СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ СИСТЕМОЙ ПРИВОДА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА, СИСТЕМА ПРИВОДА И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО Российский патент 2017 года по МПК B60K6/365 B60K6/48 B60W10/06 B60W10/08 B60W20/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Данное изобретение относится к способу управления системой привода транспортного средства, в частности, гибридного транспортного средства. Система привода содержит двигатель внутреннего сгорания с выходным валом, коробку передач с входным валом, электрическую машину, которая содержит статор и ротор, и планетарную передачу, которая содержит солнечное зубчатое колесо, кольцевое зубчатое колесо и водило планетарной передачи.

Выходной вал двигателя внутреннего сгорания соединен с первым из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что они вращаются как единое целое с первой скоростью вращения. Входной вал коробки передач соединен со вторым из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что они вращаются как единое целое со второй скоростью вращения. Ротор электрической машины соединен с третьим из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что упомянутый третий компонент вращается с третьей скоростью вращения.

Система привода содержит блок управления, который выполнен с возможностью управления электрической машиной таким образом, что она придает третьему компоненту планетарной передачи скорость вращения, которая вместе со скоростью вращения выходного вала двигателя внутреннего сгорания приводит к тому, что входной вал коробки передач принимает требуемую скорость вращения. Двигатель внутреннего сгорания предусматривает состояние холостого хода и активное состояние, причем скорость вращения в состоянии холостого хода ниже, чем скорость вращения в активном состоянии.

Данное изобретение также относится к системе привода для транспортного средства, соответствующей вышеизложенному.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Привод гибридных транспортных средств могут осуществлять главный двигатель, которым может быть двигатель внутреннего сгорания, и вспомогательный двигатель, которым может быть электрическая машина. Электрическая машина снабжена, по меньшей мере, одной аккумуляторной батареей для аккумулирования электрической энергии и регулирующим оборудованием для управления потоком электрической энергии между аккумуляторной батареей и электрической машиной. Вследствие этого, электрическая машина может попеременно работать как двигатель и как генератор в зависимости от рабочего состояния транспортного средства. Когда тормозят транспортное средство, электрическая машина генерирует электрическую энергию, которую аккумулируют в аккумуляторной батареи. Аккумулированную электрическую энергию можно впоследствии использовать для эксплуатации транспортного средства. Электрическую машину можно размещать в некотором положении между механизмом сцепления и коробкой передач в транспортном средстве. По причине ограниченного пространства, подходящим является соединение электрической машины непосредственно с входным валом коробки передач.

Использованию обычного механизма сцепления, который отсоединяет входной вал коробки передач от двигателя внутреннего сгорания во время переключения передачи в коробке передач, сопутствуют недостатки. Когда транспортное средство трогается из положения покоя, диски механизма сцепления направляются друг к другу. Соответственно, диски нагреваются. Это нагревание приводит к возрастающему расходу топлива и износу дисков сцепления. Обычный механизм сцепления также является относительно массивным и дорогостоящим. Он требует еще и относительно большого пространства в транспортном средстве.

Обычные системы привода скомпонованы таким образом, что они допускают лишь небольшое количество рабочих режимов, которые адаптированы для основных нагрузок транспортного средства. Эксплуатация транспортного средства осуществляется посредством управления двигателем внутреннего сгорания и электрической машиной, которыми управляют на основании основного рабочего состояния транспортного средства и с учетом поддержания уровня заряда аккумуляторной батареи транспортного средства на определенном уровне. Результатом работы двигателя внутреннего сгорания является шум и выброс выхлопных газов, которых желательно избегать в определенных ситуациях. Например, когда транспортное средство едет внутри зданий, таких, как автобусная станция, гараж, и т.д., или в районах, где требования к испусканию шума и выбросам выхлопных газов выше, чем возможные в случае обычной эксплуатации транспортного средства. В определенной ситуации также может оказаться желательным краткосрочное снижение расхода топлива транспортным средством.

В патенте US 6,354,974 описана система привода для гибридного транспортного средства. Гибридное транспортное средство содержит двигатель внутреннего сгорания и электрическую машину, которая скомпонована на выходном валу двигателя внутреннего сгорания. Назначением этой компоновки является создание компактного блока привода, который не требует использования обычного механизма сцепления. Обычный механизм сцепления заменен планетарной передачей и тремя деталями фрикционных муфт. Посредством фрикционных муфт можно создавать отличающееся рабочее состояние для транспортного средства. Использование фрикционных муфт приводит к потерям энергии.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Первая задача данного изобретение состоит в том, чтобы разработать способ управления системой привода транспортного средства с целью обеспечения привода транспортного средства в окружающей обстановке, где существующий уровень шума и выхлопа из двигателя внутреннего сгорания недопустим или нежелателен, и обеспечения большего крутящего момента по сравнению с известными техническими решениями. Вторая задача данного изобретение состоит в том, чтобы разработать способ управления системой привода таким образом, что расход топлива временно прекращается. Третье условие данного изобретения заключается в том, чтобы разработать способ управления системой привода, результатом которого являются меньшие потери энергии по сравнению с известными техническими решениями.

