Область техники, к которой относится изобретение, и уровень техники
Настоящее изобретение относится к способу запуска двигатель внутреннего сгорания согласно преамбуле пункта 1 формулы изобретения. Изобретение также относится к транспортному средству, содержащему такой двигатель внутреннего сгорания согласно преамбуле пункта 13 формулы изобретения, к электронному устройству управления запуском двигателя внутреннего сгорания согласно преамбуле пункта 14 формулы изобретения, и к компьютерному программному продукту, содержащему программный код.
Гибридные транспортные средства могут приводиться в движение посредством первичного двигателя, который может представлять собой двигатель внутреннего сгорания, и вторичного двигателя, который может представлять собой электрическую машину. Электрическая машина оснащена по меньшей мере одним устройством накопления энергии, таким как устройство накопления электрохимической энергии, для накопления электрической мощности, и управляющим оборудованием, чтобы управлять потоком электрической мощности между устройством накопления энергии и электрической машиной. Таким образом, электрическая машина может попеременно работать в качестве электромотора и в качестве генератора, в зависимости от рабочего режима транспортного средства. Когда транспортное средство тормозит, электрическая машина вырабатывает электрическую мощность, которая накапливается в устройстве накопления энергии. Это обычно упоминается в качестве рекуперативного торможения, которое влечет за собой то, что транспортное средство замедляется посредством электрической машины и двигателя внутреннего сгорания. Накопленная электрическая мощность используется позднее для работы транспортного средства.
Коробка передач в гибридном транспортном средстве может содержать планетарную передачу. Планетарная коробка передач обычно содержит три компонента, которые размещаются с возможностью вращения относительно друг друга, а именно, солнечное зубчатое колесо, водило зубчатых колес планетарной передачи и внутреннюю коронную шестерню. При наличии сведений относительно числа зубьев в солнечном зубчатом колесе и внутренней коронной шестерне, взаимные скорости вращения трех компонентов могут определяться в ходе работы. Один из компонентов планетарной передачи может соединяться с выходным валом в двигателе внутреннего сгорания. Таким образом, этот компонент планетарной передачи вращается со скоростью вращения, соответствующей скорости вращения выходного вала в двигателе внутреннего сгорания. Второй компонент в планетарной передаче может соединяться с входным валом для трансмиссионного устройства. Таким образом, этот компонент планетарной передачи вращается со скоростью вращения, идентичной скорости вращения входного вала для трансмиссионного устройства. Третий компонент в планетарной передаче используется для достижения гибридного режима работы, соединен с ротором в электрической машине. Таким образом, этот компонент в планетарной передаче вращается со скоростью вращения, идентичной скорости вращения ротора электрической машины, если они непосредственно соединяются друг с другом. Альтернативно, электрическая машина может соединяться с третьим компонентом планетарной передачи через трансмиссию, которая имеет передаточное отношение. В этом случае, электрическая машина и третий компонент в планетарной передаче могут вращаться с различными частотами вращения. Скорость вращения двигателя и/или крутящий момент электрической машины могут управляться бесступенчато. В течение периодов работы, когда на входной вал для трансмиссионного устройства должна подаваться скорость вращения и/или крутящий момент двигателя, устройство управления, имеющее сведения относительно скорости вращения двигателя для двигателя внутреннего сгорания, вычисляет скорость вращения, с которой должен управляться третий компонент, для того, чтобы входной вал для трансмиссионного устройства получал требуемую скорость вращения. Устройство управления приводит в действие электрическую машину, так что она предоставляет в третий компонент вычисленную скорость вращения двигателя и, таким образом, во входной вал для трансмиссионного устройства требуемую скорость вращения.
Посредством соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания, ротора электрической машины и входного вала трансмиссионного устройства с планетарной передачей, может исключаться традиционный механизм муфты. При ускорении транспортного средства, увеличенный крутящий момент должен доставляться из двигателя внутреннего сгорания и электрической машины в трансмиссионное устройство и дополнительно на ведущие колеса транспортного средства. Поскольку как двигатель внутреннего сгорания, так и электрическая машина соединяются с планетарной передачей, наибольший возможный крутящий момент, доставляемый посредством двигателя внутреннего сгорания и электрической машины, будет ограничиваться посредством одного из этих модулей привода; т.е. того из них, максимальный крутящий момент которого ниже максимального крутящего момента второго модуля привода, с учетом передаточного отношения между ними. В случае если наибольший крутящий момент электрической машины ниже наибольшего крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, с учетом передаточного отношения между ними, электрическая машина не имеет возможности формировать достаточно большой реактивный крутящий момент в планетарную передачу, что влечет за собой то, что двигатель внутреннего сгорания не может передавать свой наибольший крутящий момент в трансмиссионное устройство и дополнительно на ведущие колеса транспортного средства. Таким образом, наибольший крутящий момент, который может передаваться в коробку передач, ограничен прочностью электрической машины. Это также очевидно из так называемого планетарного уравнения.
Использование традиционной муфты, которая отсоединяет входной вал коробки передач от двигателя внутреннего сгорания в ходе процессов переключения передач в коробке передач, влечет за собой такие недостатки, как нагрев дисков муфты, что приводит к износу дисков муфты и повышенному расходу топлива. Традиционный механизм муфты также является относительно тяжелым и дорогостоящим. Он также занимает относительно большое пространство в транспортном средстве.
В транспортном средстве, зачастую ограничивается пространство, доступное для узла привода. Если узел привода содержит несколько компонентов, таких как двигатель внутреннего сгорания, электрическая машина, коробка передач и планетарная передача, конструкция должна быть компактной. Если предусмотрены дополнительные компоненты, такие как рекуперативное тормозное устройство, требования для составных частей иметь компактную конструкцию являются еще более строгими. Одновременно, составные части в узле привода должны быть сконструированы с размерами, которые позволяют поглощать требуемые силы и крутящий момент.
Для некоторых типов транспортных средств, в частности, для большегрузных транспортных средств и автобусов, требуется большое число ступеней зубчатой передачи. Таким образом, увеличивается число составных частей в коробке передач, которая также должна иметь такие размеры, чтобы иметь возможность поглощать большие силы и крутящий момент, возникающие в таких большегрузных транспортных средствах. Это приводит к увеличению размера и веса коробки передач.
Также предусмотрены требования по высокой надежности и высокой безотказности компонентов, содержащихся в приводном устройстве. В случае если коробка передач содержит многодисковые муфты, возникает износ, который оказывает влияние на надежность и ресурс коробки передач.
При рекуперативном торможении, кинетическая энергия преобразуется в электрическую мощность, которая накапливается в устройстве накопления энергии, таком как аккумуляторы. Один фактор, оказывающий влияние на ресурс устройства накопления энергии, представляет собой число циклов, в которых устройство накопления энергии предоставляет и извлекает мощность в/из электрических машин. Чем больше циклов, тем меньше ресурс устройства накопления энергии.
В некоторых рабочих режимах, требуется выключать двигатель внутреннего сгорания, с целью экономии топлива и не допускать остывания системы очистки выхлопов двигателя внутреннего сгорания. Когда ввод крутящего момента требуется в гибридной силовой передаче, либо когда устройство накопления энергии должно быть заряжено, двигатель внутреннего сгорания должен запускаться быстро и эффективно.
Документ EP-B1-1126987 показывает коробку передач со сдвоенными планетарными передачами. Каждое солнечное зубчатое колесо планетарной передачи соединено с электрической машиной, и внутренние колеса планетарных передач соединяются друг с другом. Водило зубчатых колес планетарной передачи в каждой планетарной передаче соединено с определенным числом зубчатых пар, так что получается бесконечное число ступеней зубчатой передачи. Другой документ, EP-B1-1280677, также показывает то, как планетарные передачи могут шунтироваться со ступенью зубчатой передачи, расположенной на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.
Документ US-A1-20050227803 показывает трансмиссию транспортного средства с двумя электрическими машинами, соединенными с соответствующими солнечными зубчатыми колесами в двух планетарных передачах. Планетарные передачи имеют общее водило зубчатых колес планетарной передачи, которое соединено с входным валом трансмиссии.
Документ WO2008/046185-A1 показывает гибридную трансмиссию с двумя планетарными передачами, при этом одна электрическая машина соединена с одной из планетарных передач, и сдвоенная муфта взаимодействует со второй планетарной передачей. Обе планетарные передачи также взаимодействуют друг с другом через зубчатую трансмиссию.
Раскрытие изобретения
Несмотря на решения уровня техники в данной области техники, имеется потребность в том, чтобы дополнительно разрабатывать способ запуска двигателя внутреннего сгорания в гибридной силовой передаче.
Цель этого изобретения состоит в том, чтобы предоставлять новый и преимущественный способ запуска двигателя внутреннего сгорания в гибридной силовой передаче.
Другая цель этого изобретения состоит в том, чтобы предоставлять новый и преимущественный способ запуска двигателя внутреннего сгорания в гибридной силовой передаче, когда двигатель внутреннего сгорания отсоединяется.
Другая цель изобретения состоит в том, чтобы предоставлять новую и преимущественную компьютерную программу для запуска двигатель внутреннего сгорания.
Эти цели достигаются за счет способа, указываемого в начале, который отличается посредством признаков, указываемых в отличительной части по п.1.
Эти цели также достигаются за счет транспортного средства, указываемого в начале, которое отличается посредством признаков, указываемых в отличительной части по п.13.
Эти цели также достигаются за счет компьютерной программы для запуска двигатель внутреннего сгорания, которая отличается посредством признаков, указываемых в отличительной части по п.14.
Эти цели также достигаются за счет компьютерного программного продукта для запуска двигатель внутреннего сгорания, который отличается посредством признаков, указываемых в отличительной части по п.15.
