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扭矩矢量控制装置

阅读:542发布:2023-02-01

专利汇可以提供扭矩矢量控制装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种 扭矩 矢量控制装置,即便是车辆正在前进的状态,扭矩矢量控制 马 达也会旋转,能够防止扭矩矢量控制马达的 定子 的劣化。扭矩矢量控制装置具有扭矩矢量控制马达(2)、连结有左 驱动轮 (21L)的第一太阳 齿轮 (S1)、第一行星齿轮(P1)、第二太阳齿轮(S2)、与第一行星齿轮(P1)同轴且形成为一体的多个第二行星齿轮(P2)、连结扭矩矢量控制马达(2)并轴支承多个第一行星齿轮(P1)和多个第二行星齿轮(P2)的共用 行星架 (Cc)、被输入驱动扭矩的 差速器 齿圈(Rd)、连结有左驱动轮(21L)的差速器太阳齿轮(Sd)、以及连结第二太阳齿轮(S2)并且连结右驱动轮(21R)的差速器行星架(Cd)。,下面是扭矩矢量控制装置专利的具体信息内容。

1.一种扭矩矢量控制装置,其中,具有:
扭矩矢量控制达;
第一太阳齿轮
多个第一行星齿轮,上述第一行星齿轮设置于上述第一太阳齿轮的外周侧,并且与上述第一太阳齿轮啮合
第二太阳齿轮,其齿轮径大于上述第一太阳齿轮的齿轮径;
多个第二行星齿轮,上述第二行星齿轮设置于上述第二太阳齿轮的外周侧,并且与啮合于上述第二太阳齿轮的上述第一行星齿轮同轴且形成为一体;
共用行星架,其连结上述扭矩矢量控制马达,并且轴支承多个上述第一行星齿轮和多个上述第二行星齿轮;以及
差速器,其具备被输入驱动扭矩的输入部件、连结上述第一太阳齿轮并且连结左右驱动轮中的一个上述驱动轮的第一输出部件、连结上述第二太阳齿轮并且连结上述左右驱动轮中的另一个上述驱动轮的第二输出部件,上述差速器吸收上述左右驱动轮的转速差。
2.一种扭矩矢量控制装置,其中,具有:
扭矩矢量控制马达;
太阳齿轮,其与上述扭矩矢量控制马达连结;
多个行星齿轮,上述行星齿轮设置于上述太阳齿轮的外周侧,与上述太阳齿轮啮合;
行星架,其轴支承多个上述行星齿轮;
齿圈,其设置于多个上述行星齿轮的外周侧并与多个上述行星齿轮啮合;以及差速器,其具备被输入驱动扭矩的输入部件、连结上述行星架并且连结左右驱动轮中的一个上述驱动轮的第一输出部件、连结上述齿圈并且连结上述左右驱动轮中的另一个上述驱动轮的第二输出部件,上述差速器吸收上述左右驱动轮的转速差。
3.根据权利要求1或2所述的扭矩矢量控制装置,其中,
上述差速器是双小齿轮行星齿轮机构,具备:
差速器太阳齿轮;
多个第一差速器行星齿轮,上述第一差速器行星齿轮设置于上述差速器太阳齿轮的外周侧,并且与上述差速器太阳齿轮啮合;
多个第二差速器行星齿轮,上述第二差速器行星齿轮设置于上述第一差速器行星齿轮的外周侧,并且与上述第一差速器行星齿轮啮合;
差速器行星架,其轴支承多个上述第一差速器行星齿轮和多个上述第二差速器行星齿轮;以及
差速器齿圈,其设置于上述第二差速器行星齿轮的外周侧,并且与上述第二差速器行星齿轮啮合,
上述输入部件为上述差速器齿圈,
上述第一输出部件为上述差速器太阳齿轮,
上述第二输出部件为上述差速器行星架。

