CN110385984A - 包括两个旋转电机的机动车辆的优化的牵引链 - Google Patents

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Abstract

本发明主要涉及一种用于机动车辆的牵引链(10)，其特征在于，所述牵引链包括：第一旋转电机(13.1)，其与机动车辆的轮轴(11)的轮(12)持久性地联接，所述第一旋转电机(13.1)用于以马达模式和发电机模式操作，特别是在恢复制动阶段期间以发电机模式操作，用于给至少一个电池再充电；第二旋转电机(13.2)，其用于仅在马达模式下操作以确保机动车辆的牵引；减速器(16)，其插置在旋转电机(13.1、13.2)和机动车辆的差速器(17)之间；和飞轮联接装置(24)，其与第二旋转电机(13.2)相关联，以使得第二旋转电机(13.2)能够将其扭矩传递到轮(12)。

Description

包括两个旋转电机的机动车辆的优化的牵引链
技术领域
本发明涉及一种包括两个旋转电机的机动车辆的优化的牵引链。
背景技术
以本身已知的方式，旋转电机可以在电动或混合动力应用的背景下放置在机动车辆的前轮轴上或后轮轴上。
电机通过联接装置连接到轮轴。通常，联接装置的减速比选择得足够大以允许机动车辆的电动起动和电动行驶。机器被设定尺寸为在发电机模式下用于向车辆电池提供能量，并且还在马达模式下操作以在混合动力应用的情况下单独地或与热力发动机组合地确保车辆的牵引。然而，这种机器具有差的能量效率，因为在推进模式中，它以低负载水平操作，导致显着的损失。
发明内容
本发明特别旨在通过提出一种用于机动车的牵引链来有效地弥补该缺点，该牵引链的特征在于，其包括：
-第一旋转电机，其与机动车辆的轮轴的轮持久性地联接，所述第一旋转电机旨在以马达模式和发电机模式操作，特别是在再生制动阶段期间以发电机模式操作，用于给至少一个电池再充电，
-第二旋转电机，其被设计为仅在马达模式下操作以确保机动车辆的牵引，
-减速器，其插置在旋转电机和机动车辆的差速器之间，和
-飞轮联接装置，其与第二旋转电机相关联，以使得第二旋转电机可将其扭矩传递到轮。
因此，本发明允许设定所使用的两个电机中的一个的尺寸，以使其在牵引模式下以其最佳能量效率操作。根据本发明的架构还具有经济特性，因为它可以使用48伏应用实施并且仅需要集成便宜的飞轮装置。此外，与通过电子技术控制的联接器***相比，在其重复使用期间，飞轮允许将扭矩更快地传递到轮。还应注意，本发明使得可以通过组合使用两个电机来满足由自主机动车辆施加的冗余标准。
根据一个实施例，飞轮联接装置设置在第二旋转电机的轴和减速器的输入轴之间。
根据一个实施例，飞轮联接装置集成在第二旋转电机中。
根据一个实施例，飞轮联接装置集成在减速器中。
根据一个实施例，飞轮联接装置是布置在第二旋转电机和减速器之间的独立元件。
根据一个实施例，减速器包括与第一旋转电机相关联的第一速度比和与第二旋转电机相关联的第二速度比。
根据一个实施例，飞轮联接装置与中间齿轮相关联。
根据一个实施例，减速器和飞轮装置构造成使得飞轮装置比第二旋转电机旋转得更慢。
根据一个实施例，减速器包括至少一个减速级，该至少一个减速级运动学地布置在第二旋转电机和机动车的差速器之间，飞轮联接装置运动学地布置在减速器的该减速级和差速器之间。
根据一个实施例，减速器包括与第一电机相关联的第一速度比R1和与第二电机相关联的第二速度比R2，第一比R1由减速器的第一部分获得，该第一部分包括与第一电机的输出轴联结的齿轮和安装在中间轴上的中间齿轮，第二比R2由减速器的第二部分获得，该第二部分包括与第二电机的输出轴联结的齿轮和安装在中间轴上的中间齿轮，中间轴也承载与差速器啮合的齿轮，飞轮联接装置设置在中间齿轮和与差速器啮合的中间轴的齿轮之间。
根据一个实施例，与第一电机的输出轴联结的齿轮与减速器的第一部分的安装在中间轴上的中间齿轮啮合和/或与第二电机的输出轴联结的齿轮与减速器的第二部分的安装在中间轴上的中间齿轮啮合。