За счет способа согласно изобретению, получается эффективный и надежный запуск двигателя внутреннего сгорания, когда первая и/или вторая электрическая машина достигает требуемого крутящего момента на выходном валу из коробки передач. Такой рабочий режим может возникать, когда гибридная силовая передача расположена в транспортном средстве, и когда транспортное средство приводится в движение посредством первой и/или второй электрической машины. Двигатель внутреннего сгорания может выключаться с целью экономии топлива или недопущения остывания системы предварительной очистки выхлопов двигателя внутреннего сгорания. Если ввод крутящего момента требуется в гибридной силовой передаче, когда транспортное средство приводится в движение, или когда устройство накопления энергии должно быть заряжено, двигатель внутреннего сгорания может запускаться быстро и эффективно посредством балансирования первой и второй электрической машины таким образом, что достигаются требуемый крутящий момент на выходном валу и требуемый крутящий момент для запуска двигатель внутреннего сгорания. Коробка передач содержит входной вал и выходной вал, первую планетарную передачу, которая соединена с входным валом, вторую планетарную передачу, которая соединена с первой планетарной передачей, первую электрическую машину, соединенную с первой планетарной передачей, вторую электрическую машину, соединенную со второй планетарной передачей по меньшей мере одну зубчатую пару, соединенную с первой планетарной передачей и выходным валом, и по меньшей мере одну зубчатую пару, соединенную со второй планетарной передачей и выходным валом.
Выходной вал в двигателе внутреннего сгорания надлежащим образом соединен с первым водилом зубчатых колес планетарной передачи в первой планетарной передаче через входной вал коробки передач, причем первое водило зубчатых колес планетарной передачи соединено со вторым солнечным зубчатым колесом во второй планетарной передаче. Более того, первое солнечное зубчатое колесо в первой планетарной передаче соединено фиксированным образом с первым главным валом, и второе водило зубчатых колес планетарной передачи во второй планетарной передаче соединено фиксированным образом со вторым главным валом.
Важно, чтобы выходной вал двигателя внутреннего сгорания был максимально возможно неподвижным во время электроснабжения, когда двигатель внутреннего сгорания отключается. Если крутящий момент передается в двигатель внутреннего сгорания, когда он отключается, возникает риск того, что валы двигателя внутреннего сгорания перемещаются в направлении подшипников без подачи масла, что приводит к износу и в итоге к поломке подшипников. Выходной вал двигателя внутреннего сгорания надлежащим образом поддерживается неподвижным посредством отсоединения выходного вала от входного вала коробки передач через соединительное устройство, расположенное между выходным валом двигателя внутреннего сгорания и входным валом коробки передач. Когда соединительное устройство является открытым, двигатель внутреннего сгорания в силу этого отсоединяется от входного вала коробки передач, а когда соединительное устройство является закрытым, двигатель внутреннего сгорания соединяется с входным валом коробки передач.
Во время электроснабжения уменьшается потребность переключать передачи, когда первая и вторая электрические машины имеют больший диапазон скоростей вращения двигателя, в пределах которого они работают эффективно, по сравнению с двигателем внутреннего сгорания. Первая и вторая электрическая машина предпочтительно управляют транспортным средством в направлении переднего хода во время электроснабжения, что приводит к большому числу возможных комбинаций различных ступеней зубчатой передачи.
Переключение передач во время электроснабжения означает то, что ввод крутящего момента из одной электрической машины должен всегда уменьшаться во время переключения передач, чтобы соединять или отсоединять любую зубчатую пару от промежуточного вала, соединенного с выходным валом, и за счет этого зацеплять шестерню.
Во время электроснабжения, двигатель внутреннего сгорания надлежащим образом отсоединяется через соединительное устройство, расположенный между выходным валом двигателя внутреннего сгорания и входным валом коробки передач, при этом одновременно первое водило зубчатых колес планетарной передачи соединено с первым солнечным зубчатым колесом, и второе водило зубчатых колес планетарной передачи соединено со вторым солнечным зубчатым колесом. Зубчатая пара, соединенная с первой планетарной передачей, соединена с промежуточным валом, и зубчатая пара, соединенная со второй планетарной передачей, отсоединяется от промежуточного вала, или наоборот. Таким образом, первая электрическая машина и вторая электрическая машина получают идентичную скорость вращения двигателя, что приводит к простому распределению нагрузки между первой и второй электрическими машинами.
Альтернативно, двигатель внутреннего сгорания отсоединяется через соединительное устройство, при этом одновременно первое водило зубчатых колес планетарной передачи соединяется с первым солнечным зубчатым колесом, и второе водило зубчатых колес планетарной передачи отсоединяется от второго солнечного зубчатого колеса. Альтернативно, первое водило зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга, и второе водило зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо соединяются. Зубчатая пара, соединенная с первой планетарной передачей, соединена с промежуточным валом, и зубчатая пара, соединенная со второй планетарной передачей, также соединена с промежуточным валом.
Альтернативно, двигатель внутреннего сгорания отсоединяется через соединительное устройство, при этом одновременно первое водило зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга, и второе водило зубчатых колес планетарной передачи отсоединяетсясоединен от второго солнечного зубчатого колеса. Зубчатая пара, соединенная с первой планетарной передачей, соединена с промежуточным валом, и зубчатая пара, соединенная со второй планетарной передачей, также соединена с промежуточным валом.
Способ запуска двигателя внутреннего сгорания, содержит этап соединения выходного вала в двигателе внутреннего сгорания с входным валом коробки передач через соединительное устройство, расположенное между выходным валом и входным валом. Способ также содержит этап управления первой и второй электрической машиной таким образом, что двигатель внутреннего сгорания запускается.
Согласно способу, выходной вал в двигателе внутреннего сгорания соединен с входным валом коробки передач посредством управления первой и/или второй электрической машиной таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между выходным валом двигателя внутреннего сгорания и входным валом коробки передач. Поскольку выходной вал двигателя внутреннего сгорания остановлен, первая электрическая машина управляется таким образом, что входной вал коробки передач останавливается. Синхронная скорость вращения двигателя в силу этого равна нулю. Вторая электрическая машина между тем управляется таким образом, что требуемый крутящий момент достигается в выходном валу коробки передач. Надлежащим образом, вторая электрическая машина управляется таким образом, что первая электрическая машина может уравновешивать реактивный крутящий момент, достигаемый посредством второй электрической машины, и одновременно достигать синхронной скорости вращения между выходным валом двигателя внутреннего сгорания и входным валом коробки передач. Когда входной вал коробки передач остановлен, соединительное устройство управляется таким образом, что выходной вал двигателя внутреннего сгорания и входной вал коробки передач соединяются.
Двигатель внутреннего сгорания предпочтительно запускается посредством управления первой и второй электрическими машинами таким образом, что крутящий момент, требуемый для запуска двигатель внутреннего сгорания, достигается на выходном валу двигателя внутреннего сгорания одновременно с тем, как заданный требуемый крутящий момент достигается на выходном валу коробки передач. То, как первая и вторая электрическая машина, соответственно, управляются, определяется посредством балансирования между требуемым крутящим моментом выходного вала и требуемым крутящим моментом, чтобы запускать двигатель внутреннего сгорания для выбранной шестерни. Для заданных значений для крутящего момента, требуемого для запуска двигатель внутреннего сгорания, и требуемого крутящего момента силовой передачи, может быть определено то, какого крутящего момента первая и вторая электрическая машина, соответственно, должны достигать. Таким образом, двигатель внутреннего сгорания может запускаться одновременно с тем, как гибридная силовая передача управляется электрически.
Согласно одному варианту осуществления, первое водило зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо, расположенные в первой планетарной передаче, соединяются, в то время как второе водило зубчатых колес планетарной передачи, расположенное во второй планетарной передаче, и второе солнечное зубчатое колесо отсоединяются. Кроме того, зубчатая пара, соединенная с первой планетарной передачей, соединена с промежуточным валом, и зубчатая пара, соединенная со второй планетарной передачей, также соединена с промежуточным валом. Способ затем содержит этап отсоединения, перед этапом соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с входным валом коробки передач, первого водила зубчатых колес планетарной передачи и первого солнечного зубчатого колеса друг от друга. Предпочтительно, это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче, после чего первое соединительное устройство переключается таким образом, что первое водило зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга.
Равновесие крутящих моментов связано с состоянием, в котором крутящий момент действует на внутреннюю коронную шестерню, расположенную в планетарной передаче, представляющий собой произведение крутящего момента, действующего на водило зубчатых колес планетарной передачи планетарной передачи, и передаточного отношения планетарной передачи, при этом одновременно крутящий момент действует на солнечное зубчатое колесо планетарной передачи, представляющий собой произведение крутящего момента, действующего на водило зубчатых колес планетарной передачи, и (1-передаточное отношение планетарной передачи). В случае если две из составных частей планетарной передачи, т.е. солнечное зубчатое колесо, внутренняя коронная шестерня или водила зубчатых колес планетарной передачи, соединяются с соединительным устройством, это соединительное устройство не передает крутящий момент между частями планетарной передачи, когда равновесие крутящих моментов преобладает. Соответственно, соединительное устройство может легко переключаться, и составные части планетарной передачи могут отсоединяться.
Согласно другому варианту осуществления, первое водило зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо отсоединяются, в то время как второе водило зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо соединяются. Кроме того, зубчатая пара, соединенная с первой планетарной передачей, соединена с промежуточным валом, и зубчатая пара, соединенная со второй планетарной передачей, также соединена с промежуточным валом. Способ затем содержит этап отсоединения, перед этапом соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с входным валом коробки передач, второго водила зубчатых колес планетарной передачи и второго солнечного зубчатого колеса друг от друга. Предпочтительно, это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается во второй планетарной передаче, при этом второе соединительное устройство переключается таким образом, что второе водило зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга.
Согласно другому варианту осуществления, первое водило зубчатых колес планетарной передачи, расположенное в первой планетарной передаче, и первое солнечное зубчатое колесо соединяются, и второе водило зубчатых колес планетарной передачи, расположенное во второй планетарной передаче, и второе солнечное зубчатое колесо также соединяются. Кроме того, зубчатая пара, соединенная с первой планетарной передачей, соединена с промежуточным валом, и зубчатые пары, соединенные со второй планетарной передачей, отсоединяются от промежуточного вала. Способ затем содержит этап отсоединения, перед этапом соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с входным валом коробки передач, первого водила зубчатых колес планетарной передачи и первого солнечного зубчатого колеса друг от друга. Предпочтительно, это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче, после чего первое соединительное устройство переключается таким образом, что первое водило зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга. Способ предпочтительно также содержит, после того, как двигатель внутреннего сгорания запущен, соединение зубчатой пары, которая соединена со второй планетарной передачей, с промежуточным валом, чтобы за счет этого зацеплять шестерню и упрощать трогание с места. Надлежащим образом, соединение зубчатой пары выполняется посредством управления двигателем внутреннего сгорания таким образом, чтобы достигать синхронной скорости вращения между зубчатой парой, соединенной со второй планетарной передачей, и промежуточным валом.
Согласно другому варианту осуществления, первое водило зубчатых колес планетарной передачи, расположенное в первой планетарной передаче, и первое солнечное зубчатое колесо соединяются, и второе водило зубчатых колес планетарной передачи, расположенное во второй планетарной передаче, и второе солнечное зубчатое колесо также соединяются. Кроме того, зубчатая пара, соединенная с первой планетарной передачей, соединена с промежуточным валом, и зубчатые пары, соединенные со второй планетарной передачей, отсоединяются от промежуточного вала. Способ затем содержит этап отсоединения, перед этапом соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с входным валом коробки передач, первого водила зубчатых колес планетарной передачи и первого солнечного зубчатого колеса друг от друга. Предпочтительно, это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче, после чего первое соединительное устройство переключается таким образом, что первое водило зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга. Затем, зубчатая пара, которая соединена со второй планетарной передачей, соединена с промежуточным валом. Надлежащим образом, соединение зубчатой пары выполняется посредством управления второй электрической машиной таким образом, чтобы достигать синхронной скорости вращения между зубчатой парой, соединенной со второй планетарной передачей, и промежуточным валом. Затем, второе водило зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга. Предпочтительно, это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается во второй планетарной передаче, при этом второе соединительное устройство переключается таким образом, что второе водило зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга. Способ затем содержит этапы соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с входным валом коробки передач и запуска двигателя внутреннего сгорания, как описано выше.
Согласно другому варианту осуществления, первое водило зубчатых колес планетарной передачи, расположенное в первой планетарной передаче, и первое солнечное зубчатое колесо соединяются, и второе водило зубчатых колес планетарной передачи, расположенное во второй планетарной передаче, и второе солнечное зубчатое колесо также соединяются. Кроме того, зубчатая пара, соединенная с первой планетарной передачей, отсоединяется от промежуточного вала, в то время как зубчатая пара, соединенная со второй планетарной передачей, соединяется с промежуточным валом. Способ затем содержит этап отсоединения, перед этапом соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с входным валом коробки передач, второго водила зубчатых колес планетарной передачи и второго солнечного зубчатого колеса друг от друга. Предпочтительно, это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается во второй планетарной передаче, при этом второе соединительное устройство переключается таким образом, что второе водило зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга. Способ предпочтительно также содержит, после того, как двигатель внутреннего сгорания запущен, соединение зубчатой пары, которая соединена с первой планетарной передачей, с промежуточным валом, чтобы за счет этого зацеплять шестерню и упрощать трогание с места. Надлежащим образом, соединение зубчатой пары выполняется посредством управления скоростью вращения двигателя для двигателя внутреннего сгорания таким образом, чтобы достигать синхронной скорости вращения между зубчатой парой, соединенной с первой планетарной передачей, и промежуточным валом.
Согласно другому варианту осуществления, первое водило зубчатых колес планетарной передачи, расположенное в первой планетарной передаче, и первое солнечное зубчатое колесо соединяются, и второе водило зубчатых колес планетарной передачи, расположенное во второй планетарной передаче, и второе солнечное зубчатое колесо также соединяются. Кроме того, зубчатые пары, соединенные с первой планетарной передачей, отсоединяются от промежуточного вала, в то время как зубчатая пара, которая соединена со второй планетарной передачей, соединена с промежуточным валом. Способ затем содержит этап сначала отсоединения, перед этапом соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с входным валом коробки передач, второго водила зубчатых колес планетарной передачи и второго солнечного зубчатого колеса друг от друга. Предпочтительно, это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается во второй планетарной передаче, при этом второе соединительное устройство переключается таким образом, что второе водило зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга. Затем, зубчатая пара, которая соединена с первой планетарной передачей, соединена с промежуточным валом. Надлежащим образом, соединение зубчатой пары выполняется посредством управления первой электрической машиной таким образом, чтобы достигать синхронной скорости вращения между зубчатой парой, соединенной с первой планетарной передачей, и промежуточным валом. Затем, первое водило зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга. Предпочтительно, это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче, после чего первое соединительное устройство переключается таким образом, что первое водило зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга. Способ затем содержит этапы соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с входным валом коробки передач и запуска двигателя внутреннего сгорания, как описано выше.
Согласно другому варианту осуществления, первое водило зубчатых колес планетарной передачи, расположенное в первой планетарной передаче, и первое солнечное зубчатое колесо отсоединяются друг от друга, и второе водило зубчатых колес планетарной передачи, расположенное во второй планетарной передаче, и второе солнечное зубчатое колесо также отсоединяются друг от друга. Кроме того, зубчатая пара, соединенная с первой планетарной передачей, соединена с промежуточным валом, и зубчатая пара, соединенная со второй планетарной передачей, также соединена с промежуточным валом. Способ запуска двигателя внутреннего сгорания, затем содержит этапы соединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с входным валом коробки передач и управления первой и второй электрической машиной таким образом, что двигатель внутреннего сгорания запускается.
Согласно одному варианту осуществления, требуемый крутящий момент достигается в выходном валу через пятую зубчатую пару, расположенную между выходным валом и промежуточным валом.
Коробка передач может быть оснащена определенным числом зубчатых пар, содержащих зубчатые колеса, которые могут механически фиксироваться на и высвобождаться от промежуточного вала. Предпочтительно, первый главный вал и второй главный вал соединяются с трансмиссионным устройством, содержащим определенное число соединяемых и отсоединяемых зубчатых пар. Зубчатые пары содержат зубчатые колеса, которые являются механически стопоримыми с и отсоединяемыми от промежуточного вала. Таким образом, получается определенное число фиксированных ступеней зубчатой передачи, которые могут переключаться без прерывания крутящего момента. Зубчатые колеса, которые могут фиксироваться на промежуточном валу, также приводят к компактной конструкции с высокой надежностью и высокой безотказностью. Таким образом, зубчатая пара может отсоединяться, после чего соответствующее зубчатое колесо отсоединяется от промежуточного вала, и зубчатая пара может соединяться, после чего соответствующее зубчатое колесо соединяется с промежуточным валом. Альтернативно, сателлитные шестерни в зубчатых парах могут быть выполнены с возможностью быть стопоримыми с и отсоединяемыми от первого главного вала или второго главного вала.
Каждая из зубчатых пар имеет передаточное отношение, которое адаптировано к требуемым характеристикам приведения в движение транспортного средства. Зубчатая пара с наибольшим передаточным отношением, относительно других зубчатых пар, надлежащим образом соединена, когда зацепляется низшая передача.
Входной вал соединен с водилом зубчатых колес планетарной передачи, расположенным в первой планетарной передаче. Альтернативно, первое водило зубчатых колес планетарной передачи соединено с двигателем внутреннего сгорания через соединительное устройство. Второе водило зубчатых колес планетарной передачи во второй планетарной передаче предпочтительно непосредственно соединено со вторым главным валом и, следовательно, с трансмиссионным устройством. Таким образом, достигается гибридная силовая передача, которая позволяет передавать большой крутящий момент на выходной вал и соединенные с ним ведущие колеса во всех рабочих режимах, без зависимости от электрической мощности из устройства накопления энергии.
Первое водило зубчатых колес планетарной передачи в первой планетарной передаче предпочтительно соединено со вторым солнечным зубчатым колесом второй планетарной передачи. Первое солнечное зубчатое колесо в первой планетарной передаче предпочтительно соединено с первым главным валом, и второе водило зубчатых колес планетарной передачи во второй планетарной передаче предпочтительно соединено со вторым главным валом. Таким образом, получается трансмиссия, которая переключает передачи без прерывания крутящего момента. Альтернативно, первое водило зубчатых колес планетарной передачи в первой планетарной передаче соединено со второй внутренней коронной шестерней второй планетарной передачи. Альтернативно, первый главный вал соединен с первой внутренней коронной шестерней, расположенной в первой планетарной передаче.
Посредством соединения первого водила зубчатых колес планетарной передачи в первой планетарной передаче со вторым солнечным зубчатым колесом во второй планетарной передаче, соединения первого солнечного зубчатого колеса в первой планетарной передаче с первым главным валом и соединения второго водила зубчатых колес планетарной передачи во второй планетарной передаче со вторым главным валом, получается трансмиссия, которая переключается без прерывания крутящего момента.
Первое и второе соединительное устройство размещаются между водилом зубчатых колес планетарной передачи и солнечным зубчатым колесом соответствующих планетарных передач. Задача соединительных устройств состоит в том, чтобы стопорить соответствующие водила зубчатых колес планетарной передачи посредством солнечного зубчатого колеса. Когда водило зубчатых колес планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо соединяются друг с другом, мощность из двигателя внутреннего сгорания должна проходить через водило зубчатых колес планетарной передачи, соединительное устройство, солнечное зубчатое колесо и далее в коробку передач, что влечет за собой то, что зубчатые колеса планетарной передачи не поглощают крутящий момент. Это влечет за собой то, что размер зубчатых колес планетарной передачи может быть адаптирован только к крутящему моменту электрической машины вместо крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, что, в свою очередь, означает то, что зубчатые колеса планетарной передачи могут быть сконструированы с меньшими размерами. Таким образом, получается узел привода согласно изобретению, который имеет компактную конструкцию, низкий вес и низкие затраты на изготовление.
