[0001] 本发明涉及电动车辆领域，具体而言涉及一种用于车辆、尤其是电动车辆的动力总成。此外，本发明还涉及一种用于控制动力总成的方法、一种用于控制车辆的方法、一种用于车辆的控制系统、一种相应的车辆以及一种计算机程序产品。

[0002] 现今，空调系统早已成为车辆中的必备配置。随着空调技术的发展以及车辆智能化进程的深入，对车辆空调系统的研究与开发也在不断发展。

[0003] 在燃油驱动的传统车辆中，传统的空调压缩机通常由发动机通过皮带或者齿轮传动机构来驱动。在发动机运行时，空调压缩机即可开始工作，从而在冬季提供采暖、在夏季提供制冷等功能。

[0004] 随着电动车辆的逐渐发展，电动车辆中的空调系统也进行了相应的改变。在电动车辆、尤其是纯电动车辆静止时，与传统的发动机作为动力源不同地，由于驱动电机不转动，驱动电机无法带动传统的空调压缩机运行。因此，电动车辆的空调系统通常需要配备专用的高压空调压缩机，其由电动车辆的动力电池的电能驱动。

[0005] 然而，这种高压空调压缩机相比传统的空调压缩机不仅是昂贵的且需要对其进行相应改型，而且故障率也是较高的。

[0006] 因此，针对上述问题中的至少一些仍然存在对现有技术的改进需求。

[0073] 为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施方式对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用于解释本发明，而不用于限定本发明的保护范围。

[0074] 在本说明书中，为了方便起见，使用“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。构成要素的位置关系根据描述每个构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在说明书中说明的词句，根据情况可以适当地更换。

[0075] 在现有技术中，电动车辆由于无法使用如燃油车辆中那样的传统空调压缩机而通常配备专用的高压空调压缩机，该高压空调压缩机配备自己的压缩机电机并且由动力电池提供能量。然而，该专用的高压空调压缩机由于针对电动车辆专门设计而造成成本昂贵并且故障率较高等问题。此外，相比传统的空调压缩机，在该高压空调压缩机中增加了多个部件，这也进一步造成安装空间、重量以及整车集成等问题。

[0076] 为了解决现有技术中的问题中的至少一些，下面结合附图详细描述本发明的技术方案。

[0077] 图1示出了本发明的车辆1的一个实施例的示意图。

[0078] 在该实施例中，车辆1构造为纯电动乘用车辆，其包括动力总成2以及控制系统5。控制系统5与动力总成2数据连接(如虚线所示)并且用于控制动力总成2以运行车辆1。

[0079] 在本发明中，“数据连接”理解为控制系统5与动力总成2以能够双向传输数据和信号地彼此连接。在一个实施例中，数据连接通过车辆总线BUS来进行。替代地或附加地，数据连接也可以通过无线通信网络来实现。

[0080] 需要说明的是，图1仅是示意性地示出车辆1的动力总成2以及控制系统5。由于车辆1的其他部件或系统并非本发明的重点，因此，在此省去对这些部件和系统的表示和描述。

[0081] 图2示出了本发明的用于车辆1的动力总成2的一个实施例的示意图。

[0082] 在该实施例中，动力总成2包括驱动电机21、车轮驱动轴24、传动装置25、逆变器27，第二扭矩耦合单元28以及动力电池29。

[0083] 动力电池29示例性地构造为锂离子电池，例如三元锂电池或磷酸铁锂电池。然而也可以考虑其它类型的动力电池，例如钠离子电池。动力电池29布置在车辆1的底板中并且用于为车辆1提供电能。

[0084] 逆变器27用于将来自动力电池29的直流电流转换为用于驱动电机21的交流电流。由此，驱动电机21能够作为扭矩输出装置来驱动车轮驱动轴24，以实现车辆1的运行。如图2所示，车轮驱动轴24以两个半轴的形式构造并且用于分别驱动对应的车轮26。

[0085] 为了实现驱动电机21的转速与车轮26转速的平稳适配以及为了提高电机的效率，在驱动电机21与车轮驱动轴24之间布置有传动装置25。传动装置25示例性地构造为齿轮减速器，例如两级减速器，并且传动装置25能够与驱动电机21的电机轴(未进一步示出)以及车轮驱动轴24扭矩耦合，从而传动装置25能够以预先确定的传动比将驱动电机21的扭矩传递至车轮驱动轴24。

