СИСТЕМА ПРИВОДА И СПОСОБ ПРИВЕДЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА В ДВИЖЕНИЕ Российский патент 2016 года по МПК B60K6/365 B60K6/48 B60W10/06 B60W10/08 B60W10/18 B60W10/24 B60W10/30 

Предпосылки создания изобретения и известный 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 первичный 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 горючего и износу дисков сцепления. Обычный механизм сцепления также является относительно массивным и дорогостоящим. Он требует еще и относительно большого пространства в транспортном средстве. Использование гидравлического преобразователя момента также приводит к потерям.

Привод гибридных транспортных средств могут осуществлять главный двигатель, который может быть двигателем внутреннего сгорания, и вспомогательный двигатель, который может быть электрической машиной. Электрическая машина снабжена, по меньшей мере, одним аккумулятором энергии, предназначенным для аккумулирования электрической энергии, и регулирующим оборудованием для регулирования потока электрической энергии между аккумулятором энергии и электрической машиной. Вследствие этого электрическая машина может попеременно работать как электродвигатель 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 первичным 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 электродвигатель и генератор. Скоростью вращения электрических машин можно управлять бесступенчато. Управляя скоростью вращения электрической машины, можно придавать первичному валу коробки передач желаемую скорость вращения. При наличии гибридной системы, соответствующей SE 1051384-4, в цепочке привода транспортного средства не нужно использовать механизм сцепления.

В обычных гибридных транспортных средствах со сцеплением, двигатель внутреннего сгорания нельзя использовать для зарядки аккумулятора энергии, когда сцепление находится в положении размыкания. Когда такое гибридное транспортное средство, например, в виде автобуса, отходит от автобусной остановки существует риск, что оно в часы пик некоторое время будет ехать с включенной передачей и сцеплением в положении размыкания. Если при этом аккумулятор энергии используется другими узлами с электрическим приводом в транспортном средстве, например, такими, как компрессор оборудования кондиционирования воздуха, аккумулятор энергии может довольно быстро разрядиться. В этом случае, включенную передачу нужно выключить, а сцепление следует замкнуть, чтобы зарядить аккумулятор энергии.

Сущность изобретения

Задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать систему привода для транспортного средства того типа, которая упомянута в начале и в которой аккумулятор энергии имеет емкость, обуславливающую приложение электрического воздействия для эксплуатации, по меньшей мере, одного узла с электрическим приводом в транспортном средстве также во время рабочих ситуаций, когда транспортное средство не движется или движется с низкой скоростью.

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. В ситуациях, когда транспортное средство неподвижно, и водителю не нужен движущий момент транспортного средства, двигатель внутреннего сгорания работает на скорости вращения холостого хода, планетарная передача находится в положении деблокировки, а в коробке передач включена передача для трогания с места. Блок управления активирует электрическую машину, которая создает момент, тормозящий выходной вал двигателя внутреннего сгорания. Вследствие этого, в линии привода создается движущая сила, целью которой является начальная раскатка транспортного средства. Однако тормозное устройство не дает транспортному средству начать качение. Тормозной момент электрической машины, действующий на двигатель внутреннего сгорания, приводит к тому, что подводится электрическая энергия для эффективного аккумулирования. Вследствие этого в большинстве случаев можно генерировать электрическое воздействие, по меньшей мере, настолько большое, что упомянутый узел сможет работать. Величину электрического воздействия, которое генерируется в аккумуляторе энергии, можно - если потребуется - увеличить посредством управления электрической машиной таким образом, что она прикладывает больший тормозной момент. В этом случае тормозной момент тормозного устройства можно - если потребуется - тоже увеличить таким образом, что транспортное средство не начнет катиться. Принятием вышеупомянутых мер гарантируется, что аккумулятор энергии имеет емкость, позволяющую эксплуатировать узел с электрическим приводом в рабочих ситуациях, когда транспортное средство неподвижно.

В соответствии с вариантом осуществления данного изобретения блок управления выполнен с возможностью приема информации, касающейся уровня заряда аккумулятора энергии и в ситуациях, когда уровень заряда аккумулятора энергии ниже, чем предельный уровень, управления тормозным устройством и электрической машиной таким образом, что она генерирует электрическое воздействие, по меньшей мере, такой же величины, как потребляет упомянутый узел. Если аккумулятор энергии имеет высокий уровень заряда, то не всегда нужно, чтобы электрическая машина обязательно генерировала электрическое воздействие такой же величины, как потребляет упомянутый узел. В этом случае электрическая машина, по меньшей мере, в течение некоторого периода, может генерировать электрическое воздействие, меньшее, чем потребляет упомянутый узел. В альтернативном варианте можно обеспечить спадание уровня заряда аккумулятора энергии до наименьшего допустимого уровня.

