[发明专利]电发动机装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电发动机装置，其特别适合于装备混合动力车辆， 即由内燃机和至少一台电发动机机动化的车辆，内燃机由柴油或汽油 提供动力，而电发动机可以独立于内燃机或与其结合起来运转，以提 供更高的动力。

背景技术

电发动机长期以来为人们所知并用于安装在混合动力车辆上。

这些发动机(其根据车辆的控制逻辑的请求而运转)示意地由定 子元件和转子元件组成，定子元件相对于车辆保持固定不动，转子元 件相对于定子旋转并且由产生于电绕组之间的磁场引发旋转，电绕组 介于定子和转子之间并由车载电池供电。

转子还具有机械地连接到其上的驱动轴，驱动轴将运动传递至差 速器，运动通过差速器传递至驱动轮。

在第一种布置中，在电动马达的转子与差速器之间的连接是直接 连接，而在替代布置中，齿轮箱可以安装在转子与差速器之间。

在另外的已知布置中，车辆的每个驱动轮可以由相应的电发动机 驱动，电发动机直接将转矩提供给半轴(axleshaft)或提供给连接到 半轴上的车轮的轮毂。

在所有上述技术布置方案中，电发动机还装备有冷却设备，冷却 设备将运转温度保持在预定范围内，以防止磁场强度受过度温升的限 制。

已知的是，电发动机中的性能损失基本上由焦耳效应所致，焦耳 效应发生在电发动机零件中(如电缆)、发生在铁磁零件中(因磁滞或 因杂散电流)。

该现有技术提供了具有足够性能的混合动力车辆，尽管由于电池 的缩短的寿命以及电池的总重和成本使得混合动力仍未广泛使用。

为了消除这些缺点，现有技术的混合动力车辆设有能量回收系统， 能量回收系统在车辆由内燃机提供动力和当车辆正在减速时给电池充 电。

然而，这种现有技术具有某些缺点。

如第一种布置所述的电发动机的第一个缺点是电发动机能将低速 传递给车辆，电发动机的转矩受该低速的限制并且电发动机具有明显 的低效率。

第二个缺点(其常见于齿轮箱设置在转子与差速器之间的替代布 置中)在于，与上述较简单的布置相比，所涉及的成本更高，且电发 动机还具有更高的总重。

另外，当车辆运行时，齿轮箱因齿轮摩擦而吸收由发动机提供的 一部分转矩。

第三个缺点(其常见于给车辆的相应驱动轮提供动力的电发动机) 在于，车辆的机动化成本明显更高，因为需要至少两台发动机，而且 需要供给这两台发动机的能量也成比例地更高。

因此，应将高容量和高功率的电池安装到车辆上，这将显著增加 装备有这种机动化装置的车辆的总体成本。

此外，将电发动机直接安装在车轮上而在车轮之间不用半轴的布 置涉及所谓的非簧载质量体(即形成车辆悬架的元件)的增重。

这将导致来自地面的机械应力的增加，该应力作用在悬架上且必 须被悬架吸收。

因此，悬架的部件必须被有效地增强，这意味着臂部、拉杆、减 震器和连接元件必须具有更大的尺寸，从而进一步增加了总成本。

第四个缺点在于电发动机不易冷却，由此其性能(其显著地受高 温影响)由于高温而较低，而电发动机通常设计成在高温下运行。

第五个缺点在于，当车辆运动且由内燃机提供动力时、或当车辆 在减速且仅由电发动机提供动力或仅由内燃机提供动力时，才能够对 电池充电。

发明内容

本发明的一个目的是改进现有技术。

本发明的另一个目的是提供一种电发动机装置，其可显著简化电 发动机(尤其是设计用于混合机动化车辆的电发动机)的结构。

本发明的再一个目的是提供一种电发动机装置，其与现有技术相 比提供了改善的冷却，这提高了其总体性能。

本发明的再一个目的是提供一种电发动机装置，其中当车辆处于 静止时也可以对电池充电。

本发明的又一个目的是提供一种电发动机装置，该电发动机装置 重量轻、成本低、并且可以容易地适应车辆制造商当前使用的各种结 构布置，没有特别的适应性问题。

本发明的再一个目的是提供一种电发动机装置，其允许从混合动 力车辆上移除起动器、交流发电机、常用电池、离合器和齿轮箱、并 且在某些情况下还能移除差速器，这降低了这种混合动力车辆的制造 和销售成本并将显著增加它们在市场上的存在性，同时降低了对环境 的影响和对来源于炼油的燃料的依赖。