專利名稱：混合電動車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及混合電動車輛，尤其是具有電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)的混合電動車輛。
背景技術(shù)：
隨著人們對環(huán)保車輛越來越感興趣，使用電動車輛和混合電動車輛的呼聲或許已經(jīng)不令人吃驚地相應(yīng)高漲起來。尤其是，混合電動車已經(jīng)變得越來越流行，在此，混合電動車輛的使用者能夠在受益于可從帶有內(nèi)燃機(jī)的車輛中獲得的廣泛的加油基礎(chǔ)設(shè)施的同時，也受益于由電動機(jī)帶來的燃油經(jīng)濟(jì)性。但是，為了充分享用由具有電驅(qū)動系統(tǒng)的車輛所提供的優(yōu)點(diǎn)，一般需要給車輛內(nèi)的、電動機(jī)供電所需要的電池定期充電。這樣做的缺點(diǎn)是使車輛在充電過程中無法使用。而且，因?yàn)榭捎糜陔妱榆囕v的充電基礎(chǔ)設(shè)施有限，所以無法保證在期望地點(diǎn)有可供使用的電池充電點(diǎn)。
_7] 發(fā)明目的本發(fā)明尋求改善這一狀況。發(fā)明概沭根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供根據(jù)所附權(quán)利要求的車輛和方法。這帶來以下優(yōu)點(diǎn)，即，允許電動車輛內(nèi)的電池在車輛正驅(qū)動行駛時被充電，由此允許在充電過程中使用電動 車輛。另外，通過在車輛正驅(qū)動行駛中進(jìn)行充電作業(yè)，可以將充電速度設(shè)定在比利用固定充電點(diǎn)可獲得的充電速度更高的水平。
附圖簡介現(xiàn)在將參照附圖來舉例進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中:

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的車輛；圖2示出了被用在本發(fā)明的一個實(shí)施例中的電動機(jī)的分解視圖；圖3示出了如圖3所示的電動機(jī)的從另一個角度的分解視圖；圖4示意示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的三相電動機(jī)的例子；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的制動力矩與車速的關(guān)系；圖6使出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例的制動力矩與轉(zhuǎn)向角度的關(guān)系。優(yōu)選實(shí)施例的具體i兌明圖1示出了車輛100例如小轎車或貨車，其具有四個車輪101，在此，兩個車輪在車輛前側(cè)位置，分別處于近側(cè)位置和外側(cè)位置。相似地，另外兩個車輪在車輛后側(cè)位置，分別處于近側(cè)位置和外側(cè)位置，這在傳統(tǒng)的小轎車配置中是典型的。但是，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到地，車輛可以具有任何數(shù)量的車輪。在車輛后側(cè)位置上的車輪101內(nèi)集成有如以下將詳述的輪內(nèi)電動機(jī)。雖然本實(shí)施例描述了具有與位于車輛后側(cè)位置的車輪101相關(guān)的輪內(nèi)電動機(jī)的車輛，但如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到地，輪內(nèi)電動機(jī)可以位于其它車輪內(nèi)。例如輪內(nèi)電動機(jī)可位于兩個前輪內(nèi)。另外，雖然本實(shí)施例描述了使用輪內(nèi)電動機(jī)，但也可使用其它的電動機(jī)配置，例如居中安裝的電動機(jī)，其利用驅(qū)動軸和/或齒輪箱來提供動力至各自車輪。但為了便于改造，使用輪內(nèi)電動機(jī)是優(yōu)選實(shí)施方式。