В соответствии с вариантом осуществления данного изобретения, блок управления выполнен с возможностью в рабочей ситуации, когда транспортное средство неподвижно, сочленяющий элемент находится в первом положении, и транспортному средству требуется движущий момент, управлять тормозным устройством таким образом, что оно прикладывает тормозной момент некоторой величины таким образом, что транспортное средство начинает катиться. Вследствие этого транспортное средство начинает катиться, когда водитель, который нажимает педаль акселератора, тем самым запрашивает движущий момент, который нужен транспортному средству. Блок управления предпочтительно выполнен с возможностью, когда аккумулятор энергии имеет более высокий уровень заряда, чем упомянутый предельный уровень, отпускать тормозное устройство полностью и управлять электрической машиной таким образом, что она подает момент некоторой величины таким образом, что привод транспортного средства осуществляется с помощью требуемого момента. В этом случае электрической машиной управляют таким образом, что она дает момент, равный произведению передаточного отношения на требуемый момент транспортного средства. Вследствие этого транспортное средство начинает катиться при таком же движущем моменте, как запрашиваемый водителем.

В соответствии с вариантом осуществления данного изобретения блок управления выполнен с возможностью, когда аккумулятор энергии имеет более низкий уровень заряда, чем упомянутый предельный уровень, отпускать тормозное устройство полностью, управлять двигателем внутреннего сгорания таким образом, что он приобретает скорость вращения, достаточно высокую, чтобы оказалось возможным генерирование электрического воздействия в аккумуляторе энергии, и управлять электрической машиной таким образом, что она генерирует электрическое воздействие, по меньшей мере, такой же величины, как потребляется во время работы упомянутого узла. В этом случае блок управления может активировать функциональный блок управления электродвигателем, который увеличивает скорость вращения двигателя внутреннего сгорания одновременно с увеличиваемой скоростью транспортного средства. Вследствие этого ротор электрической машины можно приводить во вращение в отрицательном направлении, противоположном по отношению к направлению вращения двигателя внутреннего сгорания, также когда увеличивается скорость транспортного средства. По этой причине электрическое воздействие можно генерировать в течение желаемого периода времени. Управление скоростью вращения двигателя внутреннего сгорания осуществляют таким образом, что электрическая машина может генерировать в аккумуляторе энергии воздействие, по меньшей мере, такой же величины, как потребляется во время эксплуатации упомянутого узла. Вследствие этого эксплуатацию упомянутого узла можно гарантировать также в ситуациях, когда аккумулятор энергии имеет низкий уровень заряда.

В соответствии с альтернативным вариантом осуществления данного изобретения блок управления выполнен с возможностью, когда аккумулятор энергии имеет более низкий уровень заряда, чем упомянутый предельный уровень, управлять двигателем внутреннего сгорания таким образом, что он работает на скорости вращения холостого хода, управлять тормозным устройством таким образом, что оно прикладывает тормозной момент, приводящий к движению транспортного средства с требуемым моментом, и управлять электрической машиной таким образом, что она генерирует в аккумуляторе энергии электрическое воздействие, по меньшей мере, такой величины, как потребляется упомянутым узлом. В этом случае тормозное устройство используется для приложения тормозного момента таким образом, что транспортное средство движется с требуемым движущим моментом в то же время, как генерируется электрическое воздействие, по меньшей мере, такой же величины, как потребляется упомянутым узлом. Вследствие этого можно гарантировать эксплуатацию упомянутого узла также в ситуациях, когда аккумулятор энергии имеет низкий уровень заряда.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, блок управления выполнен с возможностью управления сочленяющим элементом таким образом, что он перемещается во второе положение как только транспортное средство приобретает скорость, на которой можно сблокировать выходной вал двигателя внутреннего сгорания с первичным валом коробки передач. В частности в ситуациях, когда аккумулятор энергии имеет низкий уровень заряда, удобно как можно быстрее сблокировать выходной вал двигателя внутреннего сгорания с первичным валом коробки передач. Вследствие этого двигатель внутреннего сгорания может отвечать за движение транспортного средства, эксплуатацию упомянутого узла и зарядку аккумулятора энергии.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения тормозное устройство является тормозом, существующим в транспортном средстве. Тормозное устройство преимущественно представляет собой существующий тормоз, который воздействует на линию привода или колеса транспортного средства. Вместе с тем, тормозное устройство должно обладать тормозной способностью, позволяющей ему прикладывать переменный тормозной момент. В альтернативном варианте тормозным устройством может быть отдельный тормоз, который используют только для приложения переменного тормозного момента с целью генерирования электрической энергии в аккумуляторе энергии.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения упомянутый узел является компрессором в оборудовании кондиционирования воздуха. Во время их работы таким единицам оборудования может потребоваться приложение относительно большого электрического воздействия из аккумулятора энергии. Вместе с тем, упомянутый узел может представлять собой один или несколько произвольных узлов, эксплуатация которых осуществляется за счет электрической энергии из аккумулятора энергии.

В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления изобретения выходной вал двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом планетарной передачи, первичный 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 первичным 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 первичный 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 вращающемуся узлу. 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, первичного 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 представлена блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая первый вариант осуществления способа в соответствии с данным изобретением;

на фиг. 4 представлена блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая второй вариант осуществления способа в соответствии с данным изобретением.

