СПОСОБ ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ, ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ, ОДНОГО ПОТРЕБИТЕЛЯ МОЩНОСТИ, СОЕДИНЕННОГО С СИЛОВЫМ АГРЕГАТОМ
METHOD OF ACTIVATION OF AT LEAST ONE POWER CONSUMER CONNECTED TO THE POWER UNIT

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу приведения в действие, по меньшей мере, одного потребителя мощности, соединенного с силовым агрегатом транспортного средства. Изобретение также относится к транспортному средству, содержащему силовой агрегат, компьютерной программе и компьютерно-читаемому носителю.
Уровень техники
Силовой агрегат транспортного средства может быть использован не только для того, чтобы продвигать вперед транспортное средство, но он также может быть сконфигурирован для предоставления энергии потребителям мощности, таким как устройства отбора мощности (PTO), и других вспомогательных функций. Устройство отбора мощности может быть использовано для передачи мощности/энергии присоединенным инструментам транспортного средства или отдельным машинам. Устройство отбора мощности может, таким образом, быть использовано для приведения в действие насоса, работы стрелы крана, работы мешалки или т.п. Устройства отбора мощности типично присоединяются к промежуточному валу коробки передач, в результате чего, промежуточный вал приводит в действие устройство отбора мощности. С такой компоновкой энергия будет предоставляться устройству отбора мощности, только когда транспортное средство движется, а промежуточный вал вращается.
Устройства отбора мощности могут также быть соединены с двигателем внутреннего сгорания в силовом агрегате транспортного средства, в результате чего, двигатель внутреннего сгорания приводит в действие устройство отбора мощности. С такой компоновкой энергия будет предоставляться устройству отбора мощности, когда транспортное средство движется, и когда транспортное средство стоит неподвижно на месте. Однако, когда двигатель внутреннего сгорания выключается, энергия не будет предоставляться устройству отбора мощности.
Устройства отбора мощности могут также быть соединены с двигателем внутреннего сгорания и/или электрическими машинами в силовом агрегате гибридного транспортного средства, в результате чего, двигатель внутреннего сгорания и/или электрические машины приводят в действие устройство отбора мощности при некоторых условиях привода транспортного средства.
В патенте США № 5730676 A раскрыта электромеханическая передача с двигателем внутреннего сгорания и парой мотор-генераторов, которые приспособлены приводить в действие устройство отбора мощности. Согласно варианту осуществления, устройство отбора мощности соединяется с кольцевым колесом планетарной передачи. Двигатель внутреннего сгорания и мотор-генераторы также соединяются с планетарной передачей.
В международной патентной публикации WO 2009024162 A1 раскрыта гибридная приводная система, содержащая первую приводную машину и две дополнительные приводные машины и первую передачу с частичным переключением передач. У первой приводной машины первый входной вал и второй входной вал соединены с возможностью приведения с планетарным редуктором.
В публикации заявки на патент США № 20170015309 A1 раскрыт способ запуска двигателя внутреннего сгорания в гибридной силовой установке, содержащей коробку передач, первую планетарную передачу и вторую планетарную передачу. Способ включает: определение требуемого крутящего момента на выходном валу и крутящего момента на выходном валу двигателя внутреннего сгорания, необходимого для запуска двигателя внутреннего сгорания, и управление первой и второй электрической машиной таким образом, чтобы был достигнут требуемый крутящий момент на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.
Сущность изобретения
Некоторые потребители мощности, такие как устройства отбора мощности и другие вспомогательные функции, соединенные с силовым агрегатом транспортного средства, нуждаются в непрерывной энергии и приводящем крутящем моменте, когда транспортное средство остается неподвижным и когда движется. Кроме того, в силовом агрегате гибридного транспортного средства, снабженном двигателем внутреннего сгорания и электрическими машинами, двигатель внутреннего сгорания выключается во время некоторых условий привода транспортного средства. Следовательно, потребители мощности, соединенные с силовым агрегатом гибридного транспортного средства, нуждаются в энергии и приводящем крутящем моменте, даже если двигатель внутреннего сгорания выключен.
Следовательно, будет желательно осуществить способ приведения в действие, по меньшей мере, одного потребителя мощности, соединенного с силовым агрегатом транспортного средства, во время остановки, начала движения и движения транспортного средства. Дополнительно, будет желательно осуществить способ приведения в действие, по меньшей мере, одного потребителя мощности, соединенного с силовым агрегатом транспортного средства, во время переключения передачи в коробке передач силового агрегата. Кроме того, будет желательно осуществить способ приведения в действие, по меньшей мере, одного потребителя мощности, соединенного с силовым агрегатом транспортного средства, во время условий отключения двигателя внутреннего сгорания силового агрегата.
Целью настоящего изобретения, следовательно, является осуществление нового и полезного способа приведения в действие, по меньшей мере, одного потребителя мощности, соединенного с силовым агрегатом транспортного средства, во время остановки, начала движения и движения транспортного средства. Другой целью является осуществление нового и полезного способа приведения в действие, по меньшей мере, одного потребителя мощности, соединенного с силовым агрегатом транспортного средства, во время переключения передачи в коробке передач силового агрегата. Другой целью является осуществление нового и полезного способа приведения в действие, по меньшей мере, одного потребителя мощности, соединенного с силовым агрегатом транспортного средства, во время отключенных состояний двигателя внутреннего сгорания силового агрегата. Другой целью изобретения является осуществление нового и полезного транспортного средства, компьютерной программы и компьютерно-читаемого носителя.
Упомянутые в данном документе цели осуществляются посредством способа, транспортного средства, компьютерной программы и компьютерно-читаемого носителя согласно независимым пунктам формулы изобретения.
Следовательно, согласно аспекту настоящего изобретения, предоставляется способ, выполняемый посредством устройства управления, для приведения в действие, по меньшей мере, одного потребителя мощности, соединенного с силовым агрегатом транспортного средства. Силовой агрегат содержит, по меньшей мере, один движитель и коробку передач. Коробка передач содержит первый главный вал; второй главный вал; выходной вал коробки передач, соединенный с ведущими колесами транспортного средства; промежуточный вал, соединенный с первым главным валом, вторым главным валом и выходным валом коробки передач; первую зубчатую пару, соединенную с первым главным валом и промежуточным валом; вторую зубчатую пару, соединенную со вторым главным валом и промежуточным валом; при этом, по меньшей мере, один движитель содержит первую электрическую машину и вторую электрическую машину, при этом первая электрическая машина соединяется с первым главным валом, а вторая электрическая машина соединяется со вторым главным валом; при этом соединительный вал соединяется с первой электрической машиной; и при этом, по меньшей мере, один потребитель мощности содержит первый потребитель мощности, соединенный с первым главным валом, и/или второй потребитель мощности, соединенный с соединительным валом. Способ содержит: управление силовым агрегатом, чтобы предоставлять непрерываемый движущий крутящий момент на первом главном валу и/или на соединительном валу во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и/или во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач и/или во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач.
Согласно другому аспекту изобретения, предоставляется транспортное средство, содержащее силовой агрегат. Силовой агрегат содержит: по меньшей мере, один движитель; коробку передач; и устройство управления. Коробка передач содержит: первый главный вал; второй главный вал; выходной вал коробки передач, соединенный с ведущими колесами транспортного средства; промежуточный вал, соединенный с первым главным валом, вторым главным валом и выходным валом коробки передач; первую зубчатую пару, соединенную с первым главным валом и промежуточным валом; вторую зубчатую пару, соединенную со вторым главным валом и промежуточным валом; и, по меньшей мере, один потребитель мощности, соединенный с силовым агрегатом, при этом, по меньшей мере, один движитель содержит первую электрическую машину и вторую электрическую машину, при этом первая электрическая машина соединяется с первым главным валом, а вторая электрическая машина соединяется со вторым главным валом; при этом соединительный вал соединяется с первой электрической машиной; при этом, по меньшей мере, один потребитель мощности содержит первый потребитель мощности, соединенный с первым главным валом, и/или второй потребитель мощности, соединенный с соединительным валом; и при этом устройство управления конфигурируется, чтобы управлять силовым агрегатом, чтобы предоставлять непрерываемый движущий крутящий момент на первом главном валу и/или на соединительном валу во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и/или во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач и/или во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач.
