СПОСОБ ПРИВЕДЕНИЯ В ДВИЖЕНИЕ ГИБРИДНОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА В СВЯЗИ С ЗАПУСКОМ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ЭТОГО ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2016 года по МПК B60K6/365 B60W10/06 B60W10/08 B60W10/11 B60W20/00 B60W30/18 F02N11/00 

Предпосылки создания изобретения и известный уровень техники

Данное изобретение относится к способу приведения транспортного средства в движение в связи с запуском двигателя внутреннего сгорания в движительной системе этого транспортного средства, соответствующему преамбуле п. 1 прилагаемой формулы изобретения.

В частности, но не исключительно, изобретение направлено на осуществление такого способа для автомобилей в виде колесных грузопассажирских транспортных средств, в частности, большегрузных таких транспортных средств, например, грузовых автомобилей и автобусов.

Предлагаемый способ относится к приведению в движение так называемого гибридного транспортного средства в связи с запуском двигателя внутреннего сгорания в движительной системе этого транспортного средства. Гибридное транспортное средство в общем случае является транспортным средством, привод которого могут осуществлять главный двигатель, в данном случае - двигатель внутреннего сгорания, и вспомогательный двигатель, в данном случае - электрическая машина. Электрическая машина соответственно снабжена, по меньшей мере, одним гибридным средством аккумулирования энергии, например, аккумуляторной батареей или конденсатором для аккумулирования электрической энергии, и регулирующим оборудованием для регулирования потока электрической энергии между средством аккумулирования энергии и электрической машиной. Вследствие этого, электрическая машина может попеременно работать как электродвигатель и генератор в зависимости от рабочего состояния транспортного средства. Когда транспортное средство тормозят, электрическая машина генерирует электрическую энергию, которую можно аккумулировать и/или использовать непосредственно. Аккумулированную электрическую энергию можно впоследствии использовать, например, для приведения транспортного средства в движение.

Использование обычного механизма сцепления, соединяющего входной вал коробки передач c двигателем внутреннего сгорания при трогании транспортного средства с места и разъединяющего их во время процесса переключения передач в коробке передач, влечет за собой недостатки, такие, как нагревание дисков механизма сцепления, что приводит к возрастающему расходу горючего и износу дисков сцепления. Это утверждение справедливо, в частности, при соединении валов. Кроме того, обычный механизм сцепления является относительно массивным и дорогостоящим. Он также занимает относительно большое пространство в транспортном средстве. При использовании гидравлического преобразователя - трансформатора крутящего момента, обычно применяемого в автоматических коробках передач, также возникают потери на трение.

Обычного механизма сцепления, а также гидравлического преобразователя, и упомянутых недостатков, связанных с ними, можно избежать, предусматривая для такого транспортного средства наличие движительной системы, в которой выходной вал двигателя внутреннего сгорания, ротор электрической машины и входной вал коробки передач взаимосвязаны планетарной передачей. Транспортное средство, имеющее движительную систему этого типа, известно из документа EP 1 319 546. Конечно же, постоянно предпринимаются попытки усовершенствовать способы приведения в движение транспортного средства, имеющего такую движительную систему, в контексте энергетического кпд, а также способы взаимодействия электрической машины и двигателя внутреннего сгорания.

Краткое изложение существа изобретения

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать способ того типа, который изначально характеризуется как предусматривающий вышеупомянутые попытки. Эта задача в соответствии с изобретением решается путем разработки способа по п. 1 прилагаемой формулы изобретения.

В соответствии с изобретением, двигатель внутреннего сгорания транспортного средства с движительной системой вышеупомянутого типа, которая также содержит тормоз компонента, предназначенный для торможения - при необходимости - вращения первого компонента планетарной передачи, запускают, когда транспортное средство находится в надлежащем исходном состоянии. В таком состоянии, транспортное средство приводится электрической машиной в движение вперед, а в коробке передач при этом включена передача заднего хода, за счет чего электрическая машина приводит третий компонент планетарной передачи во вращение с отрицательной скоростью вращения, а тормоз компонента при этом тормозит первый компонент, который соединен с выходным валом двигателя внутреннего сгорания. Когда тормоз компонента затем переводится в его положение отпускания, выходной вал двигателя внутреннего сгорания приводится посредством планетарной передачи во вращение с положительной скоростью вращения, вследствие чего можно запустить двигатель внутреннего сгорания.

Способ в соответствии с изобретением основан на том, что электрическая машина - в отличие от двигателя внутреннего сгорания - может вращаться и с положительной, и с отрицательной скоростями вращения. Поэтому посредством электрической машины можно привести транспортное средство в движение вперед при включенной передаче заднего хода в коробке передач. Это означает, что запуск двигателя внутреннего сгорания может происходить во время продолжающегося ускорения, поскольку крутящий момент электрической машины одновременно используется и для приведения транспортного средства в движение, и для ускорения двигателя внутреннего сгорания. В частности, этот способ пригоден, например, для автобусов, участвующих в городском движении транспорта, где желательно, чтобы автобус, остановившись на автобусной остановке, трогался с места потихоньку. В тех случаях, автобус может трогаться с места посредством электрической машины, а двигатель внутреннего сгорания запускают во время продолжающегося ускорения.

