V應(yīng)用中，所述組合式馬達(dá)可以是主推進(jìn)馬達(dá)，其主要目的是電池續(xù)航里程擴(kuò)充器，而在并聯(lián)HEV應(yīng)用中，所述組合式馬達(dá)在加速或啟動(dòng)過程中將替代或者作為內(nèi)燃機(jī)(ICE)的補(bǔ)充，減輕ICE的負(fù)載并且降低油耗。
[0035]將組合式馬達(dá)結(jié)合到包括電動(dòng)馬達(dá)控制器、具有與其自身相關(guān)的管理系統(tǒng)的電池、包括蓄能器、蓄液器和閥控制模塊的液壓能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，以及協(xié)調(diào)和優(yōu)化所有的部件以最大化車輛范圍且最小化插電式電力消耗的總體系統(tǒng)控制器的EV或PHEV系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了其自身的功效優(yōu)化。
[0036]所述組合式馬達(dá)的其它非車輛應(yīng)用為那些具有高初始扭矩要求以克服高系統(tǒng)慣性，并且頻繁啟停的應(yīng)用。具體設(shè)備例如是絞盤機(jī)、電梯、鋸木廠設(shè)備、制造工具，以及其它通常采用電動(dòng)馬達(dá)作為組合式馬達(dá)的備選的裝置。
[0037]本發(fā)明的用在車輛中的組合式馬達(dá)的一種實(shí)施方案包括如下的部件或子系統(tǒng):
[0038]所述組合式馬達(dá)；
[0039]電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)控制器；
[0040]液壓閥控制器；
[0041]電動(dòng)能量存儲(chǔ)裝置，例如電池或超級(jí)電容器；
[0042]電池管理系統(tǒng)；
[0043]高壓液壓能量存儲(chǔ)裝置，例如蓄能器；
[0044]低壓液壓流體蓄液器；
[0045]液壓閥控制模塊；
[0046]維持系統(tǒng)溫度要求的冷卻系統(tǒng)；
[0047]系統(tǒng)或者執(zhí)行控制器；
[0048]所述系統(tǒng)控制器協(xié)調(diào)并且優(yōu)化所有的部件和子系統(tǒng)以最大化車輛范圍并且最小化電能消耗。所述控制器必須具有足夠的傳感器和控制系統(tǒng)響應(yīng)能力，以允許其能夠以平順的方式(通常被看作是反饋回路中的遲滯現(xiàn)象)平衡所述組合式馬達(dá)的電動(dòng)和液壓動(dòng)力生成元件，用于最大化電動(dòng)和液壓效率貢獻(xiàn)并且在能量源之間形成安全、無縫的過渡。在預(yù)定的條件下，所述控制器可以隔離或管理所述組合式馬達(dá)使其以故障自趨模式運(yùn)行。
[0049]所述控制器包括精細(xì)化控制算法或者簡單的PID(比例積分微分)控制方法。對(duì)于特定的應(yīng)用，尤其是集成的原始設(shè)備制造商(OEM)車輛應(yīng)用，所述控制器通過CANbus或者其它車載系統(tǒng)和傳感器與關(guān)鍵車輛子系統(tǒng)交接，以獲取車輛信息或者提供與所述組合式馬達(dá)系統(tǒng)相關(guān)的信息。
[0050]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案包括包圍并且與液壓徑向活塞環(huán)凸輪馬達(dá)集成到一起的大直徑電動(dòng)環(huán)形馬達(dá)。這樣形成一個(gè)同軸且共面的組合式液壓和電動(dòng)馬達(dá)，使其具有軸向緊湊性并且具有大的有效直徑。通過將所述馬達(dá)的扭矩產(chǎn)生結(jié)構(gòu)定位在最大可能半徑處，或者盡可能接近于所述馬達(dá)的周邊的位置而獲得大的有效直徑，并且同時(shí)為電動(dòng)和液壓馬達(dá)提供效率、扭矩、冷卻和封裝效益。所述組合式馬達(dá)的集成體系結(jié)構(gòu)允許對(duì)電磁定子芯中的結(jié)構(gòu)進(jìn)行冷卻，例如槽和通道，其中被用于操作液壓馬達(dá)的液壓流體可以被循環(huán)以冷卻定子芯和繞組。
[0051 ]大直徑、低高度的組合式馬達(dá)可以通過如美國專利申請(qǐng)系列號(hào)為N0.12/808,664的美國專利申請(qǐng)，現(xiàn)在為美國專利N0.8，798，828的“車輛的動(dòng)能回收和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)”所公開的直角齒輪箱被固定或安裝在車輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，其中所述組合式馬達(dá)被固定在車輛底盤或框架中，此時(shí)組合式馬達(dá)軸基本上豎直定向并且垂直于車輛驅(qū)動(dòng)軸。包括至少一個(gè)直角齒輪組的所述直角齒輪箱可以包括但不限于差速器、齒圈和小齒輪，螺旋和錐形齒輪組，將豎直組合式馬達(dá)驅(qū)動(dòng)力傳遞給車輛的水平驅(qū)動(dòng)軸或傳動(dòng)軸。低高度的組合式馬達(dá)的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)在于其“平整”和“薄”，使其能夠被固定在車輛下方的底盤中，形成較低的重心，但是還沒有明顯侵犯車輛的離地間隙和內(nèi)部或存儲(chǔ)空間。
