專利名稱：車輛的電力推進系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于自推進式車輛(self-propelled vehicle)的推進系統(tǒng),其在通過由車輛攜載的蓄電池供電的電動馬達驅(qū)動下能夠運動。
背景技術(shù)：
已知在使用內(nèi)燃式發(fā)動機的車輛的推進系統(tǒng)中，機械特性——也就是發(fā)動機隨著轉(zhuǎn)數(shù)變化而提供的扭矩曲線一一不能在車輪處直接使用，這是因為發(fā)動機不能在負(fù)載下起動；發(fā)動機在高轉(zhuǎn)數(shù)下提供的扭矩強度減?。徊⑶蚁鄬τ谟绍囕v遇到的運動阻力導(dǎo)致的外部負(fù)載的廣泛變化而言，使用范圍內(nèi)的扭矩行程通常很小。·因此，車輛必須配備有能夠?qū)l(fā)動機的功率因數(shù)(單位時間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)和扭矩)傳遞給車輪的裝置，其根據(jù)各種要求而被適當(dāng)?shù)馗脑?。正如已知地，所述裝置是傳動裝置，其在被極其簡化的形式中包括離合聯(lián)軸器，離合聯(lián)軸器使發(fā)動機獨立于車輪，并且一旦發(fā)動機空載起動后，離合聯(lián)軸器便允許外部負(fù)荷逐漸地增加；固定比率和一組可變比率，固定比率(后軸比率或者等同)通過減小發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)而讓發(fā)動機的扭矩成比例地增大，而可變比
率-手動換擋式(shift)或無級式(continuous)-(變速箱或者變速器)被設(shè)計用來
根據(jù)車輪遇到的外部負(fù)荷的變化調(diào)節(jié)驅(qū)動扭矩。相反，如果車輛利用電動馬達驅(qū)動，則所要使用的傳動裝置的結(jié)構(gòu)比內(nèi)燃式發(fā)動機的結(jié)構(gòu)簡單得多。眾所周知，電動馬達沒有發(fā)動機熄火等問題。電動馬達能夠從零速度開始上升至最大速度(顯然根據(jù)預(yù)設(shè)的加速傾斜(ramp))而基本上不需要傳動裝置，包括操作地定位在驅(qū)動軸與傳動裝置之間的離合聯(lián)軸器。這種類型的推進系統(tǒng)的特定實施例還在文獻US5552988中得以描述和圖示。在此方案中，使用了直接定位在驅(qū)動軸下游并與其永久性地、不能拆除地連接的無極變速器。無級變速器繼而在下游與自動滑動式離合聯(lián)軸器連接。離合聯(lián)軸器的下游還嚙合有將驅(qū)動力傳給驅(qū)動輪的固定傳動比(gear ratio)。在此類車輛中，變速器以慣性質(zhì)量自動控制的方式調(diào)整連續(xù)傳動比，慣性質(zhì)量在離心力作用下沿著變速器輸入輪鐘形件(bell)上的適當(dāng)軌道運動。此外，對于離合聯(lián)軸器，通過從適當(dāng)?shù)念A(yù)設(shè)標(biāo)定值過渡“單個”既定閾值來自動控制所述傳動裝置對驅(qū)動輪動作的中斷。在上述解決方案中，用于變速和離合聯(lián)軸器滑動的自動化裝置阻止了車輛駕駛員不能隨心所欲地根據(jù)車輛實際遇到的行使阻力情況來調(diào)整駕駛技術(shù)。涉及以上指出的各類電動馬達的構(gòu)造布局因此具有大大簡化推進系統(tǒng)構(gòu)造的明顯優(yōu)點。然而，其還受到至關(guān)重要的缺點的影響，迄今仍限制了其發(fā)展應(yīng)用。第一個缺點在于以下事實，S卩，利用電動馬達實現(xiàn)的車輛推進在允許針對變化多端的坡度來最優(yōu)化調(diào)節(jié)驅(qū)動扭矩的方面是吃力的。雖然電動馬達能夠保證大的驅(qū)動扭矩以及高的加速，但是由于功率趨于在尺寸設(shè)計階段被確定，車輛達到的速度之低抵消了使用與那些內(nèi)燃式發(fā)動機的傳動裝置相比更簡單的傳動裝置的優(yōu)點。反之亦然，當(dāng)想要獲得較佳速度時，卻又不可避免地隨之產(chǎn)生加速能力差以及驅(qū)動輪牽弓I性能差的缺點。