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 линия привода содержит промежуточную часть 6. На фиг. 2 промежуточная часть 6 показана подробнее. В промежуточной части 6 предусмотрены двигатель 2 внутреннего сгорания с выходным валом 2а и коробка 3 передач с первичным валом 3а. Выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания расположен соосно по отношению к первичному валу 3а коробки передач. Выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания и первичный вал 3а 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 9а и ротор 9b. Статор 9а содержит сердечник статора, закрепленный должным образом внутри кожуха 8. Сердечник статора содержит обмотки статора. Электрическая машина 9 адаптирована к использованию - в определенных рабочих состояниях - аккумулированной электрической энергии для приложения движущей силы к первичному валу 3а коробки передач и к использованию - в других рабочих - кинетической энергии первичного вала 3а коробки передач для отбора и аккумулирования электрической энергии.

Планетарная передача расположена, по существу, радиально внутри статора 9а 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 2а двигателя внутреннего сгорания. Солнечное зубчатое колесо 10 и выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания в данном случае вращаются как единое целое с первой скоростью n₁ вращения. Водило 12 планетарной передачи содержит крепежный участок 12а, который крепится на периферийной поверхности первичного вала 3а коробки передач с помощью шпоночного соединения 14. С помощью этого соединения, водило 12 планетарной передачи и первичный 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.

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 9а электрической машины. Ротор 9b электрической машины, кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением планетарной передачи, выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания и первичный 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 блокирующий механизм, который выполнен с возможностью перемещения между первым положением - деблокировки, в котором три компонента 10-12 планетарной передач могут вращаться с разными скоростями вращения, и вторым положением - блокировки, в котором он взаимно блокирует два из компонентов - 10, 12 - планетарной передачи таким образом, что три компонента 10-12 планетарной передачи вращаются с одной и 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 расположен закрепленным с предотвращением проворачивания на выходном валу 2а двигателя внутреннего сгорания и выполнен перемещаемым в осевом направлении по выходному валу 2а 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, выполненный с возможностью перемещения сочленяющего элемента 15 между первым положением I₁ деблокировки, в котором сочленяющие участки 15а, 12b не введены в зацепление друг с другом, и вторым положением I₂ блокировки, в котором сочленяющие участки 15а, 12b введены в зацепление друг с другом. В первом положении деблокировки, выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания и первичный вал 3а коробки передач могут вращаться с разными скоростями вращения. Когда сочленяющие участки 15а, 12b находятся в зацеплении друг с другом, выходной вал 2 двигателя внутреннего сгорания и первичный 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 выполнен с возможностью принятия решения о том, в каких рабочих ситуациях электрическая машина 9 должна работать как электродвигатель, 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. Можно использовать один или несколько отдельных блоков управления. Блок 18 управления также управляет схематически показанным регулирующим оборудованием 19, которое регулирует поток электрической энергии между аккумулятором 20 энергии и статором 9а электрической машины. В рабочих ситуациях, в которых электрическая машина работает как электродвигатель, аккумулированная электрическая энергия подается от аккумулятора 20 энергии к статору 9а. В рабочих ситуациях, в которых электрическая машина работает как генератор, электрическая энергия подается от статора 9а к аккумулятору 20 энергии. Аккумулятор 20 энергии подает и аккумулирует электрическую энергию с напряжением порядка 200-800 вольт.

Измерительный прибор 21 адаптирован к восприятию, по меньшей мере, одного параметра, который связан с уровнем заряда в аккумуляторе 20 энергии. Аккумулятор 20 энергии также соединен с одним или несколькими узлами 22 с электрическим приводом в транспортном средстве. Узлы с электрическим приводом могут быть представлены компрессором в оборудовании кондиционирования воздуха. Во время эксплуатации транспортного средства 1, водитель может воплотить свой запрос на требуемый момент Т_g транспортного средства 1, нажимая схематически показанную педаль 23 акселератора. Транспортное средство 1 оснащено, по меньшей мере, одним тормозным устройством 24, с помощью которого можно тормозить ведущие колеса 5 транспортного средства. Транспортное средство 1 оснащено функциональным блоком 26 управления электродвигателем, с помощью которого можно управлять моментом Т₁ и скоростью n₁ вращения двигателя внутреннего сгорания. Блок 18 управления имеет, например, возможность активировать функциональный блок 26 управления электродвигателем, чтобы создать безмоментное состояние в коробке 3 передач при введении в зацепление и выведении из зацепления зубчатых колес в коробке 3 передач.

На фиг. 3 показана блок-схема последовательности операций, которая описывает способ, длящийся с того момента, когда транспортное средство трогается с места из положения покоя, когда планетарная передача находится в первом положении I₁, до того момента, когда транспортное средство приобрело скорость, на которой можно расположить планетарную передачу во втором положении I₂ - блокировки. Способ описывает процесс трогания транспортного средства 1 с места. Осуществление способа начинают на этапе 30. Если планетарная передача не находится уже в первом положении I₁ - деблокировки, то ее располагают в этом первом положении I₁ на этапе 31. Вследствие этого выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания и первичный вал 3а коробки передач движутся свободно друг относительно друга. Как видно из этапа 32, в коробке 3 передач включается передача g₁. На этапе 33 прикладывают воздействие тормозного устройства 24, при этом его тормозной момент имеет такую величину, что транспортное средство 1 неподвижно - v=0. Из этапа 34 видно, что двигатель 2 внутреннего сгорания работает, и работает он со скоростью вращения n_1мин холостого хода. На этапе 35, блок 18 управления активировал электрическую машину 9.

Выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания и солнечно зубчатое колесо 10 в данном случае вращаются со скоростью n_1min вращения холостого хода двигателя внутреннего сгорания, а первичный вал 3а коробки передач и водило 12 планетарной передачи удерживаются неподвижным тормозным устройством 24 с помощью линии привода транспортного средства. В этом состоянии, кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением и ротор 9b электрической машины приобретают вращающий момент в отрицательном направлении, т.е. в направлении, противоположном по отношению к направлению вращения двигателя 2 внутреннего сгорания. Блок 18 управления управляет активацией электрической машины 9 с помощью механизма 19 управления таким образом, что он в этом случае противодействует - посредством момента Т_эл - вращательному движению кольцевого зубчатого колеса 11 с внутренним зацеплением. Противоположно направленный момент Т_эл электрической машины 9 приводит к подаче тока из электрической машины 9 в аккумулятор 20 энергии и к другим потребителям в транспортном средстве 1. Блок 18 управления принимает информацию, касающуюся уровня q заряда аккумулятора 20 энергии, из измерительного прибора 21 и информацию, касающуюся потребления электрического воздействия Е_у электрического узла 22. Блок 18 управления управляет электрической машиной 9 таким образом, что она прикладывает тормозной момент Т_эл (воздействует этим тормозным моментом на двигатель внутреннего сгорания) такой величины, что электрическая машина 9 прикладывает к аккумулятору 20 энергии и другим потребителям в транспортном средстве 1 электрическое воздействие Е_эл, по меньшей мере, такой же величины, как потребляет - Е_у - электрический узел 22. Вследствие этого гарантируется, что уровень q заряда аккумулятора 20 энергии не спадает, когда транспортное средство неподвижно в то время, как электрический узел 22 воспринимает необходимое электрическое воздействие Е_у для поддержания своей работы.

На этапе 36, блок 18 управления определяет, какой движущий момент Т_g запрашивает водитель, нажимая педаль 23 акселератора. Если транспортное средство 1 и дальше должно оставаться неподвижным, то водитель не нажимает педаль 23 акселератора и запрашиваемый посредством педали акселератора движущий момент Т_g=0. В этом случае снова начинают осуществление способа на этапе 30. Когда водитель решает, что транспортное средство 1 должно начать катиться, водитель нажимает педаль 23 акселератора и таким образом запрашивает движущий момент Т_g транспортного средства. На этапе 37, блок 18 управления проводит сравнение на предмет того, больше ли требуемый движущий момент Т_g, чем необходимый момент T_треб, который нужен для работы узла 22, или равен этому моменту. Если движущий момент Т_g больше, чем необходимый момент T_треб, то воздействие для работы узла 22 является излишним. При нормальном трогании транспортного средства 1 с места, двигатель 2 внутреннего сгорания работает в режиме холостого хода. На начальной стадии после трогания с месте (при обычном ускорении), кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением и ротор 9b электрической машины вращаются в отрицательном направлении, так что в аккумуляторе 20 энергии генерируется и аккумулируется электрическая энергия. Когда транспортное средство 1 примерно через 1 секунду (в зависимости от ускорения) достигает скорости v₁, кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением и ротор 9b электрической машины начинают вращаться в положительном направлении. Вследствие этого требуется подача электрического воздействия Е_эл на электрическую машину 9, чтобы дополнительно увеличить скорость транспортного средства 1. Когда транспортное средство достигает скорости v₂, можно расположить планетарную передачу в положении I₂ - блокировки. Во время обычного процесса трогания транспортного средства 1 с места, обычно потребляется большее электрическое воздействие, чем то, генерирование которого возможно. В частности, потребление электрического воздействия оказывается существенным, если аккумулятор 20 энергии должен одновременно прикладывать электрическое воздействие Е_у к узлу 22 с электрическим приводом. Если транспортное средство 1 в течение продолжительного периода движется со скоростью, которая выше, чем v₁, и ниже, чем v₂, потребление электрического воздействия может стать настолько большим, что аккумулятор 20 энергии полностью разрядится.

Если блок 18 управления на этапе 37 получает от измерительного прибора 21 информацию, которая указывает, что воздействие излишне, аккумулятор 20 энергии не рискует разрядиться, если транспортное средство 1 трогается с места как обычно. Тормозное устройство 24 отпускают, так что Т_т=0 на этапе 38, и транспортное средство 1 начинает катиться. На этапе 39, электрическая машина 9 прикладывает момент Т_эл таким образом, что транспортное средство 1 приобретает движущий момент Т_g, запрашиваемый посредством нажатия педали 23 акселератора. Излишнее или недостаточное электрическое воздействие на электрический узел 22 находится в компетенции аккумулятора 20 энергии. На этапе 40, блок 18 управления исследует, можно ли заблокировать планетарную передачу. Если это возможно, планетарную передачу располагают во втором положении I₂ - блокировки - и начавшийся процесс завершается на этапе 41. В блокированном положении планетарной передачи, двигатель 2 внутреннего сгорания может отвечать за всю работу транспортного средства 1 в целом, работу электрического узла 22 и - если потребуется - за зарядку аккумулятора 20 энергии.

Если блок 18 управления на этапе 40 обнаруживает, что планетарную передачу нельзя расположить во втором положении I₂ - блокировки, способ начинают осуществлять снова на этапе 36. Если педаль 23 акселератора по-прежнему нажата и транспортному средству 1 требуется движущий момент Т_g, то осуществление способа продолжают на этапе 37. На этапе 37, блок 18 управления проводит сравнение на предмет того, больше ли требуемый движущий момент Т_g, чем необходимый момент T_треб. Если движущий момент Т_g меньше, чем необходимый момент T_треб, то воздействие является недостаточным для работы узла 22. На этапе 42 определяют, обладает ли аккумулятор 20 энергии способностью справиться с этой недостаточностью. Если это так, то осуществление способа продолжают на этапе 39. Если это не так, то осуществление способа в этом случае продолжается на этапе 43, где выявляется, что тормозное устройство 24 не прикладывает никакой тормозной момент, т.е., Т_т=0. Таким образом, транспортное средство 1 вообще не тормозится тормозным устройством 24. Однако в этом случае - на этапе 44 - скорость n₁ вращения двигателя внутреннего сгорания увеличивается до более высокого уровня, чем фактическая или преобладающая скорость n_1мин вращения холостого хода.

Поскольку скорость n₁ вращения двигателя внутреннего сгорания увеличивается, кольцевое зубчатое колесо 11 с внутренним зацеплением можно привести во вращение в отрицательном направлении, а электрическое воздействие генерируется в аккумуляторе 20 энергии в течение более длительного времени, чем в случае, если двигатель внутреннего сгорания работает на скорости n_1мин вращения холостого хода. Блок 18 управления управляет скоростью n₁ вращения двигателя внутреннего сгорания через функциональный блок 26 управления электродвигателем таким образом, что генерируется электрическое воздействие желаемой величины, и оно прикладывается к аккумулятору 20 энергии. На этапе 45, блок управления 18 управляет скоростью n₁ вращения двигателя внутреннего сгорания таким образом, что генерируется электрическое воздействие Е_эл, по меньшей мере, настолько значительное, насколько потребляет - Е_у электрический узел. Электрическая машина 9 прикладывает момент Т_эл, который отличается от требуемого момента Т_g в количество раз, равное некоторому передаточному отношению. На этапе 40, блок 18 управления исследует, можно ли заблокировать планетарную передачу во втором положении - блокировки. Если это возможно, планетарную передачу располагают во втором положении I₂ - блокировки - и на этапе 41 начатый процесс заканчивается. В противном случае, осуществление способа начинают снова на этапе 36.

На фиг. 4 показан альтернативный способ осуществления процесса трогания с места транспортного средства 1, когда оно оснащено электрическим узлом 22, которому для его работы требуется электрическое воздействие Е_у. Способ, показанный на фиг. 4, соответствует способу, показанному на фиг. 3, за исключением случая, когда для аккумулятора 20 энергии на этапе 37 определяют избыточность или недостаточность воздействия путем сравнения на предмет того, больше ли требуемый движущий момент Т_g, чем необходимый момент T_треб, или равен этому моменту. Если имеет место избыточность воздействия, которая гарантирует работу узла 22, то способ продолжается на этапе 38. Когда это не так, на этапе 42 определяют, имеет ли аккумулятор 20 энергии такой уровень заряда, что эксплуатировать упомянутый узел можно будет в любом случае. Если это так, то осуществление способа продолжают на этапе 38. Если это не так, то осуществление способа продолжают на этапе 46. В этом случае двигатель 2 внутреннего сгорания непрерывно работает скорости n_1мин вращения холостого хода. На этапе 47, тормозное устройство 24 прикладывает свое воздействие таким образом, что оно тормозит транспортное средство 1. Блок 18 управления управляет тормозным устройством 24 таким образом, что оно прикладывает тормозной момент T_т, приводящий к тому, что транспортное средство 1 получает момент Т_g, запрашиваемый посредством нажатия педали акселератора. На этапе 48, блок 18 управления управляет электрической машиной 9 таким образом, что она вырабатывает, по меньшей мере, электрическое воздействие Е_эл, настолько значительное, что оно соответствует потребности Е_у электрического узла в воздействии. На этапе 40, блок 18 управления исследует, можно ли заблокировать планетарную передачу. Если это возможно, планетарную передачу располагают во втором положении I₂ - блокировки - и завершают начавшийся процесс на этапе 41. В противном случае, осуществление способа начинают снова на этапе 36.