[0052]本發(fā)明可以被用在安裝有輪轂的輪內(nèi)應(yīng)用以及用于內(nèi)側(cè)或外側(cè)軸上應(yīng)用，其中所述組合式馬達(dá)的軸向緊湊性和“平整”可能是有利的。
【附圖說明】
[0053]參照附圖描述本發(fā)明示意性的實(shí)施方案。具有類似功能的部件在附圖中采用相同的指示標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)注。
[0054]圖1A和IB分別是示意性地顯示包括同心地定位在電動(dòng)環(huán)形或盤式馬達(dá)內(nèi)部并且與其共面的液壓徑向活塞環(huán)凸輪馬達(dá)的組合式電動(dòng)和液壓馬達(dá)的橫截面?zhèn)纫晥D和平面視圖。
[0055]圖1C為圖1B所示的組合式馬達(dá)的放大視圖，顯示出活塞處于縮回模式，被壓力推入到氣缸中以使得位于所述活塞頂部的輥?zhàn)記]有與所述環(huán)形凸輪的波紋狀多葉瓣內(nèi)表面滾動(dòng)接觸。
[0056]圖2A和2B分別為示意性地描繪包括同心地定位在美國專利6，552，460 ; 6，930，433;7，432，623和7，863，784中公開的電動(dòng)軸向通量環(huán)形類型馬達(dá)內(nèi)部并且與其共面的液壓徑向活塞環(huán)凸輪馬達(dá)的組合式電動(dòng)和液壓馬達(dá)的橫截面?zhèn)纫晥D和平面視圖。
[0057]圖3示意性地示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中組合式馬達(dá)與直角齒輪箱集成、接合、組合或連接到一起。
[0058]圖4A和4B分別為圖3描述的安裝在裝配有作為主推進(jìn)馬達(dá)的組合式馬達(dá)的后部供能的巴士的實(shí)施方案的示意性下側(cè)視圖和側(cè)部視圖。
[0059]圖4C和4D分別為圖3描繪的安裝在裝配有作為主推進(jìn)馬達(dá)的組合式馬達(dá)的前軸供能的鏟車車輛的實(shí)施方案的示意性下側(cè)視圖和側(cè)部視圖。
[0060]圖5A和5B分別為圖3描繪的安裝在前部供能的內(nèi)燃機(jī)載重汽車底盤中的組合式馬達(dá)的示意性下側(cè)視圖和側(cè)部視圖，其中組合式馬達(dá)作為所述內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力補(bǔ)充。
[0061]圖6，7和8分別為在電動(dòng)城市巴士應(yīng)用中，液壓和電動(dòng)的組合效率以及新型馬達(dá)所獲得效率;所述組合式馬達(dá)和具有類似功率的電動(dòng)馬達(dá)的凈能量需求的對(duì)比；以及標(biāo)準(zhǔn)化的驅(qū)動(dòng)循環(huán)，顯示出由組合式馬達(dá)供能的城市巴士與常規(guī)的電動(dòng)馬達(dá)供能的類似的巴士相比效率提尚。
[0062]圖9A和9B為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的示意性圖示，其中電動(dòng)馬達(dá)子系統(tǒng)與液壓馬達(dá)子系統(tǒng)相鄰堆疊并且不共面，并且定子和轉(zhuǎn)子組件彼此同軸布置。在圖9A中，電動(dòng)馬達(dá)子系統(tǒng)為環(huán)形馬達(dá)設(shè)計(jì)，在圖9B中，電動(dòng)馬達(dá)子系統(tǒng)不是環(huán)形馬達(dá)設(shè)計(jì)并且沒有被配置成包圍液壓馬達(dá)子系統(tǒng)。
[0063]圖1OA示意性地示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中電動(dòng)和液壓馬達(dá)子系統(tǒng)同軸布置并且彼此共面，具有共用的定子組件但是具有獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子以使得電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子能夠以與液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子不同的旋轉(zhuǎn)速度(固定或變化的速度)