电动车辆的制作方法

文档序号:11283416阅读:229来源:国知局
电动车辆的制造方法与工艺

本公开涉及车辆,并且更具体地涉及包括具有多个框架模块的框架组件的电动车辆。



背景技术:

车辆可以包括各种类型的动力传动系,这些动力传动系包括基于发动机的动力传动系、电动动力传动系和混合动力传动系。在一些电动或混合的车辆中,车辆制动与任何其他车辆功能相比使用更大量的电池能量。一些车辆包括配置成对车辆制动期间产生的动能进行存储的再生制动系统。尽管电动马达能够产生制动力矩并将电力返回至车辆电池,但电池通常在高充电速率下效率较低,并且在全充电时不能总是接收所需的电力水平。因此,再生制动水平被设定得非常低,或者添加甩负载部件(例如大电阻器)和控制以将额外的电力作为热量消耗掉。

一些系统使用与常规的电池组并联的超级电容器或高功率电池技术,这通常导致更高的车辆成本。在一些系统中,这种布置将两个电池组的充电状态锁定在一起,使得这两个电池组同时全充电。还已提出使用dc-dc转换器来从电池分离出超级电容器,这在马达与能量存储器之间引入额外的电力转换。

电动车辆通常包括800至3000瓦范围或其他合适的功率范围内的车载电池充电器。电动车辆还通常需要12伏的辅助电力,以用于照明、风扇、控制和其他附件。在一些电动车辆中,该辅助电力由dc-dc转换器产生,其中,dc-dc转换器将处于电池组电压的电力转换成辅助电力水平(例如12vdc)的电力。dc-dc转换器定大小成满足峰值电力要求,该峰值电力要求对于一些电气设备如前大灯、风扇、绞盘等来说可能是高的。如果在车辆操作期间超过dc-dc转换器的输出,则输出电压可能会崩溃,从而导致继电器释放以及其他设备发生故障。对于具有非常高的峰值要求的负载,比方说例如绞盘,一些车辆包括附加的电池,以向大负载提供足够的电力。在一些车辆中,辅助负载直接从构成高压电池组的电池中的一个电池供电,所述一个电池通常是最低电位电池或“底部”电池,即负极直接连接至地的电池。这通常会导致最低电位电池的过放电和/或欠充电以及电池组中的其余电池的过充电,从而潜在地减少电池寿命。

附图说明

现在将参照附图对实施方式进行描述,在附图中:

图1是本公开的包括四个门的示例性电动车辆的左前视立体图;

图2是图1的车辆的右后视立体图;

图3是图1的车辆的左视图;

图4是图1的车辆的右视图;

图5是图1的车辆的俯视图;

图6是图1的车辆的仰视图;

图7是图1的车辆的正视图;

图8是图1的车辆的后视图;

图9是本公开的包括两个门的另一示例性电动车辆的左前视立体图;

图10是图9的车辆的右后视立体图;

图11是本公开的包括六个门的另一示例性电动车辆的左前视立体图;

图12是图11的车辆的右后视立体图;

图13a是图1的车辆的框架组件的左前视立体图;

图13b是图9的车辆的框架组件的左前视立体图;

图13c是图11的车辆的框架组件的左前视立体图;

图14是图13a的框架组件的右后视立体图;

图15是图13a的框架组件的前左视分解立体图;

图16是图13a的框架组件的右后视分解立体图;

图17是图13a的框架组件的转向组件框架和前框架的左后视立体图;

图18是图13a的框架组件的前框架模块的左前视立体图,其中,前框架模块从前框架移除;

图19是前框架模块的锥形突起的横截面图;

图20是安装在图18的前框架模块中的电动马达和变速器组件的左前视立体图;

图21是图17的前框架的左前视分解立体图,示出了多个接合件;

图22是图17的前框架的部分左前视分解立体图,其中,前框架从中间框架模块移除;

图23是图13a的框架组件的后框架模块的左前视立体图,其中,后框架模块从中间框架模块移除;

图24是图13a的框架组件的地板框架和座椅框架的左前视立体图;

图25是图13a的框架组件的后框架模块的左后视立体图,该后框架模块包括定位在电池托盘中的电池;

图26是图13a的驾驶室框架的框架构件与横向框架构件之间的示例性接头的俯视立体图;

图27是图26的示例性接头的仰视立体图;

图28是图1的车辆的转向组件和前悬架组件的左前视立体图;

图29是图28的转向组件和前悬架组件的后仰视立体图;

图30是图1的车辆的左前悬架组件的部分分解立体图;

图31是图1的车辆的后悬架组件的后仰视立体图;

图32是图1的车辆的左后悬架组件的部分分解立体图;

图33是图1的车辆的制动系统的俯视立体图;

图34是图1的车辆的座椅组件的左前视立体图;

图35a至图35c是图11和图12的车辆的座椅布置的俯视立体图;

图36是图1的车辆的电气系统的左前视立体图;

图37是图1的包括四个门的车辆的中间框架模块和后框架模块的左前视立体图;

图38是图37的中间框架模块和后框架模块的左前视立体图,其中门被移除;

图39是联接至图37的中间框架模块的驾驶室框架和地板框架的中间门框架构件的左前视立体图;

图40是图39的中间门框架构件的分解左前视立体图;

图41是图39的中间门框架构件的右后视立体图;

图42是图39的中间门框架构件的右后视分解立体图;

图43是图1的车辆的后门的左前视部分分解立体图;

图44是图1的车辆的门的左前视部分分解立体图;

图45是用于将车身面板紧固至图1的车辆的框架构件的示例性u形夹构型的立体图;

图46是图1的车辆的部分分解左前视立体图,该车辆包括框架组件和构造成联接至框架组件的多个车身面板;

图47是图1的车辆的部分分解右后视立体图,该车辆包括框架组件和构造成联接至框架组件的多个内部面板;

图48是图1的车辆的内部仪表板的后视立体图,该车辆包括以左侧驾驶构型安装的方向盘、加速器踏板和制动器踏板;

图49是图48的内部仪表板的后视立体图,示出了定位在左转向安装位置和右转向安装位置两者中的转向安装板;

图50是图1的车辆的左前视立体图,包括多个附件,所述多个附件包括多个保险杠、太阳能板和照明装置;

图51是图1的车辆的后端部的右后视立体图,包括多个附件,所述多个附件包括高尔夫球袋装载件、存储容器和多个保险杠;

图52是用于图1的车辆的多个附件的右后视立体图,所述多个附件包括多个不同的存储容器;

图53是根据具有扩展的车斗的一个说明性实施方式的另一示例性车辆的左前视立体图;

图54是图53的车辆的右后视立体图;

图55是图53的车辆的后框架模块的右后视立体图;

图56是图53的车辆的车斗的右后视立体图,该车斗包括凹入部分和上车斗部分;

图57是图56的车斗的右后视立体图,该车斗还包括侧壁;

图58是用于将图57的侧壁联接至图57的车斗的示例性铰链的仰视立体图;

图59是被拆解的图58的铰链的仰视立体图;

图60是图1的车辆的示例性电气系统的代表性视图,该示例性电气系统包括车辆控制器;

图61是图60的车辆控制器实现的示例性驱动模式实现形式的代表性视图;

图62是图1的车辆的示例性固定再生制动系统的代表性视图;

图63是图1的车辆的示例性电动动力传动系系统结构的代表性视图,该电动动力传动系系统结构包括动能回收制动系统;

图64是用于图63的电动动力传动系系统结构的示例性控制方案的代表性视图;

图65是图63的电动动力传动系系统结构的代表性视图,该电动动力传动系系统结构还包括dc-dc转换器;

图66是图63的电动动力传动系系统结构的另一示例性控制方案的代表性视图;

图67是用于将能量回收马达结合到图1的车辆的动力传动系中的第一构型和第二构型的代表性视图;

图68是图65的电动动力传动系系统结构的代表性视图,该电动动力传动系系统结构还包括范围扩展器组件;

图69是图1的车辆的示例性混合制动系统的代表性视图;

图70是图1的车辆的另一示例性混合制动系统的代表性视图;

图71是图1的车辆的又一示例性混合制动系统的代表性视图;

图72是示出了针对由图69的混合制动系统提供的制动需求范围的示例性再生制动马达扭矩曲线的曲线图;

图73是示出了根据示例性实施方式的车辆的常规的前后制动扭矩分配的曲线图;

图74是示出了使用根据示例性实施方式的混合制动系统时的前后制动扭矩分配的曲线图;

图75是示出了图69的混合制动系统的根据示例性实施方式的延迟阀的输入/输出特性的曲线图;

图76是示出了使用根据示例性实施方式的混合制动系统时的延迟的前制动扭矩的曲线图;

图77是示出了使用根据示例性实施方式的混合制动系统时的延迟的后制动扭矩的曲线图;

图78是图1的车辆的示例性充电系统的代表性视图;

图79是图1的车辆的另一示例性充电系统的代表性视图;以及

图80是图1的车辆的在正常的、非充电操作期间的另一示例性充电系统的代表性视图;

图81是图80的充电系统的在充电操作期间的代表性视图,;

图82a是地板框架、构造成联接至地板框架的替代性实施方式的座椅框架以及替代性实施方式的电池托盘的左前视立体图;

图82b是图82a的地板框架的后部部分以及另一替代性实施方式的电池托盘的左前视立体图;

图82c是图82a的地板框架的后部部分以及另一替代性实施方式的电池托盘的左前视立体图;

图82d是图82a的地板框架的后部部分以及另外的替代性实施方式的电池托盘的前左视立体图;以及

图83是图1的车辆的部分分解的右后视立体图,该车辆包括框架组件和构造成联接至框架组件的多个内部面板的替代性实施方式。

贯穿若干视图,对应的附图标记指示对应的部件。本文阐述的示例说明了本发明的实施方式,并且这些示例不应被解释为以任何方式限制本发明的范围。

具体实施方式

本文公开的实施方式并不意在是穷尽的或将本公开限制于在以下详细描述中公开的确切形式。相反,实施方式被选择并描述成使得本领域技术人员可以利用其教示。

参照图1至图8,示出了电动车辆10,电动车辆10包括框架组件12,框架组件12由多个地面接合构件比如前轮14和后轮16支撑。车辆10包括前部部分18、后部部分22以及在前部部分18与后部部分22之间延伸的中间部分20。车辆10说明性地是四门车辆,但车辆10可以替代性地包括两个门(图9)、六个门(图11)或其他合适数目的门。在另一实施方式中,车辆10不包括门并且具有敞开的驾驶室。在另一实施方式中,车辆10包括半个下部门、四分之一个下部门或软的帆布门。

前部部分18包括多个车身面板,所述多个车身面板包括罩24、联接至罩24的罩架25、定位在罩24的前方且定位在罩24的下方的前车身面板26、以及在每一侧上与罩24相邻定位的侧车身面板28(也参见图46)。前车身面板26包括用于安装支架和牌照的安装件27。前部部分18还包括定位在形成于罩24中的开口中的一对前灯30。形成于罩24中的开口中还定位有转向信号灯32(图7)。风挡刮水器34由位于罩24后方的刮水器马达38(图5)驱动。在示出的实施方式中,罩24能够从框架组件12移除以提供至位于罩24下方的电子部件的通路。

充电端口76(图36)能够在罩架25的铰接的入口面板36的后方触及。充电端口76经由一个或更多个充电器422(图36)电联接至电池252(图36),以用于经由远程电源(例如电插口、发电机等)对车辆电池252充电。充电端口76在车辆10的前部中定位在风挡56的下方,以增加当操作者坐在车辆10中时电池充电操作对操作者而言可见的可能性。在另一实施方式中,车辆10包括图36中示出的替代性充电端口77,以替代充电端口76。在一个实施方式中,充电端口76构造成用于正常充电操作(例如120v),并且充电端口77构造成用于快速充电操作(例如240v)。在另一实施方式中,车辆10中设置有两个充电端口76、77。

图1至图8的车辆10的中间部分20说明性地包括驾驶室框架52和多个门,所述多个门说明性地包括一对前门46和一对后门48。前门46各自包括下门部分60和窗61,后门48各自包括下门部分60和窗63。在示出的实施方式中,窗61各自具有弯曲的顶部边缘以匹配驾驶室框架52的弯曲轮廓,并且窗63各自具有矩形形状。在示出的实施方式中,每个门46、48的下门部分60是相同的、即相同的尺寸和形状,因此每个门46、48的下门部分60是可互换的。