Посредством такого способа и транспортного средства потребители мощности, соединенные с силовым агрегатом, могут приводиться в действие во время остановки, начала движения и движения транспортного средства. Кроме того, потребители мощности, соединенные с силовым агрегатом транспортного средства, могут приводиться в действие во время переключения передачи в коробке передач силового агрегата. Кроме того, потребители мощности, соединенные с силовым агрегатом транспортного средства, могут приводиться в действие во время выключенных состояний двигателя внутреннего сгорания силового агрегата.
Движущий момент может быть распределен/разделен между главными валами, и с первым потребителем мощности, соединенным с первым главным валом, первый потребитель мощности может приводиться в действие посредством упомянутого главного вала, когда транспортное средство стоит неподвижно, и первый главный вал отсоединен от выходного вала коробки передач. Когда приводится в действие посредством первого главного вала, первый главный вал передает крутящий момент и вращательное движение первому потребителю мощности. Кроме того, первый потребитель мощности может быть приведен в движение посредством первого главного вала, в то время как второй главный вал предоставляет/передает движущий момент выходному валу коробки передач. Первый потребитель мощности может быть приведен в действие во время остановки, начала движения и движения транспортного средства. Первый потребитель мощности может также быть приведен в действие во время переключения передачи в коробке передач. Согласно примеру, силовой агрегат содержит также двигатель внутреннего сгорания в качестве движителя. Однако, первый потребитель мощности может также быть приведен в действие, когда двигатель внутреннего сгорания выключен.
Второй потребитель мощности соединяется с и приводится в действие посредством соединительного вала, который соединяется с первой электрической машиной. Когда приводится в действие посредством соединительного вала, первый главный вал передает крутящий момент и вращательное движение второму потребителю мощности. Второй потребитель мощности может альтернативно, или в сочетании с первым потребителем мощности, соединяться с силовым агрегатом. Второй потребитель мощности может быть приведен в действие во время остановки, начала движения и движения транспортного средства. Второй потребитель мощности может также быть приведен в действие во время переключения передачи в коробке передач. Согласно примеру, силовой агрегат содержит также двигатель внутреннего сгорания в качестве движителя. Однако, второй потребитель мощности может также быть приведен в действие, когда двигатель внутреннего сгорания выключен.
Первый и/или второй потребитель мощности извлекает крутящий момент из силового агрегата и, тем самым, прикладывает нагрузку на силовом агрегате. Когда движущий момент предоставляется только на втором главном валу, результирующий момент, действующий на первый главный вал, будет отрицательным (извлеченным) крутящим моментом, соответствующим нагрузке, приложенной посредством первого и/или второго потребителя мощности. Когда результирующий крутящий момент на первом главном валу является отрицательным, первый главный вал будет приводиться в действие посредством промежуточного вала через первую зубчатую пару, соединенную с промежуточным валом и первым главным валом. Первый и/или второй потребитель мощности, соединенный с первым главным валом и/или соединительным валом, соответственно, будет, таким образом, приводиться в действие посредством первого главного вала и/или соединительного вала, соответственно. Таким образом, некоторая часть движущего момента, предоставляемого на втором главном валу, будет передаваться первому главному валу и/или соединительному валу, чтобы приводить в действие первый и/или второй потребитель мощности, соответственно. Первая зубчатая пара, соединенная с промежуточным валом и первым главным валом, содержит зубчатое колесо, соединенное на каждом валу. Когда движущий момент, предоставляемый на втором главном валу, приводит в движение первый главный вал, зубчатое колесо на промежуточном валу будет приводить в движение зубчатое колесо на первом главном валу. Постепенно перенося движущий момент со второго главного вала на первый главный вал, движущий момент будет предоставляться как на первом главном валу, так и на втором главном валу, а также соединительному валу. Результирующий крутящий момент, действующий на первый главный вал и/или соединительный вал, будет тогда движущим моментом, предоставляемым на первом главном валу и/или соединительном валу, по меньшей мере, одним движителем, минус крутящий момент, соответствующий нагрузке, прикладываемой первым и/или вторым потребителем мощности. Когда движущий момент, предоставляемый на первом главном валу и/или соединительном валу, является достаточно большим, чтобы приводить в действие первый и/или второй потребитель мощности, движущий момент, предоставляемый на втором главном валу, не будет приводить в движение первый главный вал и/или второй соединительный вал. Таким образом, когда результирующий момент, действующий на первый главный вал и/или соединительный вал, является положительным, первый главный вал будет приводить в действие промежуточный вал. Когда движущий момент, предоставляемый на первом главном валу, соответствует нагрузке, прикладываемой первым потребителем мощности, результирующий момент, действующий на первый главный вал, будет равен 0 Нм. Баланс крутящего момента, таким образом, достигается относительно первой зубчатой пары. Когда движущий момент, предоставляемый на первом главном валу, дополнительно увеличивается, движущий момент, предоставляемый на первом главном валу, будет приводить в действие промежуточный вал. Когда движущий момент, предоставляемый на первом главном валу, передается через первую зубчатую пару промежуточному валу и выходному валу коробки передач, зубчатое колесо на первом главном валу будет вместо этого приводить в действие зубчатое колесо на промежуточном валу.
Дополнительные цели, преимущества и новые признаки настоящего изобретения станут очевидны специалисту в области техники из последующего подробного описания, а также посредством применения изобретения на практике. Тогда как примеры изобретения описываются ниже, следует отметить, что оно не ограничивается конкретными описанными подробностями. Специалисты, имеющие доступ к учениям в данном документе, признают дополнительные применения, модификации и объединения в других областях техники, которые находятся в рамках изобретения.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания настоящего изобретения, дополнительных целей и его преимуществ, подробное описание, изложенное ниже, следует читать вместе с сопровождающими чертежами, на которых одинаковыми ссылочными позициями обозначены аналогичные элементы на различных видах и на которых:
Фиг. 1 схематично иллюстрирует боковой вид транспортного средства согласно примеру;
Фиг. 2 схематично иллюстрирует силовой агрегат транспортного средства согласно примеру;
Фиг. 3 схематично иллюстрирует силовой агрегат транспортного средства согласно примеру;
Фиг. 4a-4c показывают блок-схемы последовательностей операций способа для приведения в действие, по меньшей мере, одного потребителя мощности, соединенного с силовым агрегатом транспортного средства согласно примерам; и
Фиг. 5 схематично иллюстрирует компьютер согласно примеру.