Соединительные устройства и стопорящие механизмы предпочтительно содержат кольцевую втулку, которая переключается аксиально между соединенным и отсоединенным состоянием. Втулка размещает, по существу концентрически, вращающиеся компоненты коробки передач и перемещается между соединенным и отсоединенным состоянием посредством силового элемента. Таким образом, получается компактная конструкция с низким весом и низкими затратами на изготовление.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится описание, в качестве примера, предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 показывает схематичный вид сбоку транспортного средства, содержащего гибридную силовую передачу с двигателем внутреннего сгорания, который выполнен с возможностью запускаться согласно способу, согласно настоящему изобретению,
Фиг.2 показывает схематичный вид сбоку гибридной силовой передачи с двигателем внутреннего сгорания, который выполнен с возможностью запускаться согласно способу, согласно настоящему изобретению,
Фиг.3 показывает упрощенный схематичный вид гибридной силовой передачи на фиг.2, и
Фиг.4a-4b показывают блок-схемы последовательности операций способов запуска двигателя внутреннего сгорания в гибридной силовой передаче согласно настоящему изобретению.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
Фиг.1 показывает схематичный вид сбоку транспортного средства 1, содержащего коробку 2 передач и двигатель 4 внутреннего сгорания, которые содержатся в гибридной силовой передаче 3. Двигатель 4 внутреннего сгорания соединен с коробкой 2 передач, и коробка 2 передач дополнительно соединен с ведущими колесами 6 транспортного средства 1 через карданный вал 9. Ведущие колеса 6 оснащены тормозными устройствами 7, чтобы осуществлять торможение транспортного средства 1.
Фиг.2 показывает схематичный вид сбоку гибридной силовой передачи 3 с коробкой 2 передач, содержащей входной вал 8, первую и вторую планетарную передачу 10 и 12, соответственно, первую и вторую электрическую машину 14 и 16, соответственно, промежуточный вал 18 и выходной вал 20. Гибридная силовая передача содержит двигатель 4 внутреннего сгорания, соединенный с коробкой 2 передач. Двигатель 4 внутреннего сгорания соединен с коробкой 2 передач через входной вал 8 коробки передач. Двигатель внутреннего сгорания имеет выходной вал 97. Выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания соединен с входным валом коробки 2 передач. Первая планетарная передача 10 имеет первую внутреннюю коронную шестерню 22, с которой соединен первый ротор 24 в первой электрической машине 14. Первая планетарная передача 10 также имеет первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи. Вторая планетарная передача 12 имеет вторую внутреннюю коронную шестерню 28, с которой соединен второй ротор 30 второй электрической машины 16. Вторая планетарная передача 12 имеет второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи. Первое и второе солнечные зубчатые колеса 26 и 32, соответственно, коаксиально размещаются, что, согласно показанному варианту осуществления, влечет за собой то, что первый главный вал 34, расположенный на первом солнечном зубчатом колесе 26, идет внутри второго главного вала 36, который оснащен центральным отверстием 38, расположенным на втором водиле 51 зубчатых колес планетарной передачи. Также можно размещать первый главный вал 34 параллельно с и рядом со вторым главным валом 36. Также можно размещать первое и второе солнечные зубчатые колеса 26 и 32, соответственно, параллельно и рядом друг с другом. В этом случае, промежуточный вал 18 надлежащим образом расположен между первым главным валом 34 и вторым главным валом 36, и крутящий момент может извлекаться непосредственно из промежуточного вала 18. Таким образом, промежуточный вал 18 составляет, в этом случае, выходной вал 20.
Первая электрическая машина 14 оснащена первым статором 40, который соединен с транспортным средством 1 через картер 42 коробки передач, окружающий коробку 2 передач. Вторая электрическая машина 16 оснащена вторым статором 44, который соединен с транспортным средством 1 через картер 42 коробки передач, окружающий коробку 2 передач. Первая и вторая электрическая машина 16 соединяются с устройством 46 накопления энергии, таким как аккумулятор, который, в зависимости от рабочего режима транспортного средства 1, управляет электрическими машинами 14 и 16, соответственно. В других рабочих режимах, электрические машины 14 и 16, соответственно, могут работать в качестве генераторов, при этом мощность подается в устройство 46 накопления энергии. Электронное устройство 48 управления соединено с устройством 46 накопления энергии и управляет подачей мощности в электрические машины 14 и 16, соответственно. Предпочтительно, устройство 46 накопления энергии соединено с электрическими машинами 14 и 16, соответственно, через переключатель 49, который соединен с устройством 48 управления. В некоторых рабочих режимах, электрические машины 14 и 16, соответственно, также могут управлять друг другом. Электрические машины 14 и 16, соответственно, могут надлежащим образом управлять друг другом. Электрическая мощность затем направляется из одной из электрических машин 14, 16 во вторую электрическую машину 14, 16 через переключатель 49, соединенный с электрическими машинами 14, 16. Таким образом, можно добиваться баланса мощностей между электрическими машинами 14, 16. Другой компьютер 53 также может соединяться с устройством 48 управления и коробкой 2 передач.
Первая планетарная передача 10 оснащена первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи, на котором монтируется первый набор зубчатых колес 52 планетарной передачи. Вторая планетарная передача 12 оснащена вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи, на котором монтируется второй набор зубчатых колес 54 планетарной передачи. Первый набор зубчатых колес 52 планетарной передачи взаимодействует с первой внутренней коронной шестерней 22 и первым солнечным зубчатым колесом 26. Второй набор зубчатых колес 54 планетарной передачи взаимодействует со второй внутренней коронной шестерней 28 и вторым солнечным зубчатым колесом 32. Входной вал 8 коробки 2 передач соединен с первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи. Входной вал 8 коробки 2 передач также соединен с выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания через соединительное устройство 106. Посредством открытия соединительного устройства 106, двигатель 4 внутреннего сгорания может отсоединяться от коробки 2 передач, и транспортное средство 1 в силу этого может управляться электрически через первую и вторую электрическую машину 14, 16. Соединительное устройство 106 может состоять из шлицевых секций, которые взаимодействуют с соединительной втулкой. Альтернативно, соединительное устройство 106 может состоять из фрикционной муфты.
Первое соединительное устройство 56 расположено между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи. Посредством расположения первого соединительного устройства 56 таким образом, что первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи соединяются друг с другом и, следовательно, не могут вращаться относительно друг друга, первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 должны вращаться с равными частотами вращения.
Второе соединительное устройство 58 расположено между вторым солнечным зубчатым колесом 32 и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи. Посредством расположения второго соединительного устройства 58 таким образом, что второе солнечное зубчатое колесо 32 и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи соединяются друг с другом и, следовательно, не могут вращаться относительно друг друга, второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 32 должны вращаться с равными частотами вращения.
Предпочтительно, первое и второе соединительные устройства 56, 58 содержат первую и вторую соединительную шлицевую втулку 55 и 57, соответственно, которые являются аксиально переключаемыми на шлицевые секции, соответственно, на первом и втором водиле 50 и 51 зубчатых колес планетарной передачи и на шлицевые секции на соответствующих солнечных зубчатых колесах 26 и 32. Посредством переключения соответствующей соединительной втулки 55, 57 таким образом, что шлицевые секции соединяются через соответствующие соединительные втулки 55, 57, первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26, а также второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32, соответственно, становятся взаимно сцепленными друг с другом и не могут вращаться относительно друг друга.
Первое и второе соединительное устройство 56, 58 согласно варианту осуществления, показанному на фиг.2, размещаются между первым солнечным зубчатым колесом 26 и первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи и между вторым солнечным зубчатым колесом 28 и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи, соответственно. Тем не менее, можно размещать дополнительное или альтернативное соединительное устройство (не показано) между первой внутренней коронной шестерней 22 и первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи, а также размещать дополнительное или альтернативное соединительное устройство (не показано) между второй внутренней коронной шестерней 28 и вторым водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи.
Первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи в первой планетарной передаче 10, в этом варианте осуществления, фиксированным образом соединено со вторым солнечным зубчатым колесом 32 второй планетарной передачи 12.
Трансмиссионное устройство 19, которое содержит первую зубчатую пару 60, расположенную между первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20, соединено с первым и вторым главным валом 34, 36. Первая зубчатая пара 60 содержит первую сателлитную шестерню 62 и первое зубчатое колесо 64, которые находятся в зацеплении друг с другом. Вторая зубчатая пара 66 расположена между второй планетарной передачей 12 и выходным валом 20. Вторая зубчатая пара 66 содержит вторую сателлитную шестерню 68 и второе зубчатое колесо 70, которые находятся в зацеплении друг с другом. Третья зубчатая пара 72 расположена между первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20. Третья зубчатая пара 72 содержит третью сателлитную шестерню 74 и третье зубчатое колесо 76, которые находятся в зацеплении друг с другом. Четвертая зубчатая пара 78 расположена между второй планетарной передачей 12 и выходным валом 20. Четвертая зубчатая пара 78 содержит четвертую сателлитную шестерню 80 и четвертое зубчатое колесо 82, которые находятся в зацеплении друг с другом.
На первом главном валу 34, размещаются первая и третья сателлитные шестерни 62 и 74, соответственно. Первая и третья сателлитные шестерни 62 и 74, соответственно, фиксированным образом соединяются с первым главным валом 34, так что они не могут вращаться относительно первого главного вала 34. На втором главном валу 36, размещаются вторая и четвертая сателлитные шестерни 68 и 80, соответственно. Вторая и четвертая сателлитные шестерни 68 и 80, соответственно, фиксированным образом соединяются со вторым главным валом 36, так что они не могут вращаться относительно второго главного вала 36.
Промежуточный вал 18 идет по существу параллельно с первым и вторым главным валом 34 и 36, соответственно. На промежуточном валу 18, монтируются первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82, соответственно. Первая сателлитная шестерня 62 зацепляется с первым зубчатым колесом 64, вторая сателлитная шестерня 68 зацепляется со вторым зубчатым колесом 70, третья сателлитная шестерня 74 зацепляется с третьим зубчатым колесом 76, и четвертая сателлитная шестерня 80 зацепляется с четвертым зубчатым колесом 82.
Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82, соответственно, могут по отдельности фиксироваться на и высвобождаться от промежуточного вала 18 посредством первого, второго, третьего и четвертого соединительных элементов 84, 86, 88 и 90, соответственно. Соединительные элементы 84, 86, 88 и 90, соответственно, предпочтительно состоят из шлицевых секций на зубчатых колесах 64, 70, 76 и 82, соответственно, и на промежуточном валу 18, которые взаимодействуют с пятой и шестой соединительными втулками 83, 85, которые механически зацепляются со шлицевыми секциями соответствующего первого-четвертого зубчатого колеса 64, 70, 76 и 82 и промежуточного вала 18. Первый и третий соединительные элементы 84, 88 предпочтительно оснащены общей соединительной втулкой 83, и второй и четвертой соединительные элементы 86, 90 предпочтительно оснащены общей соединительной втулкой 85. В расцепленном состоянии, относительное вращение может возникать между зубчатыми колесами 64, 70, 76 и 82 и промежуточным валом 18. Соединительные элементы 84, 86, 88 и 90, соответственно, также могут состоять из фрикционных муфт. На промежуточном валу 18 также расположено пятое зубчатое колесо 92, которое зацепляется с шестым зубчатым колесом 92, 94, которое расположено на выходном валу 20 коробки 2 передач.
Промежуточный вал 18 расположен между соответствующими первой и второй планетарными передачами 10, 12 и выходным валом 20, так что промежуточный вал 18 соединен с выходным валом 20 через пятую зубчатую пару 21, которая содержит пятое и шестое зубчатое колесо 92, 94. Пятое зубчатое колесо 92 расположено с возможностью соединения или отсоединения от промежуточного вала 18 посредством пятого соединительного элемента 93.
Посредством отсоединения пятого зубчатого колеса 92, которое выполнено с возможностью быть отсоединяемым от промежуточного вала 18, можно передавать крутящий момент из второй планетарной передачи 12 на промежуточный вал 18, например, через вторую зубчатую пару 66 и дополнительно передавать крутящий момент из промежуточного вала 18 на выходной вал 20, например, через первую зубчатую пару 60. Таким образом, получается число ступеней зубчатой передачи, при котором крутящий момент из одной из планетарных передач 10, 12 может передаваться на промежуточный вал 18 и далее из промежуточного вала 18 на главный вал 34, 36, соединенный со второй планетарной передачей 10, 12, в завершение, чтобы передавать крутящий момент на выходной вал 20 коробки 2 передач. Тем не менее, это предполагает то, что соединен соединительный механизм 96, расположенный между первым главным валом 34 и выходным валом 20, который подробнее описан ниже.
Пятое зубчатое колесо 92 может фиксироваться на и высвобождаться от промежуточного вала 18 посредством пятого соединительного элемента 93. Соединительный элемент 93 предпочтительно состоит из шлицевых секций, адаптированных на пятом зубчатом колесе 92 и промежуточном валу 18, причем эти секции взаимодействуют с девятой соединительной втулкой 87, которая механически зацепляется со шлицевыми секциями пятого зубчатого колеса 92 и промежуточного вала 18. В расцепленном состоянии, относительное вращение может возникать между пятым зубчатым колесом 92 и промежуточным валом 18. Пятый соединительный элемент 93 также может состоять из фрикционных муфт.
Передача крутящего момента из входного вала 8 коробки 2 передач на выходной вал 20 коробки 2 передач возникает через первую или вторую планетарную передачу 10 и 12, соответственно, и промежуточный вал 18. Передача крутящего момента также может возникать непосредственно через первую планетарную передачу 10, первое солнечное зубчатое колесо 26 которой соединен, через первый главный вал 34, с выходным валом 20 коробки 2 передач через соединительный механизм 96. Соединительный механизм 96 предпочтительно содержит седьмую соединительную шлицевую втулку 100, которая является аксиально переключаемой на первом главном валу 34 и на шлицевых секциях выходного вала 20. Посредством переключения седьмой соединительной втулки 100 таким образом, что шлицевые секции соединяются через седьмую соединительную втулку 100, первый главный вал 34 становится застопоренным посредством выходного вала 20, которые при вращении, таким образом, должны иметь идентичную скорость вращения. Посредством отсоединения пятого зубчатого колеса 92 пятой зубчатой пары 21 от промежуточного вала 18, крутящий момент из второй планетарной передачи 12 может передаваться на промежуточный вал 18 и далее из промежуточного вала 18 на первый главный вал 34, соединенный с первой планетарной передачей 10, чтобы, в завершение, передавать крутящий момент через соединительный механизм 96 на выходной вал 20 коробки 2 передач.
В ходе работы, коробка 2 передач может работать таким образом, что одно из солнечных зубчатых колес 26 и 32, соответственно, стопорится посредством первого и второго водила 50 и 51 зубчатых колес планетарной передачи, соответственно, с использованием первого и второго соединительного устройства 56 и 58, соответственно. Первый и второй главный вал 34 и 36, соответственно, затем получают скорость вращения, идентичную скорости вращения входного вала 8 коробки 2 передач, в зависимости от которой солнечное зубчатое колесо 26 и 32, соответственно, стопорится посредством соответствующих водил 50 и 51 зубчатых колес планетарной передачи. Одна или обе из электрических машин 14 и 16, соответственно, могут работать в качестве генератора для того, чтобы вырабатывать электрическую мощность в устройство 46 накопления энергии. Альтернативно, электрическая машина 14 и 16, соответственно, может предоставлять ввод крутящего момента, чтобы за счет этого увеличивать крутящий момент на выходном валу 20. В некоторые периоды работы, электрические машины 14 и 16, соответственно, подают друг в друга электрическую мощность, независимо от устройства 46 накопления энергии.
Также возможно то, что как первая, так и вторая электрическая машина 14 и 16, соответственно, вырабатывают мощность в устройство 46 накопления энергии. При торможении двигателем, водитель отпускает педаль акселератора (не показана) транспортного средства 1. Выходной вал 20 коробки 2 передач затем управляет одной или обеими электрическими машинами 14 и 16, соответственно, в то время как двигатель 4 внутреннего сгорания и электрические машины 14 и 16, соответственно, тормозят двигателем. Электрические машины 14 и 16, соответственно, в этом случае вырабатывают электрическую мощность, которая накапливается в устройстве 46 накопления энергии в транспортном средстве 1. Это рабочее состояние упоминается в качестве рекуперативного торможения. Таким образом, только одна или обе электрические машины 14 и 16, соответственно, должны выступать в качестве тормозов и 16, чтобы вырабатывать электрическую мощность, которая накапливается в устройстве 46 накопления энергии. Отсоединение выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания может выполняться, когда транспортное средство должно управляться только посредством одной или обеих электрических машин 14 и 16, соответственно, с отключенным двигателем внутреннего сгорания. Если крутящий момент одной или обеих соответствующих электрических машин 14 и 16 преодолевает крутящий момент из двигателя 4 внутреннего сгорания, и с учетом передаточного отношения между ними, то двигатель 4 внутреннего сгорания не имеет возможность сопротивляться большому крутящему моменту, который формируют соответствующие электрические машины 14 и 16, так что появляется необходимость отсоединять выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания.
Устройство 48 управления соединено с электрическими машинами 14 и 16, соответственно, чтобы управлять соответствующими электрическими машинами 14 и 16 таким образом, что они, в течение определенных периодов работы, используют накопленную электрическую мощность для подачи мощности приведения в движение на выходной вал 20 коробки 2 передач, и в течение других периодов работы используют кинетическую энергию выходного вала 20 коробки 2 передач для того, чтобы извлекать и накапливать электрическую мощность. Таким образом, устройство 48 управления определяет скорость вращения и/или крутящий момент выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания через датчики 98, расположенные в электрических машинах 14 и 16, соответственно, и на выходном валу 20 коробки 2 передач, чтобы за счет этого собирать информацию и управлять электрическими машинами 14 и 16, соответственно, таким образом, что они работают в качестве электромоторов или генераторов. Устройство 48 управления может представлять собой компьютер с программным обеспечением, подходящий для этой цели. Устройство 48 управления также управляет потоком мощности между устройством 46 накопления энергии и соответствующими статорами 40 и 44 электрических машин 14 и 16, соответственно. В периоды, когда электрические машины 14 и 16, соответственно, работают в качестве двигателей, накопленная электрическая мощность подается из устройства 46 накопления энергии в соответствующие статоры 40 и 44. В периоды, когда электрические машины 14 и 16 работают в качестве генераторов, электрическая мощность подается из соответствующих статоров 40 и 44 в устройство 46 накопления энергии. Тем не менее, как указано выше, электрические машины 14 и 16, соответственно, могут, в течение определенных периодов работы, подавать друг в друга электрическую мощность, независимо от устройства 46 накопления энергии.
Первое и второе соединительные устройства 56 и 58, соответственно, первый, второй, третий, четвертый и пятый соединительные элементы 84, 86, 88, 90 и 93, соответственно, соединительный механизм 96 между первым главным валом 34 и выходным валом 20 и стопорящее устройство 102 между первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи и картером 42 коробки передач соединяются с устройством 48 управления через соответствующие соединительные втулки. Эти компоненты предпочтительно приводятся в действие и выводятся из действия посредством электрических сигналов из устройства 48 управления. Соединительные втулки предпочтительно переключаются посредством непоказанных силовых элементов, таких как цилиндры с гидравлическим или пневматическим управлением. Также можно переключать соединительные втулки посредством силовых элементов с электроприводом.
Согласно примерному варианту осуществления на фиг.2, показывает четыре сателлитные шестерни 62, 68, 74 и 80, соответственно, и четыре зубчатых колеса 64, 70, 76 и 82, соответственно, и две соответствующих планетарных передачи 10 и 12, с ассоциированными электрическими машинами 14 и 16, соответственно. Тем не менее, можно адаптировать коробку 2 передач с большим или меньшим числом сателлитных шестерен и зубчатых колес и с большим числом планетарных передач с ассоциированными электрическими машинами.
Согласно вышеприведенному варианту осуществления, коробка 2 передач содержит сателлитные шестерни 62, 68, 74, 80 и зубчатые колеса 64, 70, 76, 82, расположенные на главных валах 34, 36 и промежуточном валу 18, соответственно, чтобы передавать скорость вращения и крутящий момент. Тем не менее, можно использовать другой тип трансмиссии, к примеру, цепные и ременные приводы, чтобы передавать скорость вращения и крутящий момент в коробке 2 передач.