Конструкция движительной системы с одной-единственной электрической машиной и одной-единственной планетарной передачей, которая соединяет электрическую машину, двигатель внутреннего сгорания и коробку передач, упрощает управление компонентами движительной системы по сравнению с так называемыми движительными системами с разветвлением потоков мощности или последовательно-параллельными движительными системами, в которых используются две электрические машины. Вследствие этого, предлагаемый способ менее сложен в осуществлении по сравнению со способами запуска двигателя внутреннего сгорания в таких движительных системах.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, этапу (a) предшествует этап, на котором:

(a1) проверяют, достаточен ли имеющийся крутящий момент электрической машины для того, чтобы на этапе (a) приложить на выходном валу двигателя внутреннего сгорания результирующий крутящий момент, который достаточен для запуска двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с разновидностью этого варианта осуществления, в случае, если проверка на этапе (a1) показывает, что имеющийся крутящий момент электрической машины в данный момент недостаточен, этап (a) проводят с частичным торможением ведущих колес транспортного средства и при управлении крутящим моментом электрической машины для достижения значения, которое дает достаточный результирующий крутящий момент, действующий на выходном валу (2a) двигателя внутреннего сгорания для запуска двигателя (2) внутреннего сгорания. Этот вариант осуществления обладает преимуществом, заключающимся в том, что способ можно использовать для запуска двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, когда водитель хочет вести транспортное средство с очень низкой скоростью. Благодаря торможению ведущих колес, двигатель внутреннего сгорания транспортного средства можно запускать, не оказывая при этом негативное влияние на скорость транспортного средства.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, за этапом (a) следуют этапы, на которых:

(b) управляют электрической машиной и/или двигателем внутреннего сгорания таким образом, что в коробке передач достигается состояние нулевого крутящего момента;

(c) выключают передачу заднего хода, включенную в коробке передач;

(d) управляют электрической машиной и/или двигателем внутреннего сгорания таким образом, что скорость вращения кольцевого зубчатого колеса вместе со скоростью вращения выходного вала двигателя внутреннего сгорания придают входному валу коробки передач скорость вращения, которая при текущей скорости транспортного средства синхронизирована со скоростью вращения вала для желательной передачи переднего хода в коробке передач;

(e) включают желательную передачу переднего хода в коробке передач.

Посредством этих этапов достигается состояние, в котором транспортное средство может продолжительное время ехать вперед за счет того, что двигатель внутреннего сгорания и электрическая машина совместно используют желательную передачу переднего хода.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, за этапом (e) следуют этапы, на которых:

(f) проверяют потребный движущий крутящий момент,

(g) управляют крутящим моментом электрической машины до достижения уровня, который дает потребный движущий крутящий момент и одновременно управляют скоростью вращения двигателя внутреннего сгорания для достижения значения, которое придает компонентам, содержащимся в планетарной передаче, одну и ту же скорость вращения;

(h) переводят блокирующие средства в положение блокировки, когда упомянутые компоненты вращаются с одной и той же скоростью вращения.

В соответствии с этим вариантом осуществления, достигается состояние, в котором можно привести транспортное средство в движение с помощью блокированной планетарной передачи, так что передача мощности между двигателем внутреннего сгорания и электрической машиной, с одной стороны, и ведущими колесами транспортного средства, с другой стороны, становится эффективной.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, способ осуществляют для движительной системы, в которой упомянутый первый компонент планетарной передачи является солнечным зубчатым колесом, упомянутый второй компонент планетарной передачи является водилом планетарной шестерни, а упомянутый третий компонент планетарной передачи является кольцевым зубчатым колесом. Такая движительная система описана в еще не опубликованном документе SE 1051384-4. За счет соединения электрической машины с кольцевым зубчатым колесом, а выходного вала двигателя внутреннего сгорания - с солнечным зубчатым колесом, достигается компактная конструкция, которую легко посадить в уже существующие пространства для движительных систем, имеющих механизмы сцепления вместо планетарных передач. Вследствие этого, гибридизированной коробке передач можно придать размеры и массу, совместимые со стандартной коробкой передач, и можно поддерживать стандартизированные сопряжения. Это значит, что увеличение массы, обычно связанное с гибридизацией, можно значительно снизить. Еще одно преимущество заключается в том, что соединение электрической машины c кольцевым зубчатым колесом дает больший возможный тормозной крутящий момент, связанный с электрической машиной, чем тот, который имел бы место в случае соединения с солнечным зубчатым колесом.