中间部分20包括顶部面板54以及联接至驾驶室框架52的前风挡56和后风挡58(也参见图46)。在一个实施方式中,车辆10不包括后风挡58。中间部分20还包括定位在前门46与前部部分18之间的侧车身面板64、以及定位在后门48与后部部分22之间的侧车身面板66。框架组件12在门48下方联接有下装饰面板72。前侧窗68和后侧窗70联接在相应的门46、48与驾驶室框架52之间。风挡56、58和窗61、63、68、70例如可以由玻璃或塑料制成。外后视镜62联接至驾驶室框架52。在一个实施方式中,车辆10包括下述选项:在该选项中,门46、48、侧窗68、70和侧车身面板64、66都从中间部分20移除,以为操作者和乘客提供空气开放的驾驶室。在一个实施方式中,窗56、58和顶部面板54也从驾驶室框架52移除。在一个实施方式中,门46、48是能够由操作者移除的。

如图2中所示,后部部分22包括存储区域80、后侧面板84和后车身面板82(也参见图46)。存储区域80包括平台86、侧面板88和后部面板90,平台86、侧面板88和后部面板90配合以形成用于轻型货物或用于安装附件的存储空间。平台86能够从框架移除以获得至电池252的通路。在一个实施方式中,平台86经由钩和环紧固件联接至后框架。在形成于后车身面板82中的开口中定位有制动灯92和倒车灯94。形成于背部面板90中的开口中定位有附加的制动灯98。后车身面板82还包括用于安装牌照的安装件96。

如图6和图7中所示,电压调节器31在车辆的下前部部分中安装至框架组件12并且包括遭遇在车辆10下方流动的空气的冷却片。如图1和图7中所示,前车身面板26包括槽形开口29,以向车辆10的电气部件提供空气冷却。在一个实施方式中,车辆10的车身面板,包括罩24、前车身面板26、侧车身面板28、64、66、面板72、后侧面板84、后车身面板82、车顶面板54、侧面板88和背部面板90,由塑料制成。

参照图9和图10,示出了电动车辆10a。车辆10a是图1至图8的车辆10的双门形式。车辆10a和车辆10的相似部件设置有相似的附图标记。在示出的实施方式中,车辆10a的前部部分18和后部部分22与车辆10的前部部分18和后部部分22相同。车辆10a的中间部分20a的长度比车辆10的中间部分20短,导致车辆10a的长度比车辆10短并且车辆10a被构造成运载较少的乘客。中间部分20a包括框架组件12a、顶部面板54a和下装饰面板72a,框架组件12a、顶部面板54a和下装饰面板72a的长度都比车辆10的相应框架组件12、顶部面板54和下装饰面板72短。中间部分20a还包括两个门46,每个门46包括窗61和下门部分60。

参照图11和图12,示出了电动车辆10b。车辆10b是图1至图8的车辆10的六门形式。车辆10b和车辆10的相似部件设置有相似的附图标记。在示出的实施方式中,车辆10b的前部部分18和后部部分22与车辆10的前部部分18和后部部分22相同。车辆10a的中间部分20b的长度比车辆10的中间部分20长,导致车辆10b的长度比车辆10长并且被构造成运载附加的乘客,说明性地运载六个乘客。中间部分20b包括框架组件12b、顶部面板54b和下装饰面板72b,框架组件12b、顶部面板54b和下装饰面板72b的长度都比车辆10的相应框架组件12、顶部面板54和下装饰面板72长。中间部分20b还包括六个门,所述六个门包括两个前门46和四个门48。前门46各自包括窗61和下门部分60,门48各自包括窗63和下门部分60。

因此,车辆10、10a和10b的区别仅在于它们的基于中间部分20、20a、20b的长度的长度和可用的驾驶室空间/座椅。因此,除非另有说明,否则本文参照车辆10的描述也适用于车辆10a和10b中的每一者。还可以提供具有基于不同长度的中间部分的附加长度的车辆。

参照图13a和图14至图16,框架组件12包括前框架模块40、中间框架模块42和后框架模块44。前框架模块40和后框架模块44各自通过紧固件比方说例如螺栓紧固至中间框架模块42,如本文所描述的。在一个实施方式中,中间框架模块42和后框架模块44两者均由铝制成,前框架模块40由钢制成。可以提供其他合适的材料。

中间框架模块42包括驾驶室框架52、下框架或地板框架50、联接至驾驶室框架52和地板框架50的前框架100、联接至前框架100的转向组件框架102以及联接至地板框架50的一对座椅框架104。在示出的实施方式中,驾驶室框架52包括从后框架模块44纵向延伸至前框架100的框架构件106、108。驾驶室框架52还包括在框架构件106、108之间延伸的横向框架构件110、112。框架构件106、108各自包括联接至前框架100的相应的前弯曲部分133、137以及联接至后框架模块44的相应的后弯曲部分135、139。

驾驶室框架52的框架构件106、108和横向框架构件110、112配合以形成用于顶部面板54(图1)的座。类似地,框架构件106、108和横向框架构件110配合以形成用于前风挡56(图1)的座,并且框架构件106、108和横向框架构件112配合以形成用于后风挡58(图2)的座。例如,参见形成用于风挡56、58和/或顶部面板54的座的框架构件106、108的凸出部114和横向框架构件110、112的凸出部116(图26)。前框架100还包括用作用于前风挡56的座的凸出部118(图18)。在一个实施方式中,风挡56、58和顶部面板54通过粘合剂或通过高结合性双面带联接至框架构件106、108和横向框架构件110、112,但是可以使用其他合适的联接件。

在一个实施方式中,驾驶室框架52的框架构件106、108和横向框架构件110、112由挤压铝制成,但是可以使用另外的合适的材料。在示出的实施方式中,每个框架构件106、108是单个挤压件,但是每个框架构件106、108也可以替代性地包括联接在一起的多个框架部段。

参照图26和图27,示出了驾驶室框架52的框架构件106、108与横向框架构件110、112之间的示例性接头150。框架构件106、108包括形成内部开口153的外壁152,内部开口153延伸框架构件106、108的长度。开口153说明性地呈l形。多个通道154、156、158、168围绕外壁152间隔开并延伸框架构件106、108的长度。一个或更多个通道154、156、158、168可以用来在车辆10的前部与后部之间布线。从外壁152延伸的凸缘部分160、162配合以形成通道154,从外壁152延伸的凸缘部分164、166配合以形成通道156,并且从外壁152延伸的凸缘部分170、172配合以形成通道158。外壁152包括在凸缘部分162与凸缘部分164的唇缘165之间延伸的平坦部或凸出部114。通道168沿着外壁152的底部形成并且延伸框架构件106、108的长度。

横向框架构件110、112包括由延伸横向框架构件110、112的长度的脊部分117分开的一对平坦部或凸出部116。在一个实施方式中,脊部分117是中空的。唇缘180沿着每个凸出部116的外边缘延伸。在一个实施方式中,凸出部116和凸出部114构造成保持用于将风挡56、58和顶部面板54联接至框架构件106、108和横向框架构件110、112的粘合剂或高结合性双面带。脊部分117的端部182延伸超过凸出部116的端部,以联接至框架构件106、108的凸出部114,并且凹口184与凸缘部分164的唇缘165相配合。t形支架186通过紧固件188紧固至框架构件106、108。支架186包括支撑横向框架构件110、112的脊部分117的u形部分191。在示出的实施方式中,紧固件188包括穿过支架186的相应凸缘190而定位并且联接至定位在通道156中的相应螺母以将支架186夹持至框架构件106、108的螺钉或螺栓。

参照图15和图16,前框架100包括一对直立框架构件128、在直立框架构件128之间延伸的下横向构件130、以及在直立框架构件128之间延伸的上横向构件132。上横向构件132联接有用于安装前灯30(图1)的支架134和用于安装充电端口76(图36)的支架136。

转向组件框架102联接至前框架100的下横向构件130和上横向构件132。参照图15至图17,转向组件框架102包括多个安装支架192,所述多个安装支架192紧固至下横向构件130和上横向构件132的相应的安装孔。如图17中最佳地示出的,转向组件框架102包括左转向组件安装件194和右转向组件安装件196。每个安装件194、196包括用于安装转向组件300的方向盘302和转向柱304的支架(图28)。转向柱304(图28)可以根据不同国家的车辆偏好或标准安装至安装件194或安装件196。

参照图24,地板框架50包括多个框架构件,所述多个框架构件包括联接至外框架202的横梁208、210。外框架202形成围绕横梁208、210的周界。横梁210沿车辆10的纵向方向延伸,横梁208沿车辆10的纬向方向垂直于横梁210延伸。外框架202包括平行于横梁210延伸的侧梁204a、204b以及平行于横梁208延伸的前梁206a和后梁206b。前梁206a中设置有一对开孔198,所述一对开孔198用于接纳前框架模块40的锥形突起272(图18至图20)。地板框架50还包括一对后框架构件216,所述一对后框架构件216联接至后梁206b并从后梁206b纵向延伸。框架构件216的端部之间延伸有横梁218(图25)。框架构件216和横梁218配合以支撑电池托盘240。

在一个实施方式中,地板框架50的高轮廓用于在横梁208、210之间提供用于存储的区域。例如,车辆电池、布线、控制器和/或其他部件和装置可以在地板面板482(图46)下面安装至地板框架50。

如图14至图16和图25中所示,后框架模块44包括从地板框架50的后拐角部延伸至驾驶室框架52的框架构件106、108的端部的一对直立框架构件242。直立框架构件242之间联接有上横向构件245和下横向构件246,u形框架构件254联接至直立框架构件242并延伸至车辆10的后部。倾斜支撑构件244联接至直立框架构件242和u形框架构件254。u形框架构件254与横向构件246之间联接有一对框架构件256,并且框架构件256之间联接有横向构件257。u形框架构件254联接有一对竖向延伸的框架构件258。每个框架构件258的端部联接有支架259,支架259用于安装至地板框架50的相应的框架构件216的端部。支架259与定位在构件216中的中空端部中的间隔件一起经由紧固件——说明性地是螺栓和螺母——紧固至框架构件216。在示出的实施方式中,地板框架50的至少框架构件216、218和后框架模块44的至少框架构件242、244、246、254、256、257、258配合以支撑车斗和/或车辆10的附件。

如图25中所示,电池252位于电池托盘240中。能够从后框架模块44的上方触及电池252。具体地,可以通过形成于u形框架构件254中的开口单个地移除和更换电池252。因此,当电池252需要更换或维护时,后部面板(平台)86的移除提供至电池室的通路。托盘240构造成支持包括电池的各种数目、类型和尺寸在内的多种不同的电池构型。在一个实施方式中,后部面板86经由卡扣配合联接至后框架模块44。在另一实施方式中,电池托盘240螺栓连接至模块44并且可以通过u形框架构件254中的开口完全移除并被电池252的不同的托盘240替换。在另一实施方式中,电池托盘240滑动地联接至后框架模块44,使得托盘240可以从后框架模块44的背部滑出(其中,图25的框架构件258以可移除的方式联接至模块44)。在另一实施方式中,电池托盘240焊接至后框架模块44。

再次参照图24,地板框架50的横梁210联接有座椅框架安装件212,座椅框架安装件212用于将座椅框架104联接至地板框架50。第一对座椅框架安装件212在前横梁208与后横梁208之间联接至横梁210,第二对座椅框架安装件212在后横梁208与后梁206b之间联接至横梁210。座椅框架安装件212包括用于接纳紧固件214——说明性地是螺母和螺栓紧固件——的开孔,紧固件214用于将座椅框架104联接至安装件212。

在示出的实施方式中,座椅框架104是彼此相同且能够彼此互换的。每个座椅框架104包括上框架部分220和前框架构件228,前框架构件228定位在上框架部分220下方并延伸跨过座椅框架104的前部。上框架部分220包括联接至前框架构件224的后框架构件222。后框架构件222和前框架构件224配合以形成矩形形状的上框架部分220,上框架部分220支撑以并排布置的方式定位的一对座椅250(图34)。后框架构件222的每个端部联接有安全带安装件226,安全带安装件226用于接纳安全带组件。每个座椅框架104还包括联接至上框架部分220和前框架构件228的一对支撑壁230。每个支撑壁230的下端部包括用于接纳用于将座椅框架104联接至安装件212的紧固件214的开孔。从前框架构件224延伸至每个支撑壁230的倾斜支架232还为座椅框架104提供结构支撑和刚性。地板框架50的相应侧梁204a、204b和上框架部分220联接有附加的倾斜支撑支架238(图34)。

