專利名稱：車輛的驅(qū)動(dòng)裝置和用于驅(qū)動(dòng)車輛的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分特征的車輛的驅(qū)動(dòng)裝置以及一種用于 驅(qū)動(dòng)車輛的方法。
背景技術(shù)：
已知的是，在車輛中除了內(nèi)燃機(jī)之外還安裝電機(jī)用于所謂的混合驅(qū)動(dòng)。DE 10 2007 021 359 Al描述了這樣一種混合構(gòu)造型式，其中，有一電機(jī)經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸來(lái)驅(qū)動(dòng)交錯(cuò)聯(lián) 接的減速行星輪系。純電動(dòng)車也是已知的。對(duì)于電動(dòng)車，特別是較重車輛的加速很成問(wèn)題，在起伏不平 的車行道上尤其如此，這是因?yàn)?，電機(jī)在車輛起步或開(kāi)動(dòng)時(shí)按照構(gòu)造形式在某些情況下可 能只提供相當(dāng)小的轉(zhuǎn)矩用于驅(qū)動(dòng)車輪。為了克服這一點(diǎn)，例如要安裝大型的電機(jī)，它自然能 提供所需要的轉(zhuǎn)矩。然而，為此在車輛中需要附加的結(jié)構(gòu)空間。該起步開(kāi)動(dòng)問(wèn)題的另一解 決方案例如在于，采用一種與多擋變速器相組合的離合器。該離合器用于使電機(jī)在車輛開(kāi) 動(dòng)之前便已經(jīng)在一個(gè)有利的特性曲線區(qū)域內(nèi)運(yùn)行。在接合以后，則可以用足夠的轉(zhuǎn)矩實(shí)現(xiàn) 車輛起步。在該解決方案中不利的是，離合器隨著時(shí)間推移而磨損。

發(fā)明內(nèi)容
從現(xiàn)有技術(shù)出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提出一種用于電動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它在開(kāi)動(dòng) /起步時(shí)能提供較高的轉(zhuǎn)矩，不用離合器就行。上述目的的設(shè)備部分(物的部分)的解決方案由一種具有權(quán)利要求1特征的驅(qū)動(dòng) 裝置所描述。上述目的的方法部分的解決方案通過(guò)一種具有權(quán)利要求5措施的方法得以實(shí)現(xiàn)。按照本發(fā)明的用于車輛的驅(qū)動(dòng)裝置包括兩個(gè)經(jīng)由一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接合的電 機(jī)以及一個(gè)與所述行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)接合的車軸驅(qū)動(dòng)單元。行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪的 驅(qū)動(dòng)軸與第一電機(jī)相接合。行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒輪的驅(qū)動(dòng)軸與第二電機(jī)相接合。在 此，可以根據(jù)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向按下述方式驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪和內(nèi)齒輪的驅(qū)動(dòng)軸，即，使得行星齒輪 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各行星齒輪或者行星齒輪架并不將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞到車軸驅(qū)動(dòng)單元上。為了防 止行星齒輪架往車軸驅(qū)動(dòng)單元上以及進(jìn)而往各車輛車輪上傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在起動(dòng)/加速階 段，使太陽(yáng)輪驅(qū)動(dòng)軸和內(nèi)齒輪驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)速度相互協(xié)調(diào)匹配。隨著達(dá)到確定的電機(jī)轉(zhuǎn)速，此時(shí)兩電機(jī)產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩，則就可以開(kāi)始進(jìn)行開(kāi)動(dòng) 階段。為此，將其中一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，或甚至降到零。由此使得各行星齒輪圍繞太陽(yáng)輪 開(kāi)始周轉(zhuǎn)。由行星齒輪的滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)引起的旋轉(zhuǎn)經(jīng)由行星齒輪架被傳遞到車軸驅(qū)動(dòng)單元上。 此時(shí)獲得的能量足以在起伏不平的車行道上將即便較重的車輛由停止?fàn)顟B(tài)加速。車軸驅(qū)動(dòng)單元可以具有一差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中，該差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)也可設(shè)計(jì)為電子 控制的差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。為了也能以越來(lái)越高的速度有效地驅(qū)動(dòng)車輛，要在開(kāi)動(dòng)/起步之后發(fā)動(dòng)第二電