В соответствии с дополнительным вариантом осуществления изобретения, способ осуществляют для транспортного средства с движительной системой, которая содержит коробку диапазона, а в соответствии с дальнейшим развитием этого варианта осуществления, способ осуществляют с помощью передачи заднего хода в сочетании с коробкой диапазона высших передач. Использование этого сочетания шестерен - передачи переднего хода и коробки диапазона, обычно не предусматриваемое в транспортных средствах этого типа, позволяет осуществлять предлагаемый способ на скорости, значительно более высокой, и во время ускорения, более продолжительного, чем в случае с коробкой диапазона низших передач, применяемой в том случае, если скорость транспортного средства оказывается достаточно низкой в момент, когда возникает желание запустить двигатель внутреннего сгорания.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, способ осуществляют для движительной системы, в которой выходной вал двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом при фиксированном передаточном отношении и/или в которой входной вал коробки передач соединен с водилом планетарной шестерни при фиксированном передаточном отношении.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, способ осуществляют для движительной системы, в которой выходной вал двигателя внутреннего сгорания соединен с упомянутым первым компонентом планетарной передачи таким образом, что они вращаются как единое целое с одной и той же скоростью вращения и/или в которой входной вал коробки передач соединен с водилом планетарной шестерни таким образом, что они вращаются как единое целое с одной и той же скоростью вращения.

В соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, способ осуществляют для движительной системы, в которой блокирующие средства в положении блокировки соединяют солнечное зубчатое колесо с водилом планетарной шестерни.

Изобретение также относится к компьютерной программе, имеющей признаки, перечисленные в п. 9 формулы изобретения, компьютерному программному продукту, имеющему признаки, перечисленные в п. 10 формулы изобретения, электронному блоку управления, имеющему признаки, перечисленные в п. 11 формулы изобретения, и транспортному средству, имеющему признаки, перечисленные в п. 12 формулы изобретения.

Другие полезные признаки и преимущества изобретения станут очевидными из нижеследующего описания

Краткое описание чертежей

Далее будет приведено описание изобретения на примере со ссылками на прилагаемые чертежи, при этом:

на фиг. 1 представлен схематический чертеж движительной системы транспортного средства, для которого можно осуществить способ в соответствии с изобретением;

на фиг. 2 представлен упрощенный вид части движительной системы;

на фиг. 3 показано, как крутящий момент разных компонентов в движительной системе может изменяться во времени, когда осуществляют способ;

на фиг. 4 показано, как скорость вращения компонентов, представленных на фиг. 3, может изменяться во времени, когда осуществляют способ;

на фиг. 5 представлен схематический чертеж блока управления, который предназначен для воплощения способа в соответствии с изобретением; и

на фиг. 6 представлена блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ в соответствии с изобретением.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

На фиг. 1 показана движительная система 1 большегрузного транспортного средства. Движительная система содержит двигатель 2 внутреннего сгорания, коробку 3 передач, некоторое количество ведущих валов 4 и ведущих колес 5. Между двигателем 2 внутреннего сгорания и коробкой 3 передач движительная система 1 содержит промежуточный участок 6.

На фиг. 2 показан более подробный вид компонентов на промежуточном участке 6. Двигатель 2 внутреннего сгорания снабжен выходным валом 2a, а коробка 3 передач - входным валом 3a на промежуточном участке 6. Выходной вал 2a двигателя внутреннего сгорания расположен соосно по отношению к входному валу 3a коробки передач. Выходной вал 2a двигателя внутреннего сгорания и входной вал 3a коробки передач расположены с возможностью вращения вокруг общей оси 7 вращения. Промежуточный участок 6 содержит кожух 8, окружающий электрическую машину 9 и планетарную передачу. Электрическая машина 9 содержит, как обычно, статор 9a и ротор 9b. Статор 9a содержит сердечник статора, закрепленный должным образом внутри кожуха 8. Сердечник статора содержит обмотки статора. Электрическая машина 9 адаптирована к использованию - в определенных рабочих ситуациях - аккумулированной электрической энергии для приложения движущей силы к входному валу 3а коробки передач и к использованию - в других рабочих ситуациях - кинетической энергии входного вала 3a коробки передач для отбора и аккумулирования электрической энергии.

Планетарная передача расположена, по существу, радиально внутри статора 9a и ротора 9b электрической машины. Планетарная передача содержит, как обычно, первый компонент, второй компонент и третий компонент. Первый компонент в этом варианте осуществления является солнечным зубчатым колесом 10, второй компонент - водилом 12 планетарной шестерни, а третий компонент - кольцевым зубчатым колесом 11. Водило 12 планетарной шестерни несет некоторое количество зубчатых колес - сателлитов 13, расположенных с возможностью вращения в радиальном пространстве между зубьями солнечного зубчатого колеса 10 и кольцевого зубчатого колеса 11. Солнечное зубчатое колесо 10 в этом варианте осуществления крепится к окружной поверхности выходного вала 2a двигателя внутреннего сгорания. Солнечное зубчатое колесо 10 и выходной вал 2a двигателя внутреннего сгорания в данном случае расположены с возможностью вращения как единое целое с первой скоростью n₁ вращения. Водило 12 планетарной шестерни содержит крепежный участок 12a, который в этом варианте осуществления крепится к окружной поверхности входного вала 3а коробки передач посредством шпоночного соединения 14. Посредством этого соединения, водило 12 планетарной шестерни и входной вал 3а коробки передач могут вращаться как единое целое со второй скоростью n₂ вращения. Кольцевое зубчатое колесо 11 содержит внешнюю окружную поверхность, на которую в этом варианте осуществления крепится ротор 9b. Ротор 9b и кольцевое зубчатое колесо 11 в данном случае образуют вращающийся узел, выполненный с возможностью вращения с третьей скоростью n₃ вращения.