Эти задачи решаются с помощью вышеупомянутого способа, который отличается тем, что система привода содержит тормозное устройство (28), предусматривающее активное состояние, в котором двигатель (2) внутреннего сгорания не может вращаться, и пассивное состояние, в котором двигатель (2) внутреннего сгорания может вращаться, тем, что выходной вал двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом таким образом, что они вращаются как единое целое с первой скоростью вращения, тем, что входной вал коробки передач соединен с водилом планетарной передачи таким образом, что они вращаются как единое целое со второй скоростью вращения, и тем, что ротор электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом таким образом, что кольцевое зубчатое колесо вращается с третьей скоростью вращения, причем способ включает в себя этапы, на которых:

- располагают планетарную передачу в состоянии расцепления, двигатель внутреннего сгорания - в активном состоянии, и тормозное устройство - в активном состоянии;

- принимают информацию о требуемом крутящем моменте для эксплуатации транспортного средства; и

- управляют электрической машиной таким образом, что требуемый крутящий момент обеспечивается с одновременным поддержанием двигателя внутреннего сгорания в неактивном состоянии, тормозного устройства - в активном состоянии, а планетарной передачи - в состоянии расцепления.

Располагая двигатель внутреннего сгорания в неактивном состоянии, тормозное устройство - в активном состоянии, а планетарную передачу - в состоянии расцепления, и осуществляя после этого привод транспортного средства исключительно с помощью электрической машины, снижают шум и выбросы выхлопных газов из транспортного средства.

В случае чисто электрического привода, двигатель внутреннего сгорания неактивен, и транспортное средство приводится в действие только электрической машиной. В этом режиме привода, электрическая машина будет переходить на повышенную передачу в соответствии с передаточным отношением планетарной передачи таким образом, что крутящий момент электрической машины увеличивается до большего крутящего момента, и скорость вращения электрической машины понижается. Это предпочтительно потому, что обеспечивается повышенный крутящий момент в коробке передач, что облегчает использование электрической машины в ее диапазоне максимальной мощности благодаря более высокой скорости вращения электрической машины. Более высокая скорость вращения электрической машины также благоприятна для снижения потерь энергии в электрической машине.

Тормозное устройство располагают в активном состоянии с целью предотвращения вращения двигателя внутреннего сгорания совместно с электрической машиной, когда исключительно электрическая машина обеспечивает крутящий момент для эксплуатации транспортного средства. Двигатель внутреннего сгорания поддерживается в покое или в основном в покое посредством активного состоянии тормозного устройства. Существует риск, что двигателю внутреннего сгорания будет причинено повреждение, если двигатель внутреннего сгорания вращается совместно с электрической машиной, в частности, из-за того, что скорость вращения электрической машины больше, чем скорость вращения двигателя внутреннего сгорания в активном состоянии.

Посредством предлагаемого способа, электрическая машина позволяет эксплуатировать транспортное средство независимо и без ограничений, накладываемых двигателем внутреннего сгорания. Поэтому можно использовать более высокую скорость вращения электрической машины для эксплуатации транспортного средства, что приводит к меньшим потерям энергии по сравнению с более низкой скоростью вращения.

Конфигурация с выходным валом двигателя внутреннего сгорания, соединенным с солнечным зубчатым колесом, входным валом коробки передач, соединенным с водилом планетарной передачи, и ротором электрической машины, соединенным с кольцевым зубчатым колесом, подразумевает преимущество, заключающееся в том, что двигатель внутреннего сгорания можно блокировать в состоянии покоя, не блокируя при этом водила планетарной передачи. Таким образом, водило планетарной передачи свободно вращается, и поэтому не допускаются усталостные повреждения из-за нагрузки на одну и ту же точку осей зубчатых колес планетарной передачи, что происходило бы, если бы вращение водила планетарной передачи было заблокировано.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, водило планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо сблокированы друг с другом, когда планетарная передача находится в состоянии блокировки, и водило планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо освобождены друг от друга, когда планетарная передача находится в состоянии расцепления.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, коробка передач содержит, по меньшей мере, одну передачу переднего хода и, по меньшей мере, одну передачу заднего хода, а способ заключается в том, что:

- принимают информацию о том, находится ли транспортное средство в состоянии покоя или состоянии движения;

- если транспортное средство находится в состоянии покоя, располагают планетарную передачу в состоянии расцепления, располагают двигатель внутреннего сгорания в неактивном состоянии, а тормозное устройство - в активном состоянии; и

- включают передачу переднего хода в коробке передач и управляют электрической машиной таким образом, что генерируется положительный крутящий момент, или

- включают передачу заднего хода в коробке передач и управляют электрической машиной таким образом, что генерируется отрицательный крутящий момент.