说明书全文

扭矩矢量控制装置

技术领域

[0001] 本发明涉及扭矩矢量控制装置。

背景技术

[0002] 以往,如专利文献1所示,提出了一种扭矩矢量控制装置,通过扭矩矢量控制达输出的马达扭矩来分配从驱动源输出至左右驱动轮的驱动扭矩,提高车辆的旋转性能。该扭矩矢量控制装置由发挥作为差速器机构的作用的第一行星齿轮机构、发挥作为扭矩分配机构的作用的第二行星齿轮机构、第三行星齿轮机构以及扭矩矢量控制马达构成。
[0003] 专利文献1:国际公开第2014/008896号
[0004] 在车辆前进时控制扭矩矢量控制马达以使从驱动源输出至左右驱动轮的驱动扭矩达到均衡。专利文献1所示的扭矩矢量控制装置中,在车辆正在前进的状态下,扭矩矢量控制马达不旋转。因此,电流仅流向扭矩矢量控制马达的定子中的特定相位的定子。其结果,特定相位的定子由于发热而劣化。

发明内容

[0005] 本发明是为了消除上述问题而完成的,提供一种扭矩矢量控制装置,即便是车辆正在前进的状态,扭矩矢量控制马达也会旋转,能够防止扭矩矢量控制马达的定子的劣化。
[0006] 为了解决上述课题,技术方案1的扭矩矢量控制装置的发明具有:扭矩矢量控制马达;第一太阳齿轮;多个第一行星齿轮,它们设置于上述第一太阳齿轮的外周侧,并且与上述第一太阳齿轮啮合;第二太阳齿轮,其齿轮径大于上述第一太阳齿轮的齿轮径;多个第二行星齿轮,其设置于上述第二太阳齿轮的外周侧,并且与啮合于上述第二太阳齿轮的上述第一行星齿轮同轴且形成为一体;共用行星架,其连结上述扭矩矢量控制马达,轴支承多个上述第一行星齿轮和多个上述第二行星齿轮;以及差速器,其具备被输入驱动扭矩的输入部件、连结上述第一太阳齿轮并且连结左右驱动轮中的一方的上述驱动轮的第一输出部件、连结上述第二太阳齿轮并且连结上述左右驱动轮中的另一侧的上述驱动轮的第二输出部件,上述差速器吸收上述左右驱动轮的转速差。
[0007] 通过这样构成扭矩矢量控制装置,即便是车辆正在前进的状态,扭矩矢量控制马达也会旋转。因此,在车辆前进时,控制扭矩矢量控制马达以使从驱动源输出至左右驱动轮的驱动扭矩达到均衡时,能够防止因扭矩矢量控制马达不旋转而电流仅流向扭矩矢量控制马达的定子中的特定相位的定子的情况。其结果,能够防止特定相位的定子的劣化。附图说明
[0008] 图1是搭载了第一实施方式的扭矩矢量控制装置的车用驱动装置的说明图。
[0009] 图2是第一实施方式的扭矩矢量控制装置的速度曲线图。
[0010] 图3是搭载了第二实施方式的扭矩矢量控制装置的车用驱动装置的说明图。
[0011] 图4是第二实施方式的扭矩矢量控制装置的速度曲线图。

