带有提供降低排放物的驱动系统的车辆

摘要

本发明涉及带有提供降低排放物的驱动系统的车辆。根据示例性实施例，提供了用于电动车辆或混合动力电动车辆的驱动系统，其提供降低的电磁排放物。该系统包括但不限于电动马达和带有能容纳一部分驱动轴的套环的变速器。套环的内径与驱动轴的外径成比例，目的是在变速器和驱动轴之间建立电容耦合，由此降低沿驱动轴的电磁排放物。

说明书

技术领域

技术领域主要涉及针对电动车辆或者混合动力电动车辆的驱动系统的系统及方法，特别是涉及提供降低电磁排放物的驱动系统的系统和方法。

背景技术

电动车辆和混合动力车辆通常包括交流（AC）电马达，其由直流（DC）电源驱动，比如高压蓄电池组。蓄电池组将直流电提供至逆变器模块，其执行快速切换功能，以能够将直流电转换为驱动交流电马达的交流电。

逆变器的快速切换还会产生电磁干扰（EMI），其被证明是传导干扰或辐射排放物，会阻碍车辆中的无线电接收装置或其它电子装置的正常操作。另外，EMI还有可能从车辆向周围环境辐射，在某些国家这有可能会超出许可的EMI水平。因此，非常需要为电动车辆或混合动力电动车辆内的EMI排放物提供一个简单、可靠而划算的解决方案。另外，本发明其他可取特征以及特点将通过下面结合附图理解的具体描述以及前述技术领域和背景技术而变得易于理解。

发明内容

根据示例性实施例，提供了一种用于电动车辆或混合动力电动车辆的驱动系统，该系统提供了降低的电磁排放物。该系统包括电动马达和带有能容纳一部分驱动轴的套环的变速器。套环的内径与驱动轴的外径成比例，从而在变速器和驱动轴之间建立电容耦合，由此降低了沿驱动轴的电磁排放物。 

根据另一个示例性实施例，提供了一种用于电动车辆或混合动力电动车辆的驱动系统，该系统提供了降低的电磁排放物。该系统包括电动马达和与驱动轴联结的变速器。套管与变速器联结并围绕着驱动轴的至少一部分延伸。套管的内径与驱动轴的外径成比例，从而在变速器和驱动轴之间建立电容耦合，由此降低沿驱动轴的电磁排放物。

本发明还提供了如下方案：

方案1. 一种车辆，包括：

电动马达；

具有外径的驱动轴；以及

具有将驱动轴与电动马达相联结的套环的变速器，套环的内径构造为可以容纳驱动轴的外径，并在变速器和驱动轴之间形成电容耦合。

方案2. 根据方案1所述车辆，其中套环的内径约为102毫米。

方案3. 根据方案1所述车辆，其中驱动轴的外径约为101.8毫米。

方案4. 根据方案1所述车辆，其中套环的长度约为154毫米。

方案5. 根据方案1所述车辆，其中电容耦合约为8.5毫微法拉。

方案6. 根据方案1所述车辆，其中电容耦合提供了一条在1MHz下到达搭铁的低阻抗路径。

方案7. 根据方案6所述车辆，其中电容耦合提供了一条在1MHz下到达搭铁的约1.9 ohm的低阻抗路径。

方案8. 根据方案1所述车辆，其中套环机械地且电气地同变速器相联结。

方案9. 一种车辆，包括：

          电动马达；

          带有滑动叉的驱动轴；

          变速器，其通过在电容界面处接收滑动叉来与电动马达和驱动轴联结，电容界面围绕滑动叉的至少一部分延伸。

方案10. 根据方案9所述车辆，其中的电容界面包括套环，套环的内径与滑动叉的外径成比例以产生电容耦合。

方案11. 根据方案10所述车辆，其中套环一体地形成在变速器内。

方案12. 根据方案10所述车辆，其中套环机械地且电气地同变速器相联结。

方案13. 根据方案10所述车辆，其中电容耦合名义上是8.5毫微法拉。

方案14. 根据方案9所述车辆，其中电容界面提供一条在1MHz下到达搭铁的低阻抗路径。

方案15. 一种车辆，包括：

电动马达；

          驱动轴；

          变速器，其联结至电动马达和驱动轴，且具有联结至变速器并围绕驱动轴的一部分延伸的套管，套管的内径与驱动轴的外径成比例，从而在变速器和驱动轴之间建立电容耦合，由此降低沿驱动轴的电磁排放物。