如图34中所示,地板框架50联接有前座椅组件248a和后座椅组件248b。前座椅组件248a包括联接至前座椅框架104的一对座椅250a、250b,后座椅组件248b包括联接至后座椅框架104的一对座椅250c、250d。每个座椅250a至250d包括座椅底部252a至252d和座椅靠背254a至254d。在示出的实施方式中,每个座椅框架104在座椅250下方形成货物区域236,货物区域236用于存储物品或用于后排乘客的额外空间(例如用于后排乘客的脚)。货物区域236经由座椅框架104中的通过上框架部分220的后框架构件222(图24)形成的后部开口进入。在示出的实施方式中,每个座椅框架104的上框架部分220定位在地板面板410上方第一高度处,前框架构件228定位在地板面板410上方较低的第二高度处。前框架构件228的高度说明性地小于等于上框架部分220在地板面板410上方的高度的一半。因此,前框架构件228和倾斜支架232(图24)用于阻止存储在座椅250下方的货物向前滑动超过相关联的座椅组件248a、248b。壁230(图24)各自包括保持钩,该保持钩用于进一步保持存储在座椅250下方的货物。例如,围绕保持钩可以缠绕有带,以减少货物在运输期间滑动的可能性。

在示出的实施方式中,车辆10的座椅组件(例如,图34的座椅组件248a、248b)是可反向的且可互换的。例如,后座椅组件248b构造成以相反的取向联接至地板框架50,使得座椅250c、250d朝向车辆后部面向后方。参照图35a至图35c,示出了用于六门车辆(图11)的示例性座椅布置。图35a示出了第一座椅布置400,其中,前座椅组件248a、中间座椅组件248b和后座椅组件248c都以面向前的取向安装至框架50(图24)。在图35b的第二座椅布置402中,中间座椅组件248b以面向车辆背部的相反取向安装,而座椅组件248a和248c以面向前的取向安装。在图35c的第三座椅布置404中,中间座椅组件248b被移除,并且座椅组件248a和248c以面向前的取向安装。可以提供其他合适的座椅布置,因为每个座椅组件248a至248c是可反向的、可移除的且可互换的。例如,可以设置一至六个座椅中的任何数目的座椅,包括可配置的存储和运输选项。在一个实施方式中,从图11的车辆10b移除的若干个座椅为医疗担架提供空间。

参照图18,前框架模块40包括多个框架构件,所述多个框架构件包括一对下管状构件262、联接至管状构件262的一对横梁264以及一对前直立管状构件266、一对后直立管状构件274、上支架276和下支架278。下管状构件262经由前支架280联接至前直立管状构件266。前直立管状构件266经由支架282联接至后直立管状构件274。在一个实施方式中,液压制动系统的主液压缸安装至管状构件274上的支架275。在一个实施方式中,附加的支撑管(未示出)与构件274和252成三角形。

前直立管状构件266各自包括倾斜部分268,倾斜部分268在后端部处包括锥形突起270,锥形突起270用于联接在中间框架模块42的前框架100的相应开孔197中。类似地,下管状构件262的端部包括锥形突起272,锥形突起272用于联接在中间框架模块42的下框架50的相应开孔198中。多个紧固件260——说明性地是带螺纹的螺栓——延伸穿过开孔197、198并紧固至相应的锥形突起270、272,以用于将前框架模块40联接至中间框架模块42。例如,参照图19,下框架50的前梁206a联接有联接件290,联接件290用于接纳下管状构件262的锥形突起272。联接件290包括形成开孔198的倾斜的或锥形的内表面292。锥形突起272包括接合联接件290的内表面292的倾斜的或锥形的外表面294。紧固件260插入穿过联接件290的后端部并在带螺纹的接合部297处接合锥形突起272。随着紧固件260被拧紧,锥形突起272被拉入开孔198中,直到外表面294紧密地靠着内表面292为止。图18的锥形凸起270和开孔197也根据图19中示出的实施方式来构造。

如图20中所示,前框架模块40的横梁264支撑电动马达和变速器组件291。电动马达和变速器组件291包括电动马达293和驱动地联接至电动马达293的输出的变速器295。在示出的实施方式中,马达293和变速器295定位在前轴338的上方,变速器295是倾斜的,并且马达293也位于前轴338的前方。在一个实施方式中,变速器295是无级变速器。在一个实施方式中,多个操作齿轮,包括高的、低的和反向的操作齿轮,都由马达293控制,变速器295仅用作用于前轴338的齿轮减速和差速。可以提供其他合适的变速器类型。变速器295经由支架296、298联接至前框架模块40,支架296、298螺栓连接至横梁264。在一个实施方式中,前框架模块40的框架构件构造成支撑各自具有不同尺寸和/或类型的多个不同的电动马达293和变速器295。前框架模块40构造成支撑例如包括混合的、气体的或柴油发动机在内的其他类型的动力传动系的部件。在一个实施方式中,通过将具有一种类型的动力传动系的前框架模块40移除并更换为具有安装在其上的不同类型的动力传动系的不同的前框架模块40来改变车辆10的动力传动系。

在示出的实施方式中,驾驶室框架52、后框架模块44、地板框架50和前框架100通过接合件和紧固件联接在一起。参照图15,驾驶室框架52的每个框架构件106、108的每个端部均联接有接合件120或122。类似地,后框架模块44的每个直立框架构件242的每个端部均联接有接合件120或122。前框架100还包括联接至直立框架构件128的顶端部的接合件121、123和联接至直立框架构件128的底端部的接合件120、122。地板框架50包括联接至外框架202的拐角部的接合件124、125、126、127。

在一个实施方式中,接合件120至123通过焊接或通过粘合剂结合至相应的框架构件106、108、128、242的内壁(例如,参见图26的内部开口153和图21的内部开口129)。接合件120、122的一部分从框架构件106、108、128、242的端部突出。类似地,接合件124至127结合至地板框架50的外框架202的拐角部的内壁。在一个实施方式中,接合件120至127是铸造金属,但是可以使用其他合适的材料。在示出的实施方式中,接合件120都呈类似的形状并且构造成接纳相应的紧固件144的头部,并且车辆10的接合件122都呈类似的形状(不同于接合件120)并且构造成接纳相应的紧固件144的螺母。

例如,参照图21,接合件121、123各自包括结合至相应的框架构件128的内壁129的凸形部分142。接合件121、123的相对端部上的凸缘部分143经由紧固件144——说明性地是带螺纹的螺栓和螺母(图22)——联接至驾驶室框架52的相应接合件120。类似地,各个接合件122的凸形部分145、146结合至相应的框架构件128的内壁129,如图21中所示。图21的接合件120、122经由紧固件147——说明性地是带螺纹的螺栓和螺母(图22)——联接至地板框架50的相应的接合件124至127。接合件121、123还包括矩形的开口148,矩形的开口148用于接纳前框架100的上横向构件132的端部149,如图21中所示。参照图23,后框架模块44的上接合件120、122经由紧固件144联接至驾驶室框架52的相应的联接件122、120,并且后框架模块44的下接合件120、122经由紧固件144联接至地板框架50的相应的接合件125、124。

图13b示出了图9和10的双门车辆10a的框架组件12a,图13c示出了图11和图12的六门车辆10b的框架组件12b。框架组件12a和12b包括与图1的车辆10的框架组件12相同的前框架模块40和后框架模块44。框架组件12a与框架组件12(图13a)的不同之处在于,中间框架模块42a的长度比框架组件12的中间框架模块42短。类似地,框架组件12b与框架组件12(图13a)的不同之处在于,中间框架模块42b的长度比框架组件12的中间框架模块42长。特别地,框架组件12(图13a)的地板框架50和驾驶室框架52的长度比地板框架50a和驾驶室框架52a(图13b)长并且比相应的地板框架50b和驾驶室框架52b(图13c)短。驾驶室框架52a的框架构件106a、108a的长度比框架组件12的相应的框架构件106、108短,以允许只有一排座椅,并且驾驶室框架52b的框架构件106b、108b的长度比框架组件12的相应的框架构件106、108长,以允许三排座椅。因此,中间框架模块42、42a和42b是能够彼此互换的,以提供本文描述的不同长度的车辆10、10a和10b。

在示出的实施方式中,框架组件12a(图13b)的弯曲部分133a、135a、137a、139a和框架组件12b(图13c)的弯曲部分133b、135b、137b、139b与框架组件12(图13a)的相应弯曲部分133、135、137、139相同。类似地,框架组件12a(图13b)的横向框架构件110a、112a和框架组件12b(图13c)的横向框架构件110b、112b与框架组件12(图13a)的相应横向框架构件110、112相同。因此,每个框架组件12、12a、12b都可以与相同的前窗56、后窗58、座椅框架104和前框架100一起使用。此外,框架组件12、12a和12b的宽度全部相同。

参照图28和图29,示出了转向组件300,转向组件300包括联接至转向柱304的转向输入装置——说明性地是方向盘302。转向柱304经由万向接头311联接至第一轴305,第一轴305经由万向接头313联接至动力转向装置306。动力转向装置306包括马达,比如液压或电动马达,并且动力转向装置306操作成向转向组件300提供转向扭矩辅助。动力转向装置306借助于支架308附接至前框架100的下横向构件130。动力转向装置306的输出借助于轴310经由万向接头312、315固定至转向齿轮314。转向齿轮314包括转向臂316,转向臂316附接至前轮主轴组件332上的臂318以如本领域已知的那样进行转向。

转向柱304说明性地安装至转向组件框架102的左转向组件安装件194。在示出的实施方式中,万向接头311、313、312、315允许转向组件300安装至转向组件框架102的左转向组件安装件194或右转向组件安装件196。尽管转向组件300的支架308说明性地联接至前框架100的下横向构件130的左部部分,但当转向柱304安装至右转向组件安装件196时,转向组件300的支架308也可以替代性地联接至下横向构件130的右部部分322(图29)。动力转向装置306和相应的安装支架也能够移动至右侧驾驶位置。

在另一实施方式中,转向组件不是动力转向的,并且转向柱304连接至单个转向轴,该单个转向轴经由万向接头联接至转向齿轮314。在一个实施方式中,方向盘302具有倾斜特征。在一个实施方式中,转向柱304包括一体的转向锁定特征。在该实施方式中,柱304具有一组钥匙槽特征,当点火钥匙被移除时,这些钥匙槽特征与点火筒上的钥匙特征接合,从而降低了当点火钥匙被移除时车辆被盗和车轮302转动的可能性。

参照图28至图30,示出了前悬架组件330,前悬架组件330包括右减震器334和左减震器334,右减震器334和左减震器334联接至前框架模块40的支架282和相应的前轮主轴组件332。前轮主轴组件332和前框架模块40的梁265的安装位置部337(图30)联接有左下a形臂336和右下a形臂336。轴338从前轮主轴延伸至变速器295(图20)的输出。

参照图31和图32,示出了后悬架组件350,后悬架组件350包括左后悬架组件352和右后悬架组件354。左后悬架组件352和右后悬架组件354各自包括减震器356,减震器356在一个端部处经由紧固件联接至支架358,支架358安装至后框架模块44的相应的框架构件256。每个减震器356的另一端部经由紧固件联接至相应的后轮主轴组件360。每个后悬架组件352、354还包括纵臂(trailingarm)362,纵臂362经由紧固件联接至后轮主轴组件360并经由一对支架364联接至地板框架50的后梁206b。示例性的紧固件包括螺栓和螺母。

如图31中所示,电池托盘340和电池252(图25)定位在左后悬架组件352与右后悬架组件354之间,左后悬架组件352、右后悬架组件354和电池252都定位在车辆的车斗80下方。此外,左后悬架组件352和右后悬架组件254中的每一者经由纵臂362联接至中间框架模块42的地板框架50并经由减震器356联接至后框架模块44。

在一个实施方式中,单独的前悬架组件330和单独的后悬架组件350能够调整成适应车辆10、10a、10b的变化的负载。例如,每个减震器334、356的冲击预载和/或弹簧刚度可以调节成适应本文描述的车辆10、10a、10b的不同尺寸和重量。