Движительная система 1 содержит блокирующие средства для взаимной блокировки двух из компонентов планетарной передачи. Блокирующие средства расположены в этом варианте осуществления на выходном валу 2a двигателя внутреннего сгорания и на водиле 12 планетарной шестерни посредством перемещаемого сочленяющего элемента 15, предусмотренного на выходном валу 2a двигателя внутреннего сгорания, причем сочленяющий элемент 15 выполнен с возможностью соединения посредством сочленяющего участка 15a с сочленяющим участком 12b водила 12 планетарной шестерни. Сочленяющий элемент 15 крепится к выходному валу 2a двигателя внутреннего сгорания посредством шпоночного соединения 16. Сочленяющий элемент 15 в этом случае крепится к выходному валу 2a двигателя внутреннего сгорания, не имея возможности вращения с этим валом, и выполнен перемещаемым в осевом направлении по выходному валу 2a двигателя внутреннего сгорания. Схематически изображенный перемещающий элемент 17 адаптирован к перемещению сочленяющего элемента 15 между первым положением, в котором сочленяющие участки 15a, 12b не введены во взаимное зацепление и которое соответствует положению разблокировки блокирующих средств, и вторым положением, в котором сочленяющие участки 15a, 12b введены во взаимное зацепление и которое соответствует положению блокировки блокирующих средств. Когда сочленяющие участки 15a, 12b введены во взаимное зацепление, выходной вал 2a двигателя внутреннего сгорания и входной вал 3а коробки передач будут взаимно блокированы. Следовательно, эти две оси - 2a, 3a - и ротор 9b электрической машины будут вращаться с одной и той же скоростью вращения.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения, предлагаемый способ осуществляют для движительной системы, в которой средства блокировки содержат корпус, снабженный первым набором шпонок. В положении разблокировки этот первый набор шпонок вводится в зацепление со вторым набором шпонок, предусмотренным на втором компоненте планетарной передачи, который соединен с входным валом коробки передач. В положении блокировки, упомянутый первый набор шпонок также вводится в зацепление с третьим набором шпонок, расположенным на первом компоненте планетарной передачи, который соединен с выходным валом двигателя внутреннего сгорания, так что упомянутые первый и второй компоненты взаимно блокируются. Корпус может быть, например, корпусом кольцевой формы, который окружает водило планетарной шестерни в случае, если второй компонент планетарной передачи состоит из этого водила.

Конечно же, средства блокировки можно располагать и иначе, чем упоминалось выше, например, так, что они взаимно блокируют кольцевое зубчатое колесо и выходной вал двигателя внутреннего сгорания или входной вал коробки передач.

В иллюстрируемом варианте осуществления, электрический блок 18 управления адаптирован к управлению перемещающим элементом 17. Блок 18 управления также адаптирован к определению случаев, в которых электрическая машина 9 должна работать как электродвигатель, и случаев, в которых электрическая машина 9 должна работать как генератор. Чтобы принять это решение, блок 18 управления может принимать текущую информацию о подходящих рабочих параметрах. Блок 18 управления может быть компьютером с программным обеспечением, пригодным для этой задачи. Блок 18 управления также управляет схематически показанным регулирующим оборудованием 19, которое регулирует поток электрической энергии между средством 20 аккумулирования энергии, таким, как гибридная аккумуляторная батарея, и статором 9a электрической машины. В случаях, в которых электрическая машина работает как электродвигатель, аккумулированная электрическая энергия подается от средства 20 аккумулирования энергии к статору 9a и/или другим потребителям. В случаях, в которых электрическая машина работает как генератор, электрическая энергия подается от статора 9a к средству 20 аккумулирования энергии. Средство 20 аккумулирования энергии подает и аккумулирует электрическую энергию с напряжением порядка 200-800 вольт. Поскольку промежуточный участок 6 между двигателем 2 внутреннего сгорания и коробкой 3 передач в транспортном средстве ограничен, требуется, чтобы электрическая машина 9 и планетарная передача составляли компактный узел. Компоненты 10-12 планетарной передачи в данном случае расположены, по существу, радиально внутри статора 9a электрической машины. Ротор 9b электрической машины, кольцевое зубчатое колесо 11 планетарной передачи, выходной вал 2a двигателя внутреннего сгорания и входной вал 3а коробки передач в данном случае расположены с возможностью вращения вокруг общей оси 7 вращения. За счет такой конструкции, электрическая машина 9 и планетарная передача занимают сравнительно небольшое пространство. Транспортное средство 1 снабжено функциональным блоком 21 управления электродвигателем, и посредством этого блока можно регулировать скорость n₁ вращения двигателя внутреннего сгорания. Тем самым, блок 18 управления имеет возможность активировать функциональный блок 21 управления электродвигателем при введении в зацепление и выведении из зацепления зубчатых колес в коробке 3 передач с целью создания состояния нулевого крутящего момента в коробке 3 передач. Конечно же, вместо управления движительной системой с помощью одного-единственного блока 18 управления, ею можно управлять с помощью нескольких разных блоков управления.