如下所述，輪內(nèi)電動機(jī)設(shè)置用于提供驅(qū)動力矩或制動力矩。該車輛也包括蓄電器110如電池110，用于提供電荷給輪內(nèi)電動機(jī)，蓄電器被用于允許輪內(nèi)電動機(jī)提供驅(qū)動力矩。 與輪內(nèi)電動機(jī)和車輛通訊總線如CAN總線(未示出)相連的是用于控制由輪內(nèi)電動機(jī)所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩和制動力矩的主控制器102。內(nèi)燃機(jī)103位于車輛內(nèi)，針對本實(shí)施例，該內(nèi)燃機(jī)被連接至兩個前輪，例如通過具有多個齒輪的齒輪箱104和驅(qū)動軸105。但是，內(nèi)燃機(jī)103可以布置成驅(qū)動其它的車輪，包括正被輪內(nèi)電動機(jī)驅(qū)動的車輪。如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知地，內(nèi)燃機(jī)103布置成施加力矩至兩個前輪。由發(fā)動機(jī)和輪內(nèi)電動機(jī)所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩通過油門踏板(未示出)來控制，油門踏板位于車輛內(nèi)且由車輛駕駛員來操控。如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知地，發(fā)動機(jī)施加至車輪的力矩取決于發(fā)動機(jī)力矩和齒輪箱的選定擋位。為了說明起見，輪內(nèi)電動機(jī)屬于具有一組線圈的類型，這組線圈是用于安裝至車輛的定子的一部分并且在徑向上被轉(zhuǎn)子包圍，該轉(zhuǎn)子上裝有要安裝至車輪的一組磁體。但是，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到的那樣，本發(fā)明可被用于其它類型的電動機(jī)。一般，根據(jù)需要，輪內(nèi)電動機(jī)將被設(shè)計成既提供驅(qū)動力矩，也提供再生制動力矩。如圖2所示，輪內(nèi)電動機(jī)40包括定子252，該定子包括形成該總成殼體的第一部分的后部230和包括多個線圈和線圈驅(qū)動電路的散熱驅(qū)動結(jié)構(gòu)231。線圈驅(qū)動結(jié)構(gòu)231被固定至該后部230以形成該定子252，該定子于是可以被安裝至車輛上并且不會在使用中轉(zhuǎn)動。線圈本身形成在齒狀疊片上，其與驅(qū)動結(jié)構(gòu)231和后部230 —起形成該定子252。轉(zhuǎn)子240包括前部220和形成基本包圍該定子252的蓋的柱形部221。該轉(zhuǎn)子包括圍繞柱形部221的內(nèi)側(cè)布置的多個磁體242。這些磁體于是緊鄰總成231上的線圈，從而由總成231中的線圈所產(chǎn)生的磁場與圍繞轉(zhuǎn)子240的柱形部221內(nèi)側(cè)布置的磁體242合作而造成轉(zhuǎn)子240轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子240通過軸承座223安裝到定子252上。軸承座223可以是其上要裝配發(fā)動機(jī)總成的車輛所采用的標(biāo)準(zhǔn)軸承座。軸承座包括兩個部分，即，固定至定子的第一部分和固定至轉(zhuǎn)子的第二部分。軸承座被固定到定子252的壁230的中心部233且也被固定至轉(zhuǎn)子240的殼體壁220的中心部225。于是，轉(zhuǎn)子240被轉(zhuǎn)動安裝在車輛上，轉(zhuǎn)子要通過軸承座223在轉(zhuǎn)子240的中心部225與該車輛連用。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，輪輞和輪胎于是可在中心部225利用常見的車輪螺栓被固定至轉(zhuǎn)子240，以將輪輞固定至轉(zhuǎn)子中心部并進(jìn)而牢固固定到軸承座223的轉(zhuǎn)動側(cè)。車輪螺栓可一直穿過轉(zhuǎn)子中心部225被裝入軸承座本身中。