参照图33,示出了制动系统370,制动系统370包括联接至前轮主轴组件332的前制动器372和联接至后轮主轴组件360的后制动器374。前制动器372说明性地是包括制动盘378和制动钳380的液压盘式制动器,后制动器374说明性地是液压鼓式制动器382。液压制动管线384从后制动器374沿着横梁210布线至液压缸组件(未示出)。类似地,液压制动管线384从前制动器372布线至液压缸组件。制动器踏板386由操作者致动以控制制动器372、374。图33中还示出了加速器踏板392和机械紧急制动器388。当方向盘302联接至图16的右转向组件安装件196时,踏板386、392联接至乘客前排座椅前方的安装位置,如图48中在496、498处的虚线所示。在另一实施方式中,车辆10包括如本文关于图69至图71所描述的混合制动系统。

参照图36,车辆10的电气系统包括由后框架模块44支撑的电池252和由前框架模块40支撑的一对电池充电器422和电动马达293。电池充电器422电联接至电池252和端口76、77中的一个端口。在一个实施方式中,单个充电器422设置用于较低的充电要求,并且两个充电器422设置用于较高的充电水平要求,比如用端口77进行的快速充电。电力线束/线带426从位于车辆10前部中的充电器422沿着地板框架50的横向构件210布线至位于车辆10后部中的电池252。在一个实施方式中,电池252包括至少一个锂离子电池。在一个实施方式中,多个不同构型的电池252是可用的。例如,电池252可以包括单个电池或电池组、多个电池和各种类型的电池。

参照图37和图38,前门46和后门48被示出为联接至车辆10的中间框架模块42。如图38中所示,中间框架模块42包括用于将前门46和后门48铰接地安装在框架组件12的左侧部和右侧部上的前门框架构件440a、440b、中间门框架构件442a、442b和后门框架构件444a、444b。参照图39至图42,示出了中间门框架构件或支柱442a,中间门框架构件或支柱442a包括用于将前门46(图37)闩锁至框架构件442a的门闩446和用于将后门48(图38)安装至框架构件442a的一对铰接安装件448。框架构件442a的背部联接有装饰件464。在一个实施方式中,每个铰链安装件448是单个焊接件。

如图40和图42中所示,安装块450经由紧固件——比如螺栓451和定位在通道158中的螺母——联接至框架构件106的t形槽通道158。安装块450经由紧固件在框架构件442a的背部通道462中联接至框架构件442a的顶端部454。顶端部454的凸缘458定位成邻近于框架构件106的肩部159。类似地,安装块452经由紧固件——比如螺栓453和定位在通道466中的螺母——联接至框架构件204a的t形槽通道466。安装块452经由紧固件在框架构件442a的背部通道462中联接至框架构件442a的底端部456。底端部456的凸缘460定位成邻近于框架构件204a的肩部468。门框架构件440a、440b、442b、444a、444b还联接至驾驶室框架52和地板框架50,如图39至图42中关于门框架构件442a所描述的。

参照图43,根据一些实施方式示出了图1的完整的后门48。在图43的示出的实施方式中,图1的下门部分60包括前部面板60a和后部面板60b,前部面板60a和后部面板60b各自联接至完整的门结构470。前部面板60a安装有门把手474。参照图44,示出了不具有窗63的替代性的半个的后门48a。图44的后门48a包括联接至半个的门结构472的前部面板60a和后部面板60b。

如本文所描述的,车辆10的本体包括联接至框架组件12的多个面板(参见图46)。一个或更多个车身面板经由u形夹联接至框架组件12。例如,图45示出了用于将车身面板联接至框架组件12的示例性的u形夹构型。参照图45,前框架模块40(图18)的前支架280包括带凸缘的支架506。u形夹508夹持到支架506上并接纳延伸穿过前车身面板26的边缘部分502的紧固件504,以将前车面身板26紧固至支架506。车辆10的其他车身面板经由胶粘接头和/或尼龙推销联接至框架组件12。

参照图46,车辆10的内部包括联接至中间框架模块42的前下地板衬板480、地板面板482和后部面板484。对于本文所描述的不同长度的每个车辆10、10a、10b(图1至图12),地板衬板480和后部面板484是相同的,但地板面板482的长度发生变化以适应不同长度的中间框架模块42。例如,参见图35a至图35c中的用于六门车辆10b(图11和图12)的延伸的地板面板482(示出为地板面板410)。在一个实施方式中,面板480、482和484通过粘合剂联接至中间框架模块42,但是可以使用其他合适的紧固件或联接件。面板480、482、484构造成允许电线和电缆沿着中间框架模块42在车辆10的前部与后部之间布线。

如图47和图48中所示,第一仪表板488和第二仪表板490联接至转向组件框架102以形成车辆10的仪表板,并且铰接的入口面板492提供进入仪表板490中的存储室的通路。在一个实施方式中,第一仪表板488与下地板衬板480之间定位有上前衬板(未示出)。图48还示出了用于方向盘302的第二安装位置494。仪表板488可以被移除并被更换为在第二安装位置494处具有用于安装方向盘302的开口的不同的仪表板。图49示出了替代性实施方式,其中仪表板488中安装有左可移除面板493和右可移除面板495,左可移除面板493和右可移除面板495基于方向盘302的安装位置被选择性地移除。

参照图50,示出了车辆10的若干个附件。例如,车辆10的驾驶室框架52安装有太阳能板组件520,太阳能板组件520用于向车辆10提供附加的电力,即用于对电池充电。顶部面板54还联接有闪光灯组件522。车辆10的框架组件12可以联接有多个不同构型的前保险杠和后保险杠,比如直的和弯曲的前保险杠524a、524b以及直的和弯曲的后保险杠526a、526b。后保险杠526b说明性地包括钩挂接纳件530。

参照图51,示出了用于安装至车辆10的车斗80的多个附件,所述多个附件包括高尔夫球袋装载件540和存储容器542。附件540、542包括相应的突起或紧固件534、536,相应的突起或紧固件534、536构造成联接至车斗80的相应的紧固件532(也参见图5)。紧固件534、536具有相同的尺寸、形状和间距。在示出的实施方式中,车斗80的紧固件532安装至后框架模块44(参见图33)的框架构件256并突出穿过平台86中的开口。参照图52,示出了用于安装至车斗80的附加的附件,这些附加的附件包括存储容器546、开放的存储容器548和另一存储容器552。开放的存储容器548包括安装在框架550上的周界壁板549。平台551可以经由紧固件532(图51)联接至车斗80的平台86(图51)。平台551包括紧固件556,紧固件556构造成接纳框架550的紧固件554和容器546的用于将附件安装至平台551的紧固件(未示出)。

参照图53和图54,示出了根据实施方式的另一示例性车辆600。车辆600包括与图9和图10的车辆10a通用的前部部分18和通用的中间部分20a,但后部部分602与车辆10a的后部部分22不同且包括扩展的车斗604。车斗604包括u形面板664和凹入部分662。可选的工具箱606在车辆驾驶室的紧后方说明性地联接至车斗604的u形面板664。工具箱606在任一端部上包括腿部或脚柱608,以在u形面板664与工具箱606之间形成间隙,该间隙用于使薄物体,比如胶合板、干式墙、面板或其他薄物体,在工具箱606下方滑动。附加的工具箱可以沿着侧壁682、683和/或在工具箱606后方联接至车斗604。在一个实施方式中,设置有附加的车斗扩展件平台,并且每个车斗扩展件平台可以联接至车斗604以扩展或改变车斗604的构型。例如,可以联接至车斗604的附加的后部装载件包括梯架、货箱和l形箱。

参照图55,后部部分602包括经由接合件120、122联接至中间框架模块42a的后框架模块630。后框架模块630包括车斗框架632,车斗框架632联接至后框架634并构造成支撑图53的车斗604。后框架634包括间隔开并联接在一对直立框架构件640之间的上横向构件636和下横向构件638。直立框架构件640经由接合件120、122联接至地板框架50a和驾驶室框架52a(图9)。车斗框架632包括彼此平行延伸并联接至横向构件648的一对纵向框架构件644。横向构件648经由多个紧固件如螺栓联接至后框架634的下横向构件638。替代性地,横向构件648被移除,并且框架构件644通过支架和螺栓直接联接至下横向构件638。第二横向构件650在电池托盘240的紧后方联接在框架构件644之间。

从地板框架50a的后梁206b向后延伸有两个下框架构件646,并且垂直于框架构件646联接有两个下框架构件647、649。下框架构件647、649与车斗框架632的上框架构件644之间联接有多个直立支撑构件652。类似地,直立支撑构件651在电池托盘240的紧后方联接在第二横向构件650与下框架构件646之间。具有与图31和图32的悬架组件352、354相同的设计的右独立后悬架组件656和左独立后悬架组件656联接至下框架构件647并且包括联接至框架构件644的减震器。

参照图56,u形面板664联接至车斗框架632(图55)的上框架构件644和横向构件648、650。u形面板664包括与后框架634相邻的主要部分679和沿着凹入部分662的每侧延伸的侧部部分680。下部面板672联接至直立部652(图55)内的下框架构件646、697、649并与侧面板666、668、670配合,以形成在车辆600的后部处敞开的凹入部分662。因此,u形面板664提供在三侧围绕凹入部分662的上表面660。在一个实施方式中,面板664具有约30英寸的高度,面板672具有约16英寸的高度,但是可以提供其他合适的高度。在一个实施方式中,跨越凹入部分662的整个宽度的货物可以由面板664的侧部部分680支撑。在一个实施方式中,面板664、666、668、670、672由铝制成,但是可以使用其他合适的材料。

车斗604的每个侧部上联接有竖向侧面板674、676,并且竖向侧面板674、676形成在面板664的表面660上方延伸的唇缘678。唇缘678说明性地包括例如可以用于绑系带的开孔。在一个实施方式中,敞开的凹入部分662提供车斗604的下装载高度部分,该下装载高度部分可以被操作者阶跃或倾斜成朝向车斗604的前部到达面板664的主要部分679上方。在一个实施方式中,凹入部分662的下装载高度允许重的货物从斜坡上升而更容易地装载车斗604中或搬运到斜坡进入车斗604中。在一个实施方式中,凹入部分662从车辆600的后部延伸到车斗604中距后部框架634的距离的约三分之二处,如图56中所示。在一个实施方式中,凹入部分662约46英寸长、33英寸宽及13英寸深,但是可以提供其他合适的尺寸。

车斗604包括用于接纳附件或其他部件的相应的联接件的多个开孔658。开孔658说明性地为矩形的并且沿着面板664的外周形成。在一个实施方式中,开孔658形成有凸起的周壁,该周壁在车斗604的表面660上方凸起。因此,插入到车斗604中的车斗衬垫或平台围绕开孔658配装并与凸起的开孔壁齐平。

参照图53、图54和图57,车斗604还包括沿着车斗604的外周铰接地联接的可拆卸的多个侧壁。车斗604说明性地包括前侧壁681、左侧壁682、右侧壁683和后侧壁684。左侧壁682和右侧壁683经由铰链部分685、686联接至相应的竖向侧面板674、676。前侧壁681和后侧壁683经由联接件689联接至左侧壁682和右侧壁683并经由联接件688联接至开孔658。在示出的实施方式中,联接件688在被插入到相应的开孔658中时锁定到位,并且联接件688包括能够由操作者接合以将联接件688从开孔658释放的释放机构。

参照图59和图60,图57的示例性铰链654被示出为包括第一铰链部分685和第二铰链部分686。第一铰链部分685说明性地联接至侧壁682、638(图57)的底表面,第二铰链部分686说明性地联接至侧面板674、676(图57)。第一铰链部分685包括具有开孔691的基部部分690,其中,开孔691用于接纳紧固件687。基部部分690联接至的杆部分692,杆部分692联接至凸形部分693,凸形部分693与基部部分690间隔开且大致平行于基部部分690。凸形部分693包括长圆形的头部694。第二铰链部分686包括具有开孔696的基部695,其中,开孔696用于接纳紧固件699。突出部697从基部695延伸并形成具有与头部694的形状相匹配的长圆形形状的开口698。

当第一铰链部分685相对于图58中示出的第二铰链部分686处于第一取向时(即,当侧壁682、683被向上折叠并垂直于车斗604面板664(图57)时),长圆形的头部694由于头部694与突出部697的接合而沿纵向方向将第一铰链部分685锁定至第二铰链部分686。当第一铰链部分685相对于图59中示出的第二铰链部分686旋转至第二取向时(即,当侧壁682、683被向下折叠并平行于车斗604的面板664(图57)时,长圆形的头部694变成与长圆形的开口698对准,从而允许凸形部分693从开口698退出。因此,侧壁682、683在相对于面板664以大约180度定向时能够从车斗604移除,并且在以不同于180度的角度(例如90度、135度等)定向时被锁定至车斗604。在一个实施方式中,开口698和凸形部分693定尺寸成当侧壁682、683定向成在任一方向上与180度相差几度(例如1度至5度)时允许铰链部分685、686脱开联接。