Трансмиссионное устройство 19 имеет четыре зубчатых пары 60, 66, 72, 78 согласно примерному варианту осуществления. Тем не менее, трансмиссионное устройство 19 может содержать любое число зубчатых пар.
Фиг.3 иллюстрирует гибридную силовую передачу 3 согласно фиг.2 в упрощенном виде, на котором некоторые компоненты исключены для ясности. G1 на фиг.3 состоит по меньшей мере из одной зубчатой пары, соединенной с первым главным валом 34 и, следовательно, с первой планетарной передачей 10, и зубчатая пара G2 состоит по меньшей мере из одной зубчатой пары, соединенной со вторым главным валом 36 и, следовательно, со второй планетарной передачей 12. Эти зубчатые пары G1, G2 также соединяются с выходным валом 20 через промежуточный вал 18. G1 и G2, соответственно, могут состоять из одной или нескольких зубчатых пар. Зубчатая пара G1, соединенная с первой планетарной передачей 10, например, может состоять из первой зубчатой пары 60 и/или третьей зубчатой пары 72, как описано на фиг.2. Зубчатая пара G2, соединенная со второй планетарной передачей 12, например, может состоять из второй зубчатой пары 66 и/или четвертой зубчатой пары 78, как описано на фиг.2. Дополнительно, показана по меньшей мере одна зубчатая пара G3, соединенная с выходным валом 20 и промежуточным валом 18, которая может состоять из пятой зубчатой пары 21, описанной на фиг.2. G3 может состоять из одной или нескольких зубчатых пар.
Ниже описываются варианты осуществления для запуска двигатель 4 внутреннего сгорания.
Согласно одному варианту осуществления, двигатель 4 внутреннего сгорания отсоединяется от входного вала 8 коробки 2 передач через соединительное устройство 106, при этом одновременно первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 отсоединяются друг от друга, и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи отсоединяется от второго солнечного зубчатого колеса 32. Зубчатая пара G1, которая соединена с первой планетарной передачей 10, соединена с промежуточным валом 18, и зубчатая пара G2, которая соединена со второй планетарной передачей 12, также соединена с промежуточным валом 18. Способ запуска двигателя 4 внутреннего сгорания, затем содержит этап соединения выходного вала 97 в двигателе 4 внутреннего сгорания с входным валом 8 коробки 2 передач через соединительное устройство 106. Первая и вторая электрическая машина 14, 16 управляются таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и входным валом 8 коробки 2 передач, после чего соединительное устройство 106 управляется таким образом, что соединяются оба вала 97, 8. Способ также содержит этап управления первой и второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что двигатель 4 внутреннего сгорания запускается. Это означает то, что первая и вторая электрическая машина 14, 16, соответственно, управляются таким образом, что достаточный крутящий момент TFlywheel получается на валу 97 в двигатель 4 внутреннего сгорания, в то время как заданный требуемый крутящий момент Tdrv достигается на выходном валу 20 коробки передач. То, как первая и вторая электрическая машина 14, 16, соответственно, управляются, определяется посредством балансирования между требуемым крутящим моментом Tdrv на выходном валу 20 и требуемым крутящим моментом TFlywheel, чтобы запускать двигатель 4 внутреннего сгорания для выбранной шестерни. Крутящий момент TFlywheel, полученный в двигателе 4 внутреннего сгорания, определяется посредством нижеприведенного уравнения E1:
TEM1 является крутящим моментом, выдаваемым посредством первой электрической машины 14, и TEM2 является крутящим моментом, выдаваемым посредством второй электрической машины 16, S1 является числом зубьев на первом солнечном зубчатом колесе 26, R1 является числом зубьев на первой коронной шестерне 22, S2 является числом зубьев на втором солнечном зубчатом колесе, и R2 является числом зубьев на второй коронной шестерне 28. В случаях, если зубчатая пара G3, которая соединена с промежуточным валом 18 и выходным валом 20, соединена и стопорится на промежуточному валу 18, и соединительный механизм S6, 96, расположенный между первым главным валом 34 и выходным валом 20, является открытым, крутящий момент Tdrv, требуемый на выходном валу 20 коробки передач, также называемый в качестве крутящего момента силовой передачи, может получаться через комбинацию крутящего момента первой и второй электрических машин 14, 16, согласно нижеприведенному уравнению E2:
G1 является передаточным отношением между первым главным валом 34 и промежуточным валом 18, G2 является передаточным отношением между вторым главным валом 36 и промежуточным валом 18, и G3 является передаточным отношением между промежуточным валом 18 и выходным валом 20, для выбранных соединенных зубчатых пар G1, G2, G3.
В случаях, если зубчатая пара G3, которая соединена с промежуточным валом 18 и выходным валом 20, отсоединяется от промежуточного вала 18, и соединительный механизм S6, 96 стопорится и за счет этого соединяет первый главный вал 34 и выходной вал 20, крутящий момент Tdrv на выходном валу 20 коробки передач определяется посредством нижеприведенного уравнения E2':
Посредством заданных значений для крутящего момента TFlywheel, требуемого для запуска двигатель 4 внутреннего сгорания, и требуемого крутящего момента Tdrv силовой передачи, могут решаться два уравнения E1, E2 или, альтернативно, E1, E2', чтобы определять то, какого крутящего момента первая и вторая электрическая машины 14, 16, соответственно, должны достигать. Таким образом, двигатель 4 внутреннего сгорания может запускаться одновременно с тем, как гибридная силовая передача управляется электрически.
Согласно другому варианту осуществления, двигатель 4 внутреннего сгорания отсоединяется через соединительное устройство 106, при этом одновременно первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи соединяется с первым солнечным зубчатым колесом 26, и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи отсоединяется от второго солнечного зубчатого колеса 32. Альтернативно, первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 отсоединяются друг от друга, и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 соединяются. Зубчатая пара G1, которая соединена с первой планетарной передачей 10, соединена с промежуточным валом, и зубчатая пара G2, которая соединена со второй планетарной передачей 12, также соединена с промежуточным валом. Пятая зубчатая пара G3 надлежащим образом соединена и стопорится на промежуточном валу 18. Способ запуска двигателя 4 внутреннего сгорания затем содержит этап отсоединения первого водила 50 зубчатых колес планетарной передачи и первого солнечного зубчатого колеса 26 друг от друга, или альтернативно, отсоединения второго водила 51 зубчатых колес планетарной передачи и второго солнечного зубчатого колеса 32 друг от друга в зависимости от того, какие из них соединяются. Отсоединение достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в текущей планетарной передаче 10, 12, после чего соединительное устройство 56, 58 переключается таким образом, что водило 50, 51 зубчатых колес планетарной передачи и солнечное зубчатое колесо 26, 32 отсоединяются друг от друга. Затем, выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания соединен с входным валом 8 коробки 2 передач через соединительное устройство 106, и первая и вторая электрические машины 14, 16 управляются таким образом, чтобы запускать двигатель 4 внутреннего сгорания в соответствии с вариантом осуществления описанные выше.
Согласно другому варианту осуществления, двигатель 4 внутреннего сгорания отсоединяется от входного вала 8 коробки 2 передач через соединительное устройство 106, при этом одновременно первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи соединяется с первым солнечным зубчатым колесом 26, и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи соединяется со вторым солнечным зубчатым колесом 32. Зубчатая пара G1, которая соединена с первой планетарной передачей 10, соединена с промежуточным валом 18, и зубчатые пары G2, которые соединены со второй планетарной передачей 12, отсоединяются от промежуточного вала 18. Пятая зубчатая пара G3 надлежащим образом соединена и стопорится на промежуточном валу 18. Способ затем содержит этап отсоединения первого водила 50 зубчатых колес планетарной передачи, расположенного в первой планетарной передаче 10, и первого солнечного зубчатого колеса 26 друг от друга. Это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче 10, при этом первое соединительное устройство 56 переключается таким образом, что первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 отсоединяются друг от друга. Способ также содержит этап соединения зубчатой пары G2, которая соединена со второй планетарной передачей 12, с промежуточным валом 18. Вторая электрическая машина 16 управляется таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между зубчатой парой G2, соединенной со второй планетарной передачей 12, и промежуточным валом 18. Затем, соединительный элемент (например, 86, 90) управляется таким образом, что зубчатая пара G2 соединена с промежуточным валом 18. Способ также содержит этап отсоединения второго водила 51 зубчатых колес планетарной передачи и второго солнечного зубчатого колеса 32 друг от друга посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается во второй планетарной передаче 12, при этом второе соединительное устройство 58 переключается таким образом, что второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 отсоединяются друг от друга. Способ также содержит этапы для последующего соединения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания с входным валом 8 коробки 2 передач через соединительное устройство 106 и управления первой и второй электрическими машинами 14, 16 таким образом, чтобы запускать двигатель 4 внутреннего сгорания в соответствии с вариантами осуществления, описанными выше.
Согласно другому варианту осуществления, двигатель 4 внутреннего сгорания отсоединяется от входного вала 8 коробки 2 передач через соединительное устройство 106, при этом одновременно первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи соединяется с первым солнечным зубчатым колесом 26, и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи соединяется со вторым солнечным зубчатым колесом 32. Зубчатая пара G1, которая соединена с первой планетарной передачей 10, соединена с промежуточным валом 18, и зубчатые пары G2, которые соединены со второй планетарной передачей 12, отсоединяются от промежуточного вала 18. Пятая зубчатая пара G3 надлежащим образом соединена и стопорится на промежуточном валу 18. Способ затем содержит этап отсоединения первого водила 50 зубчатых колес планетарной передачи, расположенного в первой планетарной передаче 10, и первого солнечного зубчатого колеса 26 друг от друга. Это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче 10, при этом первое соединительное устройство 56 переключается таким образом, что первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 отсоединяются друг от друга. Способ также содержит этапы соединения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания с входным валом 8 коробки 2 передач, через соединительное устройство 106, и управления первой и второй электрическими машинами 14, 16 таким образом, чтобы запускать двигатель 4 внутреннего сгорания в соответствии с вариантами осуществления, описанными выше, с тем отличием, что вторая электрическая машина 16 не имеет влияния в уравнениях E2 и E2'. Способ также надлежащим образом содержит этап соединения зубчатой пары G2, которая соединена со второй планетарной передачей 12, с промежуточным валом 18. Двигатель 4 внутреннего сгорания в силу этого управляется таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между зубчатой парой G2, соединенной со второй планетарной передачей 12, и промежуточным валом 18. Затем, соединительный элемент (например, 86, 90) управляется таким образом, что зубчатая пара G2 соединена с промежуточным валом 18. Таким образом, трогание с места упрощается после того, как двигатель внутреннего сгорания запущен.