Способ предусматривает, что осуществляемое из состояния покоя включение передачи переднего хода в коробке передач и управление электрической машиной таким образом, что генерируется положительный крутящий момент, является предпочтительным, когда двигатель внутреннего сгорания впоследствии должен быть запущен. Способ предусматривает, что осуществляемое из состояния покоя включение передачи заднего хода в коробке передач и управление электрической машиной таким образом, что генерируется отрицательный крутящий момент, является предпочтительным, когда двигатель внутреннего сгорания впоследствии должен быть запущен.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, способ содержит этапы, на которых:

- принимают информацию о том, находится ли транспортное средство в состоянии покоя или состоянии движения;

- если транспортное средство находится в состоянии движения, располагают тормозное устройство в активном состоянии, пока двигатель внутреннего сгорания находится в положении покоя или в основном в положении покоя, до того, как планетарная передача окажется в состоянии расцепления. Посредством осуществляемого сначала торможения двигателя внутреннего сгорания до положения покоя до того, как планетарная передача окажется в состоянии расцепления, удостоверяются, что электрическая машина не может вращать двигатель внутреннего сгорания.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, способ содержит этапы, на которых:

- располагают двигатель внутреннего сгорания в неактивном состоянии посредством прекращения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, способ содержит этапы, на которых:

- если требуемый крутящий момент является отрицательным при движении транспортного средства и если желательно приведение транспортного средства в действие исключительно с помощью электрической машины, располагают двигатель внутреннего сгорания в неактивном состоянии посредством прекращения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания и располагают тормозное устройство в активном состоянии. Двигатель внутреннего сгорания быстро тормозится до положения покоя посредством и прекращения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, и расположения тормозного устройства в активном состоянии. В предпочтительном варианте, прекращение подачи топлива и расположение тормозного устройства в активном состоянии осуществляют фактически одновременно.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, коробка передач содержит, по меньшей мере, одну передачу переднего хода и, по меньшей мере, одну передачу заднего хода, а способ содержит этапы, на которых:

- располагают планетарную передачу в состоянии расцепления, располагают двигатель внутреннего сгорания в неактивном состоянии, и располагают тормозное устройство в активном состоянии;

- если требуемый крутящий момент является отрицательным при движении транспортного средства, располагают двигатель внутреннего сгорания в неактивном состоянии посредством прекращения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания и включают передачу заднего хода в коробке передач. Двигатель внутреннего сгорания быстро тормозится до положения покоя посредством и прекращения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, и включения передачи заднего хода в коробке передач. В предпочтительном варианте, прекращение подачи топлива и включение передачи заднего хода в коробке передач осуществляют фактически одновременно.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, коробка передач содержит, по меньшей мере, одну передачу переднего хода и, по меньшей мере, одну передачу заднего хода, а способ содержит этапы, на которых:

- располагают планетарную передачу в состоянии блокировки, располагают двигатель внутреннего сгорания в состоянии остановки, а тормозное устройство - в активном состоянии;

- если требуемый крутящий момент является отрицательным при движении транспортного средства, располагают двигатель внутреннего сгорания в неактивном состоянии посредством прекращения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания и включают передачу заднего хода в коробке передач. Двигатель внутреннего сгорания быстро тормозится до положения покоя посредством и прекращения подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания, и включения передачи заднего хода в коробке передач. В предпочтительном варианте, прекращение подачи топлива и включение передачи заднего хода в коробке передач осуществляют фактически одновременно.

Четвертая задача данного изобретения состоит в том, чтобы разработать способ управления системой привода таким образом, что расход топлива в определенной ситуации сокращается. Четвертая задача решается посредством варианта осуществления изобретения, в котором система привода содержит средство определения уровня заряда аккумуляторной батареи для работы электрической машины, при этом осуществление способа начинают с этапов, на которых:

- принимают информацию об уровне заряда аккумуляторной батареи;

- определяют, превышает ли уровень заряда аккумуляторной батареи первый уровень;

- если уровень заряда аккумуляторной батареи превышает первый уровень, проводят последующие этапы в способе, а в противном случае - завершают осуществление способа.

Режим работы инициируют на основании уровня заряда аккумуляторной батареи. Если уровень заряда аккумуляторной батареи превышает первый уровень, инициируют работу, в процессе которой исключительно электрическая машина приводит в действие транспортное средство. В предпочтительном варианте, первый уровень заряда аккумуляторной батареи - это уровень, который соответствует, по существу, полностью заряженной аккумуляторной батарее, и в этом случае предпочтительным является приведение транспортного средства в действие исключительно посредством электрической машины.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, система привода содержит средство определения уровня заряда аккумуляторной батареи для работы электрической машины, при этом способ содержит этапы, на которых:

- принимают информацию об уровне заряда аккумуляторной батареи;

- определяют, ниже ли уровень заряда аккумуляторной батареи, чем второй уровень;

- если уровень заряда аккумуляторной батареи ниже, чем второй уровень, завершают осуществление способа, а в противном случае - продолжают осуществление способа.

Осуществление способа завершают на основании уровня заряда аккумуляторной батареи. Если уровень заряда аккумуляторной батареи ниже, чем второй уровень, завершают режим работы, в котором исключительно электрическая машина приводит в действие транспортное средство. В предпочтительном варианте, второй уровень заряда аккумуляторной батареи - это уровень, на котором необходима зарядка аккумуляторной батареи посредством энергии, генерируемой двигателем внутреннего сгорания.

Данное изобретение также относится к вышеупомянутой системе привода. Эта система привода отличается тем, что она содержит тормозное устройство, предусматривающее активное состояние, в котором двигатель внутреннего сгорания не может вращаться, и пассивное состояние, в котором двигатель внутреннего сгорания может вращаться, и блок управления, выполненный с возможностью расположения планетарной передачи в состоянии расцепления, тормозного устройства - в активном состоянии, а двигателя внутреннего сгорания - в неактивном состоянии, и управления электрической машиной на основании требуемого крутящего момента с одновременным поддержанием двигателя внутреннего сгорания в неактивном состоянии, тормозного устройства - в активном состоянии, а планетарной передачи - в состоянии расцепления, при этом выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом (10) таким образом, что они вращаются как единое целое с первой скоростью (n₁) вращения, входной вал (3а) коробки передач соединен с водилом (12) планетарной передачи таким образом, что они вращаются как единое целое со второй скоростью (n₂) вращения, а ротор (9b) электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом (11) таким образом, что кольцевое зубчатое колесо (11) вращается с третьей (n₃) скоростью вращения.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, водило планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо сблокированы друг с другом, когда планетарная передача находится в состоянии блокировки, и водило планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо освобождены друг от друга, когда планетарная передача находится в состоянии расцепления.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, тормозное устройство воздействует на любой из маховика двигателя внутреннего сгорания, вала, соединенного с планетарной передачей, и третьего из упомянутых компонентов планетарной передачи. В предпочтительном варианте, тормозное устройство воздействует на маховик двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, тормозное устройство содержит средство управления крутящим моментом силы торможения на двигателе внутреннего сгорания или компоненте, соединенном с двигателем внутреннего сгорания. В соответствии с вариантом осуществления изобретения, тормозное устройство представляет собой пружинный тормоз.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, тормозное устройство выполнено с возможностью перемещения между первым положением в зацеплении с двигателем внутреннего сгорания или компонентом, соединенным с двигателем внутреннего сгорания, и вторым положением без контакта с двигателем внутреннего сгорания или компонентом, соединенным с двигателем внутреннего сгорания.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, тормозное устройство содержит стопорный штифт. Стопорный штифт позволяет застопорить вращение двигателя внутреннего сгорания. В предпочтительном варианте, стопорный штифт воздействует на маховик двигателя внутреннего сгорания.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, система привода содержит средство определения уровня заряда аккумуляторной батареи для работы электрической машины, при этом блок управления выполнен с возможностью расположения двигателя внутреннего сгорания в неактивном состоянии, тормозного устройства - в активном состоянии, а планетарной передачи - в состоянии расцепления, и управления электрической машиной при условии, что уровень заряда аккумуляторной батареи превышает первый уровень.

В соответствии с вариантом осуществления изобретения, система привода содержит средство определения уровня заряда аккумуляторной батареи для работы электрической машины, при этом блок управления выполнен с возможностью расположения двигателя внутреннего сгорания в активном состоянии, тормозного устройства - в пассивном состоянии, а планетарной передачи - в состоянии блокировки при условии, что уровень заряда аккумуляторной батареи ниже второго уровня.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

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

на фиг. 1а показана система привода для эксплуатации транспортного средства в соответствии с данным изобретением;

на фиг. 1b - система привода согласно фиг. 1а показана подробно;

на фиг. 2 показана блок-схема последовательности операций способа управления системой привода в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения;

на фиг. 3 показана блок-схема последовательности операций способа управления системой привода в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1а 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. Линия привода содержит промежуточную часть 6 между двигателем 2 внутреннего сгорания и коробкой 3 передач.

На фиг. 1b промежуточная часть 6 показана подробно. Промежуточная часть 6 содержит двигатель 2 внутреннего сгорания с выходным валом 2а и коробку 3 передач с входным валом 3а. Выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания расположен соосно по отношению к входному валу 3а коробки передач. Выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания и входной 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 выполнена с возможностью использования - в определенных рабочих режимах - аккумулированной электрической энергии для приложения движущей силы к входному валу 3а коробки передач и использования - в других рабочих режимах - кинетической энергии входного вала 3а коробки передач для генерирования 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 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. 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 расположены с возможностью вращения как единое целое с первой скоростью n₁ вращения. Водило 12 планетарной передачи содержит крепежный участок 12а, который крепится на периферийной поверхности входного вала 3а 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 содержит внешнюю периферийную поверхность, на которую крепится ротор 9b. Ротор 9b и кольцевое зубчатое колесо 11 образуют вращающийся узел, выполненный с возможностью вращения с третьей скоростью n₃ вращения.

Система привода содержит также блокирующее средство, выполненное с возможностью переключения планетарной передачи между состоянием расцепления, в котором солнечное зубчатое колесо 10, кольцевое зубчатое колесо 11 и водило 12 планетарной передачи свободно вращаются друг относительно друга, и состоянием блокировки, в котором водило 12 планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо 10 сблокированы друг с другом. Блокирующее средство в состоянии блокировки выполнено с возможностью соединения кольцевого зубчатого колеса 11 и водила 12 планетарной передачи таким образом, что они вращаются вместе.

Изменение между состоянием блокировки и состоянием расцепления предусматривает управление электрической машиной 9 и двигателем 2 внутреннего сгорания до достижения состояния, в котором на оба эти агрегата не действует крутящий момент, и последующие смещение блокирующего средства из зацепления с кольцевым зубчатым колесом 11 и водилом 12 планетарной передачи или смещение упомянутого средства в такое зацепление.

Блокирующее средство содержит перемещаемый соединительный элемент 15 на выходном валу 2а двигателя внутреннего сгорания. Соединительный элемент 15 закреплен на выходном валу 2а двигателя внутреннего сгорания с помощью шпоночного соединения 16. Соединительный элемент 15 в этом случае жестко закреплен относительно проворачивания на выходном валу 2а двигателя внутреннего сгорания и выполнен перемещаемым в осевом направлении по выходному валу 2а двигателя внутреннего сгорания. Соединительный элемент 15 содержит соединительную часть 15а, выполненную с возможностью соединения с соединительной частью 12b водила 12 планетарной передачи. Блокирующее средство дополнительно содержит перемещающий элемент 17, выполненный с возможностью перемещения соединительного элемента 15 между состоянием расцепления, в котором соединительные части 15а, 12b не введены в зацепление друг с другом, и состоянием блокировки, в котором соединительные части 15а, 12b введены в зацепление друг с другом. Когда соединительные части 15а, 12b введены в зацепление 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 - или множество электрических блоков 18 управления выполнены с возможностью - управления перемещающим элементом 17. Блок 18 управления также выполнен с возможностью определения того, в каких случаях электрическая машина 9 будет работать как двигатель, а в каких - как генератор. Чтобы определить это, блок 18 управления может принимать текущую информацию о подходящих рабочих параметрах. Блок 18 управления может быть компьютером с программным обеспечением, пригодным для этой цели. Блок 18 управления также управляет схематически показанным регулирующим оборудованием 19, которое регулирует поток электрической энергии между аккумулятором 2 0 энергии и статором 9а электрической машины. Когда электрическая машина работает как генератор, электрическая энергия подается аккумулятору 20 энергии от статора 9а. Аккумуляторная 20 энергии подает и аккумулирует электрическую энергию с напряжением в диапазоне 300-700 вольт. Необходимо, чтобы электрическая машина 9 и планетарная передача составляли компактный узел, поскольку промежуточная часть 6 между двигателем 2 внутреннего сгорания и коробкой 3 передач в транспортном средстве ограничена в размерах. 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 планетарной передачи, выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания и входной вал 3а коробки передач в данном случае расположены с возможностью вращения вокруг общей оси 5 вращения. За счет такой конструкции, электрической машине 9 и планетарной передаче требуется сравнительно небольшое пространство.

Транспортное средство содержит аккумуляторную батарею 21 напряжением 24 В для запуска двигателя 2 внутреннего сгорания и эксплуатации вспомогательного оборудования в транспортном средстве 1. В большегрузном транспортном средстве 1 используется аккумуляторная батарея 21 напряжением 24 В. Аккумуляторная батарея 21 напряжением 24 В выполнена с возможностью соединения посредством электрического проводника и соединительного механизма 23 со статором 9а электрической машины. Электрический проводник содержит преобразователь 22 постоянного напряжения в постоянное между аккумуляторной батареей 21 напряжением 24 В и соединительным механизмом 23. Преобразователь 22 постоянного напряжения в постоянное обладает способностью преобразовывать электрическую энергию, которая подводится от статора 9а электрической машины, подающей электрическую энергию с тем же напряжением, что и в аккумуляторе 20 энергии, в напряжение, которое преобладает в аккумуляторной батарее 21 напряжением 24 В. В предпочтительном варианте, преобразователь 22 постоянного напряжения в постоянное является преобразователем двухстороннего типа. Вследствие этого, он применим также тогда, когда нужно провести электрическую энергию от аккумуляторной батареи 21 напряжением 24 к статору 7 электрической машины. Когда электрическую энергию проводят в этом направлении, преобразователь 22 постоянного напряжения преобразует электрическую энергию с напряжением 24 В к более высокому напряжению аккумулятора энергии.

Система привода дополнительно содержит тормозное устройство 28, предусматривающее активное состояние и пассивное состояние. Тормозное устройство 28 содержит тормозной элемент, который выполнен с возможностью воздействия на компонент системы привода таким образом, что в активном состоянии выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания тормозится до положения покоя, в котором выходной вал 2а двигателя внутреннего сгорания не может вращаться совместно с электрической машиной. В пассивном состоянии, тормозной элемент утрачивает контакт с компонентом системы привода.

Тормозное устройство 28 не дает выходному валу 2а двигателя внутреннего сгорания вращаться одновременно с вращением электрической машины 9, когда планетарная передача находится в состоянии расцепления, и приведение транспортного средства в действие происходит исключительно посредством электрической машины 9.

Тормозной элемент выполнен с возможностью перевода между первым положением и вторым положением. В первом положением, тормозной элемент находится в зацеплении с двигателем 2 внутреннего сгорания или компонентом, соединенным с двигателем 2 внутреннего сгорания. Во втором положении, тормозной элемент утрачивает контакт с двигателем 2 внутреннего сгорания или компонентом, соединенным с двигателем 2 внутреннего сгорания. В предпочтительном варианте, тормозной элемент в первом положении находится в зацеплении с маховиком двигателя 2 внутреннего сгорания.

Способ изобретения будет подробно пояснен со ссылками на фиг. 2-3. Управление на этапах способа осуществляется посредством блока 18 управления.

На фиг. 2 показан способ в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения. Осуществление способа начинают на этапе 110, располагая планетарную передачу в состоянии расцепления, двигатель 2 внутреннего сгорания - в неактивном состоянии, а тормозное устройство 28 - в активном состоянии. Посредством этапа 110, система привода адаптируется к работе исключительно посредством электрической машины 9. В этом режиме работы, электрическая машина 9 ускорится в соответствии с передаточным отношением планетарной передачи таким образом, что крутящий момент электрической машины увеличится до большего крутящего момента, а скорость вращения электрической машины уменьшится, что приводит к доступности большего крутящего момента в коробке передач, а это делает возможным использование электрической машины 9 в ее диапазоне максимальной мощности и выражается в сниженных потерях энергии электрической машины 9.

На этапе 120, блок 18 управления принимает информацию о требуемом крутящем моменте для эксплуатации транспортного средства, а на этапе 130 блок управления управляет электрической машиной 9 таким образом, что требуемый крутящий момент обеспечивается исключительно посредством электрической машины 9.

На этапе 140 определяют, должна ли эксплуатация транспортного средства продолжаться исключительно посредством электрической машины 9. Если желательна эксплуатация, продолжаемая исключительно посредством электрической машины 9, то повторяют осуществление способа с этапа 120, в противном случае осуществление способа заканчивают на этапе 150, располагая двигатель 2 внутреннего сгорания в активном состоянии, а тормозное устройство 28 - в пассивном состоянии.

На фиг. 3 показан способ в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, как начинают и заканчивают эксплуатацию исключительно посредством электрической машины 9.

Осуществление способа начинают на этапе 102, принимая информацию об уровне заряда аккумуляторной батареи 20, которая обеспечивает электрическую машину электропитанием. На этапе 105 определяют, превышает ли уровень заряда первый уровень. Если уровень заряда превышает первый уровень, то осуществление способа продолжают в соответствии с этапами 120-150. С другой стороны, если уровень заряда не превышает первый уровень, то осуществление способа заканчивают.

Осуществление способа заканчивают на этапе 132, принимая информацию об уровне заряда аккумуляторной батареи 20, которая обеспечивает электрическую машину электропитанием. На этапе 135 определяют, ниже ли уровень заряда, чем второй уровень. Если уровень заряда ниже, чем второй уровень, то осуществление способа заканчивают на этапе 150 так же, как показано на фиг. 2. С другой стороны, если уровень заряда не ниже чем второй уровень, то осуществление способа продолжают в соответствии с этапами 120-135.

При эксплуатации исключительно посредством электрической машины 9, двигатель 2 внутреннего сгорания следует тормозить или блокировать так, чтобы крутящий момент реакции, прикладываемый планетарной передачей, не давал двигателю вращаться вперед или назад. Тогда отсутствует ограничение, связанное с тем, как быстро мог вращаться двигатель 2 внутреннего сгорания и насколько мог бы быть поврежден двигатель 2 внутреннего сгорания. Кроме того, при этом в двигателе 2 внутреннего сгорания также могли возникать потери на трение.

Торможение двигателя 2 внутреннего сгорания можно воплотить посредством управляемого тормозного устройства 28, которое управляется по крутящему моменту, пружинного тормозного устройства 28 с постоянным тормозным крутящим моментом, или со стопорным штифтом любых типов. Тормозное устройство 28 может воздействовать на маховик двигателя внутреннего сгорания, на вал, соединенный с планетарной передачей, или на солнечное зубчатое колесо планетарной передачи.

Существует ряд способов переключения на чисто электрический привод. Начиная с положения покоя, посредством которого двигатель 2 внутреннего сгорания оказывается заторможенным, а планетарная передача оказывается в состоянии расцепления, в коробке передач включают передачу переднего хода, при которой в электрическую машину 9 подается управляемый положительный крутящий момент. Этот режим движения предпочтителен, когда во время движения приходится выбирать между разными передачами. В альтернативном варианте, начиная с положения покоя, посредством которого двигатель 2 внутреннего сгорания оказывается заторможенным, а планетарная передача оказывается в состоянии расцепления, в коробке передач включают передачу заднего хода, при которой в электрическую машину 9 подается отрицательный крутящий момент. Этот режим движения предпочтителен, когда впоследствии надо будет запустить двигатель внутреннего сгорания.

Существует ряд других способов переключения на чисто электрический привод. Начиная с положения, в котором транспортное средство движется, когда планетарная передача оказывается в состоянии блокировки за счет расположения планетарной передачи в состоянии расцепления, двигатель 2 внутреннего сгорания тормозят до тех пор, пока он не останавливается. При положительном крутящем моменте в линии привода, двигатель 2 внутреннего сгорания тормозят предпочтительно до положения покоя посредством прекращения подачи топлива в этот двигатель. При отрицательном крутящем моменте в линии привода, двигатель 2 внутреннего сгорания тормозят предпочтительно до положения покоя посредством прекращения подачи топлива и - в альтернативном варианте - посредством приложения воздействия тормозного устройства 28 для переключения на передачу заднего хода и прекращения подачи топлива. Тот же способ может быть осуществлен, начиная с положения, в котором транспортное средство движется, когда планетарная передача оказывается в состоянии расцепления, с той разницей, что переключение планетарной передачи больше не требуется.