Подробное описание изобретения
Согласно аспекту настоящего изобретения, предоставляется способ, выполняемый посредством устройства управления, для приведения в действие, по меньшей мере, одного потребителя мощности, соединенного с силовым агрегатом транспортного средства. Силовой агрегат содержит, по меньшей мере, один движитель и коробку передач. Коробка передач содержит первый главный вал; второй главный вал; выходной вал коробки передач, соединенный с ведущими колесами транспортного средства; промежуточный вал, соединенный с первым главным валом, вторым главным валом и выходным валом коробки передач; первую зубчатую пару, соединенную с первым главным валом и промежуточным валом; вторую зубчатую пару, соединенную со вторым главным валом и промежуточным валом; при этом, по меньшей мере, один движитель содержит первую электрическую машину и вторую электрическую машину, при этом первая электрическая машина соединяется с первым главным валом, а вторая электрическая машина соединяется со вторым главным валом; при этом соединительный вал соединяется с первой электрической машиной; и при этом, по меньшей мере, один потребитель мощности содержит первый потребитель мощности, соединенный с первым главным валом, и/или второй потребитель мощности, соединенный с соединительным валом. Способ содержит: управление силовым агрегатом, чтобы предоставлять непрерываемый движущий крутящий момент на первом главном валу и/или на соединительном валу во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и/или во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач и/или во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач.
Первый главный вал и второй главный вал могут иметь быть присоединяемыми, по меньшей мере, к одному движителю, так что движущий момент может быть предоставлен на первом главном валу и втором главном валу одновременно. Движущий момент может, таким образом, предоставляться параллельно. Движущий момент в данном документе определяется как крутящий момент, предоставляемый посредством, по меньшей мере, одного движителя для продвижения транспортного средства. Таким образом, первый главный вал и второй главный вал могут быть размещены таким образом, что движущий момент, предоставляемый посредством, по меньшей мере, одного движителя, может быть разделен/распределен между первым главным валом и вторым главным валом.
Силовой агрегат может управляться, чтобы постепенно переносить движущий момент со второго главного вала на первый главный вал, уменьшая движущий момент, предоставляемый на втором главном валу, и постепенно увеличивая движущий момент, предоставляемый на первом главном валу. Кроме того, силовой агрегат может управляться, чтобы постепенно переносить движущий момент с первого главного вала на второй главный вал, уменьшая движущий момент, предоставляемый на первом главном валу, и постепенно увеличивая движущий момент, предоставляемый на втором главном валу.
Выходной вал коробки передач соединяется с ведущими колесами транспортного средства. Карданный вал может быть размещен между выходным валом коробки передач и ведущими колесами. Мощность и крутящий момент, предоставляемые движителями, будут передаваться через коробку передач и далее выходному валу коробки передач. С выходного вала коробки передач мощность и крутящий момент будут передаваться далее через карданный вал ведущим колесам. Кроме того, вследствие массы и веса транспортного средства, мощность и крутящий момент от ведущих колес, в условиях движения, когда транспортное средство движется без мощности, генерируемой движителями, передаются от ведущих колес через карданный вал и выходной вал далее коробке передач.
Управление силовым агрегатом, чтобы постепенно переносить движущий момент со второго главного вала на первый главный вал, может содержать поддержание одного и того же движущего момента на выходном валу коробки передач. Движущий момент на выходном валу коробки передач является фактическим моментом, движущим транспортное средство. Движущий момент на выходном валу коробки передач может быть требуемым крутящим моментом, запрашиваемым от водителя транспортного средства, минус крутящий момент, извлеченный потребителем мощности. Нагрузка, по меньшей мере, одного потребителя мощности может, таким образом, вызывать смещение между требуемым крутящим моментом и предоставляемым крутящим моментом на выходном валу коробки передач. Требуемый крутящий момент может быть определен согласно традиционным способам, например, на основе сигналов от педали акселератора.
Коробка передач может содержать любое число зубчатых пар. Каждая зубчатая пара может содержать зубчатое колесо, размещенное на промежуточном валу, и ведущую шестерню, размещенную на первом главном валу или втором главном валу. Зубчатые колеса могут быть сконфигурированы, чтобы быть механически соединяемыми с и отсоединяемыми от промежуточного вала. Ведущие шестерни могут быть неподвижно соединены с первым главным валом или вторым главным валом. Когда зубчатое колесо соединяется с промежуточным валом, зубчатое колесо вращается вместе с промежуточным валом. Когда зубчатое колесо отсоединяется от промежуточного вала, зубчатое колесо может вращаться относительно промежуточного вала. Когда зубчатое колесо зубчатой пары соединяется с промежуточным валом, соответствующая передача зацепляется. Таким образом, число фиксированных ступеней передач может быть получено посредством коробки передач. Зубчатая пара может, таким образом, быть отсоединена, при этом соответствующее зубчатое колесо отсоединяется от промежуточного вала, и зубчатая пара может быть соединена, при этом соответствующее зубчатое колесо соединяется с промежуточным валом. Альтернативно, зубчатые колеса могут быть неподвижно соединены с промежуточным валом, а ведущие шестерни могут быть механически соединяемыми с и отсоединяемыми от первого главного вала или второго главного вала. С коробкой передач, где движущий момент может быть распределен между первым главным валом и вторым главным валом, зубчатая пара может всегда быть соединена с первым главным валом и промежуточным валом. Таким образом, передача, ассоциированная с первым главным валом, может всегда быть включена, даже когда движущий момент не предоставляется на первом главном валу. Аналогично, зубчатая пара может всегда быть соединена со вторым главным валом и промежуточным валом.
Зубчатые колеса могут быть сконфигурированы, чтобы механически соединяться с и отсоединяться от промежуточного вала или первого главного вала или второго главного вала посредством соединительных элементов. Соединительные элементы могут, каждый, содержать кольцеобразную муфту, которая смещается в осевом направлении между соединенным и разъединенным состоянием. Муфта может смещаться между соединенным и разъединенным состоянием посредством силового элемента.
Когда первая электрическая машина и вторая электрическая машина являются движителями, транспортное средство движется посредством электрической энергии. Электрическая энергия может передаваться электрическим машинам из блоков хранения энергии в транспортном средстве, таких как аккумуляторы. Первая электрическая машина соединяется с первым главным валом, а вторая электрическая машина соединяется со вторым главным валом.
Первый главный вал и второй главный вал являются соединяемыми с первой и второй электрическими машинами, так что движущий момент может быть предоставлен на первом главном валу и втором главном валу одновременно. Движущий момент может, таким образом, предоставляться параллельно. Движущий момент, таким образом, предоставляется посредством первой и второй электрических машин, чтобы продвигать транспортное средство. Первый главный вал и второй главный вал могут, таким образом, быть размещены так, что движущий момент, предоставляемый посредством первой и второй электрических машин, может быть разделен/распределен между первым главным валом и вторым главным валом.
Силовой агрегат может управляться, чтобы постепенно переносить движущий момент со второго главного вала на первый главный вал, постепенно уменьшая мощность и крутящий момент со второй электрической машины на втором главном валу, и таким образом, что движущий момент, предоставляемый первой электрической машиной на первом главном валу, постепенно увеличивается, постепенно увеличивая мощность и крутящий момент от первой электрической машины на первом главном валу. Кроме того, силовой агрегат может управляться, чтобы постепенно переносить движущий момент с первого главного вала на второй главный вал, постепенно уменьшая мощность и крутящий момент от первой электрической машины на первом главном валу, и таким образом, что движущий момент, предоставляемый второй электрической машиной на втором главном валу, постепенно увеличивается, постепенно увеличивая мощность и крутящий момент от второй электрической машины на втором главном валу.
Соединительный вал, который соединяется с первой электрической машиной, может быть присоединен к валу ротора первой электрической машины. Соединительный вал сделает возможным соединение оборудование с первой электрической машиной. Оборудование может приводиться в действие посредством первой электрической машины через соединительный вал. Оборудование может альтернативно или в сочетании предоставлять мощность и движущий момент коробке передач вместе с первой электрической машиной.
Каждая из зубчатых пар коробки передач имеет передаточное отношение, которое приспосабливается к желаемым характеристикам движения транспортного средства. Зубчатая пара с наивысшим передаточным отношением, относительно других зубчатых пар, надлежащим образом соединяется, когда включается низшая передача. Зубчатая пара с наивысшим передаточным отношением может называться передачей для начала движения. Зубчатая пара, составляющая передачу для начала движения, может быть соединена со вторым главным валом и промежуточным валом. Таким образом, транспортное средство может начинать двигаться из неподвижного состояния без прерывания подачи мощности и крутящего момента к первому потребителю мощности, соединенному с первым главным валом.
Первый потребитель мощности может быть соединен с первым вспомогательным валом, который может быть соединен с первым главным валом через первую зубчатую пару или любую другую зубчатую пару/ведущую шестерню, соединенную с первым главным валом. Первая вспомогательная ведущая шестерня может быть неподвижно размещена на первом вспомогательном валу. Первая вспомогательная ведущая шестерня может быть размещена в зацеплении с первой зубчатой парой или любой другой зубчатой парой, соединенной с первым главным валом. Первая вспомогательная ведущая шестерня может, таким образом, быть размещена в зацеплении с первой ведущей шестерней на первом главном валу. Первый вспомогательный вал, соединяемый с первым главным валом, означает, что потребитель мощности, соединенный с первым вспомогательным валом, не соединяется с движителем транспортного средства.
Альтернативно или в сочетании, второй потребитель мощности соединяется с и приводится в действие посредством соединительного вала, который соединяется с первой электрической машиной. Когда приводится в действие посредством соединительного вала, первый главный вал передает крутящий момент и вращательное движение второму потребителю мощности. Второй потребитель мощности может альтернативно, или в сочетании с первым потребителем мощности, соединяться с силовым агрегатом. Второй потребитель мощности может быть приведен в действие во время остановки, начала движения и движения транспортного средства. Второй потребитель мощности может также быть приведен в действие во время переключения передачи в коробке передач. Согласно примеру, силовой агрегат содержит также двигатель внутреннего сгорания в качестве движителя. Однако, второй потребитель мощности может также быть приведен в действие, когда двигатель внутреннего сгорания выключен.
Силовой агрегат может управляться, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач. Поскольку первый потребитель мощности может быть соединен с первым главным валом, первый потребитель мощности может приводиться в действие во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и, таким образом, неподвижного состояния транспортного средства.
Силовой агрегат может альтернативно управляться, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на соединительном валу во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач. Поскольку второй потребитель мощности может быть соединен с соединительным валом, второй потребитель мощности может приводиться в действие во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и, таким образом, неподвижного состояния транспортного средства.
Силовой агрегат может альтернативно управляться, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу и на соединительном валу во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач. Поскольку первый потребитель мощности может быть соединен с первым главным валом, а второй потребитель мощности может быть соединен с соединительным валом, первый и второй потребители мощности могут приводиться в действие во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и, таким образом, неподвижного состояния транспортного средства.
Силовой агрегат может управляться, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач. Поскольку первый потребитель мощности может быть соединен с первым главным валом, первый потребитель мощности может непрерывно приводиться в действие во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач. Это означает, что первый потребитель мощности может непрерывно приводиться в действие во время начала движения транспортного средства.
Силовой агрегат может альтернативно управляться, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на соединительном валу во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач. Поскольку второй потребитель мощности может быть соединен с соединительным валом, второй потребитель мощности может непрерывно приводиться в действие во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач. Это означает, что второй потребитель мощности может непрерывно приводиться в действие во время начала движения транспортного средства.
Силовой агрегат может альтернативно управляться, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу и на соединительном валу во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач. Поскольку первый потребитель мощности может быть соединен с первым главным валом, а второй потребитель мощности может быть соединен с соединительным валом, первый и второй потребители мощности могут приводиться в действие непрерывно во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач. Это означает, что первый и второй потребители мощности могут непрерывно приводиться в действие во время начала движения транспортного средства.
Силовой агрегат может управляться, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач. Поскольку первый потребитель мощности может быть соединен с первым главным валом, первый потребитель мощности может непрерывно приводиться в действие во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач. Это означает, что первый потребитель мощности может непрерывно приводиться в действие при движении транспортного средства.
Силовой агрегат может альтернативно управляться, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на соединительном валу во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач. Поскольку второй потребитель мощности может быть соединен с соединительным валом, второй потребитель мощности может непрерывно приводиться в действие во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач. Это означает, что второй потребитель мощности может непрерывно приводиться в действие при движении транспортного средства.
Силовой агрегат может альтернативно управляться, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу и на соединительном валу во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач. Поскольку первый потребитель мощности может соединяться с первым главным валом, а второй потребитель мощности может соединяться с соединительным валом, первый и второй потребители мощности могут непрерывно приводиться в действие во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач. Это означает, что первый и второй потребители мощности могут непрерываемым образом приводиться в действие при движении транспортного средства и переключении передач в коробке передач. Кроме того, первый и второй потребители мощности могут непрерываемым образом приводиться в действие при движении транспортного средства перед переключением передач в коробке передач. Дополнительно, первый и второй потребители мощности могут непрерываемым образом приводиться в действие при движении транспортного средства, после того как передачи в коробке передач были переключены.
Согласно примеру, управление силовым агрегатом, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу и/или на соединительном валу во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и/или во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач и/или во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач содержит управление силовым агрегатом, чтобы постепенно переносить движущий крутящий момент с одного из первого и второго главного вала на другой первый или второй главный вал.
Во время начала движения транспортного средства движущий момент передается только от второго главного вала выходному валу. Таким образом, при начале движения, практически движущий момент, который должен передаваться выходному валу, не предоставляется на первом главном валу. Крутящий момент, действующий на первый главный вал, предназначается для первого потребителя мощности. Движущий момент, предоставляемый на выходном валу коробки передач, таким образом, передается только от второго главного вала и промежуточного вала. Когда движущий момент постепенно переносится со второго главного вала на первый главный вал, движущий момент на выходном валу коробки передач передается от первого главного вала и второго главного вала.
Переключение передачи в коробке передач может требовать уравновешивания крутящего момента или синхронизированных скоростей вращения для того, чтобы добиваться хорошего комфорта и уменьшать износ компонентов коробки передач. С потребителями мощности, которые соединяются с коробкой передач, необходимо знать нагрузку, прикладываемую к первому главному валу и соединительному валу потребителями мощности, и на основе этого управлять коробкой передач, чтобы добиваться уравновешивания крутящего момента. Нагрузка, прикладываемая потребителями мощности, может быть определена посредством различных датчиков крутящего момента, размещенных на присоединенных потребителях мощности.
Согласно примеру, коробка передач дополнительно содержит первую планетарную передачу, соединенную с первым главным валом; вторую планетарную передачу, соединенную с первой планетарной передачей и вторым главным валом, при этом первая электрическая машина соединяется с первым главным валом через первую планетарную передачу, а вторая электрическая машина соединяется со вторым главным валом через вторую планетарную передачу.
Первая планетарная передача может содержать первое кольцевое зубчатое колесо, соединенное с первой электрической машиной. Первая планетарная передача может также содержать первое солнечное зубчатое колесо и первое водило планетарных колес. Вторая планетарная передача может содержать второе кольцевое зубчатое колесо, соединенное со второй электрической машиной. Вторая планетарная передача может дополнительно содержать второе солнечное колесо и второе водило планетарных колес. Первое водило планетарных колес может быть соединено с двигателем внутреннего сгорания. Первое водило планетарных колес может дополнительно быть соединено со вторым солнечным колесом второй планетарной передачи. Первый главный вал может быть соединен с первым солнечным колесом первой планетарной передачи. Второй главный вал может быть соединен со вторым водилом планетарных колес. Второе водило планетарных колес во второй планетарной передаче может быть непосредственно соединено со вторым главным валом. Первое солнечное колесо в первой планетарной передаче может быть соединено с первым главным валом, а второе водило планетарных колес во второй планетарной передаче может быть соединено со вторым главным валом. Первый набор сателлитов может быть установлен на первом водиле планетарных колес. Второй набор планетарных колес может быть установлен на втором водиле планетарных колес. Первый набор планетарных колес взаимодействует с первым кольцевым зубчатым колесом и первым солнечным колесом. Второй набор планетарных колес взаимодействует со вторым кольцевым зубчатым колесом и вторым солнечным колесом.
Электрические машины, которые соединяются с планетарными передачами, могут формировать мощность и/или подавать крутящий момент в зависимости от желаемого режима работы. Электрические машины могут также, в некоторые моменты работы, снабжать друг друга мощностью.
Первый и второй соединительные устройства могут быть размещены между водилом планетарных колес и солнечным колесом соответствующих планетарных передач. Соединительные устройства могут быть сконфигурированы, чтобы соединять (запирать) соответствующие водила планетарных колес с соответствующим солнечным колесом. Когда водило планетарных колес и солнечное колесо соединяются друг с другом, мощность от двигателя внутреннего сгорания будет проходить через водило планетарных колес, соединительное устройство, солнечное колесо и далее по первому главному валу и/или второму главному валу. Таким образом, планетарные колеса не поглощают какой-либо крутящий момент. Размер планетарных колес может, таким образом, быть приспособлен к крутящему моменту электрической машины.
Согласно примеру, по меньшей мере, один движитель дополнительно содержит двигатель внутреннего сгорания, который соединяется с первой планетарной передачей через соединительный вал.
Согласно примеру, по меньшей мере, один движитель содержит двигатель внутреннего сгорания, первую электрическую машину и вторую электрическую машину. Коробка передач может дополнительно содержать первую планетарную передачу, соединенную с двигателем внутреннего сгорания и первым главным валом; вторую планетарную передачу, соединенную с первой планетарной передачей и вторым главным валом, при этом первая электрическая машина соединяется с первой планетарной передачей, а вторая электрическая машина соединяется со второй планетарной передачей. Этап управления силовым агрегатом может, таким образом, содержать управление двигателем внутреннего сгорания и/или первый электрической машиной и/или второй электрической машиной, чтобы постепенно переносить движущий момент со второго главного вала на первый главный вал. Силовой агрегат, таким образом, является гибридным силовым агрегатом в этом примере. Этот силовой агрегат предоставляет возможность переключения передачи без прерывания крутящего момента. Также, с силовым агрегатом, содержащим два блока планетарных передач, традиционные проскальзывающие муфты между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач могут быть устранены.
Согласно примеру, способ содержит дополнительный этап: управление первой и/или второй электрической машиной, чтобы запускать двигатель внутреннего сгорания.
Запуск двигателя внутреннего сгорания возможен при управлении первой и/или второй электрической машиной для передачи крутящего момента двигателю внутреннего сгорания. Запуск двигателя внутреннего сгорания возможен при движении транспортного средства. Крутящий момент может передаваться двигателю внутреннего сгорания, даже если крутящий момент передается выходному валу и потребителям мощности.
Согласно примеру, выходной вал двигателя внутреннего сгорания соединяется с первой планетарной передачей через соединительный вал, и при этом выходной вал двигателя внутреннего сгорания является соединяемым с соединительным валом посредством управляемой муфты сцепления, при этом способ содержит дополнительные этапы: управление пусковым мотором двигателя внутреннего сгорания для запуска двигателя внутреннего сгорания, управление первой и/или второй электрической машиной для синхронизации скорости вращения соединительного вала со скоростью вращения выходного вала двигателя внутреннего сгорания, и управление муфтой сцепления для соединения двигателя внутреннего сгорания с соединительным валом.
Управляемая муфта сцепления для соединения и разъединения выходного вала двигателя внутреннего сгорания с соединительным валом может содержать кольцевую муфту, которая смещается в осевом направлении между соединенным и разъединенным состоянием. Муфта может смещаться между соединенным и разъединенным состоянием посредством силового элемента.
Посредством управления муфтой сцепления для отсоединения двигателя внутреннего сгорания от соединительного вала выходной вал двигателя внутреннего сгорания является свободным для вращения относительно соединительного вала и, таким образом, коробки передач. Таким образом, выходной вал двигателя внутреннего сгорания может вращаться с отличной скоростью вращения относительно скорости вращения соединительного вала. Кроме того, выходной вал двигателя внутреннего сгорания может оставаться неподвижным, когда соединительный вал вращается.
Когда выходной вал двигателя внутреннего сгорания отсоединяется от соединительного вала, пусковой мотор двигателя внутреннего сгорания управляется для запуска двигателя внутреннего сгорания. После того как сгорание началось, двигатель внутреннего сгорания может работать на холостом ходу с низкой скоростью вращения на выходном валу двигателя внутреннего сгорания. Однако, скорость вращения выходного вала двигателя внутреннего сгорания может иметь скорость вращения, которая отличается от скорости холостого хода, после того как двигатель внутреннего сгорания был запущен.
Для того, чтобы соединять выходной вал двигателя внутреннего сгорания с соединительным валом, первая и/или вторая электрическая машина управляются для синхронизации скорости вращения соединительного вала со скоростью вращения выходного вала двигателя внутреннего сгорания. Когда скорости вращения выходного вала двигателя внутреннего сгорания и соединительного вала синхронизируются, муфта сцепления управляется для соединения двигателя внутреннего сгорания с соединительным валом.
Согласно примеру, коробка передач дополнительно содержит планетарную передачу, соединенную со вторым главным валом, при этом вторая электрическая машина соединяется со вторым главным валом через вторую планетарную передачу.
Коробка передач может быть снабжена планетарной передачей, которая соединяется со вторым главным валом и со второй электрической машиной. Планетарная передача может передавать крутящий момент и скорость вращения от второй электрической машины второму главному валу. Кроме того, крутящий момент и скорость вращения от второго главного вала могут передаваться второй электрической машине, когда вторая электрическая машина работает в качестве генератора. Планетарная передача может также быть соединена с первой электрической машиной. Солнечное колесо планетарной передачи может быть соединено с первой электрической машиной, водило планетарных колес может быть соединено со вторым главным валом, а кольцевое зубчатое колесо может быть соединено со второй электрической машиной.
Настоящее изобретение также относится к компьютерной программе, содержащей инструкции, которые, когда программа исполняется компьютером, инструктируют компьютеру выполнять способ, раскрытый выше. Изобретение дополнительно относится к компьютерно-читаемому носителю, содержащему инструкции, которые, когда исполняются компьютером, инструктируют компьютеру выполнять способ, раскрытый выше.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения, предоставляется транспортное средство, содержащее силовой агрегат. Силовой агрегат содержит, по меньшей мере, один движитель; коробку передач; и устройство управления. Коробка передач содержит: первый главный вал; второй главный вал; выходной вал коробки передач, соединенный с ведущими колесами транспортного средства; промежуточный вал, соединенный с первым главным валом, вторым главным валом и выходным валом коробки передач; первую зубчатую пару, соединенную с первым главным валом и промежуточным валом; вторую зубчатую пару, соединенную со вторым главным валом и промежуточным валом; и, по меньшей мере, один потребитель мощности, соединенный с силовым агрегатом, при этом, по меньшей мере, один движитель содержит первую электрическую машину и вторую электрическую машину, при этом первая электрическая машина соединяется с первым главным валом, а вторая электрическая машина соединяется со вторым главным валом; при этом соединительный вал соединяется с первой электрической машиной; при этом, по меньшей мере, один потребитель мощности содержит первый потребитель мощности, соединенный с первым главным валом, и/или второй потребитель мощности, соединенный с соединительным валом; и при этом устройство управления конфигурируется, чтобы управлять силовым агрегатом, чтобы предоставлять непрерываемый движущий крутящий момент на первом главном валу и/или на соединительном валу во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и/или во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач и/или во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач.