具体实施方式

[0012] (车用驱动装置)
[0013] 以下使用图1,说明搭载了第一实施方式的扭矩矢量控制装置10(以下适当地简称为扭矩矢量控制装置10)的车辆V的车用驱动装置100。车用驱动装置100具有驱动电动发电机1、扭矩矢量控制装置10、变换器装置15、电池16以及控制部17。车辆V具有左驱动轮21L、右驱动轮21R、左驱动轴22L以及右驱动轴22R。
[0014] 驱动电动发电机1输出用于驱动车辆V的马达扭矩Tm(驱动扭矩)。驱动电动发电机1由固定于车辆V的定子1a、在定子1a的内周侧可旋转地设置的转子1b构成。驱动电动发电机1具有作为通过电的供给产生驱动力的马达的作用、和作为将动能转换为电能而产生电力的发电机的作用。
[0015] 电池16是存储电力的二次电池,经由变换器装置15,向驱动电动发电机1的定子1a、后述的扭矩矢量控制马达2的扭矩矢量控制定子2a供电。变换器装置15根据来自控制部
17的指令,将从电池16供给的电力的电压升压并向驱动电动发电机1的定子1a、扭矩矢量控制马达2的扭矩矢量控制定子2a供给,对驱动电动发电机1和扭矩矢量控制马达2进行驱动。
另外,变换器装置15根据来自控制部17的指令,将在驱动电动发电机1和扭矩矢量控制马达
2中发电产生的电力的电压降压并对电池16充电。
[0016] (扭矩矢量控制装置)
[0017] 扭矩矢量控制装置10将驱动电动发电机1输出的马达扭矩Tm(驱动扭矩)可变地分配至左右驱动轮21L、21R,并且吸收左右驱动轮21L、21R的转速差。扭矩矢量控制装置10具有第一行星齿轮机构11、第二行星齿轮机构12、差速器13以及扭矩矢量控制马达2。第一行星齿轮机构11、第二行星齿轮机构12以及差速器13同轴且沿轴线方向串联设置。
[0018] 扭矩矢量控制马达2用于将驱动电动发电机1输出的马达扭矩Tm(驱动扭矩)可变地分配至左右驱动轮21L、21R。扭矩矢量控制马达2由固定于车辆V的扭矩矢量控制定子2a、和在扭矩矢量控制定子2a的内周侧可旋转地设置的扭矩矢量控制转子2b构成。扭矩矢量控制马达2具有作为通过电力的供给产生驱动力的马达的作用、和作为将动能转换为电能而产生电力的发电机的作用。
[0019] 第一行星齿轮机构11由第一太阳齿轮S1、多个第一行星齿轮P1、共用行星架Cc构成。多个第一行星齿轮P1在第一太阳齿轮S1的外周侧与第一太阳齿轮S1啮合而设置。共用行星架Cc轴支承多个第一行星齿轮P1。
[0020] 第二行星齿轮机构12邻接第一行星齿轮机构11而设置。第二行星齿轮机构12由第二太阳齿轮S2、多个第二行星齿轮P2以及共用行星架Cc构成。第二太阳齿轮S2的齿轮径(节圆直径、基准圆直径)大于第一太阳齿轮S1的齿轮径。多个第二行星齿轮P2在第二太阳齿轮S2的外周侧与第二太阳齿轮S2啮合而设置。第二行星齿轮P2与第一行星齿轮P1同轴且形成为一体。第二行星齿轮P2的齿轮径小于第一行星齿轮P1的齿轮径。共用行星架Cc轴支承多个第二行星齿轮P2。这样,共用行星架Cc轴支承多个第一行星齿轮P1和多个第二行星齿轮P2。在共用行星架Cc连结有扭矩矢量控制马达2的扭矩矢量控制转子2b。
[0021] 差速器13吸收左右驱动轮21L、21R的转速差。差速器13邻接于第二行星齿轮机构12而设置。差速器13是双小齿轮行星齿轮机构。差速器13由差速器太阳齿轮Sd、第一差速器行星齿轮Pd1、第二差速器行星齿轮Pd2、差速器行星架Cd以及差速器齿圈Rd构成。
[0022] 差速器太阳齿轮Sd(相当于权利要求书记载的第一输出部件)与第一太阳齿轮S1相互连结。另外,差速器太阳齿轮Sd经由左驱动轴22L连结于左驱动轮21L。多个第一差速器行星齿轮Pd1在差速器太阳齿轮Sd的外周侧与差速器太阳齿轮Sd啮合而设置。多个第二差速器行星齿轮Pd2分别在多个第一差速器行星齿轮Pd1的外周侧与第一差速器行星齿轮Pd1啮合而设置。