3機(jī)。第二電機(jī)按照與太陽(yáng)輪驅(qū)動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)方向相同的旋轉(zhuǎn)方向來(lái)驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪驅(qū)動(dòng)軸。在按照本發(fā)明的用于驅(qū)動(dòng)車輛的方法中，在一個(gè)起動(dòng)階段，使第一電機(jī)和第二電 機(jī)的驅(qū)動(dòng)軸被彼此反向地驅(qū)動(dòng)，其中，由第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸是驅(qū)動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 的太陽(yáng)輪，而由第二電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸是驅(qū)動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒輪，并且是采取這 樣的方式，即，使行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的行星齒輪架停止不動(dòng)，從而在該起動(dòng)階段并不將驅(qū)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)傳遞到經(jīng)由車軸驅(qū)動(dòng)單元與驅(qū)動(dòng)軸接合的輪軸上。各行星齒輪并不圍繞太陽(yáng)輪運(yùn)動(dòng)。緊接著所述起動(dòng)階段是一個(gè)開(kāi)動(dòng)階段，此時(shí)，第二電機(jī)不驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪的驅(qū)動(dòng)軸而 只是由第一電機(jī)驅(qū)動(dòng)太陽(yáng)輪的驅(qū)動(dòng)軸?，F(xiàn)在，行星齒輪圍繞太陽(yáng)輪旋轉(zhuǎn)并驅(qū)動(dòng)行星齒輪架。 在速度較高時(shí)則再由第二電機(jī)操縱內(nèi)齒輪的驅(qū)動(dòng)軸。這一次，行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒輪 的驅(qū)動(dòng)軸和太陽(yáng)輪的驅(qū)動(dòng)軸是同向旋轉(zhuǎn)。所述方法的優(yōu)點(diǎn)在于，在車輛開(kāi)動(dòng)之前便已為其提供足夠的驅(qū)動(dòng)能量，該驅(qū)動(dòng)能 量然后被直接傳遞到車軸驅(qū)動(dòng)單元，而無(wú)接合器/離合器損耗。這樣便允許使用較小型的 電機(jī)，與用于無(wú)起動(dòng)階段驅(qū)動(dòng)車輛的電機(jī)相比，該較小型的電機(jī)需要較少的結(jié)構(gòu)空間并且 具有較小的重量。


下文借助在附圖中示出的實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。其中示出圖1驅(qū)動(dòng)裝置在起動(dòng)階段的簡(jiǎn)化示意圖；圖2驅(qū)動(dòng)裝置在開(kāi)動(dòng)階段的簡(jiǎn)化示意圖；圖3驅(qū)動(dòng)裝置在行駛過(guò)程中的簡(jiǎn)化示意圖；圖4驅(qū)動(dòng)裝置在高速級(jí)的簡(jiǎn)化示意圖；圖5驅(qū)動(dòng)裝置在倒車行駛時(shí)的簡(jiǎn)化示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1中示出的用于車輛的驅(qū)動(dòng)裝置1包括一個(gè)在圖面左邊示出的第一電機(jī)2和在 圖面右邊示出的第二電機(jī)3。由第一和第二電機(jī)2、3驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸4、5經(jīng)由一個(gè)在圖平面 中央在電機(jī)2、3之間示出的行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6相互接合。在此，由第一電機(jī)2驅(qū)動(dòng)的驅(qū) 動(dòng)軸4連接于行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6的太陽(yáng)輪7，由第二電機(jī)3驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸5連接于行星齒 輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)齒輪8。在太陽(yáng)輪7與內(nèi)齒輪8之間設(shè)置有行星齒輪9，它們以其外齒圈的 輪齒嵌合到內(nèi)齒輪8的內(nèi)齒圈和太陽(yáng)輪7的外齒圈中。各行星齒輪9由一行星齒輪架12 支承，行星齒輪架又與一個(gè)車軸驅(qū)動(dòng)單元10作用連接。行星齒輪架12與齒輪13相連接。 