车辆用增压器组件及其控制单元、操作方法和车辆技术

本发明专利技术涉及车辆用增压器组件(14)及其控制单元、操作方法和车辆，增压器组件包括发电机、增压器叶轮(24)、电动马达、第一离合器(32)以及第二离合器(34)，其中，发电机包括适于由动力源永久驱动的第一电枢(14)；增压器叶轮(24)设置成经由齿轮系驱动；电动马达包括第二电枢(28)，第二电枢(28)联接至齿轮系；第一离合器(32)用于将第一电枢(14)选择性地联接至齿轮系，以用于在第一操作模式下驱动增压器叶轮(24)，在第一操作模式中，电动马达能够操作成调节增压器叶轮(24)的速度；第二离合器(34)能够操作成在所述第一电枢(14)联接至齿轮系时用于选择性地锁定齿轮系，以防止第一电枢与第二电枢在第二操作模式下相对旋转。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及增压器组件，并且特别涉及用于内燃发动机的增压器组件。本专利技术的各方面涉及增压器组件、控制单元、方法以及车辆。
技术介绍
废气驱动涡轮增压器通常设置用于内燃发动机，以通过增大发动机进气歧管中的空气的压力、温度和密度来改进内燃发动机的性能，该发动机进气歧管用于将燃料/空气混合物供给至发动机缸体。这使得可以在发动机的每个循环中燃烧更多的燃料，从而增大动力输出。废气驱动涡轮增压器利用包括在发动机废气中的、可能被浪费的能量，并且因此可以有助于发动机的总体效率的改进。然而，单级涡轮增压器在与较低的发动机操作速度相关联的较低的废气流动速率方面不是特别有效。这导致了“涡轮迟滞”的问题，即在驾驶员要求动力与发动机传送所需响应之间的明显的延迟，这是由于发动机速度需要在涡轮增压器有效地操作之前上升至某一程度。这些问题在一定程度上可以通过使用多级涡轮增压器得到缓解。替代性解决方案提供了一种除涡轮增压器之外的增压器。该增压器由发动机机械地驱动，以在发动机以低速运行使得涡轮增压器不起作用时执行提高进气歧管中的空气的压力、温度和密度的相同任务。增压器在驾驶员要求动力时接合以大致增大允许进入到发动机的空气体积。通过适当地加燃料，增压器可以消除涡轮迟滞。额外的益处是空气流的立即增大使涡轮增压器叶轮与其他情况相比更快地加速。然而，在增压器由发动机机械地驱动时，增压器增大了发动机上的载荷并且从而增大了燃料消耗。因此，一旦涡轮增压器有效工作，则增压器可以停用。已经开发了用于顺序且同时操作增压器和涡轮增压器的控制策略，以提供发动机性能和发动机响应的所需范围。增压器可以由车辆发动机直接驱动，但是该布置一旦在安装外壳例如由于发动机配装至不同的发动机室而变化时往往是不可改变的。因此，已经提出经由车辆发电机的电枢来机械地驱动增压器，这提供了在发动机室内的不同的安装可能性。在一种布置中，增压器与车辆发电机共轴地安装，而车辆发动机通过车辆发动机由安装在联接至发电机的滑轮上的多个三角带驱动。发电机为车辆提供能量，并且发电机的电枢经由行星齿轮箱机械地联接至增压器，以提供增大了增压器相对于发电机的速度的共轴布置。行星齿轮箱由外齿环或内齿环、在下文被简称为行星齿轮的多个内行星齿轮以及中心齿轮或太阳齿轮构成。太阳齿轮位于内齿环的中央，其中，行星齿轮位于太阳齿轮与内齿环之间并且与太阳齿轮和内齿环两者啮合。行星齿轮附接至共用的行星架，该共用的行星架保持行星齿轮与太阳齿轮和内齿环的相对位置。在行星架在内齿环保持静止时旋转的情况下，使得行星齿轮绕内齿环的内表面旋转。在行星齿轮旋转时，这又使太阳齿轮以由齿轮比确定的速度旋转。替代性地，行星架可以保持就位，在这种情况下，使内齿环旋转引起太阳齿轮旋转。以此方式，行星齿轮箱提供了产生所需速度的共轴布置。车辆发动机操作的速度能够在例如500转每分钟(rpm)至7000转每分钟(rpm)的范围内变化。在行星架保持静止的情况下，上述布置通过来自滑轮的3:1的增大以及来自行星齿轮箱的10:1的增大的组合而产生了约30:1的速度的增大。