《混合动力车辆.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《混合动力车辆.pdf(10页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 102753375 A(43)申请公布日 2012.10.24CN102753375A*CN102753375A*(21)申请号 201180001252.0(22)申请日 2011.06.272010-277911 2010.12.14 JPB60K 6/26(2006.01)B60K 6/28(2006.01)B60K 6/442(2006.01)B60K 6/54(2006.01)B60L 11/14(2006.01)B60W 10/06(2006.01)B60W 10/08(2006.01)B60W 20/00(2006.01)F02D 29/06(2006.。
2、01)F02D 45/00(2006.01)(71)申请人 YGK株式会社地址日本山形县(72)发明人山崎正弘 林义正(74)专利代理机构北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙) 11277代理人刘新宇 张会华(54) 发明名称混合动力车辆(57) 摘要本发明提供一种混合动力车辆。该混合动力车辆能够以发动机及马达为驱动源来行驶,具有被发动机的排气驱动而旋转的排气涡轮、通过被排气涡轮驱动而旋转来进行发电的发电机和向马达供给由发电机发出的电力的电力供给部。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2011.08.30(86)PCT申请的申请数据PCT/JP2011/064710 2011.。
3、06.27(87)PCT申请的公布数据WO2012/081272 JA 2012.06.21(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图4页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 4 页1/1页21.一种混合动力车辆,其能够以发动机及马达为驱动源来行驶,其中,该混合动力车辆具有:排气涡轮,其被上述发动机的排气驱动而旋转;发电机,其通过被上述排气涡轮驱动而旋转来进行发电;电力供给部,其用于向上述马达供给由上述发电机发出的电力。2.根据权利要求1所述的混合动力车辆,其中,该混合动力车辆还具有储备由上述发电机发出的电力的电池,上述电。
4、力供给部向上述马达供给被储备在上述电池中的电力。3.根据权利要求1所述的混合动力车辆,其中,该混合动力车辆还具有在上述排气涡轮的转速超过上限转速时增大上述发电机的发电负荷的发电负荷增大部。4.根据权利要求1所述的混合动力车辆,其中,该混合动力车辆还具有:燃料消耗率判断部,其用于对通过增大上述发动机的负荷能否提高上述发动机的燃料消耗率进行判断;发动机负荷增大部,其用于在判断为能够提高上述发动机的燃料消耗率时,通过增大上述马达的发电负荷来增大上述发动机的负荷。5.根据权利要求1所述的混合动力车辆,其中,该混合动力车辆还具有用于降低上述排气涡轮的转速并向上述发电机传递的减速器。6.根据权利要求5所述。
5、的混合动力车辆,其中,该混合动力车辆还具有设在上述排气涡轮与上述减速器之间的联轴器。7.根据权利要求1所述的混合动力车辆,其中,上述马达为能够力行及再生的电动发电机。权 利 要 求 书CN 102753375 A1/4页3混合动力车辆技术领域0001 本发明涉及一种在混合动力车辆中回收发动机的排气能量的技术。背景技术0002 由发动机及马达构成的混合动力系统能够分类为将发动机专用作发电而仅依靠马达的动力来行驶的串联型、同时使用发动机及马达的动力或仅靠一方的动力来行驶的并联型、以及组合这些串联型与并联型的串联并联型(混联(split)型)。在安装有这种混合动力系统的车辆中,在日本JP2000-2。