Движительная система 1 дополнительно содержит тормоз 28 компонента, который выполнен с возможностью перевода между положением торможения и положением отпускания. В показанном варианте осуществления, солнечное зубчатое колесо находится в положении торможения, в котором оно тормозится тормозом 28 компонента, и в положении отпускания, в котором на это зубчатое колесо не оказывает воздействие тормоз 28 компонента, и поэтому оно может вращаться без помех со стороны этого тормоза. Тормоз 28 компонента может воздействовать на солнечное зубчатое колесо непосредственно или косвенно и может быть, например, регулируемым тормозом который может быть управляемым по крутящему моменту, подпружиненным тормозом с фиксированным крутящим моментом, или стопорным пальцем, который может стопорить маховик двигателя внутреннего сгорания. Тормоз компонента может быть выполнен с возможностью воздействия на маховик двигателя внутреннего сгорания, на выходной вал двигателя внутреннего сгорания, или непосредственно на солнечное зубчатое колесо планетарной передачи. Тормоз 28 компонента надлежащим образом выполнен так, что им можно управлять посредством блока 18 управления.

На фиг. 3 и 4 показано, как крутящие моменты T₁, T₂ и T₃ и скорости вращения n₁, n₂ и n₃ выходного вала 2a двигателя внутреннего сгорания (пунктирная линия), входного вала 3а коробки передач (точечная линия) и ротора 9b электрической машины (сплошная линия), соответственно, могут изменяться во времени t при реализации варианта осуществления способа в соответствии с изобретением. По определению, двигатель 2 внутреннего сгорания, который вращается лишь в одну сторону, вращается с положительной скоростью вращения. Поэтому компоненты, вращающиеся в том же направлении, что и двигатель внутреннего сгорания, по определению вращаются с положительной скоростью вращения, а компоненты, вращающиеся в противоположном направлении, по определению вращаются с отрицательной скоростью вращения. На фиг. 6 показана блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая способ. Основные этапы в соответствии с изобретением обозначены на фиг. 6 сплошными линиями, а этапы в соответствии с вариантом осуществления изобретения обозначены пунктирными линиями. В описываемом здесь варианте осуществления предлагаемого способа используется движительная система 1, в которой ротор 9b электрической машины расположен с возможностью вращения как единое целое с кольцевым зубчатым колесом 11, выходной вал 2a двигателя внутреннего сгорания расположен с возможностью вращения как единое целое с солнечным зубчатым колесом 10, а входной вал 3а коробки передач расположен с возможностью вращения как единое целое с водилом 12 планетарной шестерни.

Чтобы запустить двигатель 2 внутреннего сгорания в соответствии с предлагаемым способом, транспортное средство с движительной системой 1 вышеупомянутого типа устанавливают в надлежащем исходном состоянии 610. Надлежащее исходное состояние в этом случае - это состояние, в котором транспортное средство приводится в движение вперед лишь электрической машиной 9, которая вращается с отрицательной скоростью n₃ вращения. Блокирующие средства находятся в положении разблокировки, так что компоненты планетарной передачи могут вращаться с разными скоростями вращения, а тормоз 28 компонента находится в положении торможения, так что вращение солнечного зубчатого колеса 10 тормозится. Вследствие этого, крутящий момент T₃ электрической машины посредством кольцевого зубчатого колеса 11 и водила 12 планетарной шестерни обуславливает крутящий момент T₂ реакции на входном валу 3a коробки передач, и этот вал, соответственно, приводится электрической машиной 9 во вращение с отрицательной скоростью вращения n₂. Чтобы транспортное средство могло ехать вперед, в исходном состоянии должна быть включена передача заднего хода в коробке передач 3. На фиг. 3 и фиг. 4 показано, что транспортное средство приводится в движение вперед в исходном состоянии в течение времени t = t₀ - t₁. В показанном варианте осуществления, транспортное средство приводится в движение вперед с постоянной скоростью вращения, но исходное состояние также может быть состоянием, в котором транспортное средство ускоряется. Крутящий момент T₁ реакции воздействует на солнечное зубчатое колесо 10, а в этом варианте осуществления - еще и на выходной вал 2a двигателя внутреннего сгорания. Вместе с тем, поскольку тормоз 28 компонента тормозит вращение солнечного зубчатого колеса 10, выходной вал 2a двигателя внутреннего сгорания остается в покое.