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0064]圖1OB示意性地示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，其中電動(dòng)和液壓馬達(dá)子系統(tǒng)同軸布置且彼此共面，具有共用的定子組件但是具有獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子以使得電動(dòng)馬達(dá)轉(zhuǎn)子能夠以與液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)子不同的旋轉(zhuǎn)速度(固定或變化的速度)旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施方案包括脫離機(jī)構(gòu)以使得液壓馬達(dá)子系統(tǒng)能夠與電動(dòng)馬達(dá)子系統(tǒng)脫離并重新接合。
[0065]圖1lA示意性地示出安裝在前輪驅(qū)動(dòng)車輛中的組合式馬達(dá)，所述馬達(dá)通過圖3所示的直角齒輪箱與所述前軸傳動(dòng)接合。
[0066]圖1lB示意性地示出安裝在后輪驅(qū)動(dòng)車輛中的組合式馬達(dá)，所述馬達(dá)通過圖3所示的直角齒輪箱與所述后軸傳動(dòng)接合。
[0067]圖1lC示意性地示出安裝在四輪驅(qū)動(dòng)車輛中的兩個(gè)組合式馬達(dá)，所述馬達(dá)通過圖3所示的直角齒輪箱與所述前軸和后軸傳動(dòng)接合。
【具體實(shí)施方式】
[0068]現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案。
[0069]在優(yōu)選的實(shí)施方案中，為了使液壓和電動(dòng)扭矩最大化并且使整體的軸向長度最小化，即液壓環(huán)凸輪與活塞的交界面和電磁永磁體交界面被定位成盡可能地接近所述組合式馬達(dá)的周邊，以使得作用力被施加到其上的半徑最小化。因此，事實(shí)上，對(duì)于馬達(dá)總直徑相同的情況來說，為了獲得最大的有效扭矩半徑，電動(dòng)環(huán)狀馬達(dá)必須圍繞液壓環(huán)狀凸輪馬達(dá)同心地定位而不是液壓馬達(dá)圍繞電動(dòng)馬達(dá)定位。
[0070]在本發(fā)明的第一典型實(shí)施方案中，圖1A和IB所示的為示意性地示出包括同心地定位在電動(dòng)環(huán)狀或盤式馬達(dá)內(nèi)部并且與其共面的液壓徑向活塞環(huán)凸輪馬達(dá)的組合式電動(dòng)和液壓馬達(dá)的橫截面?zhèn)纫晥D和平面視圖。
[0071]定子組件21包括定子結(jié)構(gòu)I和定子組件3，液壓馬達(dá)輪轂組件23被附著到定子結(jié)構(gòu)I，其中定子組件3包括定子芯42和線圈繞組43。液壓馬達(dá)輪轂組件23包括液壓馬達(dá)輪轂6，液壓馬達(dá)輪轂6包括一個(gè)徑向的氣缸7陣列，活塞8被設(shè)置在氣缸7中，每個(gè)活塞8均固定有輥?zhàn)?。活塞8被增壓以向外推動(dòng)使得輥?zhàn)?與環(huán)狀凸輪5的波紋狀、多葉瓣?duì)顑?nèi)表面滾動(dòng)接合從而致動(dòng)氣缸7內(nèi)部的活塞8。
[0072]液壓馬達(dá)輪轂組件23還包括未示出的閥和液壓流體通道組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠使所述液壓馬達(dá)輪轂組件23具有液壓供能和栗送功能。
[0073]轉(zhuǎn)子組件22包括環(huán)狀凸輪5附著到其上的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2。背部鐵環(huán)15被附著到環(huán)狀凸輪5的外表面。一個(gè)陣列的永磁體4與定子組件3(包括定子芯42和線圈繞組43)電磁接合，并且被附著到背部鐵環(huán)15。如果環(huán)狀凸輪5由合適的黑色金屬制成，那么永磁體4可以被直接附著到環(huán)狀凸輪5并且不需要背部鐵環(huán)15。馬達(dá)軸11被附著到轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)2。轉(zhuǎn)子組件22通過軸承10被可旋轉(zhuǎn)地安裝到定子組件21。在圖1B中，沒有示出定子結(jié)構(gòu)I，這樣可以顯示出內(nèi)部部件。
[0074]由于流體流動(dòng)的限制，液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)速度受到限$1」。超出特定的旋轉(zhuǎn)速度，它們會(huì)停止產(chǎn)生扭矩并且變得不工作。電動(dòng)馬達(dá)與液壓馬達(dá)相比，