用于多发动机混合动力驱动系统的直接电连接技术方案

一种用于混合动力汽车的系统包含引擎；耦合到第二逆变器的第一逆变器；耦合到所述引擎和所述第一逆变器的第一电机；耦合到所述第二逆变器和所述汽车的轮轴的第二电机；耦合到所述第一逆变器和所述第二逆变器两者的高电压电池；以及安置在所述第一电机与所述第二电机之间的开关盒。所述开关盒包含开关，所述开关适于断开和闭合以允许从所述第一电机到所述第二电机的直接电连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉参考本申请案主张2009年6月25日申请的第61/220,421号、2009年12月21日申请的第61/288709号以及2010年1月13日申请的第61/294722号美国临时专利申请案的权益，所述临时专利申请案的揭示内容全文以引用的方式并入本文中。

技术介绍
本专利技术大体涉及混合动力汽车(hybrid vehicle)，且更特定来说涉及一种串联式混合动力电动汽车传动系(series hybrid electric vehicle power train)。相关技术的描述例如机动车等汽车利用能源来提供功率以操作汽车。虽然基于石油的产品作为主导能源，但替代能源也可用，例如甲醇、乙醇、天然气、氢气、电、太阳能等。混合动力推动的汽车利用能源的组合来为汽车提供动力。此类汽车是理想的，因为其利用了多种燃料源的益处来增强混合动力汽车相对于相当的汽油推动的汽车的性能和范围特性。串联式混合动力汽车将利用安装引擎的发电机所提供的功率来为驱动车轮的发动机提供动力。利用此布置，能量从引擎经由各个预先界定的转换点而传输到车轮。当此系统工作时，每一能量转换点不足100％有效，因此在整个过程中存在能量损失。因此，燃料消耗增加，且可能需要较大较多昂贵的组件来满足功率需求。另外，引擎、发电机和发电机逆变器全部必须经设定大小以应付峰值引擎功率。因此，此项技术中需要一种经由组件之间的直接电连接而减少能量损失且使组件大小最小化的系统和方法。此项技术中进一步需要一种驱动系统，其经由组件之间的直接电连接而减少能量损失，且包含引擎与电机(主要充当发电机)之间的传动装置以通过控制其间的相对速度关系而改进引擎和电机的系统操作效率。
技术实现思路
因此，本专利技术涉及一种用于混合动力汽车的系统，其包含：(a)引擎；(b)耦合到第二逆变器的第一逆变器；(c)耦合到所述引擎和所述第一逆变器的第一电机；(d)耦合到第二逆变器和所述汽车的轮轴的第二电机；(e)耦合到所述第一逆变器和所述第二逆变器两者的高电压电池；以及(f)安置在所述第一电机与所述第二电机之间的开关盒。所述开关盒具有开关，所述开关适于断开和闭合以允许从所述第一电机到所述第二电机的直接电连接。本专利技术的一优点为提供一种混合动力汽车，其包含引擎、电机和安置在其间的传动装置。本专利技术的另一优点为电机的操作效率得以改进，从而产生减少的燃料消耗。本发明的又一优点为可归因于改进的操作效率而减小引擎和电机的大小。再一优点为通过减少当引擎操作时的AC-DC能量转换损失而改进串联驱动效率。又一优点为当引擎操作时4-N个齿轮的传动装置的独特的功率分离布置。又一优点为独特的齿轮分离布置针对电力牵引(electric traction)系统实施2速度低损失传动且将引擎齿轮解耦。本专利技术的另一优点为其允许缩小与发电机和牵引发动机两者相关联的逆变器。本专利技术的再一优点为可缩小低温热系统。本专利技术的又一优点为高速驱动模式下的峰值功率得以改进。本专利技术的另一优点为可能通过功率要求的10-20％降低而缩小引擎。其它潜在优点为本专利技术可用于PHEV或HEV应用，可在PHEV与HEV之间按比例缩放，减少功率电子设备工作循环改进可靠性，增加数目的跛行回家(limp home)模式可用，且所述架构适用于前部、后部或所有车轮驱动应用。将容易了解本专利技术的其它特征和优点，因为在阅读结合附图考虑的随后描述之后将更好地理解所述其它特征和优点。附图说明图1是混合动力电动汽车的传动系架构的实例。图2是说明直接连接图1的汽车的电机的系统和相关联操作状态的示意框图。图3A-3C说明图2的开关盒的操作状态1的示意功率流分布。图4A-4B说明图2的开关盒的操作状态2的示意功率流分布。图5说明图2的开关盒的操作状态3的示意功率流分布。图6是具有离合器的图2的系统的示意框图。图7是具有耦合到前轮和开关盒的第三发动机/发电机的图2的系统的示意框图。图8是具有耦合到前轮和第二逆变器的第三发动机/发电机的图2的系统的示意框图。图9是具有耦合到前轮和第一逆变器的第三发动机/发电机的图2的系统的示意框图。