6、25871A中记载有如下内容:通过在减速时或下坡时从车轮侧驱动电动发电机来将车辆的动能或势能转换为电能并进行回收,同时利用回收的电能在加速时辅助发动机,在低速行驶时仅靠马达的动力来行驶。0003 在如上所述的混合动力车辆中,所回收的电能的根源是发动机所做的功。即,所回收的能量是从发动机的纯功中获得的电能。0004 供给到发动机中的燃料所具有的热能中的、有效地用于动力的比例最高也只有3034。另一方面,作为排气而散失的能量为热能(J)和作为压力P(Pa)与流量V(m3)之积PV(NmJ)的动能,该热能与动能合计也达到35。另外,在冷却系统中散失的热量为2030,从发动机表面辐射的比例为5左右。0。
7、005 在此,当将排气的流量V设为每单位时间的流量(m3/s)时,压力与流量之积PV的单位成为J/sW。作为将该排气所具有的能量转换为功的方法,可考虑利用排气涡轮而作为旋转动力进行回收,并将该旋转动力经由齿轮传递到曲轴。0006 但是,由于排气涡轮与曲轴的转速差较大,因此降低排气涡轮的转速来进行传递的减速机构变得复杂,由于相应部分的摩擦力的增加等,动力的一部分被浪费掉。其结果,只能发挥3左右的功率辅助效果。发明内容0007 本发明的目的在于回收发动机的排气能量并提高总热效率。0008 根据本发明的某一技术方案,提供一种混合动力车辆,其能够以发动机及马达为驱动源来行驶,其中,该混合动力车辆具有:。
8、排气涡轮,其被发动机的排气驱动而旋转;发电机,其通过被排气涡轮驱动而旋转来进行发电;电力供给部,其用于向马达供给由发电机发出的电力。0009 采用上述技术方案,利用排气涡轮回收发动机的排气所具有的能量,将回收的能量转换为电力并驱动马达,因此能够与马达的驱动相应地使发动机的驱动力降低,能够提高作为车辆整体的总热效率。附图说明0010 图1是表示本实施方式中的混合动力车辆的结构的概略结构图。0011 图2是表示在钟形罩内装入了马达的状态的剖视图。说 明 书CN 102753375 A2/4页40012 图3是表示排气涡轮发电机的结构的剖视图。0013 图4是用于说明燃料消耗率提高的原理的发动机性能。
9、全图。具体实施方式0014 以下,参照附图说明本发明的实施方式。0015 图1是表示本实施方式中的混合动力车辆的结构的概略结构图。图2是表示图1中的从曲轴19到变速器11的结构的局部剖视图。本实施方式中的混合动力车辆按顺序配置有发动机1、马达13及变速器11并构成驱动力传递路径,能够依靠发动机1及马达13中的至少一方的驱动力来行驶。0016 在发动机1的曲轴19的后端设有飞轮15与离合器14。另外,当为安装有液力变矩器的车辆时,取代离合器14而设置驱动板与液力变矩器。而且,在离合器14的输出侧花键配合有主驱动轴12,发动机1的驱动力经由飞轮15及离合器14从主驱动轴12传递到变速器11。001。
10、7 马达13由固定在钟形罩18的内壁上的壳主体29、固定在壳主体29上的定子线圈23、配置在定子线圈23内周侧的能够旋转的转子24构成。在转子24的内周端,利用键、销或螺栓等牢固地结合有轮毂26。轮毂26借助在轴向两端设在轮毂26与壳主体29之间的轴承21、25保持为自由旋转,并且与主驱动轴12花键配合,马达13的驱动力从主驱动轴12向变速器11传递。0018 这样,发动机1的曲轴19与马达13配置在同一轴线上,以相同的旋转向变速器11传递来自发动机1及马达13的转矩。另外,在像滑行时那样从驱动轮侧向发动机1传递驱动力的状态下,使马达13作为发电机进行动作,能够回收车辆的动能。0019 本实施。
