提供一种用于混合动力电动内燃机应用的系统和方法，其中电动发电机，窄的可切换联接器和其间的扭矩传递单元在诸如商用车辆，越野车和固定发动机装置的应用中的发动机前部布置并定位在受约束环境中。电动发电机优选地定位成横向偏离可切换联接器，该可切换联接器与发动机曲轴的前端同轴布置。可切换联接器是一个集成单元，其中曲轴振动阻尼器，发动机附件传动带轮和可脱离离合器重叠，使得离合器–带轮‑阻尼器单元的轴向深度与传统的皮带传动带轮和发动机阻尼器几乎相同。前端电动发电机系统包括电能存储器，其在接合联接器时接收由电动发电机产生的电能。当联接器脱离时，电动发电机可以驱动离合器–带轮‑阻尼器的带轮部分，以独立于发动机曲轴，使用从能量存储器返回的能量来驱动发动机附件。
Front End Electric Generator System and Operation Method of Hybrid Electric Vehicle
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】前端电动发电机系统及混合动力电动车辆操作方法本申请要求2016年12月14日提交的美国申请No.15/378,764的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及混合动力电动车辆，尤其涉及用于将混合动力发电和存储系统与内燃机选择性地联接的系统。本专利技术还涉及操作该系统的方法。
技术介绍
具有与电动发电机和电能存储系统相结合的内燃机的混合动力电动车辆已成为汽车领域，尤其是乘用车领域中相当大的关注焦点。混合动力电动汽车系统的发展最近才开始引起商业和越野车辆(例如，车辆类2-8中的卡车和公共汽车)，土方设备和铁路应用以及固定式内燃机-动力装置中的极大兴趣。混合动力电动技术提供许多优点，包括燃料效率的提高，减少内燃机排放和车辆噪声以有助于满足政府法规要求，改进的车辆性能和较低的车队运营成本。这些优点在很大程度上得益于混合动力电动系统重新捕获能量并且当需要时在另一时间返回捕获的能量(例如，为车辆部件提供动力而不是使用内燃机作为动力源或辅助车辆推进)的能力，否则这些能量将被浪费(例如来自制动的机械能，否则将作为热能消散到环境中)。通常，混合动力电动车辆电动发电机独立于内燃机布置(例如，使用单独的电动机来驱动前轮并从前轮回收能量，同时发动机向后轮提供推进动力)，或者已联接到发动机，例如结合到发动机的“后部”(即，发动机的飞轮所在的端部)或发动机和到车轮的传动系之间。这种“在发动机后面”的位置允许电动发电机设备将扭矩直接传递到车辆的传动系和车轮，并且例如在再生制动事件期间由传动系直接驱动。后者的例子包括飞轮式电动发电机和单独的电动机，在飞轮式电动机-电动机中，传统发动机的飞轮被改进以用作电动发电机转子并且同心安装的定子位于飞轮周围，单独的电动机布置在发动机和驱动轮之间，例如通用汽车公司(GeneralMotors)在2009款GMCSilverado轻型皮卡中提供的所谓“双模式混合动力”变速器，其中变速器容纳两个用于车辆推进和电能发电的电动机。将电动发电机添加到内燃机的另一种形式是使用所谓的启动器-发电机。该方法将电动机直接联接到发动机，以用作发电机(传统上由传统的皮带传动的交流发电机执行的功能)和发动机启动器，从而减少双联(duplicate)交流发电机和启动器电动机的重量和成本。这种启动器-发电机装置在所谓的发动机停止-启动系统中特别有用，该系统在车辆停止期间关闭发动机以节省燃料并减少空转排放。启动器-发电机位于发动机后面(例如，适当设计的飞轮电动发电机也可用作启动器)，以及安装在发动机前端，在发动机前端，启动器-发电机可以驱动直接联接到发动机曲轴的带。后一种系统的例子是通用汽车公司(GeneralMotors)提供的“带式交流发电机启动器”系统，作为2007款SaturnVue运动型多功能车的选装配置。这些系统很难适应大型发动机，例如商用车柴油发动机，因为电动机必须更大以应对这些重型发动机的更高扭矩需求，例如启动和操作各种部件(例如，发动机冷却风扇可以要求高达50千瓦的功率，需要大量的扭矩来驱动风扇带的负载)。此外，这种扩大的系统中的皮带传动需要具有传递大水平扭矩的能力，这可能是不可能的，或者至少是实际的，因为足以处理扭矩需求的更厚和更宽的传动带和滑轮可能比它们的汽车配对产品更大更重，因此它们的重量，尺寸和/或成本都很高。另一种电气化方法是使用多个单独的电动机来单独驱动耗能的发动机和车辆附件，例如空调压缩机，动力转向泵，空气压缩机，发动机冷却风扇和冷却剂泵，以通过从发动机上去除附件负载来减少燃料消耗。该方法显著增加了车辆重量，成本和线束以及控制系统线路长度和复杂性，从而可能抵消通过从发动机去除发动机附件负载而提供的燃料经济性或减排效果。现有技术的混合动力电动车辆系统具有许多缺点，这些缺点阻碍了它们在诸如商用车辆的应用中的采用。这些包括：与试图放大混合动力传动系部件以处理大型发动机(通常是高扭矩输出柴油发动机)的非常高的扭矩输出相关的工程困难；发动机和电动发电机运行的相互依赖性，因为这些部件要么与发动机后部成一体，要么直接在传动系上(即，发动机和电动发电机必须一起旋转，即使在一个或另一个的旋转不需要或即使不利于整体车辆运行效率时)；以及在不操作车辆发动机或操作单独的车载辅助动力装置(“APU”)(例如，专用的独立内燃机组件或包含多个传统电池和相关支持设备的专用电池组件)的情况下无法独立地满足“酒店”负载(例如，商用车牵引车卧铺车厢内的夜间气候控制和120伏电力需求)。这些辅助动力装置非常昂贵(通常是几千美元)，很重并且在已经受空间限制的车辆上需要相当大的空间。在燃料燃烧APU的情况下，它们还具有与明火和产生一氧化碳(其可能在驾驶员休息期间进入卧铺舱室)相关的潜在危险的进一步的缺点，并且在全电动APU的情况下，它们还具有在车辆发动机关闭时可能不能长时间返回足够的能量来满足车辆的所有附件需求的进一步的缺点。