尽管本文关于具有两门式中部部分20a的车辆600描述了图53至图59,但是也可以提供具有四门式中部部分20或六门式中部部分20b的车辆600。

图60至图81涉及电动车辆的电气系统和控制。尽管本文参照图1的电动车辆10对图60至图81进行描述,但是图60至图81的系统的控制方案可以结合在任何电动车辆中,包括本文描述的车辆10a(图9)、车辆10b(图11)和车辆600(图53)和其他适合的车辆。

参照图60,示出了车辆10的示例性控制系统700。控制系统700包括车辆控制器702,比如车辆控制模块(vcm),车辆控制器702具有控制车辆10的各种子系统和电气部件的车辆控制逻辑704。控制器702包括执行存储在控制器702的内部存储器706或外部存储器706中的软件代码和/或固件代码的一个或更多个处理器。软件代码/固件代码包括当由控制器702的一个或更多个处理器执行时致使控制器702执行本文所描述的功能的指令。控制器702可以替代性地包括一个或更多个专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)、硬连线逻辑或其组合。控制器702可以包括一个或更多个物理控制模块。在一个实施方式中,控制系统700是48伏的系统并且包括用于附件的12伏辅助电源,但是可以提供其他合适的系统。

控制器702接收多个车辆输入708并控制多个车辆输出装置710。制动操作器386的位置传感器和加速器踏板392(图33)的位置传感器向控制器702提供表示踏板位置或需求的信号。方向传感器734向控制器702提供指示车辆10的运动方向的信号并且可以包括任何合适的传感器(例如,电动马达上的速度传感器、方向传感器等)。制动开关736向控制器702提供指示操作者下压制动器踏板386的信号,并且控制器702基于该制动开关信号控制制动灯。在一个实施方式中,当操作者同时下压制动器踏板386和加速器踏板392两者时,控制器702在开关736闭合时限制马达293的加速扭矩,以减少损坏动力传动系的可能性。在一个实施方式中,马达293控制成响应于制动开关736被闭合而提供减速扭矩,如本文所描述的。驱动模式输入738基于操作者经由车辆10的驱动模式的用户输入装置进行的选择来提供信号,例如,驱动模式比如是前向高操作模式、前向低操作模式和反向操作模式。在一个实施方式中,通过控制电动马达293来提供驱动模式中的每种驱动模式,但是变速器295(图20)也可以配置成为不同的模式提供不同的齿轮构型。在一个实施方式中,每个驱动模式具有存储在控制器702中的至少一个相应的踏板图,如本文关于图61所描述的。驻车制动器388包括位置传感器,该位置传感器向控制器702提供指示驻车或紧急制动器388是否接合的信号。信号开关740提供指示用户对左/右转向信号和危险信号的请求的信号。座椅安全带传感器742比方说例如霍尔效应传感器向控制器702提供指示操作者的座椅安全带是否接合的信号。在一个实施方式中,车辆控制器702在车辆10正在移动但安全带脱开接合时限制车辆10的操作(例如限制最大速度、最大扭矩等)。

车辆控制器702控制输出710,输出710包括车辆灯744(前灯、制动灯、危险灯、信号灯等)、用于车辆10倒退移动时的声音警报器746、底盘继电器748和马达控制器继电器749。底盘继电器748向车辆10的各种电气系统提供电力。马达控制器继电器749由车辆控制器702控制以选择性地实现马达控制器722的逻辑电力,比如用于马达控制器722的控制功能的电力。

包括电池管理逻辑714的电池管理控制器(bmc)712与车辆控制器702通信以管理电池252的充电。bmc712包括执行存储在bmc712的内部存储器716或外部存储器716中的软件代码和/或固件代码的一个或更多个处理器。软件代码/固件代码包括当由bmc712的一个或更多个处理器执行时致使bmc712执行本文所描述的功能的指令。在一个实施方式中,bmc712操作成选择性地将电池充电器732(例如,图36的电池充电器422)与电池252连接和断开连接,以控制电池252的充电。bmc712监测电池252的充电状态并且基于电池充电水平和来自车辆控制器702的车辆信息和命令来监测和控制电池充电器732。在示出的实施方式中,电池充电器732是由车辆10车载的并且构造成插接到壁装插口中。

存储器706、716是能够由相应的控制器702、712的处理器访问的任何适当的计算机可读介质。存储器706、716可以是单个存储装置或多个存储装置、可以位于相应的控制器702、712的内部或外部并且可以包括易失性介质和非易失性介质两者。示例性存储器706、716包括随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、闪存、cd-rom、数字通用盘(dvd)或其他光盘存储器、磁存储装置或配置成存储数据并能够由相应的控制器702、712访问的任何其他合适的介质。

在一个实施方式中,bmc712操作成经由闪烁代码(blinkcode)来检测电池充电器732的故障。在该实施方式中,电池充电器732通过经由发光二极管(led)输出闪烁图案来显示状态、故障和警告,并且bmc712读取闪烁代码并根据该代码来控制充电器732。在另一实施方式中,电池充电器732与bmc712直接电通信以向bmc712提供状态、故障和警告信息。

在示出的实施方式中,车辆控制器702通过控制器局域网(can)总线通信协议718与bmc712、电池充电器732、显示器720、马达控制器722和附件724进行通信。附件724包括例如电子动力转向模块和速度模式装置。速度模式装置操作成基于用户输入(例如,具有可读识别代码、操作者输入的代码等的密钥装置(keydevice))将车辆速度或马达速度限制在阈值速度以下。在一个实施方式中,can总线718上设置有用于向控制器702提供加速度检测信号的加速度计。车辆控制器702基于操作者踏板需求和存储在存储器706中的踏板图通过can总线718将扭矩命令传送至马达控制器722。在一个实施方式中,扭矩命令至少包括期望的马达扭矩、马达速度限制和马达电流限制。车辆控制器702从bmc712接收提供包括电池充电水平和电池范围变空的计算在内的电池充电状态信息的can消息。bmc712还可以向控制器702提供用于电池充电器732和dc/dc继电器730的状态信息。当电池充电器732被插入时,bmc712通知控制器702,控制器702则阻止车辆加速,而不管操作者经由踏板392的加速要求如何。马达控制器722还通过can718向车辆控制器702提供包括马达速度、控制器722和/或电动马达293的运行温度、电力数据和其他马达性能数据在内的信息。

当车辆10通电时,控制系统700操作成在车辆10静置阈值持续时间而没有检测到操作者的输入时进入睡眠模式。操作者不活动的示例性阈值持续时间为五分钟或十分钟,但是可以设置任何合适的持续时间。车辆控制器702基于在阈值持续时间内没有操作者输入(踏板、模式选择、驻车制动等)来监测操作者不活动。例如,每次检测到操作者输入时内部计数器会被重置,并且当计数器到期时控制系统700进入睡眠模式。在睡眠模式中,车辆控制器702发送使车辆10的除了bmc712之外的所有电气部件都断电的命令,bmc712在睡眠模式中接收到来自控制器702的进入低电力状态的控制消息。因此,睡眠模式用于在无操作者使用的时间段期间延长电池寿命。在一个实施方式中,当电池充电器732插入电插口中并且在阈值持续时间内车辆10静置而没有操作者输入时,控制系统700在阈值持续时间到期之后仅在电池252完成充电之后才进入睡眠模式。

在一个实施方式中,当电池充电器732插入电插口中并且车辆处于睡眠模式时,bmc712在存储器716中编程有用于周期性地检查电池252的充电状态的预定的规定间隔。示例性的间隔是每月、每周或其他合适的间隔。当在周期性检查期间检测到充电状态低于低阈值时,bmc712在睡眠模式期间自动将电池充电器732唤醒(通电),以对电池252进行维护充电,从而将电池252维持在期望的充电状态。在另一实施方式中,bmc712在睡眠模式期间连续监测电池容量,并且当检测到的充电状态低于阈值充电状态时初始化维护充电。在一个实施方式中,电池252的下部电池连接有一个或更多个负载,并且bmc712在睡眠模式期间周期性地接通dc-dc转换器,以重新平衡下部电池的充电状态。在维护充电期间,显示器720通电以显示电池252正在充电的指示。在一个实施方式中,睡眠模式用于延长使用之间的电池存储时间并且保护电池252免于例如过度放电,由此延长电池寿命。

在示出的实施方式中,钥匙开关728或另一合适的操作者输入由操作者致动以使控制系统700打开及关闭以及/或者退出睡眠模式并返回至全功耗模式。在一个实施方式中,当车辆10插入电插口中时,车辆10在钥匙开关728被关闭时自动进入睡眠模式,但bmc712保持接通以继续对电池252充电,直到电池252全充电为止,随后bmc712进入低功耗模式。在示出的实施方式中,钥匙开关728电连通至bmc712,并且bmc712响应于钥匙开关728被转动至接通位置而将车辆接通信号发送至车辆控制器702。因此,当车辆10处于睡眠模式时,来自钥匙开关728的接通/断开信号能够由以低功耗模式操作的bmc712检测到,并且bmc712操作成向控制器702提供控制信号以将控制器702从睡眠模式唤醒。

在一个实施方式中,bmc712由制造商或经销商基于车辆的电池构型进行校准。bmc712操作成基于安装在车辆上的电池252的类型/数目以不同的方式管理电池252和充电器732。bmc712的校准确定电池252的型号/数目、阻抗特性、温度依赖性和充电策略。在另一实施方式中,基于车辆尺寸和构型(例如二乘客车辆、四乘客车辆或六乘客车辆)进一步校准bmc712,使得bmc712基于车辆尺寸以不同的方式管理电池252。示例性车辆尺寸特征还包括车辆重量、车辆负载、电池放电率等。

马达控制器722包括操作成基于由车辆控制器702通过can总线718提供的扭矩命令来控制马达293的逻辑。在一个实施方式中,马达控制器722包括48伏的驱动器,但是可以提供其他合适的驱动器。在一个实施方式中,电动马达293是5千瓦的马达。在另一实施方式中,马达293是6.5千瓦的马达。可以提供其他合适的马达293。马达控制器722响应于来自车辆控制器702的命令接合主接触器726,以向控制器702提供高电流连接,从而将电力发送至马达293。在一个实施方式中,多个马达控制器控制车辆的多个电动马达并通过can总线718接收来自车辆控制器702的扭矩命令。

在一个实施方式中,如果可用电池电力降低至阈值以下,则控制器702禁用一个或更多个被供以电力的附件。例如,当电池充电状态降低至第一阈值时,第一附件被禁用,并且当电池充电状态降低至第二阈值时,第二附件被禁用。可能被禁用的示例性附件包括空调系统、加热系统或车辆10的其他合适的附件系统。在一个实施方式中,当电池充电状态降低至低阈值时,最大车速或马达速度被控制器702限制。

图60的车辆控制器702执行驱动模式算法,该驱动模式算法接收经由输入738的驱动模式选择、经由输入734的前进/倒退方向和来自加速器392的踏板位置作为输入并将扭矩消息输出至马达控制器722。在一个实施方式中,车辆控制器702还基于由bmc712报告的电池充电状态调节驱动模式。在示出的实施方式中,每个驱动模式是基于存储在存储器706中的预先配置的踏板图和扭矩率限制器图的。踏板图分别使来自加速器踏板392的操作者踏板需求与马达扭矩请求相关联。例如,踏板图可以用于限制马达加速度或速度以保持电池寿命。在一个实施方式中,每个驱动模式包括相应的踏板图和扭矩率限制图。

参照图61,示出了示例性驱动模式算法750的框图。基于经由图60的模式选择输入738选择的驱动模式而选择了相应的踏板图760,踏板图760基于加速器踏板392的操作者需求(例如位置)提供扭矩需求。来自踏板图760的扭矩需求以及电池充电状态754和车辆加速度756作为输入被提供至扭矩率限制器功能752,并且扭矩率限制器功能752基于该输入限制提供给马达控制器722(图60)的扭矩量。示出了扭矩率限制器752的示例性线性扭矩率限制图752a,线性扭矩率限制图752a限制从示例性踏板图760a确定的扭矩需求。扭矩率限制图752a说明性地具有扭矩上限和扭矩下限。