В блок-схеме, показанной на фиг. 3, используются этапы 43-45, когда имеет место воздействие, недостаточное для работы электрического узла 22. В блок-схеме, показанной на фиг. 4, используются этапы 46-48, когда имеет место воздействие, недостаточное для работы электрического узла 22. Очевидно, что когда есть потребность в приложении воздействия для обеспечения работы электрического узла 22, можно - попеременно или совместно - принимать две разные меры.

Изобретение никоим образом не ограничивается вариантом осуществления, описанным применительно к чертежам, а его можно без затруднений изменять в рамках объема притязаний формулы изобретения. Например, между ротором 9 и кольцевым зубчатым колесом 11 с внутренним зацеплением можно 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 блок управления, который, когда транспортное средство неподвижно и ему не требуется движущий момент, а сочленяющий элемент находится в первом положении, активирует тормозное устройство. Устройство активируется таким образом, что оно тормозит транспортное средство тормозным моментом, так что транспортное средство поддерживается в неподвижном положении в то время, как управляют электрической машиной таким образом, что она прикладывает момент, приводящий к тому, что электрическая машина генерирует электрическое воздействие такой величины, что поддерживается работа приводимого в действие электрической энергией из аккумулятора узла. Улучшается работа привода при движении ТС с низкой скоростью. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Система привода для транспортного средства (1), причем упомянутая система привода содержит двигатель (2) внутреннего сгорания с выходным валом (2а), коробку (3) передач с первичным валом (3а), тормозное устройство (24), с помощью которого можно тормозить транспортное средство (1), электрическую машину (9), которая содержит статор (9а) и ротор (9b), аккумулятор (20) энергии, который соединен с электрической машиной, по меньшей мере, один узел (22), приводимый в действие электрической энергией из аккумулятора (20) энергии, планетарную передачу, которая содержит солнечное зубчатое колесо (10), кольцевое зубчатое колесо (11) с внутренним зацеплением и водило (12) планетарной передачи, и сочленяющий элемент (15), который расположен с возможностью перемещения между первым положением (I₁), в котором он обеспечивает вращение упомянутых компонентов в планетарной передаче с разными скоростями вращения, и вторым положением (I₂), в котором он сблокировывает эти компоненты в связи друг с другом таким образом, что они вращаются с одной и той же скоростью вращения, и при этом 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 первичный 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 упомянутая система привода содержит блок (18) управления, который выполнен с возможностью в рабочей ситуации, когда транспортное средство (1) неподвижно, транспортному средству (1) не требуется движущий момент (T_g), а сочленяющий элемент находится (15) в первом положении (I₁), активировать тормозное устройство (24) таким образом, что оно тормозит транспортное средство (1) тормозным моментом (Т_т), так что транспортное средство (1) поддерживается в неподвижном положении в то время, как он управляет электрической машиной (9) таким образом, что она прикладывает момент (Т_эл), приводящий к тому, что электрическая машина (9) генерирует электрическое воздействие (Е_эл) такой величины, что поддерживается работа упомянутого узла (22).

2. Система привода по п. 1, отличающаяся тем, что блок (18) управления выполнен с возможностью приема информации, касающейся уровня (q) заряда аккумулятора (20) энергии, и в ситуациях, когда уровень заряда (q) аккумулятора энергии ниже предельного уровня (q₀), управления тормозным устройством и электрической машиной (9) таким образом, что она генерирует электрическое воздействие (Е_эл), по меньшей мере, такой же величины, как потребляет (Е_у) упомянутый узел (22).

3. Система привода по п. 1, отличающаяся тем, что блок (18) управления выполнен с возможностью в рабочей ситуации, когда транспортное средство (1) неподвижно, сочленяющий элемент (15) находится в первом положении (I₁), и транспортному средству (1) требуется движущий момент (T_g), управлять тормозным устройством (24) таким образом, что оно прикладывает тормозной момент (Т_т) некоторой величины таким образом, что транспортное средство (1) начинает катиться.

4. Система привода по п. 3, отличающаяся тем, что блок (18) управления выполнен с возможностью, когда аккумулятор энергии имеет более высокий уровень (q) заряда, чем упомянутый предельный уровень (q₀), отключать тормозное устройство (24) полностью и управлять электрической машиной (9) таким образом, что она подает момент (Т_эл), так что привод транспортного средства осуществляется с помощью требуемого момента (T_g).

5. Система привода по п. 3, отличающаяся тем, что блок управления (18) выполнен с возможностью, когда аккумулятор энергии имеет более низкий уровень (q) заряда, чем упомянутый предельный уровень (q₀), отпускать тормозное устройство (24) полностью, управлять двигателем (2) внутреннего сгорания таким образом, что он приобретает достаточно высокую скорость (n₁) вращения, чтобы оказалось возможным генерирование электрического воздействия, и управлять электрической машиной (9) таким образом, что она генерирует электрическое воздействие, по меньшей мере, такой же величины, как потребляется (Е_у) упомянутым узлом (22).

6. Система привода по п. 3, отличающаяся тем, что блок управления (18) выполнен с возможностью, когда аккумулятор энергии имеет более низкий уровень (q) заряда, чем упомянутый предельный уровень (q₀), управлять двигателем (2) внутреннего сгорания таким образом, что он работает со скоростью вращения (n_1мин) холостого хода, управлять тормозным устройством таким образом, что оно прикладывает тормозной момент (Т_т), приводящий к приводу транспортного средства с требуемым моментом (T_g), и управлять электрической машиной (9) таким образом, что она генерирует электрическое воздействие (Е_эл), по меньшей мере, такой же величины, как потребляется (Е_у) упомянутым узлом (22).

7. Система привода по любому из предыдущих пп. 4, 5 или 6, отличающаяся тем, что блок (18) управления (18) выполнен с возможностью управления сочленяющим элементом (15) таким образом, что тот перемещается во второе положение (I₂), как только транспортное средство (1) приобретает скорость (v₂), на которой возможно сблокировать выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания с первичным валом (3а) коробки передач.

8. Система привода по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что тормозное устройство (24) является колесным тормозом, существующим в транспортном средстве (1).

9. Система привода по п. 7, отличающаяся тем, что тормозное устройство (24) является колесным тормозом, существующим в транспортном средстве (1).

10. Система привода по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что упомянутый узел (22) является компрессором в оборудовании кондиционирования воздуха.

11. Система привода по п. 7, отличающаяся тем, что упомянутый узел (22) является компрессором в оборудовании кондиционирования воздуха.

12. Система привода по п. 8, отличающаяся тем, что упомянутый узел (22) является компрессором в оборудовании кондиционирования воздуха.

13. Система привода по п. 9, отличающаяся тем, что упомянутый узел (22) является компрессором в оборудовании кондиционирования воздуха.

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

15. Система привода по п. 7, отличающаяся тем, что выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом (10) планетарной передачи, что первичный вал (3а) коробки передач соединен с водилом (12) планетарной передачи, имеющимся в планетарной передаче, и что ротор (9b) электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом (11) с внутренним зацеплением планетарной передачи.

16. Система привода по п. 8, отличающаяся тем, что выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом (10) планетарной передачи, что первичный вал (3а) коробки передач соединен с водилом (12) планетарной передачи, имеющимся в планетарной передаче, и что ротор (9b) электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом (11) с внутренним зацеплением планетарной передачи.

17. Система привода по п. 9, отличающаяся тем, что выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом (10) планетарной передачи, что первичный вал (3а) коробки передач соединен с водилом (12) планетарной передачи, имеющимся в планетарной передаче, и что ротор (9b) электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом (11) с внутренним зацеплением планетарной передачи.

18. Система привода по п. 10, отличающаяся тем, что выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом (10) планетарной передачи, что первичный вал (3а) коробки передач соединен с водилом (12) планетарной передачи, имеющимся в планетарной передаче, и что ротор (9b) электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом (11) с внутренним зацеплением планетарной передачи.

19. Система привода по п. 11, отличающаяся тем, что выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом (10) планетарной передачи, что первичный вал (3а) коробки передач соединен с водилом (12) планетарной передачи, имеющимся в планетарной передаче, и что ротор (9b) электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом (11) с внутренним зацеплением планетарной передачи.

20. Система привода по п. 12, отличающаяся тем, что выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом (10) планетарной передачи, что первичный вал (3а) коробки передач соединен с водилом (12) планетарной передачи, имеющимся в планетарной передаче, и что ротор (9b) электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом (11) с внутренним зацеплением планетарной передачи.

21. Система привода по п. 13, отличающаяся тем, что выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом (10) планетарной передачи, что первичный вал (3а) коробки передач соединен с водилом (12) планетарной передачи, имеющимся в планетарной передаче, и что ротор (9b) электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом (11) с внутренним зацеплением планетарной передачи.

22. Способ приведения в движение транспортного средства (1), причем транспортное средство содержит двигатель (2) внутреннего сгорания с выходным валом (2а), коробку (3) передач с первичным валом (3а), тормозное устройство (24), с помощью которого можно тормозить транспортное средство (1), электрическую машину (9), которая содержит статор (9а) и ротор (9b), аккумулятор (20) энергии, который соединен с электрической машиной, по меньшей мере, один узел (22), приводимый в действие электрической энергией из аккумулятора (20) энергии, планетарную передачу, которая содержит солнечное зубчатое колесо (10), кольцевое зубчатое колесо (11) с внутренним зацеплением и водило (12) планетарной передачи, и сочленяющий элемент (15), который расположен с возможностью перемещения между первым положением (I₁), в котором он обеспечивает вращение упомянутых компонентов в планетарной передаче с разными скоростями вращения, и вторым положением (I₂), в котором он сблокировывает эти компоненты в связи друг с другом таким образом, что они вращаются с одной и той же скоростью вращения, и при этом 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 первичный 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 в рабочей ситуации, когда транспортное средство (1) неподвижно, транспортному средству (1) не требуется движущий момент (T_g), а сочленяющий элемент находится (15) в первом положении (I₁), активируют тормозное устройство (24) таким образом, что оно тормозит транспортное средство (1) тормозным моментом (Т_т), так что транспортное средство (1) поддерживается в неподвижном положении в то время, как управление электрической машиной (9) осуществляется таким образом, что прикладывается момент (Т_эл), приводящий к тому, что электрическая машина (9) генерирует электрическое воздействие (Е_эл) такой величины, что поддерживается работа упомянутого узла (22).