行星齒輪架12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)1 1地傳遞到齒輪13。車軸驅(qū)動(dòng)單元10具有一差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)11，用以向輪軸傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)起動(dòng)階段，太陽(yáng)輪7和內(nèi)齒輪8的驅(qū)動(dòng)軸4、5彼此反向旋轉(zhuǎn)，這一點(diǎn)由標(biāo)出 的箭頭可以看出。該反向性由此而產(chǎn)生，即，電機(jī)2、3以其輸出側(cè)相互面對(duì)。觀察每一電機(jī) 2、3本身，在這里是順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。各驅(qū)動(dòng)軸4、5的旋轉(zhuǎn)速度相互間如此協(xié)調(diào)匹配，使得行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)6的行星 齒輪9不圍繞太陽(yáng)輪7運(yùn)動(dòng)，因而沒(méi)有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)被傳遞到車軸驅(qū)動(dòng)單元10以及車輪上。通過(guò)在起動(dòng)階段達(dá)到的轉(zhuǎn)速，各電機(jī)在一個(gè)有利的特性曲線區(qū)域內(nèi)運(yùn)行，從而在車輛開(kāi)動(dòng)之前得到了提高的轉(zhuǎn)矩。該轉(zhuǎn)矩在車輛開(kāi)動(dòng)時(shí)經(jīng)由行星齒輪9和行星齒輪架12 傳遞到車軸驅(qū)動(dòng)單元10上(圖2)。如果要開(kāi)走車輛，則將內(nèi)齒輪8的驅(qū)動(dòng)軸5的轉(zhuǎn)動(dòng)予以 停止。各行星齒輪9開(kāi)始圍繞太陽(yáng)輪7運(yùn)動(dòng)，此時(shí)將行星齒輪架12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由車軸驅(qū) 動(dòng)單元10傳遞到車輛的車輪上。由于太陽(yáng)輪7在開(kāi)動(dòng)之前便已旋轉(zhuǎn)，從開(kāi)始開(kāi)動(dòng)起，可以 將一個(gè)(與太陽(yáng)輪7隨著開(kāi)動(dòng)才開(kāi)始旋轉(zhuǎn)的情況相比)更大的力傳遞到車軸驅(qū)動(dòng)單元10。 因此，較重的車輛在起伏不平的車行道表面上開(kāi)動(dòng)時(shí)也可以利用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。為了在車輛行駛時(shí)提供更多的驅(qū)動(dòng)能量，應(yīng)通過(guò)第二電機(jī)3以與太陽(yáng)輪7驅(qū)動(dòng)軸 4同向的方向驅(qū)動(dòng)內(nèi)齒輪8驅(qū)動(dòng)軸5 (圖3)。為達(dá)到高速級(jí)(圖4)，以第一電機(jī)2接合于第一驅(qū)動(dòng)軸4的太陽(yáng)輪7的兩倍速度 對(duì)第二電機(jī)3接合于內(nèi)齒輪8的驅(qū)動(dòng)軸5進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)車輛倒車行駛，則斷開(kāi)第二電機(jī)3的驅(qū)動(dòng)軸5并通過(guò)第一電機(jī)2使接合 于太陽(yáng)輪7的驅(qū)動(dòng)軸4向相反的方向旋轉(zhuǎn)(圖5)。在本發(fā)明中可以完全取消離合器。通過(guò)兩電機(jī)相對(duì)轉(zhuǎn)速的改變，能夠類似于采用 自動(dòng)變速器那樣平順地在最理想轉(zhuǎn)矩生成的情況下實(shí)現(xiàn)全部所要求的行駛狀態(tài)。經(jīng)由未詳 細(xì)示出的控制單元可實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)裝置的操縱，該控制單元按照所要求的速度將各電機(jī)的轉(zhuǎn) 速和轉(zhuǎn)向相互協(xié)調(diào)匹配。附圖標(biāo)記清單1 驅(qū)動(dòng)裝置2 電機(jī)3 電機(jī)4 驅(qū)動(dòng)軸5 驅(qū)動(dòng)軸6 行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7 太陽(yáng)輪8 內(nèi)齒輪9 行星齒輪10 車軸驅(qū)動(dòng)單元11 差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)12 行星齒輪架13 齒輪
權(quán)利要求
1.車輛的驅(qū)動(dòng)裝置，包括兩個(gè)經(jīng)由一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)接合的電機(jī)(2、3)以及一 個(gè)與所述行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)的各行星齒輪(9)接合的用于車輪驅(qū)動(dòng)的車軸驅(qū)動(dòng)單元 (10)，其中，用于行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)的太陽(yáng)輪(7)的驅(qū)動(dòng)軸⑷與第一電機(jī)(2)相接合， 而用于行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)的內(nèi)齒輪(8)的驅(qū)動(dòng)軸(5)與第二電機(jī)(3)相接合，其中，所 述太陽(yáng)輪(7)和所述內(nèi)齒輪(8)在起動(dòng)階段能夠彼此反向旋轉(zhuǎn)，而不進(jìn)行車輪驅(qū)動(dòng)。