因此，该布置中的增压器叶轮的预期操作范围为15,000rpm至210,000rpm。然而，为了达到最佳性能，期望保持增压器叶轮的旋转速度在操作期间处于相对恒定的水平，通常处于约120,000rpm。为此，已经提出将行星齿轮箱的行星架联接至电动马达。通过根据需要驱动该马达向前或向后运转，增压器的速度可以调节至其最优水平。用于增压器马达的动力由车辆发电机提供，该车辆发电机的规格必然增大。该布置提供了驱动增压器的主要工作是由车辆发动机执行的益处，而电动马达仅提供微调作用。增压器的动力需求使得试图在车辆环境中孤立地使用电动马达来驱动增压器是不切实际的。在增压器与涡轮增压器组合使用的情况下，增压器主要在发动机以低速运转时——例如在车辆开始行驶时——工作。一旦发动机速度足够，涡轮增压器就取代增压器，由于这节省能源需求。在上述布置中，增压器直接连接至发电机，并且增压器因而恒定地驱动，即使在不使用时也是如此。然而，增压器可以通过例如使传送侧通向大气而进行空转。这减少了增压器叶轮上的载荷，并且因此进而减小了增压器在空转时吸入的能量。然而，该布置具有下述缺点：增压器永久地连接至发电机电枢，并且因而增压器即使在停用时也吸收一些能量。已知的是，在新的车辆设计和制造中，能量效率是关键考虑的因素，并且因此，可以减小消耗的任何措施都是重要的。针对该背景，本专利技术的目的是提供一种避免增压器空转但保持安装的灵活性的布置。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种车辆增压器组件，该车辆增压器组件包括发电机，所述发电机包括适于由动力源永久驱动的第一电枢。车辆增压器组件可以包括设置成经由齿轮系驱动的增压器叶轮以及包括第二电枢的电动马达，所述第二电枢联接至齿轮系。第一离合器可以设置成用于将第一电枢选择性地联接至齿轮系，以用于在第一操作模式下驱动增压器叶轮，在第一操作模式中，电动马达能够操作成调节增压器叶轮的速度。还可以设置有第二离合器，该第二离合器能够操作成在所述第一电枢联接至齿轮系时用于选择性地锁定齿轮系，以防止第一电枢和第二电枢在第二操作模式下相对旋转。第一离合器有益地使齿轮系和增压器叶轮能够在不需要增压时断开接合。这防止了增压器的空转，减少了车辆发动机上的载荷，从而改善了燃料消耗。通过提供锁定齿轮系的额外功能，第二离合器允许第一电枢和第二电枢一起旋转。这产生了将彼此配合的第一电枢和第二电枢两者用作双发电机或者用作双马达的可能性。在第二电枢用作发电机的情况下，这为车辆提供了增大的发电量。替代性地，在第一电枢用作马达的情况下，第一电枢和第二电枢可以配合以提供驱动力。方便地，齿轮系可以是行星齿轮系，该行星齿轮系包括内齿环、太阳齿轮、多个行星齿轮以及行星架。在本实施方式中，第一离合器将内齿环联接至第一电枢，行星架联接至第二电枢，使得电动马达能够操作成驱动行星架，并且增压器叶轮联接至太阳齿轮。第一操作模式可以是电动马达由包括第一电枢的发电机驱动的增压模式。第二操作模式可以是下述模式中的至少一种模式：(1)双发电机模式，在该模式中，电动马达设置成操作为发电机，以提高车辆的发电量；以及(2)双马达模式，其中，第一电枢设置成操作为马达，以向车辆，提供动力，使得组件用作带集成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆增压器组件，包括：发电机，所述发电机包括适于由动力源永久驱动的第一电枢；增压器叶轮，所述增压器叶轮设置成经由齿轮系被驱动；电动马达，所述电动马达包括第二电枢，所述第二电枢联接至所述齿轮系；第一离合器，所述第一离合器用于将所述第一电枢选择性地联接至所述齿轮系，以用于在第一操作模式下驱动所述增压器叶轮，在所述第一操作模式中，所述电动马达能够操作成调节所述增压器叶轮的速度；以及第二离合器，所述第二离合器能够操作成在所述第一电枢联接至所述齿轮系时用于选择性地锁定所述齿轮系，以防止所述第一电枢与所述第二电枢在第二操作模式下相对旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.14 GB 1310639.81.一种车辆增压器组件，包括：