另一個缺點在于以下事實，即，在配備電動馬達的車輛中的駕駛感受與在受內(nèi)燃式發(fā)動機驅(qū)動的車輛中的駕駛感受非常不同。實際上，電力驅(qū)動的自推進式車輛的駕駛操作由簡單的0N/0FF命令組成，使車輛駕駛員無法針對每種場合下實際遇到的外部負(fù)荷情況對車輛全權(quán)操控。上述原因已經(jīng)造成了偏見并隨著時間推移而日益根深蒂固，人們偏頗地認(rèn)為，除了在軌道上行駛的車輛或者那些在平穩(wěn)且水平的路面上移動的車輛以外，(例如在道路車輛或者越野車輛中)使用電力驅(qū)動單元被認(rèn)為是不配提供令人滿意的性能的，因此，電力驅(qū)動單元僅被應(yīng)用于玩具、業(yè)余場合，最多也不過是作為地位重要得多的內(nèi)燃式發(fā)動機組成的主驅(qū)動單元的替補角色
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的在于，提供一種在電力驅(qū)動單元的范圍內(nèi)的自推進式車輛的推進系統(tǒng)，該推進系統(tǒng)使車輛駕駛員可以在所有實際駕駛場合中找到馬達扭矩與速度之間的正確折衷。本發(fā)明的另一個目的在于，允許對電力驅(qū)動的自推進式車輛進行駕駛，駕駛員可以采取用于駕駛由傳統(tǒng)內(nèi)燃式發(fā)動機驅(qū)動的車輛的相同駕駛技術(shù)來駕駛所述自推進式車輛，該自推進式車輛區(qū)別于由傳統(tǒng)內(nèi)燃式發(fā)動機驅(qū)動的車輛的地方僅在于馬達沒有廢氣排放，并且車輛駕駛員不會察覺到任何操作噪音。根據(jù)上述目的本發(fā)明的技術(shù)特征從本文權(quán)利要求書內(nèi)容尤其是權(quán)利要求I以及任何直接地或者間接地從屬于權(quán)利要求I的權(quán)利要求是清楚的。


本發(fā)明的優(yōu)點從以下參照附圖的詳細(xì)說明中更加顯而易見，附圖示出了本發(fā)明的優(yōu)選的、非限制性的實施例，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的推進系統(tǒng)的原理性示意圖；圖2是從第一觀察側(cè)看到的根據(jù)本發(fā)明的推進系統(tǒng)的三維分解圖，其中某些部件被切掉以較好地示出其它部件；圖3是從與第一觀察側(cè)相對的一側(cè)看到的圖2所示推進系統(tǒng)的視圖；圖4是用于駕駛車輛的車把(handlebar)的透視圖，其中所述車輛配備有根據(jù)本發(fā)明的推進系統(tǒng)；以及圖5是根據(jù)以上視圖的推進系統(tǒng)的裝配剖視圖。
具體實施例方式參照附圖，附圖標(biāo)記I指示整個自推進式車輛的推進系統(tǒng)，該自推進式車輛可為例如越野用摩托車。涉及這種特殊類型的自推進式車輛是有意義的，因為運動型越野摩托車體現(xiàn)了一種應(yīng)用場合，其中功率、速度、可靠性和自主性都是必要的。此外，可用空間有限，并且必須將重量歸屬于相當(dāng)嚴(yán)格的參數(shù)內(nèi)以允許正確的可駕駛性。
然而，相對于該特殊類型的應(yīng)用所述的內(nèi)容將理解為僅是以非限制性的示例方式說明，這是由于根據(jù)本說明書的系統(tǒng)當(dāng)應(yīng)用于許多其它類型的不同的自推進式車輛時也可以被有利地使用。圖I所示推進系統(tǒng)I以組合的方式基本包括由車輛上運載的電池14供電的電動馬達2，該電動馬達裝配有驅(qū)動軸3 ;與電動馬達2的驅(qū)動軸3直接連接的離合聯(lián)軸器4 ;位于離合聯(lián)軸器4下游的變速箱5 ;以及機械傳動裝置6，其操作地布置在變速箱5和自推進式車輛的至少一個驅(qū)動輪7之間。更加具體地，電動馬達2是具有多極環(huán)的無刷馬達，包括(圖2、圖3和圖5)容裝在由附圖標(biāo)記15指示的馬達機身中的電定子12和轉(zhuǎn)子13。馬達機身15可以理想地認(rèn)為是用于傳統(tǒng)摩托車發(fā)動機的發(fā)動機機身15的形式，內(nèi)燃式發(fā)動機單元被完全去掉，取而代之的是在馬達本體15中被安裝成與內(nèi)燃式發(fā)動機原始驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)動軸線同軸的電動馬達2。