На этапе 611, в момент t=t₁ выдается сигнал на запуск двигателя 2 внутреннего сгорания. Тормоз 28 компонента, воздействующий на солнечное зубчатое колесо 10, затем - на этапе 612 - посредством блока 18 управления переводится в положение разблокировки, так что солнечное зубчатое колесо 10 получает возможность вращения. Крутящий момент T₃ электрической машины поддерживается постоянным. Крутящий момент T₁ реакции, воздействующий на выходной вал 2a двигателя внутреннего сгорания, теперь - на этапе 613 - вызывает вращение упомянутого вала 2a, поскольку солнечное зубчатое колесо 10 начинает вращаться с положительной скоростью n₁ вращения вследствие вращения кольцевого зубчатого колеса 11. Двигатель 2 внутреннего сгорания из-за этого ускоряется настолько, что оказывается возможны его запуск, и на этапе 614 достигает своей скорости вращения на холостом ходу. Одновременно с этим, входной вал 3a коробки передач продолжает вращаться с отрицательной скоростью n₂ вращения, так что транспортное средство во время запуска двигателя 2 внутреннего сгорания по-прежнему приводится в движение вперед электрической машиной 9.

Чтобы транспортное средство могло ехать вперед еще и с помощью двигателя 2 внутреннего сгорания после его запуска, должно произойти переключение на передачу переднего хода с подходящим передаточным отношением. Чтобы подготовить это переключение, управление электрической машиной 9 в момент t=t₂ на этапе 615 осуществляют - посредством блока 18 управления - таким образом, что крутящий момент T₂, действующий на входном валу 3a коробки передач, стремится к нулю. Одновременно с этим, управление скоростью вращения двигателя 2 внутреннего сгорания осуществляют так, что выходной вал 2a, а значит - и солнечное зубчатое колесо 10, поддерживается с постоянной скоростью n₁ вращения. В момент t = t₃ в коробке передач достигнуто состояние нулевого крутящего момента, и передача заднего хода выключается. Вместе с тем, чтобы можно было включить надлежащую передачу переднего хода на этапе 616, входной вал 3a коробки передач нужно привести в движение со скоростью n₂ вращения, что в данных условиях соответствует езде с включенной упомянутой передачей переднего хода. Поэтому управление электрической машиной 9 и двигателем 2 внутреннего сгорания осуществляют так, что они прикладывают положительные крутящие моменты T₃ и T₁, соответственно, к кольцевому зубчатому колесу 11 и к солнечному зубчатому колесу 10, соответственно, в результате чего скорость n₁ вращения солнечного зубчатого колеса увеличивается, а кольцевое зубчатое колесо 11 изменяет свое направление вращения и начинает вращаться с положительной скоростью n₃ вращения. В момент t=t₄, результирующая скорость n₂ вращения входного вала 3a коробки передач синхронизируется со скоростью вращения при желательной для данных условий передаче переднего хода, и эта передача включается.

Теперь движение вперед можно продолжать разными способами в зависимости от текущих обстоятельств. В большинстве случаев, экономичнее всего по расходу горючего продолжать движение с блокирующими средствами в положении блокировки, в котором кольцевое зубчатое колесо 11, солнечное зубчатое колесо 10 и водило 12 планетарной шестерни вращаются как единое целое с одной и той же скоростью вращения. Это также является вариантом осуществления, показанным на фиг. 3 и 4. Чтобы иметь возможность перевода блокирующих средств в положение блокировки, управление крутящим моментом T₃ электрической машины 9 на этапе 617 осуществляют так, что этот момент стремится к уровню, на котором он вместе с крутящим момент T₁ двигателя 2 внутреннего сгорания дает потребный движущий крутящий момент. При этом управление скоростью вращения двигателя 2 внутреннего сгорания осуществляют с целью синхронизации компонентов планетарной передачи, так что они вращаются с одной и той же скоростью вращения. Это состояние достигается в момент t=t₅. Блокирующие средства на этапе 618 переводятся в положение блокировки, после чего управление крутящими моментами двигателя 2 внутреннего сгорания и электрической машины 9 осуществляют так, что они стремятся к распределению, которое в данный момент является наиболее благоприятным для продолжаемого движения.

В определенных обстоятельствах, это может оказаться более благоприятным вместо продолжения движения с блокирующими средствами в положении разблокировки.

Если водителю транспортного средства во время запуска двигателя 2 внутреннего сгорания не требуется достаточный движущий крутящий момент, например, если водитель хочет вести транспортное средство с очень низкой скоростью, может случиться так, что результирующий крутящий момент на выходном валу 2a двигателя внутреннего сгорания оказывается недостаточно большим, чтобы запустить двигатель внутреннего сгорания. На этот случай, способ может включать в себя этап 619, на котором блок 18 управления перед запуском двигателя 2 внутреннего сгорания проверяет, достигает ли результирующий крутящий момент порогового значения, которое представляет собой наименьший возможный крутящий момент, необходимый для запуска двигателя внутреннего сгорания. Если результирующий крутящий момент недостаточен, управление движительной системой 1 на этапе 620 можно осуществлять таким образом, что ведущие колеса 5 транспортного средства во время запуска двигателя 2 внутреннего сгорания тормозятся, например, с помощью основного тормоза или тормоза-замедлителя. Таким образом, можно увеличивать крутящий момент электрической машины, не оказывая при этом негативное влияние на скорость транспортного средства.