Согласно другому варианту осуществления, двигатель 4 внутреннего сгорания отсоединяется от входного вала 8 коробки 2 передач через соединительное устройство 106, при этом одновременно первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи соединяется с первым солнечным зубчатым колесом 26, и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи соединяется со вторым солнечным зубчатым колесом 32. Зубчатая пара G2, которая соединена со второй планетарной передачей 12, соединена с промежуточным валом 18, и зубчатые пары G1, соединенные с первой планетарной передачей 10, отсоединяются от промежуточного вала 18. Пятая зубчатая пара G3 надлежащим образом соединена и стопорится на промежуточном валу 18. Способ содержит этапы отсоединения второго водила 51 зубчатых колес планетарной передачи, расположенного во второй планетарной передаче 12, и второго солнечного зубчатого колеса 32 друг от друга. Это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается во второй планетарной передаче 12, при этом второе соединительное устройство 58 переключается таким образом, что второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 отсоединяются друг от друга. Способ также содержит этап соединения зубчатой пары G1, которая соединена с первой планетарной передачей 10, с промежуточным валом 18. Первая электрическая машина 14 управляется таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между зубчатой парой G1, соединенной с первой планетарной передачей 10, и промежуточным валом 18. Затем, соединительный элемент (например, 84, 88) управляется таким образом, что зубчатая пара G1 соединена с промежуточным валом 18. Способ также содержит этап отсоединения первого водила 50 зубчатых колес планетарной передачи и первого солнечного зубчатого колеса 26 друг от друга посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче 10, при этом первое соединительное устройство 56 переключается таким образом, что первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 отсоединяются друг от друга. Способ также содержит этапы для последующего соединения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания с входным валом 8 коробки 2 передач через соединительное устройство 106 и управления первой и второй электрическими машинами 14, 16 таким образом, чтобы запускать двигатель 4 внутреннего сгорания в соответствии с вариантами осуществления, описанными выше.
Согласно другому варианту осуществления, двигатель 4 внутреннего сгорания отсоединяется от входного вала 8 коробки 2 передач через соединительное устройство 106, при этом одновременно первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи соединяется с первым солнечным зубчатым колесом 26, и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи соединяется со вторым солнечным зубчатым колесом 32. Зубчатая пара G2, которая соединена со второй планетарной передачей 12, соединена с промежуточным валом 18, и зубчатые пары G1, соединенные с первой планетарной передачей 10, отсоединяются от промежуточного вала 18. Пятая зубчатая пара G3 надлежащим образом соединена и стопорится на промежуточном валу 18. Способ затем содержит этап отсоединения второго водила 51 зубчатых колес планетарной передачи, расположенного во второй планетарной передаче 12, и второго солнечного зубчатого колеса 32 друг от друга. Это достигается посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается во второй планетарной передаче 12, при этом второе соединительное устройство 58 переключается таким образом, что второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 отсоединяются друг от друга. Способ затем содержит этапы соединения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания с входным валом 8 коробки 2 передач, через соединительное устройство 106, и управления первой и второй электрическими машинами 14, 16 таким образом, чтобы запускать двигатель 4 внутреннего сгорания в соответствии с вариантами осуществления, описанными выше, с тем отличием, что первая электрическая машина 14 не имеет влияния в уравнениях E2 и E2'. Способ также надлежащим образом содержит этап соединения зубчатой пары G1, которая соединена с первой планетарной передачей 10, с промежуточным валом 18. Двигатель 4 внутреннего сгорания в силу этого управляется таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между зубчатой парой G1, соединенной с первой планетарной передачей 10, и промежуточным валом 18. Затем, соединительный элемент (например, 84, 88) управляется таким образом, что зубчатая пара G1 соединен с промежуточным валом 18. Таким образом, трогание с места упрощается после того, как двигатель внутреннего сгорания запущен.
Фиг.4a показывает способ запуска двигателя 4 внутреннего сгорания в гибридной силовой передаче 3, содержащей коробку 2 передач с входным валом 8 и выходным валом 20; первую планетарную передачу 10, соединенную с входным валом 8 и первым главным валом 34; вторую планетарную передачу 12, соединенную с первой планетарной передачей 10 и вторым главным валом 36; первую электрическую машину 14, соединенную с первой планетарной передачей 10; вторую электрическую машину 16, соединенную со второй планетарной передачей 12; по меньшей мере, одну зубчатую пару G1, 60, 72, соединенную с первым главным валом 34 и, таким образом, с первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20, и по меньшей мере одну зубчатую пару G2, 66, 78, соединенную со вторым главным валом 36 и, таким образом, со второй планетарной передачей 12 и выходным валом 20, при этом входной вал 8 соединен с первым водилом 50 зубчатых колес планетарной передачи, расположенным в первой планетарной передаче 10, и второй главный вал 36 соединен с водилом 51 зубчатых колес планетарной передачи, расположенным во второй планетарной передаче 12, причем способ содержит этапы:
a) соединения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания с входным валом 8 коробки 2 передач, через соединительное устройство 106, расположенное между выходным валом 97 и входным валом 8; и
b) управления первой и второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что двигатель 4 внутреннего сгорания запускается.
Надлежащим образом, выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания соединен с входным валом 8 коробки 2 передач посредством управления первой электрической машиной 14 таким образом, что асинхронная скорость вращения достигается между выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и входным валом 8 коробки 2 передач. Поскольку выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания остановлен, когда соединительное устройство 106 является открытым, первая электрическая машина 14 управляется таким образом, что входной вал 8 коробки 2 передач останавливается. Когда входной вал 8 остановлен, соединительное устройство 106 управляется таким образом, что выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и входной вал 8 коробки 2 передач соединяются.
Двигатель внутреннего сгорания предпочтительно запускается посредством управления первой и второй электрическими машинами 14, 16 таким образом, что крутящий момент TFlywheel, требуемый для запуска двигателя 4 внутреннего сгорания, достигается на выходном валу 97 двигателя 4 внутреннего сгорания, при этом одновременно заданный требуемый крутящий момент Tdrv достигается на выходном валу 20 коробки 2 передач. То, как первая и вторая электрическая машина 14, 16, соответственно, управляются, определяется посредством балансирования между требуемым крутящим моментом Tdrv на выходном валу 20 и требуемым крутящим моментом TFlywheel, чтобы запускать двигатель 4 внутреннего сгорания для выбранной шестерни.
Фиг.4b показывает блок-схему последовательности операций способа, связанную со способом запуска двигателя 4 внутреннего сгорания в гибридной силовой передаче, при этом первое солнечное зубчатое колесо 26, расположенное в первой планетарной передаче 10, и первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи соединяются, и второе солнечное зубчатое колесо 32, расположенное во второй планетарной передаче 12, и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи соединяются. Зубчатая пара G1, 60, 72, которая соединена с первой планетарной передачей 10, соединена с промежуточным валом 18 через соединительный элемент 84, 88 (см. фиг.2), и зубчатая пара G2, 66, 78, которая соединена со второй планетарной передачей 12, отсоединяется от промежуточного вала 18. Двигатель 4 внутреннего сгорания отсоединяется от входного вала 8 коробки 2 передач посредством соединительного устройства 106, расположенного между выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и входным валом 8 коробки 2 передач. Двигатель 4 внутреннего сгорания в силу этого остановлен.
Способ запуска двигателя 4 внутреннего сгорания, содержит этап c) отсоединения первого водила 50 зубчатых колес планетарной передачи и первого солнечного зубчатого колеса 26 друг от друга посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче 10. Затем, второе соединительное устройство 56 переключается таким образом, что первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи и первое солнечное зубчатое колесо 26 отсоединяются друг от друга.
Способ также содержит этап e) соединения зубчатой пары G2, 66, 78, которая соединена со второй планетарной передачей 12, с промежуточным валом 18, посредством управления второй электрической машиной 16 таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между зубчатой парой G2, 66, 78, соединенной со второй планетарной передачей 12, и промежуточным валом 18. Затем соединительный элемент (например, 86 или 90) управляется таким образом, что зубчатая пара G2, 66, 78 соединена с промежуточным валом 18.
Способ затем содержит этап d) отсоединения второго водила 51 зубчатых колес планетарной передачи, расположенного во второй планетарной передаче 12, и второго солнечного зубчатого колеса 32 друг от друга, посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается во второй планетарной передаче 12, после чего второе соединительное устройство 58 переключается таким образом, что второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 отсоединяются друг от друга.
Способ затем содержит этап a) соединения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания с входным валом 8 коробки 2 передач через соединительное устройство 106. Первая электрическая машина 14 управляется таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и входным валом 8 коробки 2 передач, после чего соединительное устройство 106 управляется таким образом, что выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и входной вал 8 коробки 2 передач соединяются.
Способ также содержит этап b) управления первой и второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что двигатель 4 внутреннего сгорания запускается, посредством балансирования требуемого крутящего момента Tdrv на выходном валу 20 и требуемого крутящего момента TFlywheel, чтобы запускать двигатель 4 внутреннего сгорания, для выбранной шестерни.