離合聯(lián)軸器4、變速箱5、和布置在變速箱5與驅(qū)動輪7之間的機械傳動裝置6具有完全傳統(tǒng)構(gòu)造。嚴(yán)格來講，離合聯(lián)軸器4不是必要的，因為電動馬達2能夠隨預(yù)設(shè)的加速斜坡從零速度開始直至達到最大速度。然而，離合聯(lián)軸器4的存在確保了與用傳統(tǒng)內(nèi)燃式發(fā)動機時采取的駕駛技術(shù)相類似的駕駛技術(shù)，其中，駕駛員通過在用于驅(qū)動自推進式車輛的車把20上的控制桿16 (圖4)手動自主控制離合聯(lián)軸器4，來實現(xiàn)以必要的平滑度調(diào)節(jié)一個檔位(gear)與另一個檔位之間的變速(換言之，傳動比不連續(xù)變化下的變速)。在根據(jù)本發(fā)明的推進系統(tǒng)I中，馬達2產(chǎn)生的扭矩非常高。其易于達到“Nm”中的峰值，該峰值高于傳統(tǒng)內(nèi)燃式發(fā)動機所能達到的值。系統(tǒng)I包括操控器8，該操控器操作地布置在電池14與電動馬達2之間，以便控制輸入電池14中的電力輸入(power input)在極限值48V至96V之間的電壓范圍內(nèi)，以及48V至90V的馬達輸出電力(output power)范圍。操控器8可以利用相關(guān)軟件編程，以便設(shè)定自推進式車輛的加速、減速和制動傾斜，以允許實現(xiàn)連發(fā)動機制動操作都如同真正傳統(tǒng)內(nèi)燃式發(fā)動機一樣的模擬情景。操控器8還可以利用相關(guān)軟件編程，以便轉(zhuǎn)用(translate)在試驗臺測得的內(nèi)燃式發(fā)動機使用圖表，從而電動馬達2模擬在實驗條件下測得的參考用內(nèi)燃式發(fā)動機的操作，并仿真其具體操作特征。系統(tǒng)I優(yōu)選地在變速箱5上包括傳感器9，用于根據(jù)所選車輛檔位而制定(map)不同的加速和減速傾斜。有利地，這允許能夠?qū)崿F(xiàn)對自推進式車輛性能進行最佳調(diào)節(jié)的操作條件，并且對例如將造成車輛在低檔位時控制困難的操作電流(operating currents)加以限制。系統(tǒng)I可以有利地包括加速計裝置10，其與操控器8操作地相互連接，用來調(diào)控由電動馬達2所供給的能量，這種調(diào)控操作與驅(qū)動輪7和地面之間互換的預(yù)定強度的牽引動作相關(guān)。這樣一來，當(dāng)驅(qū)動輪7相對于地面打滑時，即，當(dāng)馬達2供給的能量大于驅(qū)動輪7能夠用來在不打滑的情況下傳遞給地面的能量時，可以將牽引動態(tài)控制電力放電。控制系統(tǒng)I還允許能夠管理對電動馬達2在自推進式車輛漂移和慣性減速期間產(chǎn)生的能量的回收。這可以通過激活交換電路實現(xiàn)，所述交換電路由操控器8控制，并且被設(shè)計成當(dāng)由電動馬達2所產(chǎn)生的能量超過用于驅(qū)動自推進式車輛所需要的能量時對自推進式車輛的電池14自動地再充電。
以上說明的本發(fā)明容許有工業(yè)應(yīng)用，并且可以被修改和以若干方式采用，由此沒有脫離本發(fā)明概念的范圍，本發(fā)明的所有細(xì)節(jié)可以用技術(shù)上等同的元件替換。
權(quán)利要求
1.一種用于自推進式車輛的推進系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)在組合形式中包括電動馬達(2)，該電動馬達由在車輛上運載的電池(14)供電，并且所述電動馬達裝配有驅(qū)動軸(3);變速箱(5)，該變速箱具有步進的、不連續(xù)變化的傳動比；離合聯(lián)軸器(4)，該離合聯(lián)軸器布置在所述電動馬達(2)的驅(qū)動軸(3)和所述變速箱(5)之間；所述變速箱(5)允許通過利用由自推進式車輛駕駛員控制的離合桿(16)而在一個檔位與另一個檔位之間變速；所述系統(tǒng)(I)還包括機械傳動裝置(6)，該機械傳動裝置操作地布置在