Будет понятно, что все варианты осуществления, описанные для аспекта способа изобретения, выполняемого устройством управления, также являются применимыми к аспекту транспортного средства и устройства управления изобретения. Т.е., устройство управления может быть сконфигурировано, чтобы выполнять любой этап из этапов способа согласно различным примерам, описанным выше.
Устройство управления может быть сконфигурировано для управления силовым агрегатом, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу и/или на соединительном валу во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и/или во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала коробки передач и/или во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке передач. Устройство управления может быть сконфигурировано для управления силовым агрегатом, чтобы постепенно переносить движущий момент с одного из первого и второго главного вала на другой первый или второй главный вал. Устройство управления может быть сконфигурировано для управления первой и/или второй электрической машиной, чтобы запускать двигатель внутреннего сгорания. Устройство управления может быть сконфигурировано, чтобы управлять пусковым мотором двигателя внутреннего сгорания для запуска двигателя внутреннего сгорания, управлять первой и/или второй электрической машиной для синхронизации скорости вращения соединительного вала со скоростью вращения выходного вала двигателя внутреннего сгорания, и управлять муфтой сцепления для соединения двигателя внутреннего сгорания с соединительным валом.
Потребители мощности могут содержать устройство для отбора мощности, воздушный компрессор, устройство кондиционирования воздуха или аналогичное. Потребители мощности могут содержать «горячее» подключение при переключении передачи к силовому агрегату. Посредством постепенного переноса движущего момента между главными валами будет возможно соединять и отсоединять потребитель мощности, уменьшая или прекращая какой-либо крутящий момент на главном валу, соединенном с потребителем мощности, но все еще предоставляя крутящий момент на выходном валу. Когда крутящий момент не передается потребителю мощности, потребитель мощности может быть присоединен или отсоединен.
Настоящее изобретение будет теперь дополнительно иллюстрировано со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 показывает схематичный боковой вид транспортного средства 1. Транспортное средство 1 содержит коробку 2 передач и, по меньшей мере, один движитель 4, которые содержатся в силовом агрегате 3 транспортного средства 1. По меньшей мере, один движитель 4 соединяется с коробкой 2 передач, и коробка 2 передач дополнительно соединяется с ведущими колесами 6 транспортного средства 1. По меньшей мере, один движитель 4 может содержать двигатель 4 внутреннего сгорания и/или электрическую машину 14, 16. В случае, когда транспортное средство 1 содержит, по меньшей мере, два движителя 4, 14, 16, содержащих один двигатель 4 внутреннего сгорания и, по меньшей мере, одну электрическую машину 14, 16, силовой агрегат 3 составляет гибридный силовой агрегат. Транспортное средство 1 дополнительно содержит, по меньшей мере, один потребитель PC1, PC2 мощности, соединенный с силовым агрегатом 3 для подачи мощности.
Фиг. 2 схематично иллюстрирует силовой агрегат 3 согласно примеру. Силовой агрегат 3 может содержаться в транспортном средстве 1, которое иллюстрировано на фиг. 1. Силовой агрегат 3 содержит коробку 2 передач и, по меньшей мере, один движитель 4, 14, 16, соединенный с коробкой 2 передач. В этом примере силовой агрегат 3 содержит двигатель 4 внутреннего сгорания, первую электрическую машину 14 и вторую электрическую машину 16. Двигатель 4 внутреннего сгорания соединяется с коробкой 2 передач через соединительный вал 9 коробки 2 передач. Выходной вал 8 двигателя 4 внутреннего сгорания является присоединяемым к соединительному валу 9 посредством управляемой муфты 5 сцепления. Коробка 2 передач содержит первый главный вал 34; второй главный вал 36; выходной вал 20 коробки передач, соединенный с ведущими колесами 6 транспортного средства 1; промежуточный вал 18, соединенный с первым главным валом 34, вторым главным валом 36 и выходным валом 20; первую зубчатую пару G1, соединенную с первым главным валом 34 и промежуточным валом 18; и вторую зубчатую пару G2, соединенную со вторым главным валом 36 и промежуточным валом 18. Первый главный вал 34 и второй главный вал 36 являются соединяемыми, по меньшей мере, с одним движителем 4, 14, 16, так что движущий момент может быть предоставлен на первом главном валу 34 и втором главном валу 36 одновременно.
Силовой агрегат 3 дополнительно содержит первый вспомогательный вал 120, соединенный с первым потребителем PC1 мощности и с первым главным валом 34 коробки 2 передач. Первый потребитель PC1 мощности извлекает крутящий момент из силового агрегата 3 через первый вспомогательный вал 120 и, тем самым, прикладывает нагрузку на силовом агрегате 3. Первый вспомогательный вал 120 соединяется с первым главным валом, например, через первую зубчатую пару G1 или любую другую зубчатую пару, соединенную с первым главным валом 34 и промежуточным валом 18. Первая вспомогательная ведущая шестерня 122 может быть неподвижно размещена на первом вспомогательном валу 120. Первая вспомогательная ведущая шестерня 122 может быть размещена в зацеплении с первой зубчатой парой G1 или любой другой зубчатой парой, соединенной с первым главным валом 34.
Силовой агрегат 3 дополнительно содержит второй вспомогательный вал 121, соединенный со вторым потребителем PC2 мощности и с соединительным валом 9 коробки 2 передач. Второй потребитель PC2 мощности извлекает крутящий момент из силового агрегата 3 через второй вспомогательный вал 121 и, тем самым, прикладывает нагрузку на силовом агрегате 3. Второй вспомогательный вал 121 соединяется с соединительным валом 9 через вторую вспомогательную ведущую шестерню 123 и приводящее зубчатое колесо 125, присоединенное к соединительному валу 9. Вторая вспомогательная ведущая шестерня 123 может быть неподвижно размещена на втором вспомогательном валу 121. Вторая вспомогательная ведущая шестерня 123 может, таким образом, быть размещена в зацеплении с приводящим зубчатым колесом 125, присоединенным к соединительному валу 9.
Коробка 2 передач дополнительно содержит первую планетарную передачу 10 и вторую планетарную передачу 12. Первая планетарная передача 10 соединяется с соединительным валом 9. Вторая планетарная передача 12 соединяется с первой планетарной передачей 10. Первая планетарная передача 10 содержит первое кольцевое зубчатое колесо 22, соединенное с первым ротором 24 первой электрической машины 14. Первая планетарная передача 10 также содержит первое солнечное зубчатое колесо 26 и первое водило 50 планетарных колес. Вторая планетарная передача 12 содержит второе кольцевое зубчатое колесо 28, соединенное со вторым ротором 30 второй электрической машины 16. Вторая планетарная передача 12 дополнительно содержит второе солнечное колесо 32 и второе водило 51 планетарных колес. Первое водило 50 планетарных колес может быть соединено с соединительным валом 9. Первое водило 50 планетарных колес может дополнительно быть соединено со вторым солнечным колесом 32 второй планетарной передачи 12.