11、方式中的混合动力车辆除了上述结构以外,还具有用于回收发动机1的排气能量的排气涡轮6、用于降低排气涡轮6的转速并进行输出的减速器4、被减速器4的输出轴驱动而旋转的发电机2。图3是表示从图1中的排气涡轮6到发电机2的结构的局部剖视图。0020 发动机1的排气从排气歧管强劲地进入涡管40,驱动排气涡轮6并降低压力及温度,流入被设置在排气通路的中途且位于比排气涡轮6靠下游侧的催化剂7中。0021 排气涡轮6被排气驱动而旋转,该旋转经由联轴器5向减速器4传递。联轴器5是在内周切削形成有内花键或锯齿的圆筒形状,为了防止导热而由不锈钢等导热率低的材质构成。联轴器5能够在排气涡轮6与减速器4的旋转轴之间制作间。
12、隙,因此能够防止对支承该旋转轴的轴承38、44施加不需要的载荷。0022 减速器4具有由齿数不同的2个齿轮构成的2对齿轮组(42、35、33、43),2级减速从排气涡轮6传递的旋转并进行输出。另外,减速器4的级数可以是1级,也可以是3级以上。排气涡轮6的转速有时也达到100,000rpm,因此利用减速器4使该旋转减速之后向发电机2传递。发电机2高速旋转时发电效率高,因此以比以往的发电机2高的速度(例如20,000rpm)进行驱动。0023 以往利用发动机1等驱动发电机2,此时发电机2的转速是比较低的旋转,高速驱动受到限制。与此相对,在本实施方式中,由于利用高速旋转的排气涡轮6来驱动发电机2旋转。
13、,因此能够容易地使发电机2的转速高速化。说 明 书CN 102753375 A3/4页50024 当排气涡轮6的转速达到极限值(例如130,000rpm)以上时,排气涡轮6有可能破损。因此,检测由发电机2发出的交流电的频率,利用逆变器8增大电负荷,从而施加电制动,抑制排气涡轮6过旋转。由此,不需要像以往的涡轮发动机那样利用废气旁通减压阀(wastegate valve)来旁路排气,因此能够使系统简单化。0025 另外,利用从发动机1的滑油泵喷出的润滑油来进行联轴器5的润滑、冷却以及减速器4的润滑。由于减速器4不会达到高温,因此不需要特别进行冷却。因此,设置在减速器4的齿轮箱34的下部的回油口3。
14、6配置在比齿轮箱34的下端稍微靠上方的位置。由此,通过利用齿轮35卷起被积存在齿轮箱34底部的油料,能够润滑减速器4内部的齿轮42、35、33、43及轴承44。0026 另一方面,本实施方式中的混合动力车辆除了上述结构以外,还具有电池9、逆变器8及控制器10。0027 电池9储备由发电机2发出的电力,并且向马达13供给电力。0028 逆变器8将由发电机2发出的电力转换为直流电并向电池9输送。另外,逆变器8能够电调整发电机2的负荷,通过增大发电负荷,能够抑制排气涡轮6的转速上升。0029 控制器10向马达13供给被储备在电池9中的电力,并且对致动器16发出与节气门17的开度信号相关的指令,该致动。
15、器16驱动用于调整发动机1的吸入空气量的节气门17。0030 由被排气涡轮6的旋转驱动的发电机2发出的电力被具有负荷调整功能的逆变器8转换为规定电压(例如200V)的直流电,储备到电池9中。储备在电池9中的电能经由控制器10供给到马达13,马达13驱动主驱动轴12。0031 通过如上所述那样使马达13产生驱动力,如果使驱动轮旋转所需的转矩恒定,则能够使发动机1产生的转矩减小马达13的转矩的相应部分,因此能够相应地抑制部分的燃料消耗。0032 另外,当加速时等需要较大的转矩时,能够利用马达13来辅助发动机1的驱动力,因此通过减小发动机1的排气量,使发动机1小型化,能够降低摩擦损失,同时确保相当于。
16、大排气量的输出。0033 另外,当电池9的SOC(蓄电状态)为规定量以上时,也可以构成为不经由电池9而直接向马达13供给由发电机2发出的电力。由此,不管充电、放电效率如何,都能够将从排气能量中回收的能量更有效地用作车辆的驱动力。0034 而且,控制器10在低速低负荷运转时等发动机1的燃料消耗率(热效率)差的运转范围中,为了提高燃料消耗率而增大发动机1的负荷。0035 在此,参照图4说明发动机1的燃料消耗率。图4是表示发动机1的转速或车速、轴转矩及燃料消耗率的关系的对应表。如图4所示,燃料消耗率在转速为产生发动机1的最大转矩的转速范围前后且在负荷大的状态A处达到最高,随着远离状态A,燃料消耗率恶。