方案16. 根据方案15所述车辆，其中套管的内径约为102毫米。

方案17. 根据方案15所述车辆，其中驱动轴的外径约为101.8毫米。

方案18. 根据方案15所述车辆，其中电容耦合约为8.5毫微法拉。

方案19. 根据方案15所述车辆，其中电容耦合提供了一条在1MHz下到达搭铁的低阻抗路径。

方案20. 根据方案15所述车辆，其中套管围绕着联结到驱动轴的滑动叉的至少一部分延伸。

附图说明

本发明主题将在以下结合下列附图进行描述，附图中相同的附图标记表示相同的元件，且：

图1展示了根据示例性实施例的车辆；

图2展示了根据示例性实施例的适合在图1中的车辆中使用的变速箱；且

图3展示了适合与图2中的变速箱一起使用的套环或套管。

具体实施方式

下列详细描述实质上仅为示例性，并不意在限制本发明的主题或其使用。另外，没有受在上述技术领域、背景技术、发明内容或下述具体实施方式中出现的任何明示或暗示的理论的约束的意思。

下面描述涉及“连接”或“联结”在一起的元件或特征。如此处使用的，“连接”可以指一个元件/特征与另一个元件/特征直接结合（或直接连通），并不一定是机械地。与此类似，“联结的”可以指一个元件/特征与另一个元件/特征直接或间接结合（或直接或间接连通），并不一定是机械地。但是，应了解到尽管两个元件有可能在下列一个实施例中描述为“连接的”，但在另一个可供选择的实施例中类似的元件也有可能是“联结的”，反之亦然。因此，尽管此处显示的示意图描述了元件的示例布置，在实际的实施例中也有可能出现额外中间元件、装置、特征或部件。还应了解到图1-3仅作为示例性使用，并不一定按比例制作。

图1展示了根据一个实施例的混合动力电动车辆20。车辆20有可能是许多不同类型车辆中的一种，比如轿车、旅行车、卡车或运动型多功能车（SUV），也有可能是两轮驱动（2WD）、四轮驱动（4WD）或全轮驱动（AWD）。车辆20还有可能包括许多不同类型发动机中的任一种或任意组合，比如以汽油或柴油为燃料的燃烧发动机、弹性燃料车（FFV）发动机（即使用汽油和乙醇的混合物），以气体化合物（例如氢气和/或天然气）为燃料的发动机、燃烧/电动马达混合动力发动机、以及电动马达。

在图1的示例性实施例中，车辆20包括车架22，四个车轮24，以及电子控制系统26。尽管没有特别显示，车架包括底盘和安置在底盘上的车身，其基本围封了车辆20的其他部件。车轮24每一个都旋转联结在车架22相应的角部附近。虽然图1出于易于描述的目的以非常简化方式描述了各种电气和机械连接和联结，但车辆20的实际实施例中当然会使用其他车辆工业所熟知的实体部件和装置。

图1中所示的车辆20是AWD混合动力电动车辆，并进一步包括前致动器28，其通过驱动轴56联结到后致动器组件30，且致动器28和30分别通过多个车桥58联结到车轮24。前致动器28包括内燃发动机36、前马达/变速器组件38、前电源逆变器40和润滑液存储箱41。后致动器30包括后马达/变速器组件44和后电源逆变器46。电子控制系统26与前致动器组件28、后致动器30、蓄电池34和逆变器40和46之间可操作地通信。尽管没有详细展示，电子控制系统26包括不同的传感器和自动控制模块，或用于使车辆20的运行更为可靠和安全而使用的电子控制单元（ECU）。

前马达/变速器组件38包括套环39，其可一体地形成在前马达/变速器组件38的箱内，或可以作为单独的件（比如套管）与前马达/变速器38之间机械且电气地联结。套环39内径按比例地略大于驱动轴56的外径，或至少略大于驱动轴的至少一部分的外径，如滑动叉（在图2中进行更为详细的讨论），这允许驱动轴56在车辆20的悬挂（未显示）在运行期间工作时能够必要地移动。套环（或套管）39和驱动轴56（或滑动叉）的按比例设计形成间隙，其在驱动轴56和前马达/变速器38之间建立电容耦合。电容耦合将高频电流分流至底盘（搭铁），否则该电流将会沿着驱动轴56行进而产生电磁辐射或干扰（EMI）。