[0086] 在本发明中，“扭矩耦合”应理解为两个部件以能传递扭矩的方式接合，其并不限定具体的连接方式。也就是说，扭矩耦合可以包括直接的机械耦合或间接的机械耦合或者其他的耦合方式。

[0087] 此外，第二扭矩耦合单元28用于将车轮驱动轴24与驱动电机21扭矩耦合或脱耦。根据该实施例，第二扭矩耦合单元28也构造为电磁离合器并且布置在传动装置25与车轮驱动轴24之间。在该情况下，驱动电机21的电机轴与传动装置25的输入轴直接机械连接，例如通过齿轮或者联轴器连接(在此未详细示出)。

[0088] 此外，在该实施例中，动力总成2还包括机械储能装置22和空调系统23。机械储能装置22能够选择性地与驱动电机21扭矩耦合并且用于将驱动电机21的驱动能量存储为机械能量。

[0089] 机械储能装置22包括储能单元221和第三扭矩耦合单元222。第三扭矩耦合单元222用于选择性地将机械储能装置22与驱动电机21扭矩耦合并且示例性地也构造为电磁离合器。储能单元221示例性地构造为飞轮储能装置，其包括储能飞轮。示例性地，储能飞轮由碳素纤维制成，由此，在确保储能飞轮的足够的强度以及使用寿命的同时降低了整体重量。

[0090] 如图2所示，机械储能装置22布置在传动装置25的外部。替代地，机械储能装置22也可以集成在传动装置25中，由此进一步降低空间需求。

[0091] 第三扭矩耦合单元222能够与传动装置25直接机械连接，使得机械储能装置22经由传动装置25获取驱动电机21的驱动扭矩中的一部分或全部。由此，机械储能装置22将所获取的驱动扭矩(机械能量)借助储能飞轮以旋转动量的形式存储于储能飞轮中。

[0092] 在该实施例中，第三扭矩耦合单元222也能够选择性地将机械储能装置22与空调压缩机231扭矩耦合，从而能够将所存储的机械能量输出给空调压缩机231，以实现空调压缩机231的运行。

[0093] 在此，第三扭矩耦合单元222可以理解为一个或多个第三扭矩耦合单元222。

[0094] 空调系统23是如在燃油车辆中所使用的传统的空调系统。该空调系统23包括空调压缩机231以及未示出的其他部件，例如冷却剂循环回路、阀装置、蒸发器、冷凝器等。

[0095] 空调系统23还包括第一扭矩耦合单元232，其能够基于车辆1的运行状态选择性地将空调压缩机231与传动装置25或与驱动电机21扭矩耦合。

[0096] 根据该实施例，第一扭矩耦合单元232也构造为电磁离合器。如图2所示，借助第一扭矩耦合单元232将空调压缩机231与传动装置25机械连接并且将驱动电机21的驱动扭矩中的一部分或全部传输给空调压缩机231。

[0097] 图3示出了本发明的用于车辆1的动力总成2的另一实施例的示意图。与图2中的动力总成2的实施例不同之处在于，在该另一实施例中，第二扭矩耦合单元28布置在驱动电机21与传动装置25之间并且用于将驱动电机21和传动装置25扭矩耦合或脱耦。也就是说，传动装置25与车轮驱动轴24机械连接。

[0098] 此外，机械储能装置22的储能单元221除了借助第三扭矩耦合单元222选择性地与空调系统23的空调压缩机231扭矩耦合之外，与图2相比，储能单元221还能够借助第三扭矩耦合单元222选择性地与驱动电机21的电机轴直接机械连接并且扭矩耦合。

[0099] 图4示出了本发明的用于车辆1的控制系统5的一个实施例的示意图。

[0100] 根据该实施例，控制系统5包括运行状态检测模块51。运行状态检测模块51用于检测车辆1的运行状态。示例性地，运行状态检测模块51包括车辆1的以下传感器中的至少一个：速度传感器、油门踏板传感器、制动踏板传感器、加速度传感器、电机转速传感器等。这些传感器仅仅是示例性的，在此未列举的、能够用于检测车辆1的运行状态的传感器都在本发明的行状态检测模块51的保护范围内。