发电机，所述发电机包括适于由动力源永久驱动的第一电枢；
增压器叶轮，所述增压器叶轮设置成经由齿轮系被驱动；
电动马达，所述电动马达包括第二电枢，所述第二电枢联接至所述
齿轮系；
第一离合器，所述第一离合器用于将所述第一电枢选择性地联接至
所述齿轮系，以用于在第一操作模式下驱动所述增压器叶轮，在所述第
一操作模式中，所述电动马达能够操作成调节所述增压器叶轮的速度；
以及
第二离合器，所述第二离合器能够操作成在所述第一电枢联接至所
述齿轮系时用于选择性地锁定所述齿轮系，以防止所述第一电枢与所述
第二电枢在第二操作模式下相对旋转。
2.根据权利要求1所述的增压器组件，其中，所述齿轮系为包括内
齿环、太阳齿轮、多个行星齿轮以及行星架的行星齿轮系；其中，所述
第一离合器将所述内齿环联接至所述第一电枢；所述行星架联接至所述
第二电枢，使得所述电动马达能够操作成驱动所述行星架；并且所述增
压器叶轮联接至所述太阳齿轮。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的增压器组件，其中，所述第
一操作模式为所述电动马达由包括所述第一电枢的发电机驱动的增压
模式。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的增压器组件，其中，所述
第二操作模式为下述模式中的至少一种模式：(1)双发电机模式，在所
述双发电机模式中，所述电动马达设置成操作为发电机，以增大车辆的
发电量；以及(2)双马达模式，在所述双马达模式中，所述第一电枢
设置成操作为马达，以向所述车辆提供动力，使得所述组件用作带集成

\t式起动机发电机或者用作微混合动力装置。
5.根据权利要求4所述的增压器组件，其中，当所述第二操作模式
为模式(2)时，所述组件用作微混合动力装置，以驱动所述车辆。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的增压器组件，其中，当所
述齿轮系与所述第一电枢断开联接时限定第三操作模式。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的增压器组件，其中，所述
第一离合器位于所述第一电枢的端面与所述齿轮系之间。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的增压器组件，其中，所述
电动马达提供用以调节所述增压器叶轮的旋转速度的可变双向驱动。
9.根据权利要求2至8中的任一项所述的增压器组件，其中，所述
第二离合器设置成通过锁定所述行星齿轮系使齿轮机构不起作用，从而
防止所述行星齿轮与所述内齿环的相对旋转。
10.根据权利要求9所述的增压器组件，其中，所述第二离合器呈
爪形离合器的形式，所述爪形离合器设置成与所述内齿环和所述行星齿
轮中的至少一个行星齿轮相互接合。
11.根据权利要求10所述的增压器组件，其中，所述爪形离合器设
置成以液压的方式断开接合。
12.一种用于根据权利要求1至11中的任一项所述的增压器组件的
控制单元，所述控制单元包括电子控制单元，所述电子控制单元用于控
制所述第一离合器装置、所述第二离合器和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷厄姆·达勒琼斯，
申请(专利权)人：捷豹路虎有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB