СИСТЕМА ПРИВОДА И СПОСОБ ПРИВЕДЕНИЯ В ДВИЖЕНИЕ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2016 года по МПК B60K6/48 H02K49/00 H02P15/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Данное изобретение относится к системе привода, соответствующей преамбуле п. 1 формулы изобретения, и способу приведения транспортного средства в движение, соответствующему преамбуле п. 11 формулы изобретения.

Использование обычного механизма сцепления, который отсоединяет входной вал коробки передач от двигателя внутреннего сгорания во время процессов переключения передач в коробке передач, влечет за собой недостатки. Когда неподвижное транспортное средство начинает двигаться, диски механизма сцепления скользят друг по другу. Вследствие этого, обеспечивается нагревание дисков. Это нагревание приводит к возрастающему расходу топлива и износу дисков сцепления. Обычный механизм сцепления является относительно массивным и дорогостоящим. Он также занимает относительно большое пространство в транспортном средстве. Использование гидравлического преобразователя момента также приводит к потерям.

Привод гибридных транспортных средств могут осуществлять главный двигатель, в данном случае - двигатель внутреннего сгорания, и вспомогательный двигатель, в данном случае - электрическая машина. Электрическая машина снабжена, по меньшей мере, одним средством аккумулирования энергии, предназначенным 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 двигатель и генератор в зависимости от рабочего состояния транспортного средства. Когда тормозят транспортное средство, электрическая машина генерирует электрическую энергию, которую аккумулируют в аккумуляторе энергии. Аккумулированную электрическую энергию можно впоследствии использовать, например, для приведения транспортного средства в движение и эксплуатации различных вспомогательных систем в транспортном средстве.

В шведской патентной заявке SE 1051384-4, которая еще не опубликована, показана гибридная система привода с планетарной передачей, которая содержит три компонента, а именно солнечное зубчатое колесо, водило планетарной передачи и кольцевое зубчатое колесо с внутренним зацеплением. Один из трех компонентов планетарной передачи соединен с выходным валом двигателя внутреннего сгорания, второй компонент планетарной передачи соединен с входным валом коробки передач, а третий компонент планетарной передачи соединен с ротором электрической машины. Электрическая машина соединена с аккумулятором энергии таким образом, что она попеременно может работать как двигатель и генератор. Скоростью вращения электрических машин можно управлять ступенчато. Управляя скоростью вращения электрической машины, можно придавать входному валу коробки передач желаемую скорость вращения. При наличии гибридной системы, соответствующей SE 1051384-4, в цепочке привода транспортного средства не нужно использовать механизм сцепления.

При наличии гибридной системы, соответствующей SE 1051384-4, в цепочке привода транспортного средства не нужно использовать механизм сцепления. Вместе с тем гибридная система привода зависит от того, как функционирует гибридная аккумуляторная батарея, чтобы сделать возможным трогание транспортного средства с места.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать систему привода для транспортного средства того типа, которая упомянута в начале и которая всегда дает транспортному средству возможность тронуться с места.

Эта задача решается с помощью системы привода того типа, которая упомянута в начале и отличается признаками, которые изложены в отличительной части п. 1 формулы изобретения. Когда запускают двигатель внутреннего сгорания, первый из компонентов планетарной передачи вращается со скоростью вращения на холостом ходу двигателя внутреннего сгорания. Второй из компонентов планетарной передачи, который соединен с коробкой передач, не движется, поскольку неподвижно транспортное средство. Третий из компонентов планетарной передачи, который соединен с ротором электрической машины, вращается назад с отрицательной скоростью вращения. Чтобы движение привода передавалось от двигателя внутреннего сгорания к коробке передач, требуется, чтобы ротор электрической машины обеспечивал тормозной момент. В соответствии с изобретением, электрическая машина соединена с электрической цепью с резистором. Вследствие этого, создается сопротивление, которое тормозит ротор и третий компонент планетарной передачи. Ввиду этого движущий момент можно передавать в коробку передач, в результате чего транспортное средство трогается с места. Такой электрический контур с резистором составляют простые компоненты, которые - ввиду их относительно низкой стоимости - можно применять в транспортном средстве.

В соответствии с вариантом осуществления данного изобретения, электрический контур содержит резистор переменного сопротивления. При наличии такого компонента можно изменять электрическое сопротивление и тем самым тормозной момент, с которым происходит торможение ротора. Блок управления может с выгодой осуществлять управление резистором переменного сопротивления таким образом, что транспортное средство получает желаемое увеличение скорости во время процесса трогания транспортного средства с места. Процесс трогания с места можно охарактеризовать как время, которое транспортное средство затрачивает на приобретение такой скорости, что в коробке передач можно включить повышенную передачу. В качестве альтернативы, процесс трогания с места можно охарактеризовать как период времени, который может составлять 1-3 секунды, или другой подходящий период времени.

В соответствии с вариантом осуществления данного изобретения, система привода содержит функциональный блок управления двигателем, при этом блок управления выполнен с возможностью управления двигателем внутреннего сгорания с помощью функционального блока управления двигателем в рабочих ситуациях, в которых в транспортном средстве происходит переключение передач. По окончании процесса трогания с места, ротор электрической машины приобретает положительную скорость вращения. Поэтому больше не удастся использовать электрическую цепь с резистором для подачи движущего момента на входной вал коробки передач. При наличии информации о скорости транспортного средства и фактически включенной передаче в коробке передач блок управления может вычислить скорость вращения, с которой должен вращаться выходной вал двигателя внутреннего сгорания, чтобы создать безмоментное состояние в коробке передач. После этого блок управления управляет функциональным блоком управления двигателем таким образом, что двигатель внутреннего сгорания приобретает вычисленную скорость вращения, после чего передача, фактически включенная в коробке передач, выключается. Когда нужно включить новую передачу в коробке передач, блок управления - «зная» скорость транспортного средства и новую передачу - вычисляет скорость вращения двигателя внутреннего сгорания, при которой можно включать новую передачу. После этого блок управления управляет функциональным блоком управления двигателем таким образом, что двигатель внутреннего сгорания приобретает вычисленную скорость вращения, а потом включают новую передачу.

В соответствии с вариантом осуществления данного изобретения, система привода содержит аккумулятор энергии, который выполнен с возможностью соединения с электрической машиной таким образом, что появляется возможность аккумулировать и расходовать электрическую энергию соответственно разным рабочим условиям транспортного средства. В этом случае транспортное средство является гибридным транспортным средством, привод которого могут осуществлять главный двигатель в виде двигателя внутреннего сгорания и вспомогательный двигатель в виде упомянутой электрической машины. Помимо аккумулятора энергии транспортное средство содержит регулирующее оборудование, чтобы регулировать поток электрической энергии между аккумулятором энергии и электрической машиной. Вследствие этого, электрическая машина, в дополнение к функции, обуславливающей способность управлять скоростью вращения входного вала коробки передач, также обладает способностью попеременно работать как двигатель и генератор в зависимости от рабочего состояния транспортного средства.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения, блок управления выполнен с возможностью управления электрическим переключателем таким образом, что он соединяет электрическую машину с электрической цепью и резистором в рабочих ситуациях, когда транспортное средство трогается с места, а аккумулятор энергии не работает. Если транспортное средство является гибридным транспортным средством, аккумулятор энергии используется для торможения ротора таким образом, что движущий момент можно передавать от двигателя внутреннего сгорания к коробке передач при трогании транспортного средства с места. Энергия торможения, которая воздействует на ротор, генерируется как электрическая энергия в аккумуляторе энергии. Если аккумулятор энергии оценивается как неработающий, транспортное средство не может тронуться с места. В этом случае электрическую машину соединяют с электрической цепью и резистором. Вследствие этого транспортное средство может тронуться с места и доехать до пункта обслуживания или аналогичного места, где можно провести ремонт или замену аккумулятора энергии.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения, блок управления выполнен с возможностью приема информации, касающейся некоторого параметра, чтобы определить, произошел ли сбой функционирования аккумулятора энергии. Блок управления может, например, принимать информацию из электроизмерительного прибора, который измеряет некоторый параметр, имеющий отношение к электрической энергии, обмен которой происходит между обычным аккумулятором энергии и электрической машиной. Электроизмерительный прибор может измерять некоторый параметр, касающийся тока и/или напряжения электрической энергии. Если аккумулятор энергии, по существу, не подает или не принимает электрическую энергию во время работы, то вероятно, что произошел сбой его функционирования.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения, система привода содержит индикаторный элемент, который указывает, когда происходит сбой функционирования аккумулятора энергии. Индикаторный элемент может быть сигнальной лампочкой или звуковым оповещателем, который активируется, если аккумулятор энергии не функционирует. С помощью такого индикаторного элемента водитель немедленно информируется о том, что аккумулятор энергии не функционирует. Блок управления может быть выполнен с возможностью автоматической установки переключателя в такое положение, что происходит соединение дополнительной аккумуляторной батареи с электрической машиной в случаях, когда аккумулятор энергии оценивается как неработающий. В альтернативном варианте, водитель может вручную - с помощью кнопки или аналогичного средства - устанавливать электрический переключатель в нужное положение, когда индикаторный элемент указывает, что произошел сбой функционирования аккумулятора энергии.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения, выходной вал двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом планетарной передачи, входной вал коробки передач соединен с водилом планетарной передачи, имеющимся в планетарной передаче, а ротор электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом с внутренним зацеплением планетарной передачи. При такой компоновке входящим в нее компонентам можно придать компактную конструкцию. Солнечное зубчатое колесо и водило планетарной передачи можно соединить с выходным валом двигателя внутреннего сгорания и входным валом коробки передач, соответственно, с помощью шпоночных соединений или аналогичных соединений. Тем самым гарантируется, что солнечное зубчатое колесо вращается с такой же самой скоростью вращения, как выходной вал двигателя внутреннего сгорания, и что водило планетарной передачи вращается с такой же самой скоростью вращения, как входной вал коробки передач. Ротор электрической машины может быть закреплен на внешней периферийной поверхности кольцевого зубчатого колеса с внутренним зацеплением. Внутренняя периферийная поверхность кольцевого зубчатого колеса с внутренним зацеплением обычно снабжена зубьями. Внешняя периферийная поверхность кольцевого зубчатого колеса с внутренним зацеплением обычно является гладкой и очень хорошо подходит для придания опоры ротору электрической машины. Вследствие этого, кольцевое зубчатое колесо с внутренним зацеплением и ротор электрической машины образуют вращающийся узел. В альтернативном варианте, ротор электрической машины можно соединить с кольцевым зубчатым колесом с внутренним зацеплением посредством трансмиссии. Однако возможно и соединение выходного вала двигателя внутреннего сгорания, входного вала коробки передач и ротора электрической машины с любым из других компонентов планетарной передачи.

Упомянутая вначале задача решается также посредством способа по пп. 11-20 формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже будет приведено описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения в качестве примеров со ссылками на прилагаемые чертежи, при этом:

на фиг. 1 показана линия привода транспортного средства с системой привода в соответствии с данным изобретением;

на фиг. 2 система привода показана подробнее;

на фиг. 3 показано, как скорость вращения разных компонентов в планетарной передаче может изменяться в процессе трогания транспортного средства с места;

на фиг. 4 показано, как момент разных компонентов в планетарной передаче может изменяться в процессе трогания транспортного средства с места; и

на фиг. 5 показан альтернативный вариант осуществления системы привода.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 показана линия привода для большегрузного транспортного средства 1. Линия привода 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 расположена промежуточная часть 6. На фиг. 2 промежуточная часть 6 показана подробнее. Промежуточная часть 6 содержит выходной вал 2a двигателя 2 внутреннего сгорания и входной вал 3a коробки 3 передач. 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. Промежуточная часть 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 выполнена с возможностью использования - в определенных рабочих ситуациях - аккумулированной электрической энергии для приложения движущей силы к входному валу 3а коробки передач и использования - 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, солнечное зубчатое колесо 10, кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением и водило 12 планетарной передачи. Водило 12 планетарной передачи 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 с внутренним зацеплением. Солнечное зубчатое колесо 10 крепится на периферийной 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 передачи содержит крепежный участок 12a, который крепится на периферийной поверхности входного вала 3a коробки передач с помощью шпоночного соединения 14. С помощью этого соединения водило 12 планетарной передачи и входной вал 3а коробки передач могут вращаться как единое целое со второй скоростью n₂ вращения. Кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением содержит внешнюю периферийную поверхность, на которую крепится ротор 9b. Ротор 9b и кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением образуют вращающийся узел, выполненный с возможностью вращения с третьей скоростью n₃ вращения.

Транспортное средство содержит блокирующий механизм, который выполнен с возможностью перемещения между первым открытым положением, в котором три компонента 10-12 планетарной передачи могут вращаться с разными скоростями вращения, и вторым блокированным положением, в котором он взаимно блокирует два из компонентов - 10, 12 - планетарной передачи таким образом, что три компонента 10-12 планетарной передачи вращаются с одной той же скоростью вращения. В этом варианте осуществления блокирующий механизм содержит перемещаемый сочленяющий элемент 15. Сочленяющий элемент 15 закреплен на выходном валу 2а двигателя внутреннего сгорания с помощью шпоночного соединения 16. Сочленяющий элемент 15 в этом случае закреплен относительно проворачивания на выходном валу 2a двигателя внутреннего сгорания и выполнен перемещаемым в осевом направлении по выходному валу 2a двигателя внутреннего сгорания. Сочленяющий элемент 15 содержит сочленяющий участок 15а, выполненный с возможностью соединения с сочленяющим участком 12b водила 12 планетарной передачи. Блокирующий механизм содержит схематически изображенный перемещающий элемент 17, адаптированный к перемещению сочленяющего элемента 15 между первым положением I₁ - деблокировки, в котором сочленяющие участки 15a, 12b не введены в зацепление друг с другом, и вторым положением I₂ - блокировки, в котором сочленяющие участки 15a, 12b введены в зацепление друг с другом. В первом положении деблокировки выходной вал 2a двигателя внутреннего сгорания и входной вал 3а коробки передач могут вращаться с разными скоростями вращения. Когда сочленяющие участки 15a, 12b находятся в зацеплении друг с другом, выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания и входной вал 3а коробки передач будут вращаться с одной и той же скоростью вращения.

Электрический блок 18 управления выполнен с возможностью управления перемещающим элементом 17. Блок 18 управления также адаптирован к принятию решения о том, в каких случаях электрическая машина 9 должна работать как двигатель, а в каких - как генератор. Чтобы принять это решение, блок 18 управления может принимать актуальную информацию о подходящих рабочих параметрах. Блок 18 управления может быть компьютером с программным обеспечением, пригодным для этой цели. Конечно же, блок 18 управления может состоять из одного или нескольких отдельных блоков управления. Блок 18 управления также управляет схематически показанным регулирующим оборудованием 19, которое регулирует поток электрической энергии между аккумулятором 20 энергии и статором 9a электрической машины. В случаях, в которых электрическая машина работает как двигатель, аккумулированная электрическая энергия подается от аккумулятора 20 энергии к статору 9a. В случаях, в которых электрическая машина работает как генератор, электрическая энергия подается от статора 9a к аккумулятору 20 энергии. Аккумулятор 20 энергии подает и аккумулирует электрическую энергию с напряжением порядка 200-800 вольт. Поскольку промежуточная часть 6 между двигателем 2 внутреннего сгорания и коробкой 3 передач в транспортном средстве ограничена, 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 с внутренним зацеплением 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 содержит электрический контур 22 с резистором 21 переменного сопротивления. Электрический контур 22 выполнен с возможностью соединения со статором 9а электрической машины посредством электрического переключателя 23.

Во время работы электрической машины 9 блок 18 управления принимает информацию из электроизмерительного прибора 24, который воспринимает некоторый параметр, имеющий отношение к электрической энергии, передача которой происходит в аккумулятор 20 энергии и из него. Если измеренная электрическая энергия ниже некоторого ожидаемого значения, то вероятно, что произошел сбой функционирования аккумулятора 20 энергии. Если во время эксплуатации транспортного средства электрическая энергия, по существу, не передается ни в аккумулятор 20 энергии, ни из него, он оценивается как неработающий. Если блок 18 управления оценивает, что аккумулятор 20 энергии не работает, то упомянутый блок активирует индикаторный элемент 25 в кабине водителя. Индикаторный элемент 25 может быть мигающей лампочкой или звуковым оповещателем аналогичного назначения. Задача индикаторного элемента 25 - поставить водителя в известность о том, что аккумулятор 20 энергии не работает. Если транспортное средство 1 не движется, блок 18 управления теперь может автоматически перевести электрический переключатель 23 в такое положение, что электрический контур 22 с резистором 21 переменного сопротивления оказывается соединенным с электрической машиной 9. В альтернативном варианте, водитель может вручную - с помощью кнопки или аналогичного средства - активировать соединение между электрическим контуром 22 с резистором 21 переменного сопротивления и электрической машиной 9. Транспортное средство 1 оснащено функциональным блоком 26 управления двигателем, с помощью которого можно управлять скоростью n₁ вращения двигателя 2 внутреннего сгорания. Вследствие этого блок 18 управления имеет возможность активировать функциональный блок 26 управления двигателем при введении в зацепление и выведении из зацепления зубчатых колес в коробке 3 передач с целью создания состояния безмоментного состояния в коробке 3 передач.

На фиг. 3 и 4 показано, как скорость вращения и момент T выходного вала 2a двигателя внутреннего сгорания, ротора 9b электрической машины и входного вала 3а коробки передач могут изменяться во времени t в течение процесса трогания транспортного средства 1 с места, когда аккумулятор 20 энергии не работает. Скорость n₁ вращения и момент T₁ выходного вал 2a двигателя внутреннего сгорания показаны пунктирными линиями, скорость n₂ вращения и момент T₂ входного вала 3 коробки передач показаны сплошными линиями, а скорость n₃ вращения и момент T₃ электрической машины 9 показаны точечными линиями. Соотношение между количеством z₁ зубьев солнечного зубчатого колеса 10 и количеством зубьев z₂ кольцевого зубчатого колеса 11 с внутренним зацеплением в этом примере составляет z₁/z₂=0,7.

Если аккумулятор 20 энергии оценивается как неработающий, блок 18 управления устанавливает электрический переключатель 23 в положение, в котором электрический контур 22 с резистором 21 переменного сопротивления оказывается соединенным с электрической машиной 9. Двигатель 2 внутреннего сгорания запускается в момент t=0. Двигатель 2 внутреннего сгорания сначала работает на холостом ходу со скоростью вращения n₁=500 об/мин и крутящим моментом T₁=200 Н·м. Входной вал 3a коробки передач находится в покое и поэтому сначала имеет скорость вращения n₂=0 об/мин. Поскольку все компоненты планетарной передачи соединены друг с другом при заранее определенном передаточном отношении, кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением приобретает начальную скорость n₃ вращения, которая определяется двумя другими скоростями n₁, n₂ вращения. При вышеупомянутом передаточном отношении z₁/z₂=0,7 кольцевое зубчатое колесо с внутренним зацеплением приобретает скорость вращения n₃=-350 об/мин. Кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением в данном случае будет вращаться в противоположном направлении по отношению к солнечному зубчатому колесу 10.

После этого блок 18 управления управляет резистором с переменным сопротивлением таким образом, что электрическая машина 9 обеспечивает тормозной момент T₃, который в этом случае составляет 300 Н·м. Поскольку кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением вращается в противоположном направлении по отношению к солнечному зубчатому колесу 10, этот тормозной момент T₃ подается на входной вал 3a коробки передач. Входной вал коробки передач в данном случае приобретает движущий момент, который равен сумме момента T₁ выходного вала двигателя внутреннего сгорания и тормозного момента T₃ кольцевого зубчатого колеса с внутренним зацеплением. Входной вал 3a коробки передач в данном случае приобретает движущий момент T₂=500 Н·м. Движущий момент T₂ заставляет входной вал 3a коробки передач вести себя так, что он начинает вращаться, т.е. n₂ становится больше нуля. Вследствие этого происходит одновременное уменьшение противоположной скорости n₃ вращения кольцевого зубчатого колеса с внутренним зацеплением.

В момент A скорость вращения двигателя внутреннего сгорания увеличивается. Вследствие этого гарантируется, что кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением может вращаться с противоположной скоростью n₃ вращения, имеющей подходящую величину, так что упомянутое колесо после этого тоже может нагружать двигатель 2 внутреннего сгорания и гарантировать, что входной вал 3a коробки передач приобретает увеличивающуюся скорость n₂ вращения, а транспортное средство 1 - скорость, последовательно нарастающую до момента B. Скорость транспортного средства нарастает вплоть до момента B по линейному закону. Моменты T₁, T₂, T₃ представляют собой постоянные значения в течение всего процесса трогания с места вплоть до момента B. В момент B двигатель 2 внутреннего сгорания тормозится с помощью приспособления для дросселирования выхлопа при торможении двигателем, средства управляемого турбонаддува, или замедляется иным путем так, что скорость n₁ вращения снижается. Скорость n₁ вращения двигателя 2 внутреннего сгорания понижается, в то время как входной вал 3a коробки передач поддерживает постоянную скорость n₂ вращения. Блок 18 управления отсоединяет электрическую машину 9 от электрического контура 22 с резистором 21. Теперь транспортное средство 1 движется с постоянной скоростью. Когда скорость n₁ вращения двигателя 2 внутреннего сгорания понижается, скорость n₂ вращения коробки передач при этом постоянна, а скорость n₃ вращения электрической машины 9 увеличивается. Скорость n₃ вращения ротора изменяется от отрицательной скорости вращения до положительной скорости вращения. В момент C все компоненты в планетарной передаче вращаются с одной и той же скоростью вращения. Блок управления 18 активирует перемещающий элемент 17, который перемещает сочленяющий элемент 15 таким образом, что сочленяющие участки 15a, 12b вводятся в зацепление друг с другом. Выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания и входной вал 3 коробки передач теперь взаимно блокированы и вследствие этого будут вращаться с одной и той же скоростью вращения. После того как компоненты, входящие в состав планетарной передачи, оказываются блокированными, за приведение транспортного средства 1 в движение ответственен только двигатель 2 внутреннего сгорания. Электрическая машина 9 вращается с такой же скоростью n₃ вращения, как выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания и входной вал 3 коробки передач.

При продолжительной поездке нужно включать более высокую передачу в коробке 3 передач. Блок 18 управления активирует перемещающий элемент 17, который перемещает сочленяющий элемент 15 в расцепленное положение. Соединение между выходным валом 2а двигателя внутреннего сгорания и входным валом 3а коробки передач разъединяется. Блок 18 управления вычисляет скорость n₁ вращения, с которой должен вращаться выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания, чтобы достичь безмоментного состояния в коробке 3 передач. Блок 18 управления активирует функциональный блок 26 управления двигателем, придающий двигателю 2 внутреннего сгорания вычисленную скорость n₁ вращения, после чего передача выключается. После выключения передачи нужно включить новую передачу. Блок 18 управления в данном случае вычисляет скорость n₁ вращения, с которой должен вращаться выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания, чтобы это вращение происходило с такой же скоростью вращения, как у входного вала 3a коробки передач. Блок 18 управления активирует функциональный блок 26 управления двигателем, придающий двигателю 2 внутреннего сгорания вычисленную скорость n₁ вращения, после чего включается новая передача. После этого блок 18 управления опять активирует функциональный блок 26 управления двигателем, чтобы управлять скоростью n₁ вращения, доводя ее до такого значения, при котором все компоненты планетарной передачи приобретают одну и ту же скорость вращения n₁, n₂, n₃. Когда все компоненты в планетарной передаче вращаются с одной и той же скоростью вращения, блок 18 управления активирует перемещающий элемент 17, который перемещает сочленяющий элемент 15 таким образом, что сочленяющие участки 15a, 12b вводятся в зацепление друг с другом. После блокировки планетарной передачи за приведение транспортного средства 1 в движение ответственен только двигатель 2 внутреннего сгорания.

В этом случае - вместо аккумулятора 20 энергии и электрической машины - для торможения ротора 9b в течение процесса трогания транспортного средства 1 с места используется электрический контур 22 с резистором 21 переменного сопротивления. Вследствие этого транспортное средство 1 можно стронуть с места, даже если аккумулятор энергии не работает, и можно доехать до пункта обслуживания или аналогичного места, где можно заменить или отремонтировать аккумулятор 20 энергии.

На фиг. 5 показан вариант системы привода. В этом случае транспортное средство не содержит никакого аккумулятора энергии. За исключением этого, система привода содержит такие же компоненты, как в варианте осуществления, показанном на фиг. 2. В данном случае планетарная передача, электрическая машина и электрический контур 22 с резистором 21 заменяют традиционный механизм сцепления. В этом случае транспортное средство 1 всегда приводят в движение с помощью электрического контура 22 и резистора 21, после чего используют функциональный блок 26 управления двигателем, когда переключают передачи в транспортном средстве. В альтернативном варианте переключение передач можно проводить следующим образом. Поскольку в качестве нагрузки работает только резистор 21, возможность изменения направления момента электрической машины утрачивается, когда аккумулятор мощности не используется. Дело можно поправить, придавая двигателю внутреннего сгорания более высокую начальную скорость вращения прежде, чем осуществляется процесс переключения передач. Потом скорость вращения постепенно снижают, уменьшая ее до скорости холостого хода, когда нагрузку воплощает электрическая машина посредством резистора 21. Во время снижения до скорости холостого хода получается скорость синхронного вращения между двигателем внутреннего сгорания и входным валом коробки передач. Когда это происходит, утапливают педаль газа в пол, после чего скорость вращения двигателя увеличивается так же, как во время обычного ускорения транспортного средства.

Изобретение никоим образом не ограничивается вариантом осуществления, описанным применительно к чертежам, а его можно без затруднений изменять в рамках объема притязаний формулы изобретения. Между ротором 9 и кольцевым зубчатым колесом 11 с внутренним зацеплением можно также расположить трансмиссию с некоторым передаточным отношением. Вследствие этого вращение ротора 9 и кольцевого зубчатого колеса 11 с внутренним зацеплением с одной и той же скоростью вращения становится необязательным.

Изобретение относится к приводу транспортного средства. Система привода для транспортного средства содержит двигатель с выходным валом, коробку передач с входным валом, электрическую машину со статором и ротором и планетарную передачу. Выходной вал двигателя соединен с компонентом планетарной передачи. Входной вал коробки передач соединен со вторым компонентом планетарной передачи. Ротор электрической машины соединен с третьим компонентом планетарной передачи. Система привода содержит электрический контур с резистором и электрический переключатель, с помощью которого электрическая машина может соединяться с электрическим контуром и резистором во время трогания транспортного средства с места. Достигается приведение в движение транспортного средства. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система привода для транспортного средства (1), причем система привода содержит двигатель (2) внутреннего сгорания с выходным валом (2а), коробку (3) передач с входным валом (3а), электрическую машину (9), которая содержит статор (9а) и ротор (9b), и планетарную передачу, которая содержит солнечное зубчатое колесо (10), кольцевое зубчатое колесо (11) с внутренним зацеплением и водило (12) планетарной передачи, причем выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с первым из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что вращение этого вала (2а) приводит к вращению этого компонента, при этом входной вал (3а) коробки передач соединен со вторым из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что вращение этого вала приводит к вращению этого компонента, а ротор (9b) электрической машины соединен с третьим из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что вращение ротора (9b) приводит к вращению этого компонента, отличающаяся тем, что система привода содержит электрический контур (22) с резистором (21) и электрический переключатель (23), с помощью которого электрическая машина (9) может соединяться с электрическим контуром (22) и резистором (21), по меньшей мере, во время процесса трогания транспортного средства (1) с места.

2. Система привода по п. 1, отличающаяся тем, что электрический контур (22) содержит резистор (21) переменного сопротивления.

3. Система привода по п. 2, отличающаяся тем, что блок (18) управления выполнен с возможностью управления резистором (21) переменного сопротивления таким образом, что транспортное средство обеспечивает желаемое увеличение скорости во время процесса трогания транспортного средства (1) с места.

4. Система привода по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что эта система привода содержит функциональный блок (26) управления двигателем и блок (18) управления, который выполнен с возможностью управления двигателем внутреннего сгорания с помощью функционального блока (26) управления двигателем в рабочих ситуациях, в которых в транспортном средстве (1) происходит переключение передач.

5. Система привода по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что эта система привода содержит гибридный аккумулятор (20) энергии, который выполнен с возможностью соединения с электрической машиной (9) таким образом, что появляется возможность аккумулировать и расходовать электрическую энергию соответственно разным рабочим условиям транспортного средства (1).

6. Система привода по п. 5, отличающаяся тем, что эта система привода содержит блок (18) управления, который выполнен с возможностью управления электрическим переключателем (23) таким образом, что тот соединяет электрическую машину (9) с электрическим контуром (22) и резистором (21) во время процесса трогания транспортного средства (1) с места и когда оценивается, что происходит сбой функционирования гибридного аккумулятора (20) энергии.