根据一个实施例，所述牵引链还包括用于在第一旋转电机和第二旋转电机之间分配扭矩的扭矩分配函数。
根据一个实施例，扭矩分配函数使用效率映射(cartographie de rendemen)来在两个旋转电机之间分配设定扭矩，以便为旋转电机获得最佳可行的操作效率。
根据一个实施例，扭矩分配函数集成在马达计算器中。
根据一个实施例，扭矩分配函数集成在旋转电机中的一个的主逆变器中。
根据一个实施例，飞轮联接装置能够在两个方向上被锁定，特别是在低速时。
根据一个实施例，飞轮联接装置的锁定由电子***经由机械或液压件连接来控制。
根据一个实施例，第一旋转电机和第二旋转电机尤其是具有永磁体或转子激励的同步类型的，或异步类型的。
本发明还涉及一种包括如上所述的牵引链的机动车辆。
根据一个实施例，牵引链安装在所述机动车辆的前轮轴上。
根据一个实施例，牵引链安装在所述机动车辆的后轮轴上。
附图说明
通过阅读下面的描述并查阅随附的附图，将更好地理解本发明。给出这些图是为了说明而不是限制本发明。在附图中：
图1a是根据本发明的用于机动车辆的牵引架构的第一实施例的示意图；
图1b是根据本发明的用于机动车辆的牵引架构的第二实施例的示意图；
图2是在本发明的牵引架构中实施的接口电网的示意图。
具体实施方式
相同、相似或类似的元件从一个图到另一个图保持相同的参考。
图1a示出了用于机动车辆的牵引链10。该牵引链10安装在承载轮12的机动车辆的轮轴11上。轮轴11可以是前轮轴或后轮轴。车辆可以是电动或混合动力类型。在这种情况下，它还包括牵引热力发动机(未示出)。
更确切地说，该牵引链10包括第一旋转电机13.1和第二旋转电机13.2。每个电机13.1、13.2设有对应的逆变器14.1、14.2，逆变器可以固定到机器的后部或与机器分开。
减速器16插置于电机13.1、13.2和机动车辆的差速器17之间，该差速器17连接到车辆的轮12。该减速器16包括由齿轮19形成的单一比，齿轮19安装在减速器16的输入轴上并与安装在中间轴21上的中间齿轮20啮合，中间轴21还承载与差速器17啮合的第二中间齿轮22。
有利地，第一电机13.1与机动车辆的轮12持久性地联接。第一电机13.1用于以马达模式操作以确保车辆的牵引，并且以发电机模式操作，尤其是在再生制动阶段期间，以对车辆的至少一个电池进行再充电。
第二电机13.2用于仅在马达模式下操作以确保机动车辆的牵引。飞轮联接装置24与第二电机13.2相关联。该装置24使得可以将第二电机13.2连接到轮12，使得第二电机13.2可以将其扭矩传递到轮12，并且当轮12的旋转速度变为以减速比的差异大于第二电机13.2的旋转速度时，使第二电机13.2相对于轮12脱离联接。
该飞轮联接装置24可以例如采用滚子式或摩擦盘式飞轮的形式，特别具有圆锥形状，以优化电机13.2朝向轮12的扭矩传递。
飞轮联接装置24设置在第二旋转电机13.2的输出轴和减速器16的输入轴之间。
自由轮联接装置24可以集成在电机13.2中或减速器16中。替代地，飞轮联接装置24是布置在第二旋转电机13.2和减速器16之间的独立元件。
在图1b的实施方式中，减速器16包括与第一旋转电机13.1相关联的第一速度比R1和与第二旋转电机13.2相关联的第二速度比R2。比R1由与第一电机13.1的输出轴联结的齿轮27形成，该齿轮27与安装在中间轴29上的中间齿轮28啮合。
比R2由与第二电机13.2的输出轴联结的齿轮30形成，该齿轮30与安装在中间轴29上的中间齿轮31啮合。中间轴29还承载与差速器17啮合的齿轮33。
有利地，减速器16和飞轮装置24构造成使得飞轮装置24比第二旋转电机13.2旋转得更慢。
在该实施方式中，减速器包括至少一个减速级30、31，减速级30、31运动学地布置在机动车辆的第二旋转电机13.2和差速器17之间。飞轮联接装置24运动学地布置在减速器16的该减速级30、31和差速器17之间。因此，飞轮联接装置24以比第二旋转电机13.2低的速度旋转，这简化了其设计，因为它受到小得多的离心力。