[0101] 车辆1的运行状态能够由车辆1的以下运行参数中的至少一个表征：车辆速度、油门踏板深度、制动踏板深度、车辆加速度、电机转速、动力电池的电量等。这些运行参数仅仅是示例性地，在此未列举的、能够表征车辆1的运行状态的其他运行参数也属于本发明的内容。

[0102] 此外，控制系统5包括温度检测模块52、驾驶员愿望检测模块53和驾驶员靠近检查模块54。温度检测模块52构造为布置在车辆1中的温度传感器并且用于检测车内温度。驾驶员愿望检测模块53用于检测驾驶员愿望，其中，该驾驶员愿望代表驾驶员想要打开空调。在该实施例中，驾驶员愿望检测模块53可以构造为中控屏和/或麦克风，借助中控屏接收并检测呈触摸式输入形式的驾驶员愿望，例如驾驶员点击中控屏上的“空调On”的标识。替代地或附加地，借助麦克风接收驾驶员关于“打开空调”的语音输入。

[0103] 驾驶员靠近检查模块54用于检测驾驶员对车辆1的靠近。在此，驾驶员靠近检查模块54可以构造为或包括车外摄像头和/或RFID无线射频传感器。通过车外摄像头检测并且识别车辆1的驾驶员及其对车辆1的靠近。替代地或附加地，通过RFID无线射频传感器不仅实现对车辆1的驾驶员的靠近以及身份识别，而且还提供对车辆1的无钥匙进入的可能性。

[0104] 此外，控制系统5还包括控制模块55。控制模块55与运行状态检测模块51、温度检测模块52、驾驶员愿望检测模块53、驾驶员靠近检查模块54以及上述动力总成2数据连接(也参见图1)并且基于这些模块和动力总成2的数据和输入信号来输出用于控制动力总成2的控制信号。

[0105] 根据该实施例，控制模块55构造为车辆1的中央控制器。替代地，控制模块55构造为域控制器。

[0106] 下面，结合图1至图4继续描述本发明的方法100、200。

[0107] 图5示出了用于控制动力总成2的方法100的一个实施例的流程图。该方法100示例性地包括步骤S110至S130。

[0108] 在步骤S110中，检测车辆1的运行状态。在此，运行状态包括车辆1的解锁状态、启动状态、全功率输出状态、部分功率输出状态、停车状态和无功率输出行驶状态。

[0109] 在本发明中，解锁状态可以理解为车辆1从静止停放且断电的状态转变为激活且通电(上电)的状态。这类似于在传统车辆中将车钥匙插入车辆的钥匙插口中的状态。启动状态可以理解为驾驶员准备启动车辆并且踩踏油门踏板准备起步的状态。全功率输出状态可以理解为驾驶员的急加速，例如超车时的状态。部分功率输出状态可以理解为例如驾驶员在车辆行驶时稍微踩踏油门踏板的状态，停车状态可以理解为车辆停止并且可以随时起步的状态，无功率输出行驶状态可以理解为车辆在行驶时减速或者滑行的状态。

[0110] 车辆1的运行状态可以由上述控制系统5中的运行状态检测模块51检测出。

[0111] 在步骤S120中，检测驾驶员愿望，该驾驶员愿望代表驾驶员想要打开空调。这可以例如通过构造为中控屏或者麦克风的驾驶员愿望检测模块53来检测出。替代地或附加地，在步骤S120中还检测借助温度检测模块52检测车内温度。

[0112] 在步骤S130中，基于该运行状态和驾驶员愿望和/或车内温度选择性地将空调压缩机231与驱动电机21或与机械储能装置22扭矩耦合。

[0113] 例如，如果车辆处于启动状态或全功率输出状态或无功率输出行驶状态，则将空调压缩机231与驱动电机21扭矩脱耦。也就是说，在这些状态下，空调压缩机231无法从驱动电机21获取扭矩。然而，在检测到驾驶员愿望的情况下，在步骤S130中，将空调压缩机231与机械储能装置22扭矩耦合。由此，机械储能装置22能够与空调压缩机231机械连接并且将其存储的机械能量传输给空调压缩机231。

[0114] 替代地或附加地，在步骤S130中，将所检测的车内温度与预先确定的温度阈值进行比较，如果车内温度超过预先确定的温度阈值，则自动地将空调压缩机231与机械储能装置22扭矩耦合。

