[发明专利]车辆驱动系统以及机电转换器的用途

说明书

技术领域

本发明涉及车辆驱动系统。

背景技术

设有自动变速器的公知车辆驱动系统包括变矩器，变矩器将发动机的输出轴与变速器单元的输入轴相连。变矩器用作发动元件，具有两个主要功能，即脱开功能和扭矩倍增功能。通过将发动机与变速器单元脱开可以抵消振动的传播。此外，通过使发动机输出轴的扭矩倍增可以获得更高的扭矩。

然而，由于这种设计的特点，因此脱开功能和扭矩倍增功能与导致高损耗的滑差相关联。由于存在滑差效应，因此可以使用锁止离合器，其伴随有扭矩倍增消失的副作用。此外，变矩器是变速器中的热量产生的主要源，因此需要大程度的冷却设备。此外，由于泵必须由发动机驱动，所以变矩器需要高的油流量水平以尤其在高速下防止导致大油泵和大寄生损耗的匮乏(starvation)和气穴现象。在混合动力车辆中，还需要电气支持泵以确保变速器离合器被充满从而允许快速发动。此外，这种系统无法回收制动能量以在混合电动车辆中进行后续使用。

在高水平的车辆驱动系统中，将小型变矩器的早期锁定与相对较大数量的档位速度、最优化的变速以及滑差控制相结合使用，以使变矩器的损耗最小化。

专利公开EP 1068977公开了一种车辆驱动系统，其中用电气机器代替变矩器。然而，因为与电气机器的额定值相比负载很低，所以当向车辆辅助设备如空调系统的泵提供电力时，这种构造受到了低效率的困扰。

国际专利公开WO 03/075437公开了一种机电转换器，具体地公开了一种电气变速器，其设有：主轴，主轴上安装有转子；副轴，副轴上安装有中间转子；以及定子，固定地安装至机电转换器的壳体，其中，从主轴沿径向观察，转子、中间转子和定子相对于彼此同轴布置，其中，转子和定子被设计为具有一个或多个绕组，中间转子机械地以及电磁地形成一个整体并被设置为用于至少沿切向的磁通的导体。机电转换器的主轴由车辆发动机的输出轴驱动。机电转换器的副轴对车辆的驱动轮进行驱动。

电气变速器(EVT)是一种机电转换器，其具有两个机械端口和电气闸，两个机械端口即主(驱动)轴和副(从动)轴，可以通过电气闸交换能量。如果未使用电气闸，那么EVT作为普通的无级变速器进行工作，其中传输比具有非常宽的范围。EVT实现了与车辆的离合器和变速箱的组合相似的功能。通过与EVT相结合，发动机实际作为动力源进行工作，由此可以根据发动机的最佳特性对速度进行设定。因而，可以降低燃料消耗、噪声水平和有害气体从车辆的排放。因为EVT是无级变速器，所以在加速过程中不存在任何换挡冲击。这也意味着可以以恒定的(最大程度可允许的)功率一直加速，而不像在传统变速箱中那样存在作为时间的函数的功率的、或多或少呈锯齿形的过程。因此，在相同发动机的情况下，使用EVT的加速比使用传统变速箱进行得更快。然而，EVT却是一种相对巨大、沉重和昂贵的单元。

发明内容

本发明的目的是提供车辆驱动系统，其中，抵消了上述缺点的至少一个。具体地，本发明旨在提供更有效率的车辆驱动系统。为此，根据本发明，车辆驱动系统包括如WO′437中所公开的机电转换器，其中，主轴被设置为由发动机的输出轴驱动，副轴被设置为对变速器单元的输入轴进行驱动。

通过将机电转换器的主轴和副轴分别设置为由发动机的输出轴驱动和对变速器单元的输入轴进行驱动，主轴相对于副轴的速比范围在车辆驱动系的运行过程中比在机电转换器的副轴直接联接至车辆的驱动轮的配置中小。因此，可将机电转换器的电气部件实现为相对较小，从而减小了机电转换器的尺寸、重量和成本价格。

通过用机电转换器替代传统的变矩器，所述机电转换器通过使发动机与变速器单元脱开而用作发动元件并提供扭矩倍增。将机电转换器与变速器单元相结合使用与在使用传统变矩器时可能经历的相比所产生的损耗明显较小。由于机电转换器有高效率的性能，因此可将变速器单元实现为具有相对较少数量的速比阶跃，从而允许变速比之间较宽的阶跃。

由于机电转换器对施加的发动机扭矩进行传输，因此由任何车辆辅助设备产生的负载附加到由发动机产生的负载，有利地导致更加有效的负载因数。

由于机电转换器的内在性质，因此可以回收制动能量并当转换器能够联接至电气存储系统时可提供电驱动功能。

此外，通过与变速器单元串联设置另一变速器单元，可将主轴相对于机电转换器的副轴的速比范围更容易地选择为接近一，从而进一步提高车辆驱动系统的效率。可替换地，车辆驱动系统设置有单一的变速器系统。另外，通过在发动机输出轴与机电转换器主轴之间设置该另一变速器单元，主轴的速度可以增大，从而允许机电转换器的更小的电气部件，因而使整个系统更紧凑、更轻并具有更低的成本。