飞轮联接装置24与第二速度比R2的中间齿轮31相关联。装置24例如布置在中间齿轮31和与差速器17啮合的中间轴29的齿轮33之间。
飞轮联接装置24运动学地布置在减速器16的中间齿轮31和与差速器17啮合的中间轴29的齿轮33之间。
有利地，设置用于在第一旋转电机13.1和第二旋转电机13.2之间分配扭矩的扭矩分配函数F。该分配函数F接收对应于驾驶员方面的加速意愿的设定扭矩Tcons作为输入。该函数F使用效率映射Cart_rend来在两个电机13.1、13.2之间分配设定扭矩Tcons，以便为电机13.1、13.2获得最佳可行的操作效率。因此，第一电机13.1施加扭矩T1，第二电机13.2施加扭矩T2，T1和T2的总和等于Tcons。在一些情况下，两个扭矩T1或T2中的一个可以为零，以便优化牵引电机13.2的效率。扭矩分配函数F集成在旋转电机13.1、13.2中的一个的主逆变器14.1或14.2中。替代地，扭矩分配函数F集成在马达计算器中。
根据一个具体的实施例，飞轮联接装置24能够在两个方向上被锁定，特别是在低速时，即在小于20km/h的速度时。因此，能够使得机动车辆以更多的扭矩后退，例如以执行斜坡或人行道的上坡。飞轮联接装置的锁定可以由电子***经由机械或液压件连接来控制。
从图2中可以看出，两个旋转电机13.1、13.2连接到第一电网35，用于冗余功能的集成在或不集成在同一壳体中的两个电池36、37也连接在第一电网35上。该电网35具有小于60伏的操作电压。有利地，电网35的操作电压是48伏。其他电气负载38也可以连接到电网35。
每个电机13.1、13.2可具有10kW至35kW的功率，并且特别地根据其长度提供20Nm至300Nm的扭矩。电网35通过直流/直流转换器41与第二低压电网40连接。确保可能的热力发动机的冷启动(在混合动力构造的情况下)的可选的起动器42、以及照明型车辆的电气消耗器43、车窗或座椅致动器以及马达控制连接到电网40。与电池44相关联的该电网40具有比第一电网35的操作电压低的操作电压。电网40的操作电压优选地约为12伏。
在特定实施例中，还可以将电机13.1、13.2的逆变器14.1、14.2和转换器41集成在同一壳体内。
电机13.1、13.2可以采用转子励磁机器或具有永磁体的同步机器或异步机器的形式。电机13.1、13.2可以是相同类型或不同类型。电机13.1、13.2的冷却回路可以基于水或油。该冷却回路可以是或不是电机13.1、13.2所共有的。
根据特定的混合构造，两个电机13.1、13.2和飞轮联接装置24放置于机动车辆的后轮轴11上，该机动车辆还包括确保前轮轴11的牵引的热力发动机。
替代地，电机13.1、13.2在它们连接到大于48V的电压网络的情况下可以具有大于25kW并能够达到150kW的功率。
当然，前面的描述仅作为示例给出，并不限制本发明的范围，通过使用任何其他等同物替换不同的元件不能超出本发明的范围。
此外，本发明的不同特征、变型和实施方式可以根据各种各样的组合彼此关联，只要它们不是不兼容的或彼此相排斥的。

Claims (16)

1.一种用于机动车辆的牵引链(10)，其特征在于，所述牵引链包括：
第一旋转电机(13.1)，其与所述机动车辆的轮轴(11)的轮(12)持久性地联接，所述第一旋转电机(13.1)用于以马达模式和发电机模式操作，特别是在再生制动阶段期间以发电机模式操作，用于给至少一个电池再充电，
第二旋转电机(13.2)，其用于仅以马达模式操作，以确保机动车辆的牵引，
减速器(16)，其插置在旋转电机(13.1、13.2)和机动车辆的差速器(17)之间，和
飞轮联接装置(24)，其与所述第二旋转电机(13.2)相关联，以使得所述第二旋转电机(13.2)能够将其扭矩传递到所述轮(12)。