在一个实施方式中,来自扭矩率限制器752的扭矩需求作为扭矩请求消息762被发送至马达控制器722(图60)。在另一实施方式中,扭矩消息762由车辆控制器702(图60)基于来自扭矩率限制器752的扭矩需求以及在所选择的驱动模式中识别的速度限制758和反向扭矩限制760来确定。例如,低模式和高模式可以各自识别不同的最大车速。在示出的实施方式中,扭矩消息762通过can总线718(图60)传送至马达控制器722。

能够经由模式选择器738选择的示例性驱动模式包括低模式、高模式、经济/最大范围模式、高尔夫模式和草地模式。低模式是实现最大车速限制(例如10mph等)的基于速度的模式。高模式是实现比低模式最大速度(例如35mph等)高的最大车速限制的基于速度的模式。在一个实施方式中,在低模式和高模式下,转矩需求与踏板需求成线性关系,但是也可以实现非线性的扭矩曲线。

经济/最大范围模式是基于速度和扭矩的模式。例如,基于扭矩和车速来设置上限,以实现最大或改进的电池范围。限制马达扭矩用于降低推进功率以增大电池范围。此外,在一个实施方式中,一个或更多个电动附件比如空调系统、加热系统、工具或其他合适的附件被限制或禁用,以在操作期间进一步维持低能量使用。踏板图包括基于操作者踏板需求限制加速度的扭矩曲线。高尔夫模式也是基于速度和扭矩的模式,其具有不同于经济模式的基于扭矩和车速设置的上限。例如,高尔夫模式可以具有类似于低模式的最大速度限制,但包括与低模式相比使加速率降低的踏板图。草地模式包括高尔夫模式加附加操作,比如一个车轮驱动和/或开放式差速模式,以减少损坏由车辆穿过的地面的可能性。

另一示例性驱动模式是自我保护模式(limphomemode),该自我保护模式降低最大马达速度和车速,而不管操作者对较高速度的需求。控制器702响应于检测到车辆故障或失效——比如传感器故障或者参数超出预定操作限制——或者响应于电池充电状态下降至阈值水平以下而实施自我保护模式。在一个实施方式中,自我保护模式具有与高尔夫模式类似的限制。

在一些实施方式中,在保持传统的气动踏板系统的感觉的同时实现各种驱动模式。在一些实施方式中,车辆控制器702仅在需要保持驱动模式限制时限制性能,比如仅在超过由驱动模式指定的扭矩限制时限制扭矩。在示出的实施方式中,使用车辆控制器702来指示对马达控制器722的扭矩命令允许进一步基于用户输入、车辆数据、踏板图和扭矩率限制器图来修改所请求的扭矩。

在一个实施方式中,车辆10经由自主控制系统来控制。对于车辆10的自主控制和功能的附加公开,参见2014年12月15日提交的题为autonomousreadyvehicle(自主准备车辆)的美国专利申请no.62/091,946,其全部内容通过参引并入本文中。在一个实施方式中,车辆10还包括如在2014年2月26日提交的题为recreationalvehicleinteractivetelemetry,mapping,andtripplanningsystem(娱乐车辆交互式遥测、映射和行程规划系统)的美国专利申请no.14/190,369和2014年2月26日提交的题为recreationalvehicleinteractivetelemetry,mapping,andtripplanningsystem(娱乐车辆交互式遥测、映射和行程规划系统)的pct申请no.pct/us2014/018638中描述的远程信息处理系统,上述专利申请的全部内容通过参引并入本文中。

如图62至图71中所示的和在下面描述的,可以在车辆10中实现若干个示例性的制动系统。图62示出了示例性的固定再生制动系统,图63至图68示出了示例性的动能回收制动系统,图69至图71示出了包括液压再生制动和电气再生制动两者的若干个示例性混合制动系统。可以在车辆10中实现图62至图71中描述的制动系统的组合。

首先参照图62,示出了使用固定量的再生制动的车辆10的固定再生制动系统780。车辆控制器702经由本文描述的制动开关736接收作为输入的车辆制动器的接通/断开状态。车辆控制器702还从马达控制器722接收当前的马达速度。当制动器处于接通状态时,施加固定量的再生制动能量以使车辆减速并向电池252(图60)供给能量。当制动器处于断开状态时,再生制动能量被移除。在一个实施方式中,车辆控制器702还基于马达速度调节电动马达制动。在一个实施方式中,当车辆减速至零速度时,制动能量斜下降至零,例如与车辆或马达速度成比例地斜下降至零。在一个实施方式中,固定量的再生制动是基于通过模式选择输入738选择的驱动模式来改变的。为了控制再生制动,车辆控制器702通过can总线以相反方向的扭矩命令指令马达控制器722产生制动能量。

参照图63,示出了用于车辆10的替代性电动动力传动系系统结构800,电动动力传动系系统结构800使得能够在车辆制动期间实现动能回收,同时降低对全充电的车辆电池252过度充电的可能性。在示出的实施方式中,无论车辆电池252的充电状态如何,回收的能量都可以被存储。特别地,回收的能量基于电池252的当前充电水平和加速需求被选择性地发送至第二能量存储部件822——说明性地是电池组822。在示出的实施方式中,结构800不包括甩负载装置(loaddumpdevice),比如制动电阻器,但是在其他实施方式中可以包括甩负载装置。

在示出的实施方式中,由车辆控制器702控制两个单独的电动动力传动系801、803,并且每个动力传动系801、803中都设置有单独的马达、控制器和电池。第一电动动力传动系801包括插入式电池充电器804(例如,图60的充电器732)和一个或更多个车辆电池806(例如,图60的电池252),并且第一电动动力传动系801负责推进车辆10的平均电力要求。在一个实施方式中,电池806是常规的深循环电池806。第二电动动力传动系803经由一个或更多个电池822使用高功率密度能量存储并且负责动能回收和加速。在图63的说明性实施方式中,电池组822不包括插入型壁式充电器并且仅经由动能来充电。第一动力传动系801在本文中也称为推进或牵引动力传动系801。第二动力传动系803在本文中也称为动能回收系统(kers)动力传动系803。

第一电动动力传动系801包括至少一个牵引(推进)电池806、牵引电子控制器810和联接至车辆10的至少一个轮814的一个或更多个牵引马达812。电池充电器804——说明性地是车载充电器804——配置成联接至电插口802以对牵引电池806充电。类似地,第二电动动力传动系803包括至少一个能量回收电池822、能量回收电子控制器826和联接至至少一个轮816的一个或更多个能量回收马达828。例如,每个轮814、816对应于车辆10的轮14、16(图1)。轮814、816可以是不同的轮或相同的轮。在图63的示出的实施方式中,牵引马达812经由驱动桥813联接至车辆10的前轴,能量回收马达828经由驱动桥815联接至车辆10的后轴,但是牵引马达812和能量回收马达828替代性地可以联接至相应的后轴和前轴或同一轴。在一个实施方式中,驱动桥813、815包括减速传动并且还可以包括差速功能。

在一个实施方式中,图63的马达812、828代替图60的马达293,马达控制器810、826代替图60的马达控制器722。在该实施方式中,马达812、828和马达控制器810、826的组合额定功率等于相应的被更换的马达293和控制器722的组合额定功率。在一个实施方式中,图60的bmc712操作成基于来自车辆控制器702的控制来管理电池806和/或电池822的充电。在一个实施方式中,具有电动动力传动系系统结构800的车辆不具有机械(液压)制动器并且仅依赖于kers制动系统结构800来进行正常制动和作为驻车和紧急制动的常规驻车制动。其他车辆还包括机械制动器。

车辆控制器702选择性地闭合接触器808、824以为相应的马达控制器810、826供电,由此启动电动马达828。车辆控制器702接收多个输入708,所述多个输入708包括加速器踏板需求、制动器踏板需求、车辆方向开关、驱动模式开关以及本文关于图60描述的其他输入708。车辆控制器702使用来自输入708的信息来计算期望的推进力(如果为负的,则为制动力),控制器702随后基于预定的算法对两个动力传动系801、803进行分配,如本文关于图64所描述的。

在示出的实施方式中,仅牵引电池组806始终被全充电,并且动能回收电池822保持处于部分充电状态,使得动能回收电池822总是可以接收制动能量。电池组822的示例性最大充电极限是百分之70全充电,并且电池组822的示例性最小充电极限是百分之30,但是可以提供其他合适的充电范围。例如,在电池组822的充电水平增大并且接近最大充电水平极限(例如,百分之70全充电)时,车辆控制器702引导马达828提供更多的加速扭矩,从而降低电池组822的充电状态,并且控制器702还可以同时降低来自牵引马达812的加速扭矩。当电池组822处于比所期望的低的充电水平、比如接近低水平极限的充电水平(例如,百分之30全充电)时,车辆控制器702命令较少的或停止来自能量回收马达828的加速扭矩,并且命令来自牵引马达812更多的加速扭矩,使得能量回收马达828可以为电池组822提供充电能量。在一个实施方式中,能量回收电池822例如是不需要被全充电以保持电池寿命的电池类型,比如nimh、li-ion、超级电容器、飞轮或某些铅酸型电池。

在一些车辆电池中,电力输送能力随着电池放电而减小,并且在高充电状态下电力接收能力减小。在一个实施方式中,由于能量回收电池822是与牵引电池806分开的,因此能量回收电池822可以保持处于部分充电的状态,这增加了提供合适的电力输送能力和合适的电力接收能力两者的可能性。

参照图64,示出了用于车辆控制器702的示例性控制方案840,车辆控制器702对图63的电动动力传动系系统结构800的动力传动系801、803之间的制动力或推进力进行分配。车辆控制器702如本文所描述的那样基于输入708计算扭矩命令,并且车辆控制器702通过输出扭矩命令的低频分量的低通滤波器834传递扭矩命令。控制器702在830处确定作为能量回收电池822的实际(当前)充电状态与能量回收电池822的目标充电状态之间的差的充电状态(soc)校正因子或误差信号。块832用常数k对在830处确定的soc误差信号进行缩放,常数k的大小为每单位充电状态的扭矩。为了将能量回收电池组822保持在适当的部分充电水平,在836处将经缩放的soc误差信号应用至扭矩命令。具体地,块836从扭矩命令的低频分量中减去soc误差信号并且输出牵引动力传动系扭矩命令。块838从输入扭矩命令中减去牵引动力传动系扭矩命令。块838的输出是发送至kers动力传动系的扭矩命令且包括扭矩命令的高频分量,其中,该高频分量具有与soc误差信号成比例的偏移量。

因此,对于soc校正因子的负值(实际充电水平小于目标充电水平),更多的加速扭矩朝向牵引马达812偏移。对于校正因子的正值(实际充电水平大于目标充电水平),更多的加速扭矩被朝向能量回收马达828偏移。因此,控制器702在836、838处确定对牵引马达812和能量回收马达828的扭矩命令的适当分配并且将相应的扭矩命令传送至控制器810、826。在一个实施方式中,图60的bmc712向车辆控制器702提供电池822的实际充电状态。

在一个实施方式中,与没有能量回收动力传动系803的系统中的牵引电池组和充电器相比,图63的电动动力传动系系统结构800允许牵引电池组806和充电器804在给定的范围和驱动周期要求下各自具有减小的尺寸和成本。在一个实施方式中,电动动力传动系系统结构800的牵引电池组806被缓慢且温和地放电,由此增加了电池寿命。在一个实施方式中,由于回收的动能,电动动力传动系系统结构800提供了长的电池范围。在一个实施方式中,电动动力传动系系统结构800由于具有较小尺寸的牵引电池组806而具有的减少的车辆重量提供了改进的加速。此外,通过将能量回收马达828的峰值扭矩的大小设成所需的制动扭矩,可获得相同的扭矩水平来用于加速。在一些实施方式中,由于牵引动力传动系801接收缓慢变化的扭矩命令,电动动力传动系系统结构800提高了范围扩展系统(参见图68)的性能,由此允许范围扩展器的输出高效地遵从电力需求。在一些实施方式中,电动动力传动系系统结构800在以每个轴一个马达的方式或每个轮一个马达的方式实现时提供改进的车辆控制。例如,当能量回收马达828联接至前轴时,制动扭矩被偏移向前部。

