[发明专利]混合动力推进车辆

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分所述的设置有电动马达和燃烧发动机的类型的混合动力推进车辆。

本发明的车辆意在有利地用于为在市区和市区外的环境中行驶而设计的车辆。

因此，本发明适于汽车工业领域，并且特别适于具有混合型电气和燃烧推进的车辆领域。

技术背景

众所周知，在过去的几年中，为了限制由市区中的交通工具所产生的污染和为了优化能量消耗，汽车生产企业已经在市场上推出了所谓的混合动力推进车辆。这种车辆装有适于产生动力的至少两种不同类型的推进器，每种类型的推进器由不同的能源牵引，通常，一个推进器具有电动马达而另一个推进器具有热力马达（燃烧型）。

在减速时，每个混合动力车辆通常还能够利用电动马达可逆地运行的能力，即，制动车辆，从而产生前往储存组的、原本会在制动器中浪费掉的能量。

作为非限制性示例，所产生的电能可以被储存在基于锂化学（锂离子、锂聚合物）的储存组中或超级电容器中。

在该领域中，研究主要致力于限定一种旨在以可能的最好模式利用这两种推进系统的互补特性的机械和控制构型；这是为了限制（例如）市区的污染、为了减少总能耗等等。

内燃发动机具有即使在限定的马达运行速度范围内也以相当高的效率转换燃料的化学能的优点，该燃料可以由现有的普遍的燃料供给网轻松供给。

电动马达具有以比燃烧发动机更高的效率和通用性转化电能的优点，但它具有下述缺点：电动马达仅可以在车辆上储备少量能量，并目前这种能量不像化石燃料（汽油、柴油、液化石油气（LPG）、甲烷等）那样能够容易地且快捷地供给。

目前市场上可获得的混合动力推进车辆主要采用用两种不同的混合动力推进构型，它们被称为串联式混合动力和并联式混合动力。

在（扩展范围的）串联式混合动力构型中，为了产生牵引转矩，至少一个电动机器机械地连接至驱动轮，而为了给电动牵引马达供给电力，燃烧发动机与牵引系统分离并具有通过第二电动机器产生电力的任务。由连接至燃烧发动机的第二机器产生的电流传递至电动牵引马达和/或所设置的能量储存装置。

在转矩需求的情况下，电动牵引马达既可以通过由热力马达通过发电机所产生的能量供给动力，又可以通过储存在电池中的能量供给动力。

内燃发动机设置成以旨在使其效率优化的特定速度和负载间隔下运行。

采用串联式混合动力的车辆提供了由于可获得在车载电流发电机的协助下实现的在纯电动状态下的行驶而带来的优势——吸热发动机产生电能的车载电流发电机用于市区和郊区用途并可扩展至市区外的。多个电动机器的存在还允许使在制动步骤期间回收的能量的量最大化，而在传统的液压机械制动系统中，这种能量被浪费掉。

在并联式混合动力构型中，除吸热发动机和变速器系统之外，马达推进系统还包括单个可逆电动机器，该可逆电动机器交替地执行马达和发电机的功能。牵引转矩主要由吸热发动机在被控制为马达时的电动机器的协助下产生。如果在马达和变速器装置之间装上合适的连接装置和分离装置，那么系统允许以低速度且限于储存组、起动机组、加速组、转矩增压器组和发电机组可获得的能量的情况下实现电动机器用于电动牵引功能的用途。由于牵引主要由吸热发动机确保，因此相对于串联式混合动力构型而言，并联式混合动力构型允许实现更大的郊区的自主性。由于电动马达在加速和低速行进中代替或协助吸热发动机，因此电动马达有助于减少二氧化碳（CO₂）的排放量并且因此减少能耗。混合型混合动力构型也是已知的，在混合型混合动力构型中，如在并联式混合动力构型中那样，电动马达和热力马达两者都联接至用于牵引转矩的分配轴，并且，如在串联式混合动力构型中那样，吸热发动机连接至发电机，以便将电流供给至电动马达。

迄今，市场上存在的混合动力构型在车载马达和电动机器的利用方面不是特别有效，因此，即使它们以低效率的方式被采用也超负荷；例如，电动机器有时仅用于短时期中或用于有限的情况中。

这种不利情况给车辆的总效率或其生产成本带来负面影响。

发明内容

因此，在这种情况下，本发明涉及的问题在于通过提供一种混合动力推进车辆来克服在已知类型（串联式混合动力型、并联式混合动力型以及混联式（串并联式）混合动力型）的解决方案中所见的缺点，这种混合动力推进车辆允许通过合适的控制系统以有效的方式将车载吸热发动机和电动机器的运行进行组合。