圖3從相反側(cè)示出了與圖2相同的總成的分解視圖，示出了包括后定子壁230和線圈及電路總成231的定子252。轉(zhuǎn)子240包括外轉(zhuǎn)子壁220和周向壁221，多個磁體242沿周向布置在該周向壁內(nèi)。如前所述，定子252通過在轉(zhuǎn)子壁和定子壁的中心部處的軸承座被連接至轉(zhuǎn)子240。圖2還示出了載有有時被稱為電動機(jī)驅(qū)動控制器的控制電路的電路板80。另外，在圖2和圖3中，V形密封350設(shè)置在轉(zhuǎn)子的周向壁221和定子殼體230的外邊緣之間。而且在圖3中，為了指明轉(zhuǎn)子相對于定子的位置，設(shè)有包括集流換向環(huán)和多個磁體的磁環(huán)227，用于布置在定子252的電動機(jī)驅(qū)動控制器80上的一組傳感器。如圖2、3所示的電動機(jī)40是具有三個線圈組的三相電動機(jī)。在此實(shí)施例中，每個線圈組包括八個線圈子組。但是，如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解地，電動機(jī)可具有任何數(shù)量的線圈組和線圈子組。每個線圈組的線圈子組在圖4中分別標(biāo)為44、46和48。因而，如圖4所示的電動機(jī)具有總共24個線圈子組(即每個線圈組有八個線圈子組)。舉例來說，在圖4中，其中一些線圈子組用*來凸現(xiàn)。如果這些線圈子組是要被掉電，則電動機(jī)將還是能夠運(yùn)行，雖然性能減弱。這樣一來，電動機(jī)的動力輸出可以根據(jù)特定應(yīng)用的要求來調(diào)整。在電動機(jī)被用在車輛如小轎車的一個例子中，某些線圈子組的掉電可被用來調(diào)整小轎車性能。在如圖5所示的例子中，如果用*標(biāo)示的每個線圈子組要掉電，則電動機(jī)將具有三個線圈組，其每個線圈組有兩個起效的線圈子組。至少其中一個線圈子組的掉電還有以下優(yōu)點(diǎn)，在其中一個線圈子組發(fā)生故障的情況下，電動機(jī)40內(nèi)的其它線圈子組可以被掉電，導(dǎo)致電動機(jī)40如此持續(xù)運(yùn)行，即在電動機(jī)周圍保持平衡的磁場分布以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)亩嘞嗖僮鳌ｋ妱訖C(jī)驅(qū)動控制器80布置成驅(qū)動一組三個線圈子組。例如電動機(jī)驅(qū)動控制器可以與位于圖5上方的前三個線圈子組44、46、48相關(guān)聯(lián)。另一個電動機(jī)驅(qū)動控制器80與隨后三個線圈子組相關(guān)聯(lián)，等等。因而，輪內(nèi)電動機(jī)包括八個電動機(jī)驅(qū)動控制器80，它們布置成驅(qū)動各自線圈子組以形成分布式內(nèi)部電動機(jī)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)利用多個電動機(jī)驅(qū)動控制器80來控制由輪內(nèi)電動機(jī)所 產(chǎn)生的力矩。每個電動機(jī)驅(qū)動控制器80以三相電壓驅(qū)動一組三個線圈子組的分布式電動機(jī)驅(qū)動控制器配置可被視為一組邏輯子電動機(jī)。每個邏輯子電動機(jī)可與輪內(nèi)電動機(jī)的其它子電動機(jī)獨(dú)立地被驅(qū)動，此時每個邏輯子電動機(jī)作為三相電動機(jī)被驅(qū)動。作為用于相關(guān)的邏輯子電動機(jī)的逆變器的電動機(jī)驅(qū)動控制器80包括多個開關(guān)，它們一般可以包括一個或多個半導(dǎo)體器件。電動機(jī)驅(qū)動控制器80包括印刷電路板，印刷電路板上裝有多個元器件。該電路板包括用于將電動機(jī)驅(qū)動控制器80例如靠近相應(yīng)的電動機(jī)驅(qū)動控制器所控制的線圈子組地固定在電動機(jī)40內(nèi)的機(jī)構(gòu)。在所示的例子中，這些機(jī)構(gòu)包括多個開孔，螺釘或類似件可穿過該開孔。在此例子中，印刷電路板基本呈楔形。該形狀允許多個電動機(jī)驅(qū)動控制器80彼此相鄰地安置在電動機(jī)內(nèi)，形成扇形布置形式。