参照图65,示出了替代性的电动动力传动系系统结构850,电动动力传动系系统结构850包括dc-dc转换器854,dc-dc转换器854经由由车辆控制器702电控制的充电继电器852而联接至电池充电器804。控制器702在电池806的充电期间闭合充电继电器852以将充电电力的至少一部分转移至能量回收电池组822。当电池组822达到部分充电水平阈值时,充电继电器852断开以中断对电池组822的充电。

参照图66,示出了替代性的控制方案856,控制方案856基于牵引电池806的充电状态(图63)计算能量回收电池822的目标充电状态。特别地,在块858处,车辆控制器702使用线性方程(1)确定能量回收电池822的目标充电状态:

y=ax+b(1)

其中,y是能量回收电池822的目标充电状态,x是牵引电池806的当前充电状态,斜率a和截距b是基于能量回收电池822的目标充电水平范围选择的。电池822的示例性目标充电电平范围为百分之30全充电至百分之70全充电。在该示例中,a和b选择成使得:当牵引电池806处于百分之100充电状态时,能量回收电池822被百分之70全充电,并且当牵引电池806处于百分之零充电状态时,能量回收电池822被百分之30全充电。与图64的控制方案840一样,控制器702在块830处确定soc误差信号、在块832处缩放误差信号并且在块836、838处确定对牵引马达812和能量回收马达828的扭矩命令的适当分配。在一个实施方式中,对能量回收马达828的扭矩命令是对牵引马达812的扭矩命令的一小部分。

图67示出了用于将能量回收马达828结合到车辆10的动力传动系中的替代性的第一构型860和替代性的第二构型862。在第一构型860中,牵引马达812和能量回收马达828联接至共同的车辆轴866并且共用共同的马达壳体864。在第二构型862中,牵引马达812联接至驱动桥868的变速器输入轴的一个端部,并且能量回收马达828联接至变速器输入轴的另一端部。在一个实施方式中,车辆10包括多个能量回收马达828和相应的马达控制器826。例如,可以为每个前轮或每个后轮提供一个能量回收马达828,并且一个或更多个牵引马达812驱动前轮和后轮中的另一者。在另一实施方式中,车辆10包括每个轮一个的能量回收马达828。

图68示出了另一电动动力传动系系统结构870,电动动力传动系系统结构870包括具有内燃发动机872的发动机发电机组件,其中,内燃发动机872驱动发电机马达874。发电机马达874产生用于对牵引电池806和/或能量回收电池822充电的电能。发电机马达874还说明性地用作用于发动机872的起动器马达。起动器/发电机电子控制器876包括用于控制电动马达874和发动机872的逻辑,并且当牵引电池806和/或能量回收电池822需要附加的充电能量时,起动器/发电机电子控制器876接收来自车辆控制器702的用于启动发电机组件的起动/停止命令。电动动力传动系系统结构870还说明性地包括可选的dc-dc转换器854,dc-dc转换器854经由由车辆控制器702电控制的充电继电器852联接至电池充电器804。

在一些实施方式中,车辆10包括如本文关于图69至图71描述的包括液压制动系统和电再生制动系统两者的混合制动系统。首先参照图69,示出了第一混合制动系统1000。混合制动系统1000的液压制动系统配置成在相对较低的制动输入压力或减速要求下提供低制动电力,并且电再生制动配置成使用液压制动压力作为输入以产生制动扭矩输出。在低制动需求下,供给更大量的再生制动。随着制动需求的增加,液压制动的比例增大,再生制动的比例减小。

出于说明的目的,控制器702、722在图69中被示出为单个块。马达控制器722基于来自车辆控制器702的扭矩请求向电动马达1002提供驱动电压和电流。马达1002可以包括图60的马达293或不同的马达,并且马达1002说明性地联接至后轴1014以驱动后轮1006,但是电动马达1002可以替代性地联接至前轴以驱动前轮1004。液压制动系统说明性地包括盘式制动器和钳1008,盘式制动器和钳1008由制动器踏板386经由联接至主缸1016的液压管线1010、1012进行控制。制动压力传感器1018联接至主缸1016和/或制动器踏板386,以检测由操作者施加的制动输入压力并且提供代表车辆控制器702(或马达控制器722)的制动输入压力的制动命令信号。马达控制器722和/或车辆控制器702解读制动需求信号,并且基于存储在存储器中的制动器踏板输入/再生输出曲线来控制由马达1002提供的再生制动扭矩。输入/输出曲线可以是非线性或线性的。

例如,当制动器踏板386被下压少量而导致小的制动需求时,与制动需求大时相比,再生制动系统提供了总混合制动扭矩的较大一部分。随着制动需求增加,液压制动按比例增大,而再生制动减小。在一个实施方式中,在制动需求超过阈值需求之前,液压制动系统不被激活用以提供制动扭矩。在示出的实施方式中,由液压制动系统施加至由马达1002驱动的轴——说明性地是后轴1014——的制动扭矩在低制动需求下通过使用液压延迟阀1020而被减小。在另一示例中,液压制动系统配置成在达到阈值制动需求之后、即在踏板386移动阈值距离或输入制动压力超过压力阈值之后施加液压制动压力。在一个实施方式中,混合制动系统1000被调节成在稍低于通过制动器认证并实现紧急停止所需的输入的制动需求下使液压制动扭矩斜上升。在一些实施方式中,混合制动系统1000允许在正常制动事件期间进行大的能量恢复,同时在电子故障事件中提供紧急制动能力。

图72是示出了由图69的混合制动系统1000(或由图70和图71的系统1030、1050)提供的示例性再生制动马达扭矩1090的曲线图。x轴为操作者施加的制动输入压力,y轴为再生马达扭矩1090。再生马达扭矩1090在于较高制动需求下急剧减小之前首先在低制动需求范围内增大。在示出的实施方式中,再生马达扭矩1090在约百分之五十的制动需求下达到最大值,并且在约百分之65至百分之75的制动需求下减小至零。

图73示出了示例性的理想制动扭矩曲线1100,其中示出了后制动扭矩(y轴)和前制动扭矩(x轴)。可以根据车辆构型提供其他理想的制动扭矩曲线。用于常规机械制动系统的示例性制动扭矩曲线1102说明性地是线性的。图74示出了由图69的混合制动系统1000提供的示例性制动扭矩曲线1104。如所示出的,图69的混合制动系统1000用曲线1104提供前制动扭矩和后制动扭矩的分布,其中,曲线1104更接近地遵循理想制动扭矩曲线1100,以增加如由轮胎摩擦限制的最大减速能力的可能性。

图75示出了图69的液压延迟阀1020的示例性输入/输出特性1106。延迟阀1020响应于输入压力阈值1108被达到而输出液压压力。图76示出了图69的混合制动系统1000的制动力分布1110,其中,延迟阀1020(图69)定位在车辆的前部处以延迟前部液压制动。图77示出了图69的混合制动系统1000的制动力分布1112,其中,延迟阀1020(图69)定位在车辆的后部处以延迟后部液压制动。

现在参照图70,示出了对图69的系统1000进行了修改的第二混合制动系统1030。在一个实施方式中,图69的第一混合制动系统1000在每个制动事件的一部分期间提供再生制动,并且在高制动需求下依赖于液压制动器,如图72中所示。在一个实施方式中,当存在足够的电池容量时,第二混合制动系统1030配置成在每个整个制动事件期间提供再生制动。

在混合制动系统1030中,车辆控制器702除了使用来自制动压力传感器1018的制动需求信号之外还使用来自制动开关736的开/关制动状态来确定向电动马达1002施加的再生制动量。来自bmc712的电池充电水平也影响再生制动水平。当车辆电池不能接受充电时,再生制动被禁用。在示出的实施方式中,通过输入738选择的每个驱动模式具有不同的再生制动水平。例如,在本文描述的高尔夫模式中可以实现更多的再生制动以进行较平顺的制动并且减小对由车辆10穿过的地面的损坏。作为另一示例,在本文描述的高模式中可以提供较少的再生制动来进行较迅速的制动。

可以在液压制动之前或液压制动期间施加再生制动。在一个实施方式中,在液压制动使用之前获取全部再生能量或一部分再生能量。在另一实施方式中,在低制动需求下供给较大量的再生制动,并且随着制动需求增加,液压制动的比例增大且再生制动的比例减小。在一个实施方式中,随着在制动期间车辆速速向零降低,再生制动也向零减小。在一个实施方式中,控制器702增加或减少再生制动以保持如块1032处检测到的恒定车辆减速率。

参照图71,示出了对图70的系统1000进行了修改的第三混合制动系统1050。系统1050包括用以检测制动需求的制动器踏板位置传感器1052,而不是制动压力传感器。制动器踏板位置传感器1052提供代表制动器踏板386(图69)的偏移程度的信号。该旋转偏移由控制器702用来确定要施加的再生制动量。在一个实施方式中,操作者能够通过控制制动器踏板386的位置来在施加液压制动之前控制发生的再生制动量。与图70的系统1030一样,由控制器702监测并使用驱动模式、电池充电状态、接通/断开制动器状态736和车辆减速度1032来确定再生制动量。在一个实施方式中,随着在制动期间车速向零降低,再生制动也向零减小。

再次参照图60,在说明性实施方式中,车辆10的一个或更多个辅助电气负载直接由电池组252的电池中的至少一个电池——说明性地是最低电位(底部)电池,即负端直接连接至地而不是另一电池的负极的电池——供电。如参照本文,电池组252的上部或顶部电池包括除了底部电池之外的所有电池。示例性的辅助负载包括灯、风扇、控制器(例如用于动力转向、绞盘和其他切换负载)和其他附件。

参照图78,示出了车辆10的示例性充电系统900,充电系统900用于控制对一个或更多个辅助负载902供电的电池252的最低电位电池906的充电水平。电池均衡控制器901——比如电池管理控制器(bmc)712(图60)或单独的控制单元的逻辑——经由电流传感器908监测由最低电位电池906输送至辅助负载902的电流。控制器901将该监测电流对时间进行积分,以跟踪由于辅助负载902而从电池906移除的净电荷。响应于从电池906移除的净电荷超过阈值量,控制器901激活继电器k1和k2以接通dc-dc转换器904并且以12伏电流对电池906充电,由此补偿由于辅助负载902而进行的电荷移除。在示出的实施方式中,随着电流流向辅助负载902,从dc-dc转换器904到电池906中的电流沿相反方向流过电流传感器908。控制器901通过将通过传感器908的、电压为12伏的净电流保持任意接近于零而将电池906保持在与其余各个电池910相同的充电状态。

在一个实施方式中,图78的控制器901、dc-dc转换器904、继电器k1和k2以及电流传感器908集成在电联接至电池252的单个单元中,或者集成到用于电池252的电池充电器中。在一个实施方式中,控制器901操作成增大及减小来自dc-dc转换器904的输出电流,以使通过传感器908的平均电流为零。在一个实施方式中,为了校正由测量误差如补偿误差引起的电荷不平衡,控制器901操作成感测总dc总线电压和最低电位电池电压并且根据需要调节dc-dc转换器904的操作以保持适当的比例。在一个实施方式中,提供第二dc-dc转换器和电流传感器,以经由电池252中的两个最低电位或底部电池支持24vdc负载(例如液压泵或其他负载)的供电。

参照图79,示出了另一示例性充电系统930,充电系统930用于控制对一个或更多个辅助负载902供电的电池252的最低电位电池906的充电水平。在一个实施方式中,图79的继电器730、748对应于图78的相应继电器k2、k1。充电系统930操作成向辅助负载902(例如12vdc负载)供给电力,同时还向操作者提供精确的电池充电状态和电力跟踪信息。电池计量电路936操作成测量电池252的充电状态并且通过通信链路938(例如i2c)将电池252的充电状态报告给电池均衡控制器934。

电池均衡控制器934——比如电池管理控制器(bmc)712或单独的控制单元的逻辑——经由分压器942、944监测电池252的顶部电池910和底部(最低电位)电池906的平均电池电压(每个电池的电压)。在示出的实施方式中,电池910的正极端子联接至至少一个电压总线,所述至少一个电压总线经由接触器947联接至牵引马达293(图60)并且联接至电池充电器946的输出,电池充电器946联接至电插口948。控制器934将顶部电池910和底部电池906的平均电池电压的差值对时间进行积分,以跟踪由于辅助负载902而从电池906移除的净电荷。控制器934经由继电器接触器730激活dc-dc转换器904以及/或者根据需要调节dc-dc转换器904至电池906的输出以对电池906进行充电,从而将顶部电池910和底部电池906的平均电池电压之间的差值减小为零。