现在参照图2，图2中显示的前马达/变速器组件38的壳体38'包括一体的套环39，其围绕驱动轴56的滑动叉56'的至少一部分。通常，万向接头57将驱动轴56联结到滑动叉56'，这使得驱动轴的长度能够伸展或收缩（借助于滑动叉移入或移出壳体38'），从而对车辆悬挂系统的运行进行补偿。

如上所述，逆变器（图1中的40和46）可能会导致电磁流，这是因为逆变器快速的切换运行所致。此类电磁流将趋向于沿驱动轴56行进，其有可能形成天线（由于驱动轴56的部分电感所致），其将电磁能（EMI）辐射进入车辆不同的电子系统内，和/或进入四周环境内。传统降低EMI的方法包括将导电性电缆与不同的底盘（车辆搭铁）点进行联结（螺栓连接）。但是，这种做法需要大量劳力，而且电缆有可能随着时间老化或无法满足车辆使用寿命年限内的使用。

根据不同的实施例，在壳体38'和驱动轴56（或滑动叉56'）之间形成电容耦合，其将此类电磁流分流至底盘（即搭铁），这可以带来诸如降低EMI之类的好处。电容耦合是通过在壳体38'和驱动轴56之间形成的受控间隙建立，间隙是通过对套环（或套管）39的内径和滑动叉56'的外径进行比例控制形成的。电容耦合可通过为电磁流提供与由部分电感引起的驱动轴56阻抗相比较低的阻抗路径形成，其可以通过以下公式表示： 

                                                 

其中：l为驱动轴56的长度；

        r为驱动轴56的半径

          为空气导磁系数。 

在一个实施例中，壳体38'有一体形成在壳体38'内的套环39。这可以通过精确的钻孔或镗削至容差来实现，将根据图3对此进行讨论。电容耦合的设计目的是提供一条到底盘（搭铁）的在待被减少或消除以实现EMI控制的所感兴趣频率下的低阻抗路径。因此，可通过控制套环39和滑动叉56'之间电容界面的直径来减少或消除各种干扰信号。

参照图3，其更详细地显示套环或套管39及其与驱动轴56的滑动叉56'间的界面。套环或套管39可以环绕滑动叉56'的全部或部分延伸以在其间产生电容界面。尽管为了方便将滑动叉56'示出为圆柱体，但应当理解的是，滑动叉的商业实施例会拥有表面有沟槽或棱纹的表面，其与前马达/变速器（图1中的38）中的匹配界面相联结。

在图3中所展示的实施例中，套环39可以作为单独件（套管）形成，其应以机械和电气地与壳体（图2中的38'）相联结，如通过压配合、螺栓连接或任何其他适合的联结方式。在示例性实施例中，套管39的名义长度60为154毫米（在一体式实施例中这将是在镗削入壳体38'内的名义深度），套管（或套环）39的内径62名义上为102毫米，滑动叉56'的外径64名义上为101.8毫米。这些尺寸的比例在滑动叉56'和套管（或套环）39之间产生了一个0.1mm的间隙。这种比例比值产生了电容，可以通过以下方式计算： 

 

其中：? 为空气导磁系数；

L为套环39的长度60；

            a是套环39的内径62；且

            b是滑动叉56’的外径64。 

从等式2中可知，应当理解的是，建立了约8.5nf的等效电容，其提供一条在1MHz下到达底盘（即搭铁）的约1.9ohm的低阻抗路径。通过使用其他尺寸，可以根据需要减小或消除的所感兴趣的频率而建立其它电容值和到达底盘的低阻抗路径。在套环39和滑动叉56'之间界面处的电容耦合通常成本较低并且可靠，因为没有其他的移动零件或老化零件。本说明书的实施例因此提供了减少或消除电动车辆或混合动力电动车辆内的EMI的一种简单、有效并且可靠的方式。

上述发明内容和具体实施方式中展示了至少一个示例性实施例，但应理解的是，还存在大量的变化形式。还应理解的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅作为范例之用，而决不是意在以任何方式限制本发明的范围、应用性、或者构造。更准确地说，上述发明内容和具体实施方式将为本领域技术人员提供实施示例性实施例或多个示例性实施例的一种便捷的路线图。应理解到，在不脱离所附权利要求书及其法律等同方式中所规定的本发明的范围的情况下，可以对功能以及元件布置做出不同的改变。