[0115] 在根据图2的动力总成2中，第一扭矩耦合单元232和第三扭矩耦合单元222均处于与驱动电机21的扭矩脱耦状态，仅借助第三扭矩耦合单元222将机械储能装置22与空调压缩机231扭矩耦合。类似情况也适用于图3的动力总成2。

[0116] 因此，即使在启动状态或全功率输出状态或无功率输出行驶状态下驱动电机21无法直接为空调压缩机231提供所需扭矩或者说能量，空调压缩机231也可以借助机械储能装置22正常工作。这尤其在寒冷的冬天和炎热的夏天实现非常好的用户体验。

[0117] 根据一个实施例，如果车辆1处于无功率输出行驶状态下，则可以将机械储能装置22与传动装置25扭矩耦合，以将车辆1的动能存储于机械储能装置22中。由此，进一步提高能量利用率。

[0118] 又例如，如果车辆1处于部分功率输出状态下，则将空调压缩机231选择性地与驱动电机21扭矩耦合。这基于驾驶员愿望以及车内温度。

[0119] 在部分功率输出状态下，驱动电机21能够同时驱动车辆1以及空调压缩机231和/或机械储能装置22。这通过相应地控制第一扭矩耦合单元232、第二扭矩耦合单元28和第三扭矩耦合单元222来实现。

[0120] 在根据图2的动力总成2中，空调压缩机231可以借助第一扭矩耦合单元232与传动装置25机械连接，并且机械储能装置22可以借助第三扭矩耦合单元222也与传动装置25机械连接。由于空调压缩机231和机械储能装置22都处于从驱动电机21至车轮传动轴24的扭矩流中并且获取驱动电机21提供的扭矩中的一部分，因此，能够确保空调压缩机231在车辆1行驶时的正常工作的同时将驱动电机21的一部分扭矩输出或者说能量存储在机械储能装置22中，以供备用。

[0121] 在根据图3的动力总成2中，机械储能装置22替代地与驱动电机21直接机械连接并且直接从驱动电机21获取能量。

[0122] 再例如，如果车辆1处于停车状态和/或解锁状态下，则将空调压缩机231选择性地与驱动电机21或机械储能装置22扭矩耦合。在空调压缩机231与驱动电机21扭矩耦合的情况下，第二扭矩耦合单元28处于脱耦状态。也就是说，驱动电机21可以单独地驱动空调压缩机231。这需要在控制方面进行相应适配。

[0123] 图6示出了用于控制车辆1的方法200的一个实施例的流程图。在该实施例中，方法200示例性地包括步骤S210至S230。在此，车辆1处于未解锁状态。

[0124] 未解锁状态可以理解为车辆静止停放且断电(下电)的状态，其中仅微小电流用于监控车辆1。

[0125] 在步骤S210中，检测车辆1的驾驶员对车辆1的靠近。这例如通过参照图4所述的控制系统5的驾驶员靠近检查模块54来实现。

[0126] 当检测到驾驶员并且检测到处于车辆1的预先确定的范围内，例如2米的范围内，在步骤S220中，检测车辆1的车内温度并将其与预先确定的温度阈值进行比较，这例如通过温度检测模块52以及控制模块55来进行。如果车内温度超过温度阈值，则在步骤S230中，基于该比较以及所检测的驾驶员靠近来解锁车辆1并启动驱动电机21，其中，将机械储能装置22与驱动电机21扭矩耦合，并且将车轮驱动轴24与驱动电机21扭矩脱耦。由此，驱动电机21单独地为机械储能装置22提供存储能量。

[0127] 因此，机械储能装置22能够在驾驶员上车之前提前存储能量，从而避免驾驶员上车后并且在完成车辆1的启动状态后才能提供空调功能的不利情况。这为空调压缩机231的优化运行提供可能并且又提升了用户体验。

[0128] 图7示出了用于控制车辆1的方法200的另一实施例的流程图。与图6中的实施例的区别仅在于，方法200的该另一实施例除了步骤S210至S230之外还包括步骤S240。在步骤S240中，在驾驶员进入车辆1中时，将空调压缩机231与机械储能装置22扭矩耦合。由此，能够在驾驶员进入车辆1时自动提供空调功能，从而实现更好的用户体验。

[0129] 本发明还保护一种计算机程序产品。

[0130] 对于本领域的技术人员而言，本发明的其它优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本发明就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施方式。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。