因此,控制器934通过选择性地激活dc-dc转换器904而将底部电池906保持在与电池252的其余电池910相同的充电状态。因此,由电池计量计936向控制器934报告的充电状态为整个电池组252的充电状态,由此增大了向操作者提供对电池至变空的范围和电池电力使用的准确估计的可能性。在示出的实施方式中,dc-dc转换器904由电池252中的不用来产生12vdc辅助电力的一部分电池——说明性地是顶部电池910——供电,该12vdc辅助电力说明性地由底部电池906产生。在一个实施方式中,控制器934、电池计量计936和dc-dc转换器904全部通过内部集成电路(i2c)通信总线938通信。

在示出的实施方式中,电池组252是包括四个12伏的电池的48伏的组。在该实施方式中,底部电池906供给用于负载902的平均所需辅助电力的百分之25,并且dc-dc转换器904供给平均所需辅助电力的剩余百分之75。可以提供其他合适的电池配置。

在一个实施方式中,图79的控制器934、dc-dc转换器904、继电器730、748和其他电气部件集成在电联接至电池252的单个单元中,或者集成到用于电池252的电池充电器946中。在一个实施方式中,提供第二dc-dc转换器和电流传感器,以经由电池252中的两个最低电位电池支持24vdc负载(例如液压泵或其他负载)的供电。

在一些实施方式中,图78和图79的充电系统900、930允许辅助负载如无线电和灯长时间接通,而不需要在这些附件通电的同时使dc-dc转换器904始终通电。因此,dc-dc转换器904可以根据最低电位电池906的充电状态的需要被选择性地激活。在一些实施方式中,图78和图79的充电系统900、930允许在不需要附加的电池的情况下添加高峰值负载附件。示例性的高峰值负载附件包括比如绞盘的工具或要求高峰值电负载的其他合适的附件。在一个实施方式中,图78和图79的充电系统900、930用于降低最低电位电池906的过放电和/或欠充电以及电池组252中的其余电池的过充电的可能性,由此增大改善电池寿命的可能性。

参照图80,示出了车辆10的另一示例性充电系统950,充电系统950包括电池充电、dc-dc转换和电池管理功能。在示出的实施方式中,电池充电器、dc-dc转换器和bmc设置在共同的单元或模块中。充电系统950包括输入级电路952和输出级电路954。输入级电路952包括构造成联接至ac电插口956的ac到dc功率因数校正(pfc)电路958。pfc电路958操作成将从出口956接收的ac电力转换为dc电力的同时进行功率因数校正。在示出的实施方式中,pfc电路958操作成将400vdc输出至输出级电路954,但是可以提供其他合适的电压水平。

输出级电路954操作成对车辆电池252(图60)的各部分——说明性地是顶部电池910部分和底部电池906部分——提供单独充电。输出级电路954包括顶部或上部输出电路964和底部或下部输出电路966,每个输出电路都联接至pfc电路958的dc输出。上部输出电路964是双向的并且操作成对顶部电池910充电并从顶部电池910抽取电荷,以将这些电荷经由下部输出电路966发送至底部电池906。下部输出电路966操作成对底部电池906进行充电。上部输出电路964和下部输出电路996说明性地是与输入级电路952隔离的。

电子控制器960——比如图60的电池管理控制器712的逻辑——与pfc输入电路958、上部输出电路964和下部输出电路996以及电池跟踪模块962通信。电池跟踪电路962操作成经由电流传感器970监测发送至底部电池906的电流的水平并且经由辅助负载902检测由辅助负载920抽取的电流的水平。在一个实施方式中,电流传感器968还测量上部电池910与下部电池906之间的差。当通过电流传感器968测量的电流为零时,上部电池组电池和下部电池组电池具有通过它们的相同的电流。系统950还包括跟踪电池组252(图60)的充电状态并测量进出电池组252的电力以报告给控制器960的电池计量计(例如,图79的计量计936)。

在图80中示出的系统950的正常非充电操作期间,输入级952未被激活,并且上部输出电路964从电池组252中的一个或更多个顶部电池910抽取电力,下部输出电路966将此电力输送至电池组252的一个或更多个底部电池906。控制器960调节从顶部电池910转移至底部电池906的电量以使电池组252的电池的充电水平保持平衡。

在图81中示出的系统950的充电操作期间,输入级952被启用并且向输出级954的上部输出电路964和下部输出电路996两者提供充电电力。上部输出电路964包括用以将电力降低至用于对顶部电池974充电的适当水平(48vdc)的dc-dc转换器。类似地,下部输出电路966包括用于将12vdc电力传递至底部电池906的dc-dc转换器,由此提供电池组252的顶部电池910和底部电池906的独立充电。在一个实施方式中,充电是基于在电池252的先前放电周期期间所移除的电荷量来控制的。

在一些实施方式中,充电系统950用于通过利用电池充电器的一部分用于dc-dc转换和跟踪功能来降低系统成本、尺寸和重量。通过将电池充电器的电池隔离级分为上部部分和下部部分,dc-dc转换功能在共用和集成包括传感器和控制硬件在内的部件的同时被启用。

如本文使用的术语“逻辑”或“控制逻辑”可以包括在一个或更多个可编程处理器、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、数字信号处理器(dsp)、硬连线逻辑或其组合上执行的软件和/或固件。因此,根据实施方式,可以以任何适当的方式实现各种逻辑,并且将依照本文所公开的实施方式来保持所述各种逻辑。

参照图82a,在一个实施方式中,车辆10(图1)、10a(图10)、10b(图11)可以包括座椅框架104(图24)的替代性实施方式——被示出为座椅框架104’。座椅框架104’是彼此相同且可互换的并且构造成支撑座椅底部252a至252d和座椅靠背254a至254d(图34)。每个座椅框架104’包括上框架部分220、后框架构件222、前框架构件224和支撑壁230,但不包括座椅框架104(图24)的前框架构件228。以这种方式,构造成接纳货物、车辆10、10a、10b的附件或任何其他物品的位于上框架部分220下方和两个支撑壁230之间的货物区域236能够由驾驶员或前排乘客从座椅框架104’前方的位置进入并且还能够由后排乘客从座椅框架104’后方的位置进入。

仍然参照图82a,在一个实施方式中,车辆10(图1)、10a(图10)、10b(图11)可以包括电池托盘240(图24)的替代性实施方式,其被示出为电池托盘1150。图82a的电池托盘1150联接至后框架构件216并且构造成支撑至少一个电池252(图25)。电池托盘1150由以矩形形状联接在一起的多个横向延伸的框架构件1152和多个纵向延伸的框架构件1154限定。在一个实施方式中,横向延伸的框架构件1152延伸约25英寸至35英寸,例如30英寸,并且纵向延伸的框架构件1154延伸约10英寸至17英寸,例如13英寸。每个横向延伸的框架构件1152包括竖立部分1152a和水平的肩部1152b,每个纵向延伸的框架构件1154包括竖立部分1154a和水平的肩部1154b。肩部1152b、1154b联接在一起以限定用于支撑至少一个电池252的平台或支撑表面。因此,肩部1152b、1154b支撑电池252的底表面,并且电池252的上部部分从肩部1152b、1154b向上延伸。

参照图82b,电池托盘1150的替代性实施方式被示出为电池托盘1156。电池托盘1156同样由以矩形形状联接在一起的多个横向延伸的框架构件1158和多个纵向延伸的框架构件1159限定。在一个实施方式中,横向延伸的框架构件1158延伸约25英寸至35英寸,例如30英寸,并且纵向延伸的框架构件1159延伸约12英寸至20英寸,例如16英寸,使得电池托盘1156的纵向尺寸比图82a的电池托盘1150的纵向尺寸大。以这种方式,与电池252在电池托盘1150中的取向相比,电池252(图25)在电池托盘1156中可以以不同的方式定向。每个横向延伸的框架构件1152包括竖立部分1158a和水平的肩部1158b,每个纵向延伸的框架构件1159包括竖立部分1159a和水平的肩部1159b。肩部1158b、1159b联接在一起以限定用于支撑至少一个电池252的平台或支撑表面。

参照图82c,电池托盘1150(图82c)的替代性实施方式被示出为电池托盘1160。图82c的电池托盘1160联接至后框架构件216并且构造成支撑至少一个电池252(图25)。电池托盘1160由以两个纵向定向的矩形平台1160a、1160b联接在一起的多个横向延伸的框架构件1162和多个纵向延伸的框架构件1164限定。在一个实施方式中,每个矩形平台1160a、1160b可以具有与图82a的电池托盘1150相同的尺寸。每个横向延伸的框架构件1162包括直立部分1162a和水平的肩部(未示出),每个纵向延伸的框架构件1164包括竖立部分1164a和水平的肩部(未示出)。框架构件1162、1164的肩部联接至地板面板1166,地板面板1166限定用于支撑至少一个电池252的支撑表面。因此,电池252的底表面由地板面板1166支撑,并且电池252的上部部分从地板面板1166向上延伸。

现在参照图82d,电池托盘1160(图82c)的替代性实施方式被示出为电池托盘1170。图82d的电池托盘1170联接至后框架构件216并且构造成支撑至少一个电池252(图25)。电池托盘1170由以两个纵向定向的矩形平台1170a、1170b联接在一起的多个横向延伸的框架构件1172和多个纵向延伸的框架构件1174限定。每个横向延伸的框架构件1172包括竖立部分1172a和水平的肩部1172b,每个纵向延伸的框架构件1174包括竖立部分1174a和水平的肩部1174b。在一个实施方式中,每个矩形平台1170a、1170b可以具有与图82c的平台1160a、1160b相同的尺寸,然而,图82d的电池托盘1170不包括地板面板1166(图82c)。取而代之,肩部1172b、1174b联接在一起以限定用于支撑至少一个电池252的平台或支撑表面。

可以理解的是,图82a至图82d的电池托盘1150、1156、1160、1170可以分别支撑至少一个如本文所讨论的电池252或者可以定位在电池托盘240(图24)的顶部,使得电池252的底表面可以由电池托盘240支撑,并且电池252的上部部分可以由电池托盘1150、1156、1160、1170中的任何电池托盘支撑。

参照图83,在一个实施方式中,车辆10、10a、10b中的任何车辆的内部包括前下地板衬板480和后部面板484并且还包括地板面板482(图47)的替代性实施方式,其示出为地板面板482’。面板480、482’、484联接至中间框架模块42。对于本文描述的不同长度的每个车辆10、10a、10b(图1至图12),下地板面板480和后部面板484是相同的,但地板面板482’长度发生变化以适应中间框架模块42的不同长度。更特别地,地板面板482’可以包括多个部段482a’、482b’、482c’,所述多个部段482a’、482b’、482c’联接在一起以限定地板面板482’。尽管示例性地板面板482’被公开为具有三个部段482a’、482b’、482c’,但地板面板482’可以包括任何数目的部段,使得地板面板482’可以由单个部段或由2个或更多个部段限定。在一个实施方式中,部段482a’、482b’、482c’通过粘合剂联接至中间框架模块42,但是可以使用其他合适的紧固件或联接件。附加地,部段482a’、482b’、482c’可以通过粘合剂、紧固件或互补的互锁构件(未示出)彼此联接。

在一个实施方式中,对于包括两个座椅的车辆10a(图10)而言,地板面板482’可以仅包括部段482a’、482b’、482c’中的一个部段。例如,车辆10a的内部可以仅包括地板面板482’的部段482a’。然而,在另一实施方式中,如果本文公开的车辆的尺寸被增大以如车辆10(图1)中示出的那样容纳四个座椅,则部段482b’可以联接至部段482a’,以根据车辆10a的尺寸增大地板面板482’的尺寸。类似地,在另一实施方式中,如果车辆的尺寸进一步被增大以如车辆10b(图11)中示出的那样容纳六个座椅,则部段482c’可以联接至部段482b’,以根据车辆10b的尺寸进一步增大地板面板482’的尺寸。以这种方式,地板面板482’可以具有模块化构型,使得附加的部段482b’和482c’可以添加至部段482a’,以适应中间框架模块42的增大的长度。

尽管本发明已经被描述为具有示例性设计,但本发明还可以在本公开的精神和范围内进行进一步修改。因此,本申请意在涵盖本发明的利用了其一般原理的任何变型、用途或改型。此外,本申请意在涵盖落入本发明所属领域中已知的或惯用的实践的范围内的与本公开背离的方案。

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