技术实现思路
主前端电动发电机系统部件的概述。本专利技术通过提供位于发动机前端的混合动力电动车辆系统来解决这些和其他问题，其中电动发电机以需要车辆的前部的长度很少或不需要延长车辆的前部的长度的方式布置。如在本说明书中所使用的，发动机的“前端”是与发动机产生的扭矩输出从其传递到主扭矩消耗器(例如车辆的变速器和驱动轴或固定的发动机装置的负载，比如泵驱动器)的端部相对的端部。通常，发动机的后端是发动机飞轮定位所在的位置，前端是诸如发动机驱动附件的部件(例如，空调和压缩空气压缩机，发动机冷却风扇，冷却剂泵，动力转向泵)所在的位置。虽然下面的讨论主要集中于其中发动机曲轴与车辆的纵向轴线对准的商用车辆实施例，但是本专利技术不限于前置发动机，纵向对准的发动机应用，而是还可以与横向安装的发动机(包括位于车辆前部或后部的横向安装的发动机)一起使用，该发动机在与飞轮端部相对的发动机端部附近的区域中也可具有高度空间受限的环境。优选地，本专利技术的前端电动发电机系统具有位于发动机前部区域中的电动发电机，横向偏移到发动机曲轴的旋转轴线侧。电动发电机优选地支撑在扭矩传递段(也称为“驱动单元”)上，例如窄深度单减速平行轴齿轮箱，其布置为其输入旋转轴线与发动机曲轴同轴。电动发电机优选地位于扭矩传递段的后面、在发动机和相邻的纵向车辆底盘框架构件之间的空间中，或者位于扭矩传递段的前面、在车辆冷却剂散热器下方的空间中。本专利技术不限于用于电动发电机的这些位置，而是可以位于靠近发动机前部的区域中的任何位置，只要其安装在其上的扭矩传递段可以与发动机曲轴旋转轴线对准即可。优选地，扭矩传递段还在其输入和输出之间提供合适的速度比(例如，2：1的比率)，以更好地使发动机和电动发电机速度彼此适应，即，提供从发动机到电动发电机的速度增加以及从电动发电机输出的速度降低。扭矩传递段可以是具有齿轮的齿轮箱或者另一驱动布置(例如链带)，其在发动机曲轴和扭矩传递段之间的可脱离联接器(下面进一步讨论)的电动发电机侧上，该扭矩传递段在电动发电机端和扭矩传递段的发动机端之间传递扭矩。扭矩传递段具有轴向窄的轮廓，以允许其容纳在发动机曲轴的前部和发动机前面的任何部件(例如发动机的冷却剂散热器)之间。本专利技术的一个重要特征是电动发电机经由扭矩传递段和曲轴前端之间的可切换联接器(即，可脱离的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用混合动力电动系统改装车辆的方法，其特征在于，所述方法包括以下动作：将集成的可切换联接器的发动机曲轴阻尼器联接到在内燃机的前端处的曲轴，所述前端与发动机飞轮定位所在的后端相对；将扭矩传递齿轮箱的第一端在所述集成的可切换联接器的一侧上联接到所述集成的可切换联接器的带轮，所述一侧与所述联接器的阻尼器侧相对，所述联接器具有在所述带轮和所述阻尼器之间的可选择性接合的离合器；将电动发电机在与所述集成的可切换阻尼器的旋转轴线横向偏移的位置处联接到所述扭矩传递齿轮箱的第二端；将发动机附件驱动器联接到所述集成的可切换联接器的所述带轮，所述发动机附件驱动器布置成驱动至少一个发动机附件；在所述车辆上安装能量存储器；将所述电动发电机和所述能量存储器电连接，使得电能能够在所述电动发电机和所述能量存储器之间传递；和将前端电动发电机控制器连接到所述电动发电机、所述能量存储器和离合器致动器，所述前端电动发电机控制器被构造成选择性地接合和脱离所述阻尼器和所述带轮之间的所述离合器。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.14 US 15/378,7641.一种利用混合动力电动系统改装车辆的方法，其特征在于，所述方法包括以下动作：将集成的可切换联接器的发动机曲轴阻尼器联接到在内燃机的前端处的曲轴，所述前端与发动机飞轮定位所在的后端相对；将扭矩传递齿轮箱的第一端在所述集成的可切换联接器的一侧上联接到所述集成的可切换联接器的带轮，所述一侧与所述联接器的阻尼器侧相对，所述联接器具有在所述带轮和所述阻尼器之间的可选择性接合的离合器；将电动发电机在与所述集成的可切换阻尼器的旋转轴线横向偏移的位置处联接到所述扭矩传递齿轮箱的第二端；将发动机附件驱动器联接到所述集成的可切换联接器的所述带轮，所述发动机附件驱动器布置成驱动至少一个发动机附件；在所述车辆上安装能量存储器；将所述电动发电机和所述能量存储器电连接，使得电能能够在所述电动发电机和所述能量存储器之间传递；和将前端电动发电机控制器连接到所述电动发...
【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·科拉纹森佐，费尔南多·贝内加斯·迪亚斯，
申请(专利权)人：邦迪克斯商用车系统有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
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