[发明专利]使用传动系统中的电动/发电机来电动驱动电增压器的车辆推进系统

说明书

技术领域

本发明涉及车辆推进系统，这种类型的车辆推进系统包括具有进气管和输出轴的内燃机，输出轴连接到所谓的功率分流式传动系统的输入轴，该传动系统具有连续可变传动比，即该传动系统包括差动齿轮系，该差动齿轮系包括至少三根轴，其中两根轴分别构成传动系统的输入轴和输出轴并且所有的轴中的每根轴都支撑至少一个齿轮，该齿轮与其它轴中的一根轴所支撑的至少一个齿轮啮合，该传动系统还包括两个电动/发电机，其转子连接到相应的轴上，并且其定子的电接头连接到控制器，用于控制它们之间的电力流动。

背景技术

不同类型的电功率分流式传动系统是公知的，WO-A-04088168、WO-A-01/94142和WO-A-03/047897披露了这种系统的例子。虽然通过这些系统传递的主要动力是通过齿轮系机械传递的，但其一部分仍是电传递的，因为电动/发电机之一被控制作为发电机工作，控制器将产生的电能输送给被控制作为电动机工作的其它电动/发电机。通过改变电传递的功率大小及其传递的方向，可以在宽范围内实现传动比的无级改变。

但是，如同EP-A-1413801中更加详细的论述，当从停止开始启动时，作用在传动系统输出轴上的扭矩非常低。简言之，这是因为这种传动系统固有地具有“齿轮空档”，即输入轴旋转但没有扭矩作用到输出轴，除非对电动/发电机加载。如果忽略两台电动/发电机以及各个啮合齿轮的轻微无效(slight inefficiency)，如果没有功作用于输出轴，则车辆发动机不向输入轴提供功率。因此，在低输出速度下，作用在输出轴上的扭矩正比于电动/发电机上的扭矩之和。因此，在零输出速度下可以得到的输出扭矩受电动/发电机的额定功率(rating)限制，这意味着车辆从静止开始加速相对较慢。

EP-A-1413801中提出的这个问题的违反直觉的方案是，在输出轴的零速度和低速度下，操作控制器使作为发电机运行的那台电动/发电机所产生的至少一部分电力输出给储能装置或者耗能装置。储能装置的例子有清除电阻(dump resistor)、可充电电池或者输出轴连接到传动系统输入轴或输出轴的其它电动机。如果需要从停止或低速下快速加速，则操作控制器来停止作为发电机运行的至少一台电动/发电机提供电能，除去的功率通过为系统增加扭矩的发动机来提供。输出轴上的扭矩是所有扭矩之和，因此输出轴上的扭矩不但通过两台电动/发电机的扭矩增大而增大，而且还通过输入轴上的扭矩增大而增大。因此，与没有功率从传动系统输出的情况相比，车辆能够更加快速地加速。

当然，通过提供涡轮增压器来增大发动机功率输出也是公知的，其中涡轮增压器包括位于排气管内并连接到位于进气管内的压缩器轮或推进器的涡轮。废气驱动涡轮旋转，推动压缩器轮旋转，增大发动机进气口压力，从而导致更多的空气进入发动机。为这种发动机提供增压器也是公知的，即由电动机驱动或者由发动机曲轴机械驱动的任何类型的泵，用于增大进气管压力。

这些装置的缺点也是公知的。因此，涡轮增压器的涡轮的速度与废气速度的立方有关，这意味着涡轮增压器实际上在低发动机速度下不能产生任何非常明显的压力升高。此外，涡轮增压器具有所谓的“涡轮滞后”，这意味着在汽车发动机的加速踏板被压下之后，在发动机速度充分升高使涡轮增压器开始产生明显压力升高之前存在几秒钟的延迟。提供到涡轮增压器的压缩器轮的机械输入功率基本没有，因为其来自于高速废气。但是，如果尝试驱动涡轮增压器的速度快于废气速度决定的速度，则废气管中的背压上升到不可接受，这通过增大其燃料消耗来减小发动机的缺陷。另一方面，输入到增压器的功率直接或间接由曲轴驱动或电驱动，因此将明显消耗发动机的功率。此外大容量、机械驱动的增压器昂贵。

如上所述，电驱动的增压器是公知的。但是，在传统车辆上可以得到的电源仅仅是交流发电机和电池，二者不变地提供12伏电力。提供发动机进气管压力明显升高所需的电力是若干千瓦，这意味着在12伏下，所需的电流达到几百安培。目前汽车电力系统基本上不能提供这样大小的电流，因此电增压器没有帮助。

发明内容

根据本发明，上面提到的类型的车辆推进系统的特征在于，推进系统还包括与进气管连通的电驱动的增压器，控制器还连接到该增压器，并且被编程为使得：至少在传动系统的输入轴和/或传动系统的输出轴的速度低于预定阈值时，选择性地使电力从传动系统中的作为发电机运行的至少一台电动/发电机到达增压器的电动机，从而增大或减小进气管内的压力，由此增大或减小作用在发动机输出轴上的扭矩。