電動機(jī)驅(qū)動控制器80開關(guān)可以包括半導(dǎo)體器件例如MOSFET或IGBT。在本例子中，該開關(guān)包括IGBT。但是任何合適的已知的開關(guān)電路可被用于控制在與該電動機(jī)驅(qū)動控制器80相關(guān)聯(lián)的線圈子組的線圈內(nèi)的電流。這樣的開關(guān)電路的一個眾所周知的例子是三相橋電路。每個電動機(jī)驅(qū)動控制器80也包括處理器，在此，該處理器布置用于根據(jù)脈寬調(diào)制方案來操作該開關(guān)以控制各邏輯子電動機(jī)的力矩，如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的那樣。該處理器布置成通過CAN接口接收來自主控制器102的力矩需求，但可以采用任何形式的在主控制器102和各電動機(jī)驅(qū)動控制器80之間的通訊鏈路。響應(yīng)于來自主控制器102的表示所需力矩的控制信號，每個電動機(jī)驅(qū)動控制器80布置成脈寬調(diào)制被施加至半導(dǎo)體開關(guān)的信號，該半導(dǎo)體開關(guān)形成三相橋電路來控制施加至這組三個線圈子組的電壓以便產(chǎn)生電動機(jī)力矩，如本領(lǐng)域技術(shù)人員眾所周知的那樣。輪內(nèi)電動機(jī)布置用來產(chǎn)生驅(qū)動力矩或者制動力矩，這根據(jù)定子電流是引導(dǎo)或跟隨轉(zhuǎn)子磁通矢量，這由電動機(jī)驅(qū)動控制器開關(guān)作為脈寬調(diào)制方案的一部分所控制，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所眾所周知的。在提供制動力矩的同時，輪內(nèi)電動機(jī)一般產(chǎn)生電流。這種運(yùn)行模式一般被稱為再生制動。一般，在再生制動過程中，由輪內(nèi)電動機(jī)產(chǎn)生的電流被供給電池110，以允許電池110充電，由此允許回收在再生制動過程中所產(chǎn)生的能量。因而，當(dāng)該車輛制動系統(tǒng)被啟動時，輪內(nèi)電動機(jī)被布置成提供制動力矩，由此允許由輪內(nèi)電動機(jī)產(chǎn)生的電流被用來充電該電池110。為幫助該車輛電池110充電，主控制器102布置成根據(jù)駕駛員選擇或其它預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)在車輛內(nèi)燃機(jī)正施加驅(qū)動力矩至前輪的情況下將輪內(nèi)電動機(jī)置入再生制動模式。因而，在內(nèi)燃機(jī)正提供驅(qū)動力矩至前車輪并造成車輛運(yùn)動的同時，輪內(nèi)電動機(jī)提供用以產(chǎn)生電流以充電該車輛電池110的制動力矩。這允許車輛電池110在特定時間被充分充電，而無需通過外電源來給該車輛電池110充電。如上所述，可在駕駛員選擇時進(jìn)入再生制動模式，預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的其它例子可以包括以下當(dāng)中的一個或多個:電池電荷水平(例如如果電池電荷水平低于預(yù)定水平)，時段，車輛所處地點(diǎn)，車輛的既定目的地(例如如果既定目的地處于擁堵收費(fèi)地點(diǎn))。在內(nèi)燃機(jī)103正被用來驅(qū)動車輛的再生制動模式中，為保證車輛操控特性未被不利地?fù)p害且車輛駕駛特性未受到妨礙，由主控制器所產(chǎn)生的制動力矩需求大小將例如根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向角度而改變。也可以根據(jù)其它標(biāo)準(zhǔn)來限制制動力矩需求，例如如果輪內(nèi)電動機(jī)正接近其運(yùn)轉(zhuǎn)包絡(luò)極限地工作，例如接近其最大運(yùn)轉(zhuǎn)溫度。