[0023] 差速器行星架Cd(相当于权利要求书记载的第二输出部件)轴支承多个第一差速器行星齿轮Pd1以及多个第二差速器行星齿轮Pd2。差速器行星架Cd与第二太阳齿轮S2相互连结。另外,差速器行星架Cd经由右驱动轴22R连结于右驱动轮21R。
[0024] 差速器齿圈Rd(相当于权利要求书记载的输入部件)设置于多个第二差速器行星齿轮Pd2的外周侧,在其内周形成有与多个第二差速器行星齿轮Pd2啮合的差速器内齿轮Rda。差速器内齿轮Rda的齿数ZRda是差速器太阳齿轮Sd的齿数ZSd的2倍。差速器齿圈Rd与驱动电动发电机1的转子1b连结。通过这样的结构,来自驱动电动发电机1的马达扭矩Tm(驱动扭矩)向差速器齿圈Rd输入。
[0025] (第一实施方式的扭矩矢量控制装置的速度曲线图的说明)
[0026] 接下来,使用图2,说明第一实施方式的扭矩矢量控制装置10的速度曲线图。图2中,纵轴是图1所示的各要素的转速。图2所示的比0靠上方的区域为正转。
[0027] 图2的各附图标记如下。
[0028] ZS1:第一太阳齿轮S1的齿数
[0029] ZS2:第二太阳齿轮S2的齿数
[0030] ZP1:第一行星齿轮P1的齿数
[0031] ZP2:第二行星齿轮P2的齿数
[0032] ZSd:差速器太阳齿轮Sd的齿数
[0033] ZRda:差速器内齿轮Rda的齿数
[0034] N21L:左驱动轮21L的转速
[0035] N21R:右驱动轮21R的转速
[0036] Nmd:驱动电动发电机1的转速
[0037] Nmt:扭矩矢量控制马达2的转速
[0038] T21L:左驱动轮21L的扭矩
[0039] T21R:右驱动轮21R的扭矩
[0040] Tmd:驱动电动发电机1的扭矩
[0041] Tmt:扭矩矢量控制马达2的扭矩
[0042] 图2中,直线L1表示第一太阳齿轮S1、第二太阳齿轮S2以及共用行星架Cc的转速的关系、或者差速器太阳齿轮Sd、差速器齿圈Rd以及差速器行星架Cd的转速的关系。图2中,实线表示车辆V正在前进的状态,虚线表示利用扭矩矢量控制装置10使左右驱动轮21L、21R产生了转速差的状态。
[0043] 差速器13为双小齿轮式,差速器内齿轮Rda的齿数ZRda是差速器太阳齿轮Sd的齿数ZSd的2倍,所以在图2中,表示第一太阳齿轮S1和差速器太阳齿轮Sd的转速的纵线与表示差速器齿圈Rd的转速的纵线之间的间隔a,与表示第二太阳齿轮S2和差速器行星架Cd的转速的纵线与表示差速器齿圈Rd的转速的纵线之间的间隔a相等。
[0044] 如图2所示,即使在车辆V正在前进的状态下,扭矩矢量控制马达2也旋转。在输入至左右驱动轮21L、21R的马达扭矩产生差量的情况下,控制部17向变换器装置15输出指令,使扭矩矢量控制马达2的扭矩Tmt增减。于是,左驱动轮21L的扭矩T21L和右驱动轮21R的T21R变化,输入至左右驱动轮21L、21R的马达扭矩(驱动扭矩)产生差量。例如若扭矩矢量控制马达2的转速Nmt的转速变快,则直线L1右侧变为上侧而倾斜。其结果,左驱动轮21L的转速N21L降低,并且右驱动轮21R的转速N21R上升。
[0045] 此外,控制部17在车辆V正在前进的状态下控制扭矩矢量控制马达2以使左右驱动轮21L、21R不产生转速差,即图2的直线L1不倾斜,由此能够将差速器13差速定。
[0046] (第二实施方式的扭矩矢量控制装置)