2.按照權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述太陽(yáng)輪(7)的驅(qū)動(dòng)軸⑷和所述 內(nèi)齒輪(8)的驅(qū)動(dòng)軸(5)能以不同的速度旋轉(zhuǎn)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述車軸驅(qū)動(dòng)單元(10)具有一 差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(11)。
4.按照權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(11)是一種電動(dòng) 的差速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
5.用于驅(qū)動(dòng)車輛的方法，該車輛具有按照權(quán)利要求1至4之一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特 征在于，在起動(dòng)階段以下述方式驅(qū)動(dòng)第一電機(jī)(2)和第二電機(jī)(3)的驅(qū)動(dòng)軸(4、5)，即，使行 星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)的行星齒輪架(12)停止不動(dòng)，從而在該起動(dòng)階段并不將驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)傳遞 到經(jīng)由車軸驅(qū)動(dòng)單元(10)與驅(qū)動(dòng)軸(4、5)接合的輪軸上。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，為了開(kāi)動(dòng)車輛，使太陽(yáng)輪(7)的驅(qū)動(dòng)軸 (4)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而使得行星齒輪架(12)旋動(dòng)，而內(nèi)齒輪(8)的驅(qū)動(dòng)軸停止不動(dòng)。
7.按照權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，在緊接著所述起動(dòng)階段的行駛操作 中，由電機(jī)(2、3)將太陽(yáng)輪(7)和內(nèi)齒輪(8)同向旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。
8.按照權(quán)利要求5至7之一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，內(nèi)齒輪(8)的驅(qū)動(dòng)軸(5)比太 陽(yáng)輪(7)的驅(qū)動(dòng)軸(4)更快地旋轉(zhuǎn)。
9.按照權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，內(nèi)齒輪(8)的驅(qū)動(dòng)軸(5)以太陽(yáng)輪(7)的 驅(qū)動(dòng)軸(4)的兩倍速度旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種車輛的驅(qū)動(dòng)裝置(1)，包括兩個(gè)經(jīng)由一行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)接合的電機(jī)(2、3)以及一個(gè)與所述行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)接合的用于車輪驅(qū)動(dòng)的車軸驅(qū)動(dòng)單元(10)，其中，用于行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)的太陽(yáng)輪(7)的驅(qū)動(dòng)軸(4)與第一電機(jī)(2)相接合，而用于行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(6)的內(nèi)齒輪(8)的驅(qū)動(dòng)軸(5)與第二電機(jī)(3)相接合。在按照本發(fā)明的用于驅(qū)動(dòng)車輛的方法中，所述太陽(yáng)輪(7)和所述內(nèi)齒輪(8)在一個(gè)起動(dòng)階段彼此反向旋轉(zhuǎn)。由此使得各電機(jī)在啟動(dòng)之前便已經(jīng)在一特性曲線區(qū)域內(nèi)以較高的轉(zhuǎn)矩運(yùn)行，這樣，在相對(duì)轉(zhuǎn)速改變的情況下對(duì)于行駛機(jī)構(gòu)的加速能產(chǎn)生有利影響。
文檔編號(hào)B60K17/356GK101992686SQ201010254610
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月12日
發(fā)明者T·馬斯 申請(qǐng)人:本特勒爾汽車技術(shù)有限公司