7. Система привода по п. 5, отличающаяся тем, что система привода содержит блок (18) управления, который выполнен с возможностью приема информации, касающейся некоторого параметра, чтобы оценить, произошел ли сбой функционирования гибридного аккумулятора (20) энергии.

8. Система привода по п. 5, отличающаяся тем, что эта система привода содержит индикаторный элемент (25), который указывает, когда оценивается, что происходит сбой функционирования гибридного аккумулятора (20) энергии.

9. Система привода по п. 5, отличающаяся тем, что эта система привода содержит блок (18) управления, который выполнен с возможностью автоматической установки электрического переключателя (23) в такое положение, что происходит соединение электрической машины (9) с упомянутым электрическим контуром (22) и резистором (21) в ситуациях, когда оценивается, что происходит сбой функционирования гибридного аккумулятора (20) энергии.

10. Система привода по любому из пп. 1-3 и 6-9, отличающаяся тем, что выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом (10) планетарной передачи, что входной вал (3а) коробки передач соединен с водилом (12) планетарной передачи и что ротор (9b) электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом (11) с внутренним зацеплением планетарной передачи.

11. Способ приведения в движение транспортного средства (1), причем транспортное средство (1) содержит двигатель (2) внутреннего сгорания с выходным валом (2а), коробку (3) передач с входным валом (3а), электрическую машину (9), которая содержит статор (9а) и ротор (9b), и планетарную передачу, которая содержит солнечное зубчатое колесо (10), кольцевое зубчатое колесо (11) с внутренним зацеплением и водило (12) планетарной передачи, причем выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с первым из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что вращение этого вала (2а) приводит к вращению этого компонента, при этом входной вал (3а) коробки передач соединен со вторым из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что вращение этого вала приводит к вращению этого компонента, а ротор (9b) электрической машины соединен с третьим из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что вращение ротора (9b) приводит к вращению этого компонента, отличающийся этапами, на которых соединяют электрическую машину (9) с электрическим контуром (22), который содержит резистор (21), по меньшей мере, во время процесса трогания транспортного средства (1) с места.

12. Способ по п. 11, отличающийся этапом, на котором соединяют электрическую машину (9) с электрическим контуром (22), который содержит резистор (21) переменного сопротивления.

13. Способ по п. 12, отличающийся этапом, на котором управляют резистором (21) переменного сопротивления таким образом, что он обеспечивает сопротивление, которое придает транспортному средству желаемое увеличение скорости во время процесса трогания транспортного средства (1) с места.

14. Способ по п. 12 или 13, отличающийся этапом, на котором управляют скоростью вращения двигателя (2) внутреннего сгорания в рабочих ситуациях, в которых в транспортном средстве (1) происходит переключение передач.

15. Способ по любому из пп. 11-13, отличающийся этапом, на котором соединяют электрическую машину с гибридным аккумулятором (20) энергии таким образом, что появляется возможность аккумулировать и расходовать электрическую энергию соответственно разным рабочим условиям транспортного средства (1).

16. Способ по п. 15, отличающийся этапом, на котором соединяют электрическую машину (9) с электрическим контуром (22) и резистором (21) во время процесса трогания транспортного средства (1) с места и когда оценивается, что происходит сбой функционирования гибридного аккумулятора (20) энергии.

17. Способ по п. 15, отличающийся этапами, на которых принимают информацию, касающуюся некоторого параметра, чтобы определить, произошел ли сбой функционирования гибридного аккумулятора (20) энергии.

18. Способ по п. 15, отличающийся этапом, на котором указывают водителю транспортного средства (1), когда оценивается, что происходит сбой функционирования гибридного аккумулятора (20) энергии.

19. Способ по п. 15, отличающийся этапом, на котором автоматически соединяют электрическую машину (9) с упомянутым электрическим контуром (22) и резистором (21) в ситуациях, когда оценивается, что происходит сбой функционирования гибридного аккумулятора (20) энергии.

20. Способ по любому из пп. 11-13 и 16-19, отличающийся этапами, на которых соединяют выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания с солнечным зубчатым колесом (10) планетарной передачи, соединяют входной вал (3а) коробки передач с водилом (12) планетарной передачи и соединяют ротор (9b) электрической машины с кольцевым зубчатым колесом (11) с внутренним зацеплением планетарной передачи.

21. Транспортное средство, содержащее систему привода по любому из пп. 1-10.