或第四驱动轮48提供功率和扭矩，而发动机14向第一驱动轮18和第二驱动轮20提供功率和扭矩。该操作模式可以被称为“混合动力模式”或“电动辅助模式”。

为了在第一电机36和/或第二电机46作为唯一功率源的情况下驱动车辆，分离离合器28可以将发动机14与动力传动系统12的其余部分隔离。在此期间，发动机14中的燃烧可以被禁用或以其他方式关闭以节省燃料。当旋转部件不用于向第一和第二驱动轮18、20传递功率和扭矩时，断开分离离合器28还通过将发动机14和分离离合器28之间的旋转部件与第一和第二驱动轮18、20分离来减少寄生损失。动力电池58通过线路54将存储的电能传输到功率电子器件56，该功率电子器件可以包括例如逆变器。功率电子器件56将来自电池58的dc电压转换成ac电压，以由第一电机36和/或第二电机46使用。控制器60命令功率电子器件56将来自电池58的电压转换为提供给第一电机36和/或第二电机46的ac电压，以向轴提供分别到第三驱动轮38和/或第四驱动轮48的正或负扭矩。该操作模式可以被称为“纯电动”或“ev”操作模式。

第一电机36和第二电机46可以用作马达并分别向第三驱动轮38和第四驱动轮48提供驱动力。替代地，第一电机36和第二电机46可以用作发电机并将车辆的动能转换成电能以存储在电池58中。例如，当发动机14正在为车辆10提供推进动力的同时，第一电机36和第二电机46可以用作发电机。第一电机36和第二电机46可以在再生制动期间另外用作发电机，其中来自旋转的第三驱动轮38和来自旋转的第四驱动轮48的扭矩和旋转能量和功率被分别传递回第一电机36和第二电机，并且被转换成电能以存储在电池58中。

电池58可以被配置成经由dc/dc转换器70向一个或多个低压负载68(例如，车辆附件)提供电力。低压负载68可以包括但不限于暖通空调(hvac)系统、动力转向系统、电加热器、用于避免碰撞或停车的传感器(例如，激光雷达或超声传感器)、声音系统、无线电、娱乐系统或任何其他电动操作的系统或装置。

电池58还可以被配置成经由功率电子器件56的逆变器向其他车辆系统提供电力。例如，电池58可以经由功率电子器件56的逆变器向电动涡轮增压器72、气动发动机起动机74的电致动器或者用于发动机14的进气门和排气门的电致动器提供电力。

hev10还可以包括人机界面(hmi)76。hmi76可以包括点火开关、控制面板、触摸屏、位于方向盘上的换挡拨片或能够从hev10的操作者接收输入的任何其他装置。hmi76可以被配置为与控制器60通信，所述控制器继而可以基于hmi76的操作来调整hev10的各个子系统的操作参数。

应当理解，对于驱动轮、电机、扭矩路径或关于图1描述的任何其他部件或系统的第一、第二、第三、第四等的指定可以在权利要求中重新安排，使得它们关于权利要求按照时间顺序排列。

在说明书中使用的词语是描述性词语而非限制性词语，并且应当理解，可以在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如前所述，各种实施例的特征可以组合以形成可能未明确描述或说明的其他实施例。尽管各种实施例可能已经被描述为关于一个或多个期望的特性提供了优点或者优于其他实施例或现有技术实现方式，但本领域普通技术人员应认识到，根据具体应用和实现方式，一个或多个特征或特性可以折衷以实现期望的总体系统属性。因此，关于一个或多个特性被描述为不如其他实施例或现有技术实现方式理想的实施例并不在本公开的范围之外，并且可能是特定应用所期望的。

根据本发明，提供了一种车辆，其具有：发动机，其被配置成沿第一扭矩路径将扭矩传递到第一和第二驱动轮；摩擦制动器，其被配置成沿所述第一扭矩路径制动所述第一和第二驱动轮；和第一电机，其被配置成沿第二扭矩路径将扭矩传递到第三驱动轮并制动所述第三驱动轮，使得所述第三驱动轮仅通过由所述第一电机产生的磁阻来制动。

根据实施例，所述第二扭矩路径与所述第一扭矩路径断开。

根据实施例，上述发明的特征还在于第二电机，所述第二电机被配置成沿第三扭矩路径将扭矩传递到第四驱动轮并且制动所述第四驱动轮，使得所述第四驱动轮仅通过由所述第二电机产生的磁阻来制动。

根据实施例，所述第三扭矩路径独立于所述第二扭矩路径。

根据实施例，所述第三和第四驱动轮是所述车辆的相对的后轮。

根据实施例，上述发明的特征还在于前桥，并且其中所述第一和第二驱动轮是所述前桥上的相对的车轮。

根据实施例，上述发明的特征还在于设置在所述前桥和所述发动机之间的分离离合器。

根据实施例，上述发明的特征还在于设置在所述分离离合器和所述发动机之间的多传动比变速器。

根据本发明，提供了一种车辆，其具有：第一扭矩路径，其被配置成将扭矩从发动机传递到第一驱动轮；第一摩擦制动器，其被配置成沿所述第一扭矩路径制动所述第一驱动轮；第二扭矩路径，其被配置成经由第一电机将扭矩传递到第二驱动轮并且制动所述第二驱动轮，其中所述第二驱动轮仅通过由所述第一电机产生的磁阻来制动。

根据实施例，所述第二扭矩路径独立于所述第一扭矩路径。

根据实施例，上述发明的特征还在于第三扭矩路径，所述第三扭矩路径被配置成经由第二电机将扭矩传递到第三驱动轮并且制动所述第三驱动轮，其中所述第三驱动轮仅通过由所述第二电机产生的磁阻来制动。

根据实施例，所述第三扭矩路径独立于所述第二扭矩路径。

根据实施例，所述第二和第三驱动轮是所述车辆的相对的后轮。

根据实施例，所述第一扭矩路径被配置成将扭矩从所述发动机传递到第四驱动轮。

根据实施例，所述第一扭矩路径包括前桥，并且其中所述第一和第四驱动轮是所述前桥上的相对的车轮。

根据实施例，所述第一扭矩路径包括设置在所述前桥和所述发动机之间的分离离合器。

根据本发明，提供了一种车辆，其具有：发动机，其被配置成将扭矩传递到第一和第二驱动轮；摩擦制动器，其被配置成制动所述第一和第二驱动轮；第一马达/发电机，其被配置成将扭矩传递到第三驱动轮并制动第三驱动轮；以及第二马达/发电机，其被配置成将扭矩传递到第四驱动轮并制动所述第四驱动轮，其中所述第三和第四驱动轮仅分别通过由所述第一和第二马达/发电机产生的磁阻来制动。

根据实施例，所述第三和第四驱动轮是所述车辆的相对的后轮。

根据实施例，上述发明的特征还在于前桥，并且其中所述第一和第二驱动轮是所述前桥上的相对的车轮。

根据实施例，上述发明的特征还在于设置在所述前桥和所述发动机之间的分离离合器。

根据实施例，上述发明的特征还在于设置在所述分离离合器和所述发动机之间的多传动比变速器。