[0047] 使用图3,说明第二实施方式的扭矩矢量控制装置20与第一实施方式的扭矩矢量控制装置10不同的点。第二实施方式的扭矩矢量控制装置20具有单小齿轮行星齿轮机构19、差速器13以及扭矩矢量控制马达2。单小齿轮行星齿轮机构19与差速器13邻接,同轴且沿轴线方向以串联的方式设置。
[0048] 单小齿轮行星齿轮机构19由太阳齿轮S、多个行星齿轮P、行星架C以及齿圈R构成。太阳齿轮S连结有扭矩矢量控制马达2的扭矩矢量控制转子2b。多个行星齿轮P在太阳齿轮S的外周侧与太阳齿轮S啮合而设置。行星架C轴支承多个行星齿轮P。齿圈R设置于多个行星齿轮P的外周侧。在齿圈R的内周形成有与多个行星齿轮P啮合的内齿轮Ra。
[0049] 差速器13是与第一实施方式的扭矩矢量控制装置10的差速器13相同的构造。差速器行星架Cd与齿圈R相互连结。差速器太阳齿轮Sd与太阳齿轮S相互连结。
[0050] (第二实施方式的扭矩矢量控制装置的速度曲线图的说明)
[0051] 接下来,使用图4,说明第二实施方式的扭矩矢量控制装置20的速度曲线图。图4中,纵轴是图3所示的各要素的转速。图4所示的比0靠上方的区域为正转。
[0052] 图4的各附图标记如下。
[0053] ZS:太阳齿轮S的齿数
[0054] ZR:内齿轮Ra的齿数
[0055] ZSd:差速器太阳齿轮Sd的齿数
[0056] ZRda:差速器内齿轮Rda的齿数
[0057] N21L:左驱动轮21L的转速
[0058] N21R:右驱动轮21R的转速
[0059] Nmd:驱动电动发电机1的转速
[0060] Nmt:扭矩矢量控制马达2的转速
[0061] T21L:左驱动轮21L的扭矩
[0062] T21R:右驱动轮21R的扭矩
[0063] Tmd:驱动电动发电机1的扭矩
[0064] Tmt:扭矩矢量控制马达2的扭矩
[0065] 图4中,直线L2表示太阳齿轮S、行星架C以及齿圈R的转速的关系、或者差速器太阳齿轮Sd、差速器齿圈Rd以及差速器行星架Cd的转速的关系。图4中,实线表示车辆V正在前进的状态,虚线表示利用第二实施方式的扭矩矢量控制装置20使左右驱动轮21L、21R产生了转速差的状态。
[0066] 即便是车辆V正在前进的状态,扭矩矢量控制马达2也旋转。在输入至左右驱动轮21L、21R的马达扭矩产生差量的情况下,控制部17向变换器装置15输出指令,使扭矩矢量控制马达2的扭矩Tmt增减。于是,直线L2的倾斜度变化(图4的虚线所示),左驱动轮21L的转速N21L和右驱动轮21R的转速N21R变化。
[0067] (本实施方式的效果)
[0068] 如上所述构成扭矩矢量控制装置10、20,从而如图2、图4所示,即便是车辆V正在前进的状态,扭矩矢量控制马达2也旋转。因此,在在车辆V前进时,控制扭矩矢量控制马达2以使从驱动电动发电机1输出至左右驱动轮21L、21R的马达扭矩Tm达到均衡时,防止由于扭矩矢量控制马达2不旋转而电流只流向扭矩矢量控制马达2的扭矩矢量控制定子2a中的特定相位的扭矩矢量控制定子2a。其结果,防止特定相位的扭矩矢量控制定子2a的劣化。
[0069] 第一实施方式的扭矩矢量控制装置10具有:扭矩矢量控制马达2;第一太阳齿轮S1;多个第一行星齿轮P1,它们设置于第一太阳齿轮S1的外周侧,与第一太阳齿轮S1啮合;第二太阳齿轮S2,其齿轮径大于第一太阳齿轮S1;多个第二行星齿轮P2,它们设置于第二太阳齿轮S2的外周侧,与啮合于第二太阳齿轮S2的第一行星齿轮P1同轴且形成为一体;共用行星架Cc,其连结扭矩矢量控制马达2,轴支承多个第一行星齿轮P1和多个第二行星齿轮P2;以及差速器13,其具备被输入马达扭矩Tm(驱动扭矩)的差速器齿圈Rd(输入部件)、连结第一太阳齿轮S1并且连结左驱动轮21L的差速器太阳齿轮Sd(第一输出部件)、连结第二太阳齿轮S2并且连结右驱动轮21R的差速器行星架Cd(第二输出部件),上述差速器13吸收左右驱动轮21L、21R的转速差。