Фиг.4c показывает блок-схему последовательности операций, связанную со способом запуска двигателя 4 внутреннего сгорания в гибридной силовой передаче 3, при этом первое солнечное зубчатое колесо 26, расположенное в первой планетарной передаче 10, и первое водило 50 зубчатых колес планетарной передачи соединяются, и второе солнечное зубчатое колесо 32, расположенное во второй планетарной передаче 12, и второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи соединяются. Зубчатая пара G1, 60, 72, которая соединена с первой планетарной передачей 10, отсоединяется от промежуточного вала 18, в то время как зубчатая пара G2, 66, 78, которая соединена со второй планетарной передачей 12, соединена с промежуточным валом 18 через соединительные элементы 86, 90 (см. фиг.2). Двигатель 4 внутреннего сгорания отсоединяется от входного вала 8 коробки 2 передач посредством соединительного устройства 106, расположенного между выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и входным валом 8 коробки 2 передач. Двигатель 4 внутреннего сгорания в силу этого остановлен.
Способ запуска двигателя 4 внутреннего сгорания содержит этап d) отсоединения второго водила 51 зубчатых колес планетарной передачи и второго солнечного зубчатого колеса 32 друг от друга посредством управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается во второй планетарной передаче 12, после чего второе соединительное устройство 58 переключается таким образом, что второе водило 51 зубчатых колес планетарной передачи и второе солнечное зубчатое колесо 32 отсоединяются друг от друга.
Способ затем содержит этап a) соединения выходного вала 97 двигателя 4 внутреннего сгорания с входным валом 8 коробки 2 передач через соединительное устройство 106. Первая электрическая машина 14 управляется таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между выходным валом 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и входным валом 8 коробки 2 передач, после чего соединительное устройство 106 управляется таким образом, что выходной вал 97 двигателя 4 внутреннего сгорания и входной вал 8 коробки 2 передач соединяются.
Способ также содержит этап b) управления первой и второй электрической машиной 14, 16 таким образом, что двигатель 4 внутреннего сгорания запускается, посредством балансирования требуемого крутящего момента Tdrv на выходном валу 20 и требуемого крутящего момента TFlywheel, чтобы запускать двигатель 4 внутреннего сгорания, для выбранной шестерни.
После того как двигатель 4 внутреннего сгорания запущен, способ надлежащим образом содержит этап f) соединения зубчатой пары G1, 60, 72, которая соединена с первой планетарной передачей 10, с промежуточным валом 18 посредством управления двигателем 4 внутреннего сгорания таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между зубчатой парой G1, 60 72, соединенной с первой планетарной передачей 10, и промежуточным валом 18. Таким образом, трогание с места упрощается.
Согласно изобретению, предоставляется компьютерная программа P, сохраненная в устройстве 48 управления и/или компьютере 53, причем компьютерная программа может содержать процедуры для запуска двигателя 4 внутреннего сгорания согласно настоящему изобретению.
Программа P может сохраняться в исполняемом виде или в сжатом виде в запоминающем устройстве M и/или в оперативном запоминающем устройстве R.
Изобретение также относится к компьютерному программному продукту, содержащему программный код, сохраненный на носителе, считываемом посредством компьютера, чтобы осуществлять этапы способа, указываемые выше, когда указанный программный код выполняется в устройстве 48 управления или в другом компьютере 53, соединенном с устройством 48 управления. Указанный программный код может сохраняться энергонезависимым способом на указанном носителе, считываемом посредством компьютера 53.
Компоненты и признаки, указанные выше, в пределах изобретения могут комбинироваться между указываемыми различными вариантами осуществления.
Изобретение относится к гибридным силовым передачам. В способе запуска двигателя внутреннего сгорания в гибридной силовой передаче соединяют выходной вал двигателя внутреннего сгорания с входным валом коробки передач, через соединительное устройство, расположенное между выходным валом и входным валом и управляют первой и второй электрической машиной для запуска двигателя внутреннего сгорания. Решение направлено на запуск двигателя внутреннего сггорания в гибридной силовой передачи. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 4 ил.
1. Способ запуска двигателя (4) внутреннего сгорания в гибридной силовой передаче (3), содержащей коробку (2) передач с входным валом (8) и выходным валом (20); первую планетарную передачу (10), соединенную с входным валом (8) и первым главным валом (34); вторую планетарную передачу (12), соединенную с первой планетарной передачей (10) и вторым главным валом (36); первую электрическую машину (14), соединенную с первой планетарной передачей (10); вторую электрическую машину (16), соединенную со второй планетарной передачей (12); по меньшей мере одну зубчатую пару (G1, 60, 72), соединенную с первым главным валом (34) и, таким образом, с первой планетарной передачей (10) и выходным валом (20); и по меньшей мере одну зубчатую пару (G2, 66, 78), соединенную со вторым главным валом (36) и, таким образом, со второй планетарной передачей (12) и выходным валом (20), при этом входной вал (8) соединен с первым водилом (50) зубчатых колес планетарной передачи, расположенным в первой планетарной передаче (10), и второй главный вал (36) соединен с водилом (51) зубчатых колес планетарной передачи, расположенным во второй планетарной передаче (12), отличающийся тем, что он включает этапы, на которых:
a) соединяют выходной вал (97) двигателя (4) внутреннего сгорания с входным валом (8) коробки (2) передач, через соединительное устройство (106), расположенное между выходным валом (97) и входным валом (8); и
b) управляют первой и второй электрической машиной (14, 16) для запуска двигателя (4) внутреннего сгорания.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе a) управляют первой электрической машиной (14) таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между выходным валом (97) двигателя (4) внутреннего сгорания и входным валом (8) коробки (2) передач, после чего соединительным устройством (106) управляют таким образом, что выходной вал (97) и входной вал (8) соединяют.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что на этапе b) управляют первой и второй электрической машиной (14; 16) таким образом, что крутящий момент (TFlywheel), требуемый для запуска двигатель (4) внутреннего сгорания, достигается на выходном валу (97) двигателя (4) внутреннего сгорания, при этом одновременно требуемый крутящий момент (TDrv) достигается на выходном валу (20) коробки передач.
4. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что до этапа a) он содержит этап, на котором отсоединяют первое водило (50) зубчатых колес планетарной передачи, расположенное в первой планетарной передаче (10), и первое солнечное зубчатое колесо (26) друг от друга.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что на этапе c) управляют первой и/или второй электрической машиной (14; 16) таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается в первой планетарной передаче (10), после чего первое соединительное устройство (56) переключают для отсоединения первого водила (50) зубчатых колес планетарной передачи и первого солнечного зубчатого колеса (26) друг от друга.
6. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что до этапа a), он содержит этап d), на котором отсоединяют второе водило (51) зубчатых колес планетарной передачи, расположенное во второй планетарной передаче (12), и второе солнечное зубчатое колесо (32) друг от друга.
7. Способ по п.6, отличающийся тем, что на этапе a) управляют первой и/или второй электрической машиной (14; 16) таким образом, что равновесие крутящих моментов достигается во второй планетарной передаче (12), после чего второе соединительное устройство (58) переключают для отсоединения второго водила (51) зубчатых колес планетарной передачи и второго солнечного зубчатого колеса (32) друг от друга.
8. Способ по любому из пп. 6-7, отличающийся тем, что до этапа d) он содержит этапы, на которых:
c) отсоединяют первое водило (50) зубчатых колес планетарной передачи, расположенное в первой планетарной передаче (10), и первое солнечное зубчатое колесо (26) друг от друга; и затем:
e) соединяют зубчатую пару (G2, 66, 78), которая соединена со второй планетарной передачей (12), с промежуточным валом (18), который соединен с выходным валом (20).
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что на этапе e), управляют второй электрической машиной (16) таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между зубчатой парой (G2, 66, 78), соединенной со второй планетарной передачей (12), и промежуточным валом (18).
10. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что до этапа a) он содержит этап, на котором:
d) отсоединяют второе водило (51) зубчатых колес планетарной передачи, расположенное во второй планетарной передаче (12), и второе солнечное зубчатое колесо (32) друг от друга;
- и после этапа b) этап, на котором:
f) соединяют зубчатую пару (G1, 60, 72), которая соединена с первой планетарной передачей (10), с промежуточным валом (18), который соединен с выходным валом (20).
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что на этапе f) управляют первой электрической машиной (14) таким образом, что синхронная скорость вращения достигается между зубчатой парой (G1, 60, 72), соединенной с первой планетарной передачей (10), и промежуточным валом (18).
12. Способ по любому из пп. 3-11, отличающийся тем, что требуемый крутящий момент (TDrv) достигается на выходном валу (20) через пятую зубчатую пару (G3, 21), расположенную между выходным валом (20) и промежуточным валом (18).
13. Транспортное средство, содержащее гибридную трансмиссию (3), содержащую коробку (2) передач с входным валом (8) и выходным валом (20); первую планетарную передачу (10), соединенную с входным валом (8) и первым главным валом (34); вторую планетарную передачу (12), соединенную с первой планетарной передачей (10) и вторым главным валом (36); первую электрическую машину (14), соединенную с первой планетарной передачей (10); вторую электрическую машину (16), соединенную со второй планетарной передачей (12); по меньшей мере, одну зубчатую пару (G1, 60, 72), соединенную с первым главным валом (34) и, таким образом, с первой планетарной передачей (10) и выходным валом (20); и по меньшей мере одну зубчатую пару (G2, 66, 78), соединенную со вторым главным валом (36) и, таким образом, со второй планетарной передачей (12) и выходным валом (20), при этом двигатель внутреннего сгорания соединен с первым водилом (50) зубчатых колес планетарной передачи, расположенным в первой планетарной передаче (10), через входной вал (8), и второй главный вал (36) соединен с водилом (51) зубчатых колес планетарной передачи, расположенным во второй планетарной передаче (12), при этом гибридная силовая передача (3) выполнена с возможностью управления согласно способу по любому из пп. 1-12.
14. Электронное устройство управления запуском двигателя, содержащее код компьютерной программы для того, чтобы заставлять упомянутое устройство управления выполнять этапы способа по любому из пп. 1-12.
| US 2007087894 A1, 19.04.2007 | |||
| US 2007099738 A1, 03.05.2007 | |||
| US 2010029428 A1, 04.02.2010. |