Первый главный вал 34 может быть соединен с первым солнечным колесом 26 первой планетарной передачи 10. Второй главный вал 36 может быть соединен со вторым водилом 51 планетарных колес. Первое и второе солнечные колеса 26, 32 могут быть размещены соосно. Первый главный вал 34 может протягиваться соосно внутри второго главного вала 36. Также возможно размещать первый главный вал 34 параллельно и рядом со вторым главным валом 36.
Первая электрическая машина 14 может содержать первый статор 40, соединенный с корпусом 42 коробки передач, окружающим коробку передач 2. Вторая электрическая машина 16 может содержать второй статор 44, соединенный с корпусом 42 коробки передач. Первая электрическая машина 14 и вторая электрическая машина 16 соединяются с устройством сохранения энергии (не показано), таким как аккумулятор, который, в зависимости от режима работы транспортного средства 1, может приводить в действие электрические машины 14, 16. В других режимах работы электрические машины 14, 16 могут работать в качестве генераторов, при этом мощность подается к устройству сохранения энергии. В некоторых режимах работы электрические машины 14, 16 могут приводить в действие друг друга. Электрическая мощность тогда подается от одной из электрических машин 14, 16 к другой электрической машине 14, 16.
Первый набор сателлитов 52 устанавливается на первом водиле 50 планетарных колес. Второй набор сателлитов 54 устанавливается на втором водиле 51 планетарных колес. Первый набор сателлитов 52 взаимодействует с первым кольцевым зубчатым колесом 22 и первым солнечным колесом 26. Второй набор сателлитов 54 взаимодействует со вторым кольцевым зубчатым колесом 28 и вторым солнечным колесом 32.
Первое соединительное устройство 56 размещается между первым солнечным колесом 26 и первым водилом 50 планетарных колес. Когда первое соединительное устройство 56 размещается, так что первое солнечное колесо 26 и первое водило 50 планетарных колес соединяются друг с другом, первое солнечное колесо 26 и первое водило 50 планетарных колес не могут вращаться относительно друг друга. Первое водило 50 планетарных колес и первое солнечное колесо 26 будут, таким образом, вращаться с равными скоростями вращения.
Второе соединительное устройство 58 размещается между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарных колес. Когда второе соединительное устройство 58 размещается, так что второе солнечное колесо 32 и второе водило 51 планетарных колес соединяются друг с другом, второе солнечное колесо 32 и второе водило 51 планетарных колес не могут вращаться относительно друг друга. Второе водило 51 планетарных колес и второе солнечное колесо 32 будут, таким образом, вращаться с равными скоростями вращения.
Первое и второе соединительные устройства 56, 58 могут содержать оборудованную шлицами соединительную муфту, которая является смещаемой в осевом направлении на оборудованном шлицами участке на первом и втором водиле 50, 51 планетарных колес и на оборудованном шлицами участке на соответствующих солнечных колесах 26, 32.
Первое и второе соединительное устройство 56, 58 согласно этому примеру размещаются между первым солнечным колесом 26 и первым водилом 50 планетарных колес и между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарных колес, соответственно. Однако, возможно размещать дополнительное или альтернативное соединительное устройство (не показано) между первым кольцевым зубчатым колесом 22 и первым водилом 50 планетарных колес, а также размещать дополнительное или альтернативное соединительное устройство (не показано) между вторым кольцевым зубчатым колесом 28 и вторым водилом 51 планетарных колес.
Первое водило 50 планетарных колес в первой планетарной передаче 10, в этом примере, неподвижно соединяется со вторым солнечным колесом 32 второй планетарной передачи 12.
Первая зубчатая пара G1 может содержать первую ведущую шестерню 62 и первое зубчатое колесо 64, которые находятся в зацеплении друг с другом. Первая ведущая шестерня 62 может быть размещена на первом главном валу 34, а первое зубчатое колесо 64 может быть размещено на промежуточном валу 18. Вспомогательная ведущая шестерня 122 на вспомогательном валу 120 может быть размещена в зацеплении с первой ведущей шестерней 62 на первом главном валу 34. Вторая зубчатая пара G2 содержит вторую ведущую шестерню 68 и второе зубчатое колесо 70, которые находятся в зацеплении друг с другом. Вторая ведущая шестерня 68 может быть размещена на втором главном валу 36, а второе зубчатое колесо 70 может быть размещено на промежуточном валу 18. Коробка передач 2 может дополнительно содержать третью зубчатую пару G3, соединенную с первым главным валом 34 и промежуточным валом 18. Третья зубчатая пара G3 содержит третью ведущую шестерню 74 и третье зубчатое колесо 76, которые находятся в зацеплении друг с другом. Третья ведущая шестерня 74 может быть размещена на первом главном валу 34, а третье зубчатое колесо 76 может быть размещено на промежуточном валу 18. Вспомогательная ведущая шестерня 122 на вспомогательном валу 120 может быть размещена в зацеплении с третьей ведущей шестерней 74 на первом главном валу 34. Коробка 2 передач может дополнительно содержать четвертую зубчатую пару G4, соединенную со вторым главным валом 36 и промежуточным валом 18. Четвертая зубчатая пара G4 содержит четвертую ведущую шестерню 80 и четвертое зубчатое колесо 82, которые находятся в зацеплении друг с другом. Четвертая ведущая шестерня 80 может быть размещена на втором главном валу 36, а четвертое зубчатое колесо 82 может быть размещено на промежуточном валу 18.
Первая и третья ведущие шестерни 62, 74 могут быть неподвижно соединены с первым главным валом 34, так что они не могут вращаться относительно первого главного вала 34. Вторая и четвертая ведущие шестерни 68, 80 могут быть неподвижно соединены со вторым главным валом 36, так что они не могут вращаться относительно второго главного вала 36.
Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76, 82 могут быть индивидуально соединены с и отсоединены от промежуточного вала 18 посредством третьего и четвертого соединительного элемента 83, 85. Соединительные элементы 83, 85 могут, каждый, содержать соединительные муфты, сконфигурированные, чтобы механически зацепляться с оборудованными шлицами участками на зубчатых колесах 64, 70, 76, 82 и на промежуточном валу 18. Первое и третье зубчатые колеса 64, 76 могут соединяться/разъединяться с общим соединительным элементом 83, а второе и четвертое зубчатые колеса 70, 82 могут соединяться/разъединяться с общим соединительным элементом 85. В разъединенном состоянии относительное вращение может происходить между зубчатыми колесами 64, 70, 76, 82 и промежуточным валом 18. В соединенном состоянии зубчатое колесо 64, 70, 76, 82 будет вращаться вместе с промежуточным валом 18.
Коробка 2 передач также содержит пятую зубчатую пару G5. Пятая зубчатая пара G5 содержит пятое зубчатое колесо 92, размещенное на промежуточном валу 18, и пятую ведущую шестерню 94, размещенную на выходном валу 20 коробки передач. Промежуточный вал 18 соединяется с выходным валом 20 коробки передач через пятую зубчатую пару G5. Пятое зубчатое колесо 92 размещается таким образом, что оно может соединяться с и отсоединяться от промежуточного вала 18 посредством пятого соединительного элемента 87. Пятый соединительный элемент 87 может содержать соединительную муфту, сконфигурированную для взаимодействия с оборудованными шлицами участками на пятом зубчатом колесе 92 промежуточного вала 18. В разъединенном состоянии относительное вращение может происходить между пятым зубчатым колесом 92 и промежуточным валом 18.