通过这样的结构,第一实施方式的扭矩矢量控制装置10在图2所示的速度曲线图中,表示扭矩矢量控制马达2的转速Nmt的纵线、与表示驱动电动发电机1的转速Nmd的纵线之间的距离变大。因此,图2的直线L1以驱动电动发电机1的转速Nmd为支点使其倾斜度变化(图2的虚线所示),通过杠杆的原理,能够增大分别输入至左驱动轮21L与右驱动轮21R的马达扭矩(驱动扭矩)的差。
[0070] 第二实施方式的扭矩矢量控制装置20具有扭矩矢量控制马达2;连结有扭矩矢量控制马达2的太阳齿轮S;多个行星齿轮P,它们设置于太阳齿轮S的外周侧,与太阳齿轮S啮合;行星架C,其轴支承多个行星齿轮P;齿圈R,其设置于多个行星齿轮P的外周侧,与多个行星齿轮P啮合;齿圈R(输入部件),其被输入马达扭矩(驱动扭矩);以及差速器13,其具备连结行星架C并且连结左驱动轮21L的差速器太阳齿轮Sd(第一输出部件)、连结齿圈R并且连结右驱动轮21R的差速器行星架Cd(第二输出部件),上述差速器13吸收左右驱动轮21L、21R的转速差。这样构成的第二实施方式的扭矩矢量控制装置20如图3所示,除了差速器13以外仅由单小齿轮行星齿轮机构19构成。因此,与除了差速器13以外还由多列行星齿轮机构构成的扭矩矢量控制装置比较,能够缩小第二实施方式的扭矩矢量控制装置20的轴线方向的尺寸。
[0071] 差速器13是具备差速器太阳齿轮Sd、设置于差速器太阳齿轮Sd的外周侧并与差速器太阳齿轮Sd啮合的多个第一差速器行星齿轮Pd1、设置于第一差速器行星齿轮Pd1的外周侧并与第一差速器行星齿轮Pd1啮合的多个第二差速器行星齿轮Pd2、轴支承多个第一差速器行星齿轮Pd1和多个第二差速器行星齿轮Pd2的差速器行星架Cd、设置于第二差速器行星齿轮Pd2的外周侧并与第二差速器行星齿轮Pd2啮合的差速器齿圈Rd的双小齿轮行星齿轮机构。由此,与设置有使用伞齿轮的差速器的扭矩矢量控制装置比较,能够缩小扭矩矢量控制装置10、20的轴线方向的尺寸。
[0072] (其它实施方式)
[0073] 上述实施方式中,向差速器13的差速器齿圈Rd输出驱动扭矩的驱动源为驱动电动发电机1。然而,也可以是向差速器齿圈Rd输出驱动扭矩的驱动源为发动机的实施方式。另外,驱动电动发电机1、扭矩矢量控制马达2也可以是不具有发电功能的马达。
[0074] 上述实施方式中,一方的驱动轮即左驱动轮21L经由左驱动轴22L旋转连结于差速器太阳齿轮Sd,另一方的驱动轮即右驱动轮21R经由右驱动轴22R旋转连结于差速器行星架Cd。然而,也可以是一方的驱动轮即右驱动轮21R经由右驱动轴22R旋转连结于差速器太阳齿轮Sd,另一方的驱动轮即左驱动轮21L经由左驱动轴22L旋转连结于差速器行星架Cd的实施方式。
[0075] 上述实施方式中,差速器13为双小齿轮行星齿轮机构。然而,差速器13也可以是使用伞齿轮的结构。
[0076] 附图标记的说明
[0077] 2…扭矩矢量控制马达,10…第一实施方式的扭矩矢量控制装置,13…差速器、20…第二实施方式的扭矩矢量控制装置、21L…左驱动轮、21R…右驱动轮,S…太阳齿轮,S1…第一太阳齿轮,S2…第二太阳齿轮,Sd…差速器太阳齿轮(第一输出部件),P…行星齿轮,P1…第一行星齿轮,P2…第二行星齿轮,Pd1…第一差速器行星齿轮,Pd2…第二差速器行星齿轮,Cd…差速器行星架(第二输出部件),Cc…共用行星架,Rd…差速器齿圈(输入部件)。
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