Способ в соответствии с изобретением удобно осуществляется для движительной системы с коробкой диапазона, при этом передача заднего хода, которая в исходном состоянии включена в коробке передач, используется в сочетании с коробкой диапазона высших передач. За счет использования коробки диапазона высших передач, можно приводить транспортное средство в движение со скоростью, которое для передаточного отношения нормального диапазона передач примерно в четыре раза больше, чем в случае, если бы вместо этого задействовали коробку диапазона низших передач. Если способ осуществляют на достаточно низкой скорости, то можно вместо коробки диапазона высших передач использовать коробку низших передач.

Перед инициированием осуществления предлагаемого способа предпочтительно проверяют, является ли имеющийся крутящий момент электрической машины достаточно высоким для запуска двигателя внутреннего сгорания при данной скорости вращения. Если это не так, а транспортное средство уже ускорилось до скорости, которая является достаточно высокой, следует воспользоваться альтернативным способом запуска двигателя внутреннего сгорания. Однако изменение передачи в общем случае должно происходить до того, как скорость вращения становится настолько высокой, что уже слишком поздно запускать двигатель внутреннего сгорания без понижения режима работы, во время которого изменение передачи оказывается подходящим для того, чтобы движительная система могла запустить двигатель внутреннего сгорания и переключиться на передачу переднего хода.

В качестве альтернативы вышеупомянутому варианту осуществления, способ можно реализовать для движительной системы с выходным валом двигателя внутреннего сгорания, соединенным с кольцевым зубчатым колесом, и ротором электрической машины, соединенным с солнечным зубчатым колесом. Вместо этого, можно также соединять входной вал коробки передач либо с кольцевым зубчатым колесом, либо с солнечным зубчатым колесом. Как описано выше, в этих случаях выходной вал двигателя внутреннего сгорания, входной вал коробки передач и ротор, соответственно, можно соединять с упомянутыми первым, вторым и третьим компонентом планетарной передачи, соответственно, либо так, что каждый вращается с одной и той же скоростью вращения, что и соответствующий компонент, либо с фиксированным или переменным передаточным отношением. В этих случаях, тормоз компонента также будет воздействовать на первый компонент планетарной передачи, который соединен с выходным валом двигателя внутреннего сгорания.

В читаемую компьютером программу, которая занесена с возможностью считывания во внутреннюю память компьютера, такую, как внутренняя память электронного блока управления автомобиля, надлежащим образом введен код компьютерной программы для воплощения способа в соответствии с изобретением. Такая компьютерная программа должным образом поставляется посредством компьютерного программного продукта, содержащего носитель данных, читаемый электронным блоком управления, причем этот носитель данных имеет хранимую на нем компьютерную программу. Упомянутый носитель данных является, например, оптическим носителем данных в виде диска CD-ROM, диска DVD или аналогичного носителя, магнитным носителем данных в виде жесткого диска, дискеты, ленты или аналогичного средства, или флэш-памятью или памятью типа ROM, PROM, EPROM или EEPROM.

Фиг. 5 весьма схематично иллюстрирует электронный блок 40 управления, содержащий исполнительное средство 41, такое, как центральный процессор (ЦП), для исполнения компьютерной программы. Исполнительное средство 41 осуществляет связь с памятью 42, например, типа RAM, посредством шины 43 данных. Блок 40 управления содержит также носитель 44 данных, например, в виде флэш-памяти или памяти типа ROM, PROM, EPROM или EEPROM. Исполнительное средство 41 осуществляет связь с носителем 44 данных посредством шины 43 данных. На этом носителе 44 данных хранится компьютерная программа, содержащая код компьютерной программы для воплощения способа в соответствии с изобретением.

Конечно же, изобретение никоим образом не ограничивается вышеописанными вариантами осуществления, а многие возможности его воплощения в раках объема притязаний изобретения, охарактеризованного предлагаемой формулой изобретения, будут очевидны специалисту в данной области техники.