Изобретение никоим образом не ограничивается описанными вариантами осуществления, а может быть модифицировано и изменено в рамках нижеследующей формулы изобретения. Например, признаки, присутствующие в двух вариантах осуществления, можно объединить в отдельный вариант осуществления.

Изобретение относится к приводу гибридного транспортного средства. Способ управления системой привода транспортного средства, где система привода содержит тормозное устройство в активном и пассивном состоянии, где двигатель не может вращаться и может вращаться. Выходной вал двигателя соединен с солнечным зубчатым колесом для вращения как единое целое с первой скоростью. Входной вал коробки передач соединен с водилом планетарной передачи для вращения как единое целое со второй скоростью. Ротор электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом так, что оно вращается с третьей скоростью. Располагают планетарную передачу в состоянии расцепления, двигатель - в неактивном состоянии, а тормозное устройство - в активном. Принимают информацию о требуемом крутящем моменте. Управляют электрической машиной так, что требуемый момент обеспечивается с одновременным поддержанием двигателя в неактивном, тормозного устройства в активном, а планетарной передачи в расцепленном состоянии. Повышается крутящий момент и снижается расход топлива. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ управления системой привода транспортного средства, 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 три компонента в виде солнечного зубчатого колеса (10), кольцевого зубчатого колеса (11) и водила (12) планетарной передачи, при этом выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с первым из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что вращение этого вала 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 приводит к вращению этого компонента, и при этом система привода дополнительно содержит блокирующее средство, переводимое между положением блокировки, в котором два из упомянутых компонентов взаимно блокированы так, что три компонента (10-12) вращаются с одной и той же скоростью вращения, и положением расцепления, в котором компоненты могут вращаться с разными скоростями вращения, причем двигатель (2) внутреннего сгорания предусматривает активное состояние и неактивное состояние,

отличающийся тем, что система привода содержит тормозное устройство (28), предусматривающее активное состояние, в котором двигатель (2) внутреннего сгорания не может вращаться, и пассивное состояние, в котором двигатель (2) внутреннего сгорания может вращаться, тем, что выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом (10) таким образом, что они вращаются как единое целое с первой скоростью (n₁) вращения, тем, что входной вал (3а) коробки передач соединен с водилом (12) планетарной передачи таким образом, что они вращаются как единое целое со второй скоростью (n₂) вращения, и тем, что ротор (9b) электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом (11) таким образом, что кольцевое зубчатое колесо (11) вращается с третьей скоростью (n₃) вращения, причем способ включает в себя этапы, на которых:

- располагают планетарную передачу в состоянии расцепления, двигатель (2) внутреннего сгорания - в неактивном состоянии, а тормозное устройство (28) - в активном состоянии;

- принимают информацию о требуемом крутящем моменте для эксплуатации транспортного средства; и

- управляют электрической машиной (9) таким образом, что требуемый крутящий момент обеспечивается с одновременным поддержанием двигателя (2) внутреннего сгорания в неактивном состоянии, тормозного устройства (28) - в активном состоянии, а планетарной передачи - в состоянии расцепления.

2. Способ управления системой привода по п. 1, причем водило (12) планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо (10) блокируются друг с другом, когда планетарная передача находится в состоянии блокировки, и водило (12) планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо (10) освобождаются друг от друга, когда планетарная передача находится в состоянии расцепления.

3. Способ управления системой привода по любому из предыдущих пунктов, причем способ содержит этап, на котором:

- располагают двигатель (2) внутреннего сгорания в неактивном состоянии посредством прекращения подачи топлива в двигатель (2) внутреннего сгорания.

4. Способ управления системой привода по любому из пп. 1 и 2, причем способ содержит этап, на котором:

- если требуемый крутящий момент является отрицательным при движении транспортного средства и если желательно приведение транспортного средства в действие с помощью электрической машины, располагают двигатель (2) внутреннего сгорания в неактивном состоянии посредством прекращения подачи топлива в двигатель (2) внутреннего сгорания.

5. Способ управления системой привода по любому из пп. 1 и 2, причем коробка (3) передач содержит, по меньшей мере, передачу переднего хода и, по меньшей мере, передачу заднего хода, причем способ содержит этапы, на которых:

- принимают информацию о том, находится ли транспортное средство в состоянии покоя или состоянии движения;

- если транспортное средство находится в состоянии покоя, располагают планетарную передачу в состоянии расцепления, располагают двигатель (2) внутреннего сгорания в неактивном состоянии, а тормозное устройство - в активном состоянии; и

- включают передачу переднего хода в коробке передач и управляют электрической машиной таким образом, что генерируется положительный крутящий момент, или

- включают передачу заднего хода в коробке передач и управляют электрической машиной таким образом, что генерируется отрицательный крутящий момент.

6. Способ управления системой привода по любому из пп. 1 и 2, причем система привода содержит средство определения уровня заряда аккумуляторной батареи (20) для работы электрической машины (9), при этом осуществление способа начинают с этапов, на которых:

- принимают информацию об уровне заряда аккумуляторной батареи (20);

- определяют, превышает ли уровень заряда аккумуляторной батареи (20) первый уровень;

- если уровень заряда аккумуляторной батареи (20) превышает первый уровень, выполняют последующие этапы в способе, а в противном случае - завершают осуществление способа.