23. Способ по п. 22, отличающийся этапами, на которых принимают информацию, касающуюся уровня (q) заряда аккумулятора (20) энергии, и в ситуациях, когда уровень заряда (q) аккумулятора энергии ниже предельного уровня (q₀), управляют тормозным устройством и электрической машиной (9) таким образом, что она генерирует электрическое воздействие (Е_эл), по меньшей мере, такой же величины, как потребляет (Е_у) упомянутый узел (22).

24. Способ по п. 22 или 23, отличающийся этапами, на которых в рабочей ситуации, когда транспортное средство (1) неподвижно, сочленяющий элемент (15) находится в первом положении (I₁), и транспортному средству (1) требуется движущий момент, управляют тормозным устройством (24) таким образом, что оно прикладывает тормозной момент (Т_т) некоторой величины таким образом, что транспортное средство начинает катиться.

25. Способ по п. 24, отличающийся этапами, на которых, когда аккумулятор энергии имеет более высокий уровень (q) заряда, чем упомянутый предельный уровень (q₀), отключают тормозное устройство (24) полностью и управляют электрической машиной (9) таким образом, что она подает момент (Т_эл), так что привод транспортного средства осуществляется с помощью требуемого момента (T_g).

26. Способ по п. 24, отличающийся этапами, на которых, когда аккумулятор энергии имеет более низкий уровень (q) заряда, чем упомянутый предельный уровень (q₀), отпускают тормозное устройство (24) полностью, управляют двигателем (2) внутреннего сгорания таким образом, что он приобретает достаточно высокую скорость (n₁) вращения, чтобы оказалось возможным генерирование электрической энергии, и управляют электрической машиной (9) таким образом, что она генерирует электрическое воздействие (Е_эл), по меньшей мере, такой же величины, как потребляет (Е_у) упомянутый узел (22).

27. Способ по п. 24, отличающийся этапами, на которых, когда аккумулятор энергии имеет более низкий уровень (q) заряда, чем упомянутый предельный уровень, управляют двигателем (2) внутреннего сгорания таким образом, что он работает со скоростью вращения (n_1мин) холостого хода, управляют тормозным устройством таким образом, что оно прикладывает тормозной момент (Т_т), приводящий к приводу транспортного средства с требуемым моментом (T_g), и управляют электрической машиной (9) таким образом, что она генерирует электрическое воздействие (Е_эл), по меньшей мере, такой же величины, как потребляется (Е_у) упомянутым узлом (22).

28. Способ по любому из предыдущих пп. 25, 26 или 27, отличающийся этапами, на которых управляют сочленяющим элементом (15) таким образом, что он перемещается во второе положение (I₂), как только транспортное средство (1) приобретает скорость (v₂), на которой возможно сблокировать выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания с первичным валом (3а) коробки передач.

29. Способ по любому из предыдущих пп. 22, 23, 25-27, отличающийся этапом, на котором в качестве упомянутого тормозного устройства (24) используют тормоз, существующий в транспортном средстве (1).

30. Способ по п. 24, отличающийся этапом, на котором в качестве упомянутого тормозного устройства (24) используют тормоз, существующий в транспортном средстве (1).

31. Способ по любому из предыдущих пп. 22, 23, 25-27, отличающийся этапом, на котором приводят в действие узел (22) в виде компрессора в оборудовании кондиционирования воздуха с помощью аккумулятора (20) энергии.

32. Способ по п. 24, отличающийся этапом, на котором приводят в действие узел (22) в виде компрессора в оборудовании кондиционирования воздуха с помощью аккумулятора (20) энергии.

33. Способ по любому из предыдущих пп. 22, 23, 25-27, отличающийся этапами, на которых соединяют выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания с солнечным зубчатым колесом (10) планетарной передачи, соединяют первичный вал (3а) коробки передач с водилом (12) планетарной передачи, имеющимся в планетарной передаче, и соединяют ротор (9b) электрической машины с кольцевым зубчатым колесом (11) с внутренним зацеплением планетарной передачи.

34. Способ по п. 24, отличающийся этапами, на которых соединяют выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания с солнечным зубчатым колесом (10) планетарной передачи, соединяют первичный вал (3а) коробки передач с водилом (12) планетарной передачи, имеющимся в планетарной передаче, и соединяют ротор (9b) электрической машины с кольцевым зубчатым колесом (11) с внутренним зацеплением планетарной передачи.

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