現(xiàn)在將描述，在車輛內(nèi)燃機(jī)103正提供驅(qū)動力矩以驅(qū)動車輛的情況下，由輪內(nèi)電動機(jī)提供的制動力矩如何根據(jù)車速和轉(zhuǎn)向角度來變化的例子。圖5示出了制動力矩與車速關(guān)系曲線的一個例子。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)103從靜止起加速車輛時，為了避免對車輛如何起步的不利影響，由輪內(nèi)電動機(jī)所提供的制動力矩被設(shè)定為零，直到達(dá)到第一速度閾值如10km/h。一旦車輛已達(dá)到第一速度閾值速度，則輪內(nèi)制動力矩被逐漸增大，直到已達(dá)到第二速度閾值，此時輪內(nèi)電動機(jī)所產(chǎn)生的電流隨著制動力矩增大到第一預(yù)定制動力矩閾值而逐漸增大。雖然圖5示出了由輪內(nèi)電動機(jī)提供的制動力矩的線性增大，但可以采取任何制動力矩/速度關(guān)系。為了說明本實(shí)施例，第一預(yù)定制動力矩百分比閾值為可能的總制動力矩的15%，但可以選擇任何合適的百分比值。預(yù)定制動力矩百分比閾值被選擇為不會不利地?fù)p害車輛的操控特性或駕駛特性。用于確定在何種速度達(dá)到第一預(yù)定制動力矩百分比閾值的標(biāo)準(zhǔn)可以依據(jù)許多不同標(biāo)準(zhǔn)，例如在特定速度和制動力矩下或者在發(fā)動機(jī)效率區(qū)的車輛操控特性或駕駛特性(例如第一預(yù)定制動力矩百分比閾值可以基于發(fā)動機(jī)在其最高效區(qū)內(nèi)的運(yùn)行)。一旦已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定制動力矩百分比閾值，則在達(dá)到第二預(yù)定車速前基本恒定地保持制動力矩。用于確定在何種速度下達(dá)到第二預(yù)定車速的標(biāo)準(zhǔn)可以依據(jù)許多不同標(biāo)準(zhǔn)，例如當(dāng)發(fā)動機(jī)效率區(qū)降到閾值下。在第二預(yù)定車速之上，制動力矩布置成逐漸減小，由此盡量減小由輪內(nèi)電動機(jī)所施加的制動力矩不利地影響高速行駛和/或可提供給電池的最大充電電流被超過的危險。為了說明如圖5所示的實(shí)施例，速度和制動力矩值如下:速度Pl=10km/h, P2=60km/h, P3=00km/h,和 P4=160km/h,力矩P1=0%，P2=15%, P3=15% 和 P4=0%。對于均能產(chǎn)生500Nm力矩的兩個輪內(nèi)電動機(jī)，如圖5所示的配置有可能在圖4中的點(diǎn)P2和P3之間提供達(dá)到IC的電荷(連續(xù)的70A)，在力矩恒定情況下，再生電流將與速度大約成比例。因而，為保持恒定的充電電流，該力矩需要隨著車速提高被減小。為說明本實(shí)施例，由每個電動機(jī)在點(diǎn)P2和P3之間產(chǎn)生的制動力矩將是500Nm的15%(即對于這對電動機(jī)是150Nm的制動力矩)。這等同于與傳統(tǒng)UK單相供電相比提供5倍以上的電流。圖6示出了制動力矩與方向盤角度的關(guān)系曲線的一個例子。一般，制動力矩關(guān)于方向盤角度的變化波動將結(jié)合制動力矩與速度的關(guān)系曲線來使用。參見圖6，制動力矩需求將在小方向盤角度時可完全獲得，但將會在方向盤角度超過第一方向盤角度閾值時慢慢減弱，此時該制動力矩隨著方向盤角度增大至第二方向盤角度閾值而逐漸移動至零。第一方向盤角度閾值和第二方向盤角度閾值被選擇成盡量減小損害車輛操控特性或駕駛特性的危險。為了說明如圖6所示的實(shí)施例，基于在方向盤角度設(shè)定為零時提供第一預(yù)定制動力矩百分比閾值的車輛，制動力矩和方向盤角度值如下:角度Pl=90 度，P2=180 度，

力矩Pl=15%，P2=0%。雖然本實(shí)施例具有包括兩個點(diǎn)的制動力矩和方向盤角度曲線，但制動力矩和方向盤角度曲線可以具有任何數(shù)量的點(diǎn)。而且，制動力矩不必減小到零，而是保持非零值，無論方向盤角度為多少。另外，該控制器可適于包括根據(jù)車輛縱向加速度來改變由輪內(nèi)電動機(jī)施加的制動力矩的功能。為了例如在超車時允許最大的車輛加速度，在達(dá)到閾值加速度或者閾值加速踏板位置時，該控制器可布置成減小由輪內(nèi)電動機(jī)所產(chǎn)生的制動力矩。