所述變速箱(5)和自推進式車輛的至少一個驅(qū)動輪(7)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括操控器(8)，該操控器操作地布置在所述電池(14)與所述電動馬達(2)之間，以便管控相應(yīng)的電壓，并將電壓保持在適當(dāng)?shù)臄?shù)值范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓在被選為48V和96V之間的輸入極限值和輸出極限值內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操控器(8)能夠使用相關(guān)軟件編程，從而被設(shè)計成使得自推進式車輛具有符合依照內(nèi)燃式發(fā)動機使用圖表預(yù)先設(shè)定的加速/減速特性的運動方式。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操控器(8)能夠使用相關(guān)軟件編程，從而被設(shè)計成使得自推進式車輛具有與內(nèi)燃式發(fā)動機中的發(fā)動機制動動作相對應(yīng)的減速。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操控器(8)能夠使用相關(guān)軟件編程，從而轉(zhuǎn)用在試驗臺測得的內(nèi)燃式發(fā)動機使用圖表并且模擬其操作，從而仿真現(xiàn)有內(nèi)燃式發(fā)動機的具體特征。
7.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括傳感器(9)，該傳感器與所述變速箱(5)連接，以便根據(jù)利用所述變速箱(5)選擇的檔位制定不同的加速/減速傾斜。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括加速計裝置(10)，該加速計裝置與所述操控器(8)操作地相互連接，以便調(diào)控由所述電動馬達(2)供給的能量，這種調(diào)節(jié)與所述驅(qū)動輪(7)和地面之間交換的預(yù)定強度的牽引動作相關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述操控器(8)被設(shè)計用于對在漂移和慣性減速期間由所述電動馬達(2)自身產(chǎn)生的能量的回收進行管理，并激活交換電路，所述交換電路被設(shè)計用于當(dāng)所產(chǎn)生的能量超過用于驅(qū)動自推進式車輛所需要的能量時對自推進式車輛的所述電池(14)再充電。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述自推進式車輛是道路車輛或者越野車輛。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述車輛是摩托車。
12.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項權(quán)利要求所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電動馬達(2)是多極無刷馬達。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于自推進式車輛的推進系統(tǒng)(1)，其以組合的形式包括電動馬達(2)，該電動馬達由車輛上運載的電池(14)供電并且裝配有驅(qū)動軸(3)；離合聯(lián)軸器(4)，該離合聯(lián)軸器與電動馬達(2)的驅(qū)動軸(3)連接；變速箱(5)，該變速箱與離合聯(lián)軸器(4)連接；以及機械傳動裝置(6)，該傳動裝置操作地布置在變速箱(5)和自推進式車輛的至少一個驅(qū)動輪(7)之間。
文檔編號B60L11/18GK102791516SQ201080063224
公開日2012年11月21日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者S·馬齊尼 申請人:S.M.R.E.股份公司