2.根据权利要求1所述的牵引链(10)，其特征在于，所述飞轮联接装置(24)设置在所述第二旋转电机(13.2)的轴和所述减速器(16)的输入轴之间，所述飞轮联接装置(24)集成在所述第二旋转电机(13.2)中。
3.根据权利要求1所述的牵引链(10)，其特征在于，所述飞轮联接装置(24)集成在所述减速器(16)中。
4.根据权利要求1所述的牵引链(10)，其特征在于，所述减速器(16)和飞轮装置(24)构造成使得飞轮装置(24)比所述第二旋转电机(13.2)旋转得更慢。
5.根据权利要求3或4所述的牵引链(10)，其特征在于，所述减速器包括至少一个减速级(30、31)，所述至少一个减速级运动学地布置在所述第二旋转电机(13.2)和机动车辆的所述差速器(17)之间，所述飞轮联接装置(24)运动学地布置在所述减速器(16)的该减速级(30、31)和所述差速器(17)之间。
6.根据权利要求5所述的牵引链(10)，其特征在于，所述减速器(16)包括与第一电机(13.1)相关联的第一速度比R1和与第二电机(13.2)相关联的第二速度比(R2)，第一比R1由所述减速器(16)的第一部分获得，该第一部分包括与第一电机(13.1)的输出轴联结的齿轮(27)和安装在中间轴(29)上的中间齿轮(28)，第二比R2由所述减速器(16)的第二部分获得，该第二部分包括与第二电机(13.2)的输出轴联结的齿轮(30)和安装在所述中间轴(29)上的中间齿轮(31)，所述中间轴(29)还承载与所述差速器(17)啮合的齿轮(33)，所述飞轮联接装置(24)设置在中间齿轮(31)和与所述差速器(17)啮合的中间轴(29)的齿轮(33)之间。
7.根据权利要求6所述的牵引链(10)，其特征在于，与第一电机(13.1)的输出轴联结的齿轮(27)与所述减速器(16)的第一部分的安装在所述中间轴(29)上的中间齿轮(28)啮合和/或与第二电机(13.2)的输出轴联结的齿轮(30)与所述减速器(16)的第二部分的安装在所述中间轴(29)上的中间齿轮(31)啮合。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的牵引链(10)，其特征在于，所述牵引链还包括用于在所述第一旋转电机(13.1)和所述第二旋转电机(13.2)之间分配扭矩的扭矩分配函数(F)。
9.根据权利要求8所述的牵引链(10)，其特征在于，所述扭矩分配函数(F)利用效率映射(Cart_rend)在两个旋转电机(13.1、13.2)之间分配设定扭矩(Tcons)，以便为旋转电机(13.1、13.2)获得最佳可行的操作效率。
10.根据权利要求8或9所述的牵引链(10)，其特征在于，所述扭矩分配函数(F)被集成在马达计算器中。
11.根据权利要求8或9所述的牵引链(10)，其特征在于，所述扭矩分配函数(F)被集成在旋转电机(13.1、13.2)中的一个的主逆变器(14.1、14.2)中。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的牵引链，其特征在于，所述飞轮联接装置(24)能够在两个方向上锁定，尤其是在低速时。
13.根据权利要求12所述的牵引链，其特征在于，所述飞轮联接装置(24)的锁定可以由电子***经由机械或液压件连接来控制。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的牵引链(10)，其特征在于，所述第一旋转电机(13.1)和所述第二旋转电机(13.2)尤其是具有永磁体的同步类型的或转子激励的同步类型的或异步类型的。
15.一种机动车辆，包括根据前述权利要求中任一项所述的牵引链(10)。
16.根据权利要求15所述的机动车辆，其特征在于，所述牵引链(10)安装在所述机动车辆的前轮轴(11)或后轮轴(11)上。
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