7. Способ управления системой привода по любому из пп. 1 и 2, причем система привода содержит средство определения уровня заряда аккумуляторной батареи (20) для работы электрической машины (9), при этом способ содержит этапы, на которых:

- принимают информацию об уровне заряда аккумуляторной батареи (20);

- определяют, ниже ли уровень заряда аккумуляторной батареи (20), чем второй уровень;

- если уровень заряда аккумуляторной батареи (20) ниже, чем второй уровень, завершают осуществление способа, а в противном случае - продолжают осуществление способа.

8. Способ управления системой привода по любому из пп. 1 и 2, причем осуществление способа завершают этапами, на которых:

- располагают тормозное устройство (28) в пассивном состоянии и располагают двигатель (2) внутреннего сгорания в активном состоянии.

9. Система привода для транспортного средства, содержащая двигатель (2) внутреннего сгорания с выходным валом (2а), коробку (3) передач с входным валом (3а) и электрическую машину (9), которая содержит статор (9а) и ротор (9b), и планетарную передачу, которая содержит три компонента в виде солнечного зубчатого колеса (10), кольцевого зубчатого колеса (11) и водила (12) планетарной передачи, при этом выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с первым из упомянутых компонентов планетарной передачи таким образом, что вращение этого вала 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 приводит к вращению этого компонента, и при этом система привода дополнительно содержит блокирующее средство, переводимое между положением блокировки, в котором два из упомянутых компонентов совместно блокированы так, что три компонента (10-12) вращаются с одной и той же скоростью вращения, и положением расцепления, в котором компоненты могут вращаться с разными скоростями вращения, причем двигатель (2) внутреннего сгорания предусматривает активное состояние и неактивное состояние,

отличающаяся тем, что упомянутая система привода содержит тормозное устройство (28), предусматривающее активное состояние, в котором двигатель (2) внутреннего сгорания не может вращаться, и пассивное состояние, в котором двигатель (2) внутреннего сгорания может вращаться, и блок (18) управления, выполненный с возможностью расположения планетарной передачи в состоянии расцепления, тормозного устройства (28) - в активном состоянии, а двигателя (2) внутреннего сгорания - в неактивном состоянии, и управления электрической машиной (9) на основании требуемого крутящего момента с одновременным поддержанием двигателя (2) внутреннего сгорания в неактивном состоянии, тормозного устройства (28) - в активном состоянии, а планетарной передачи - в состоянии расцепления, при этом выходной вал (2а) двигателя внутреннего сгорания соединен с солнечным зубчатым колесом (10) таким образом, что они вращаются как единое целое с первой скоростью (n₁) вращения, входной вал (3а) коробки передач соединен с водилом (12) планетарной передачи таким образом, что они вращаются как единое целое со второй скоростью (n₂) вращения, а ротор (9b) электрической машины соединен с кольцевым зубчатым колесом (11) таким образом, что кольцевое зубчатое колесо (11) вращается с третьей скоростью (n₃) вращения.

10. Система привода для транспортного средства по п. 9, причем водило (12) планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо (10) сблокированы друг с другом, когда планетарная передача находится в состоянии блокировки, и водило (12) планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо (10) освобождены друг от друга, когда планетарная передача находится в состоянии расцепления.

11. Система привода для транспортного средства по любому из пп. 9 и 10, причем тормозное устройство (28) воздействует на любой из маховика двигателя (2) внутреннего сгорания, вала, соединенного с планетарной передачей, и третьего компонента из упомянутых компонентов (11) планетарной передачи.

12. Система привода для транспортного средства по любому из пп. 9 и 10, причем тормозное устройство (28) содержит тормозной элемент, который выполнен с возможностью перемещения между первым положением в зацеплении с двигателем (2) внутреннего сгорания или компонентом, соединенным с двигателем (2) внутреннего сгорания, и вторым положением без контакта с двигателем (2) внутреннего сгорания или компонентом, соединенным с двигателем (2) внутреннего сгорания

13. Система привода для транспортного средства по любому из пп. 9 и 10, причем система привода содержит средство определения уровня заряда аккумуляторной батареи (20) для работы электрической машины (9), причем блок (18) управления выполнен с возможностью расположения двигателя (2) внутреннего сгорания в неактивном состоянии, тормозного устройства (28) - в активном состоянии, а планетарной передачи - в состоянии расцепления, и управления электрической машиной (9) при условии, что уровень заряда аккумуляторной батареи (20) превышает первый уровень.

14. Система привода для транспортного средства по любому из пп. 9 и 10, причем система привода содержит средство определения уровня заряда аккумуляторной батареи (20) для работы электрической машины (9), причем блок (18) управления выполнен с возможностью расположения двигателя (2) внутреннего сгорания в активном состоянии, тормозного устройства (28) - в пассивном состоянии, а планетарной передачи - в состоянии блокировки, при условии, что уровень заряда аккумуляторной батареи (20) ниже, чем второй уровень.

15. Транспортное средство, содержащее систему привода по любому из пп. 9-14.