Изобретение относится к приведению в движение транспортного средства. Способ приведения в движение транспортного средства в связи с запуском двигателя внутреннего сгорания в движительной системе этого транспортного средства, содержащей двигатель, электрическую машину, коробку передач, планетарную передачу и тормоз. Способ начинают, когда транспортное средство приводится в движение вперед электрической машиной за счет того, что в коробке передач включена передача заднего хода. Электрическая машина приводит компонент планетарной передачи во вращение с отрицательной скоростью. Блокирующие средства находятся в положении разблокировки, тормоз компонента находится в положении торможения. Способ включает в себя этап, на котором переводят тормоз компонента в положение отпускания, так что выходной вал двигателя приводится посредством первого компонента планетарной передачи во вращение с положительной скоростью вращения, вследствие чего можно запустить двигатель внутреннего сгорания. Совершенствуется приведение в движение транспортного средства. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ приведения в движение транспортного средства в связи с запуском двигателя (2) внутреннего сгорания в движительной системе (1) этого транспортного средства, содержащей двигатель (2) внутреннего сгорания с выходным валом (2а), электрическую машину (9), содержащую статор (9а) и ротор (9b), коробку (3) передач с входным валом (3а) и планетарную передачу, содержащую три компонента (10, 11, 12) в виде солнечного зубчатого колеса (10), кольцевого зубчатого колеса (11) и водила (12) планетарной шестерни, причем выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с первым (10) из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что вращение выходного вала (2а) двигателя внутреннего сгорания приводит к вращению упомянутого первого компонента (10), входной вал (3а) коробки передач соединен со вторым (12) из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что вращение входного вала (3а) коробки передач приводит к вращению упомянутого второго компонента (12), а ротор (9b) электрической машины соединен с третьим (11) из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что вращение ротора (9b) приводит к вращению упомянутого третьего компонента (11), при этом движительная система (1) дополнительно содержит блокирующие средства, переводимые между положением блокировки, в котором два из упомянутых компонентов взаимно блокированы так, что три компонента (10, 11, 12) вращаются как единое целое с одной и той же скоростью вращения, и положением разблокировки, в котором компоненты (10, 11, 12) могут вращаться с разными скоростями вращения, отличающийся тем, что движительная система (1) дополнительно содержит тормоз (28) компонента, выполненный с возможностью перевода между положением торможения, в котором вращение упомянутого первого компонента (10) планетарной передачи тормозится тормозом (28) компонента, и положением отпускания, в котором упомянутый первый компонент (10) планетарной передачи не находится под воздействием тормоза (28) компонента, и тем, что способ начинают, когда транспортное средство приводится в движение вперед электрической машиной (9) за счет того, что в коробке передач при этом включена передача заднего хода, при этом электрическая машина (9) приводит третий компонент (11) планетарной передачи во вращение с отрицательной скоростью (n₃) вращения, блокирующие средства находятся в положении разблокировки и тормоз (28) компонента находится в положении торможения, а способ включает в себя этап, на котором:
(a) переводят тормоз (28) компонента в положение отпускания, так что выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания приводится посредством упомянутого первого компонента (10) планетарной передачи во вращение с положительной скоростью (n₁) вращения, вследствие чего можно запустить двигатель (2) внутреннего сгорания.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что этапу (а) предшествует этап, на котором
(a1) проверяют, достаточен ли имеющийся крутящий момент электрической машины (9) для того, чтобы на этапе (а) приложить на выходном валу (2а) двигателя внутреннего сгорания результирующий крутящий момент, который достаточен для запуска двигателя (2) внутреннего сгорания.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в случае, если проверка на этапе (al) показывает, что имеющийся крутящий момент электрической машины в данный момент недостаточен, этап (а) проводят с частичным торможением ведущих колес (5) транспортного средства и при управлении крутящим моментом электрической машины (9) для достижения значения, которое дает достаточный результирующий крутящий момент, действующий на выходном валу (2а) двигателя внутреннего сгорания для запуска двигателя (2) внутреннего сгорания.

4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что за этапом (а) следуют этапы, на которых:
(b) управляют электрической машиной (9) и/или двигателем (2) внутреннего сгорания таким образом, что в коробке передач достигается состояние нулевого крутящего момента;
(c) выключают передачу заднего хода, включенную в коробке (3) передач;
(d) управляют электрической машиной (9) и/или двигателем (2) внутреннего сгорания таким образом, что скорость (n₃) вращения кольцевого зубчатого колеса (11) вместе со скоростью (n₁) вращения выходного вала (2а) двигателя внутреннего сгорания придают входному валу коробки передач скорость (n₂) вращения, которая при текущей скорости транспортного средства синхронизирована со скоростью вращения вала для желательной передачи переднего хода в коробке (3) передач;
(e) включают желательную передачу переднего хода в коробке (3) передач.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что за этапом (е) следуют этапы, на которых:
(f) проверяют потребный движущий крутящий момент,
(g) управляют крутящим моментом электрической машины (9) до достижения уровня, который дает потребный движущий крутящий момент, и одновременно управляют скоростью вращения двигателя (2) внутреннего сгорания для достижения значения, которое придает компонентам (10, 11, 12), содержащимся в планетарной передаче, одну и ту же скорость вращения;
(h) переводят блокирующие средства в положение блокировки, когда упомянутые компоненты (10, 11, 12) вращаются с одной и той же скоростью вращения.

6. Способ по любому из пп. 1-3, 5, отличающийся тем, что его осуществляют для движительной системы (1), в которой упомянутый первый компонент (10) планетарной передачи является солнечным зубчатым колесом (10), упомянутый второй компонент (12) планетарной передачи является водилом (12) планетарной шестерни, а упомянутый третий компонент (11) планетарной передачи является кольцевым зубчатым колесом (11).

7. Способ по любому из пп. 1-3, 5, отличающийся тем, что его осуществляют для транспортного средства с движительной системой, которая содержит коробку диапазона.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что его осуществляют с помощью упомянутой передачи заднего хода в сочетании с коробкой диапазона высших передач.

9. Электронный блок (40) управления, содержащий исполнительное средство (41), память (42), соединенную с исполнительным средством (41), и носитель (44) данных, соединенный с исполнительным средством, причем на упомянутом носителе (44) данных хранится код компьютерной программы, предписывающий электронному блоку управления воплощать способ по любому из пп. 1-8.

10. Транспортное средство, содержащее электронный блок управления по п. 9.