權(quán)利要求
1.一種車輛，包括布置成施加第一驅(qū)動力矩至第一車輪以使車輛運(yùn)動的發(fā)動機(jī)、和電動機(jī)，該電動機(jī)布置成當(dāng)處于驅(qū)動模式時施加第二驅(qū)動力矩至第二車輪以使車輛運(yùn)動且當(dāng)被置于制動運(yùn)行模式且該電動機(jī)正被第二車輪驅(qū)動時產(chǎn)生電流，其中，該電動機(jī)布置成當(dāng)該發(fā)動機(jī)正施加驅(qū)動力矩至第一車輪時按照該制動模式運(yùn)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛，還包括通過控制由該電動機(jī)所產(chǎn)生的制動力矩大小來控制當(dāng)處于制動模式時由該電動機(jī)所產(chǎn)生的電流的控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，其中，該控制器布置成將該電動機(jī)置于制動模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所示的車輛，其中，該控制器布置成根據(jù)車速來改變由該電動機(jī)所產(chǎn)生的制動力矩大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所述的車輛，其中，該控制器布置成根據(jù)在該車輛內(nèi)的方向盤的轉(zhuǎn)向角度來控制由該電動機(jī)所產(chǎn)生的制動力矩大小。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5之一所述的車輛，其中，該控制器布置成根據(jù)該發(fā)動機(jī)運(yùn)行所處的效率區(qū)將該電動機(jī)置于該制動模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，其中，該控制器布置成根據(jù)車輛縱向加速度或者加速踏板位置來改變由該電動機(jī)所產(chǎn)生的制動力矩大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，其中，該控制器布置成根據(jù)一個開關(guān)的啟動將該電動機(jī)置于該制動模式。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的車輛，還包括用于儲納由該電動機(jī)在處于該制動模式時所產(chǎn)生的電荷的電池。
10.根據(jù)引用權(quán)利要求2的權(quán)利要求9所述的車輛，其中，該控制器布置成根據(jù)一個開關(guān)的啟動以及電池電荷狀態(tài)低于 閾值而將該電動機(jī)置于該制動模式。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的車輛，其中，該控制器布置成根據(jù)車輛所處地點(diǎn)和既定目的地而將該電動機(jī)置于該制動模式。
全文摘要
一種車輛(100)包括布置成施加第一驅(qū)動力矩至第一車輪(101)以使車輛(100)運(yùn)動的發(fā)動機(jī)(103)、和電動機(jī)(40)，該電動機(jī)布置成當(dāng)處于驅(qū)動模式時施加第二驅(qū)動力矩至第二車輪(101)以使車輛(100)運(yùn)動且當(dāng)被置于制動運(yùn)行模式且該電動機(jī)(40)正被第二車輪(101)驅(qū)動時產(chǎn)生電流，其中，該電動機(jī)(40)布置成當(dāng)該發(fā)動機(jī)(103)正施加驅(qū)動力矩至第一車輪(101)時按照該制動模式運(yùn)行。
文檔編號B60W10/08GK103237706SQ201180058622
公開日2013年8月7日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
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