17、化。0036 图4的虚线表示在平坦的路面行驶时所需的转矩。当将以转速n行驶所需的转矩设为Tb时,在作为n与Tb的交点的点B处,由于大大远离了状态A,因此燃料消耗率差。0037 因此,控制器10对致动器16发出增大节气门17的开度的指令,并且增大马达13的发电负荷。由此,能够使将转速保持为n的状态下使行驶所需的转矩向Tc增大,发动机说 明 书CN 102753375 A4/4页61的运转状态成为点C的状态,因此燃料消耗率提高。0038 即,一边恒定地保持车速一边使发动机1以燃料消耗率高的高负荷运转,能够将行驶所需的功以上的能量转换为电能并预先储备到电池9中。通过增大马达13的发电量,发电、充电损。
18、失增大,但是如果由改善燃料消耗率带来的增益大于发电、充电损失,则能够改善燃料消耗率。而且,此时,由于从排气涡轮6回收的能量的量增大,因此作为系统整体的效率进一步提高。0039 如上所述,本实施方式中的混合动力车辆是将至此废弃的排气的动能转换为电能并作为驱动力使用的混合动力车辆,与像以往那样利用发电机2将发动机1的驱动力转换为电能的混合动力车辆以及将从驱动轮传递来的功(动能)转换为电能的混合动力车辆,在构思上完全不同。0040 另外,在本实施方式中的混合动力车辆中,能够追加这些像以往的混合动力系统那样利用马达13进行能量的回收的结构。在该情况下,只要将马达13用作能够力行(消耗电力来产生驱动力)。
19、/再生(被外力驱动而旋转来进行发电)的电动发电机即可。即,在滑行时马达13作为发电机2进行动作且电力如图1的虚线所示流动,储备到电池9中。0041 如上所示,在本实施方式中,利用排气涡轮6回收发动机1的排气所具有的能量,将回收的能量转换为电力并驱动马达13,因此能够与马达13驱动相应地使发动机1的驱动力降低马达,能够提高作为车辆整体的总热效率并改善燃料消耗率。0042 另外,暂时将由发电机2发出的电力预先储备到电池9中,当车辆的要求驱动力增大时,能够向马达13供给电力,因此能够高效地回收从发动机1排出的能量,能够提高总热效率。0043 而且,当排气涡轮6的转速超过上限转速时,增大发电机2的发电。
20、负荷,因此不使用废气旁通减压阀等就能够抑制排气涡轮6过旋转,能够使系统简单化。0044 而且,对通过增大发动机1的负荷能否提高发动机1的燃料消耗率进行判断,当判断为能够提高时,通过增大马达13的发电负荷来增大发动机1的负荷,因此使发动机1以燃料消耗率高的高负荷运转,能够将行驶所需的功以上的能量转换为电能并预先储备到电池9中。因此,能够提高车辆的总热效率。0045 而且,由于利用减速器4来降低排气涡轮6的转速并向发电机2传递,因此能够使发电机2以发电效率高的转速旋转。0046 而且,由于在排气涡轮6与减速器4之间设有联轴器5,因此能够防止排气涡轮6的热量向减速器4传递,并且能够吸收旋转轴的微小的。
21、错动,因此能够防止对轴承38、44施加过度的载荷。0047 以上,说明了本发明的实施方式,但是上述实施方式只不过是示出了本发明的应用例,并不是将本发明的保护范围限定于上述实施方式的具体结构的主旨。在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变形。0048 本申请基于2010年12月14日向日本特许厅提交的特愿2010-277911号主张优先权,该申请的全部内容均通过参照编入到本说明书中。说 明 书CN 102753375 A1/4页7图1说 明 书 附 图CN 102753375 A2/4页8图2说 明 书 附 图CN 102753375 A3/4页9图3说 明 书 附 图CN 102753375 A4/4页10图4说 明 书 附 图CN 102753375 A10。