图10是具有耦合到前轮和第一逆变器的第三发动机/发电机以及安置在所述逆变器与所述第三发动机/发电机之间的第二开关盒的图2的系统的示意框图。图11是具有耦合到前轮的第三发动机/发电机以及安置在第一逆变器与所述第三发动机/发电机和第一发动机/发电机之间的第二开关盒的图2的系统的示意框图。图12说明与本专利技术的系统相关联的开关盒的第二实例框图。具体实施方式本专利技术提供一种针对多发动机混合动力驱动系统的直接电连接(e-直接(e-Direct))的系统和方法。参看图1，说明混合动力汽车10。在此实例中，汽车10可为由内燃机20和可操作以在车外充电的电池16提供动力的插电式(plug-in)混合动力汽车。引擎20和电池16两者可充当汽车10的动力源。汽车10可由每一动力源独立地或协作提供动力。使用串联式配置(例如，引擎驱动发电机，且所述发电器将电功率提供到驱动发动机)的混合动力汽车可利用此架构。汽车10可为客车、卡车、越野设备等。汽车10还包含操作地控制汽车的移动的驱动系11。以机械方式驱动移动汽车的车轮的汽车的轮轴的发动机24由动力源(即，电池、引擎和/或发电机)提供动力。在图1的实例中，汽车10是后轮驱动汽车，其后轮由发动机24以机械方式驱动。发动机24和发电机12可称为电机。在一实例中，术语“发动机”和“发电机”导向能量流，因为每一者可相反地操作以实现相反功能。因此，电机可通过以负轴扭矩操作(即，发电机)而产生功率或通过产生正轴扭矩(即，发动机)而分布功率。在图2-12中，电机称为发动机/发电机(“MG”)。因此，汽车可包含耦合到引擎20的MG1 12和耦合到车轮W的MG2 24。选择性地确定驱动系的架构，例如驱动系组件的串联式、并联式或并联-分离式或其它此类布置。在此实例中，驱动系包含MG1 12和MG2 24。各种类型的MG可用，例如电动机或发电机、永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine)、感应式电机(induction machine)等。MG1 12可包含外壳、安置在外壳中的静止的定子，和围绕中心轴旋转的包含永久磁铁的转子。MG1 12将从引擎20接收的机械能转换为电能，用以向车轮W提供动力、为车载电池16充电，或为辅助汽车组件提供动力。通常，MG1 12的输出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.06.25 US 61/220,421;2009.12.21 US 61/288,709;1.一种用于混合动力汽车的系统，其包括：
(a)引擎；
(b)耦合到第二逆变器的第一逆变器；
(c)耦合到所述引擎和所述第一逆变器的第一电机；
(d)耦合到第二逆变器和所述汽车的轮轴的第二电机；
(e)耦合到所述第一逆变器和所述第二逆变器两者的高电压电池；
(f)安置在所述第一电机与所述第二电机之间的开关盒，所述开关盒具有开关，
所述开关适于断开和闭合以允许所述第一电机到所述第二电机之间的直接电连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述开关盒包含允许汽车在多个操作状态中操作
的多个开关。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述开关在第一操作状态中全部断开，从而防止
所述第一电机与所述第二电机之间的电连接。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述开关在第二操作状态中全部闭合，以形成所
述第一电机与所述第二电机之间的电连接。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述开关在第三操作状态中全部闭合，以形成所
述第一电机与所述第二电机之间的电连接使得所述电机中的一者可相反地操作。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述电机可操作以在负扭矩方向上自旋时作为发
电机，且在相反的正扭矩方向上自旋时作为发动机。
7.根据权利要求1所述的系统，其中功率可从所述引擎传递到所述电池且从所述电池
传递到所述引擎和所述轮轴。
8.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括机械啮合装置，所述机械啮合装置安置
在所述引擎与所述第一电机之间且适于选择性地将所述引擎从所述第一电机解耦。
9.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·博什科维奇，J·阿克塞尔·拉德马赫尔，
申请(专利权)人：菲斯科汽车公司，
类型：发明
国别省市：