Движущий момент может быть передан от соединительного вала 9 коробки 2 передач выходному валу 20 коробки 2 передач через первую или вторую планетарную передачу 10, 12 и промежуточный вал 18. Передача крутящего момента может также происходить непосредственно через первую планетарную передачу 10 и первый главный вал 34 выходному валу 20 коробки передач через соединительный механизм 100. Соединительный механизм 100 может содержать оборудованную шлицами соединительную муфту, которая является смещаемой в осевом направлении по первому главному валу 34 и по оборудованным шлицами участкам выходного вала 20 коробки передач. Посредством смещения соединительного элемента 100, так что первый главный вал 34 соединяется с выходным валом 20 коробки передач, первый главный вал 34 и выходной вал 20 коробки передач будут иметь одинаковую скорость вращения. Посредством отсоединения пятого зубчатого колеса 92 от промежуточного вала 18 крутящий момент от второй планетарной передачи 12 может быть передан промежуточному валу 18, от промежуточного вала 18 первому главному валу 34 и, наконец, выходному валу 20 коробки передач через соединительный механизм 100.
Во время работы коробка 2 передач может в некоторых режимах работы работать таким образом, что одно из солнечных колес 26, 32 соединяется с первым и вторым водилом 50, 51 планетарных колес планетарной передачи посредством первого и второго соединительного устройства 56, 58, соответственно. Первый и второй главный вал 34, 36 может тогда получать такую же скорость вращения, что и соединительный вал 9 коробки 2 передач. Одна или обе электрические машины 14, 16 могут работать в качестве генератора, чтобы генерировать электрическую мощность для устройства сохранения энергии. Альтернативно, электрическая машина 14, 16 может предоставлять дополнительный крутящий момент для того, чтобы, таким образом, увеличивать крутящий момент на выходном валу 20 коробки передач.
Также возможно, что первая и вторая электрические машины 14, 16 генерируют мощность для устройства сохранения энергии. При торможении двигателем водитель отпускает педаль акселератора (не отображена) транспортного средства 1. Выходной вал 20 коробки 2 передач тогда приводит в действие одну или обе электрические машины 14, 16, в то время как двигатель 4 сгорания и электрические машины 14, 16 являются двигателем, используемым в качестве тормоза. Это рабочее состояние называется рекуперативным торможением.
Силовой агрегат 3 дополнительно содержит устройство 48 управления. Следует понимать, что устройство 48 управления может быть реализовано как отдельный объект или распределено в двух или более физических объектах. Устройство 48 управления может содержать один или более блоков управления и/или компьютеров. Устройство 48 управления может, таким образом, быть осуществлено или реализовано посредством устройства 48 управления, содержащего процессор и память, память содержит инструкции, которые, когда исполняются процессором, инструктируют устройству 48 управления выполнять этапы раскрытого в данном документе способа. Устройство 48 управления может, таким образом, быть сконфигурировано, чтобы управлять силовым агрегатом 3, чтобы постепенно переносить движущий момент со второго главного вала 36 на первый главный вал 34. Силовой агрегат 3 может содержать датчики 200 скорости вращения, размещенные, например, на первом главном валу 34, промежуточном валу 18 и/или выходном валу 20 коробки передач.
Устройство 48 управления соединяется с электрическими машинами 14, 16, чтобы управлять соответствующей электрической машиной 14, 16. Устройство 48 управления может быть сконфигурировано, чтобы собирать информацию от компонентов силового агрегата 3 и на основе этого управлять электрическими машинами 14, 16 для работы в качестве электрических моторов или генераторов. Устройство 48 управления может быть компьютером с программным обеспечением, подходящим для этой цели. Устройство 48 управления также соединяется с первым и вторым соединительными устройствами 56, 58, третьим и четвертым соединительными элементами 83, 85 и соединительным механизмом 100. Эти компоненты предпочтительно активируются и деактивируются посредством электрических сигналов от устройства 48 управления.
Устройство 48 управления может быть сконфигурировано для управления силовым агрегатом 3, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу 34 и/или на соединительном валу 9 во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и/или во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала 20 коробки передач и/или во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке 2 передач. Устройство 48 управления дополнительно конфигурируется для управления силовым агрегатом 3, чтобы постепенно переносить движущий момент с одного из первого и второго главного вала 34, 36 на другой первый или второй главный вал 34, 36. Устройство 48 управления дополнительно конфигурируется для управления первой и/или второй электрической машиной 14, 16, чтобы запускать двигатель 4 внутреннего сгорания. Альтернативно, устройство 48 управления конфигурируется, чтобы управлять муфтой сцепления для отсоединения двигателя 4 сгорания от соединительного вала 9, управлять пусковым мотором 49 двигателя 4 сгорания для запуска двигателя 4 сгорания, управлять первой и/или второй электрической машиной 14, 16 для синхронизации скорости вращения соединительного вала 9 со скоростью вращения выходного вала двигателя 4 сгорания и управлять муфтой сцепления для соединения двигателя 4 сгорания с соединительным валом 9.
Пример на фиг. 2 показывает четыре зубчатые пары G1, G2, G3, G4 и две планетарные передачи 10, 12 с ассоциированными электрическими машинами 14, 16. Однако, возможно конфигурировать коробку 2 передач с большим или меньшим числом ведущих шестерен и зубчатых колес и с большим числом планетарных передач с ассоциированными электрическими машинами.
Фиг. 3 схематично иллюстрирует силовой агрегат 3 согласно примеру. Силовой агрегат 3 может содержаться в транспортном средстве 1, как раскрыто на фиг. 1. Коробка 3 передач содержит планетарную передачу 12', соединенную со вторым главным валом 36, при этом вторая электрическая машина 16 соединяется со вторым главным валом 36 через планетарную передачу 12'.
Планетарная передача 12' конфигурируется, чтобы передавать крутящий момент и скорость вращения от второй электрической машины 16 второму главному валу 36. Планетарная передача 12' также соединяется с первой электрической машиной 14. Солнечное колесо 32' планетарной передачи 12' может быть соединено с первой электрической машиной 14, водило 51' планетарных колес планетарной передачи может быть соединено со вторым главным валом 36, а кольцевое зубчатое колесо 28' может быть соединено со второй электрической машиной 16.
Первый вспомогательный вал 120 соединяется с первым потребителем PC1 мощности и с первым главным валом 34 коробки 2 передач аналогично примеру на фиг. 2. Второй вспомогательный вал 121 соединяется со вторым потребителем PC2 мощности и с соединительным валом 9 коробки 2 передач через управляемую муфту 5 сцепления. Однако, второй потребитель PC2 мощности может быть соединен непосредственно с соединительным валом 9 коробки 2 передач, без управляемой муфты 5 сцепления и без второго вспомогательного вала 121.
Первая электрическая машина 14 соединяется с первым главным валом 34. Кроме того, что упомянуто выше, силовой агрегат 3 имеет конфигурацию, аналогичную силовому агрегату 3, показанному на фиг. 2.
Фиг. 4a-4c показывают блок-схемы последовательностей операций способа для приведения в действие, по меньшей мере, одного потребителя мощности, соединенного с силовым агрегатом транспортного средства согласно примерам. Силовой агрегат 3 может быть сконфигурирован, как раскрыто на фиг. 2 или фиг. 3. Силовой агрегат 3 может, таким образом, относиться к транспортному средству 1, которое раскрыто на фиг. 1. Силовой агрегат 3, таким образом, содержит, по меньшей мере, один движитель 4, 14, 16 и коробку 2 передач. Коробка 2 передач содержит: первый главный вал 34; второй главный вал 36; выходной вал 20 коробки передач, соединенный с ведущими колесами 6 транспортного средства 1; промежуточный вал 18, соединенный с первым главным валом 34, вторым главным валом 36 и выходным валом 20 коробки передач; первую зубчатую пару G1, соединенную с первым главным валом 34 и промежуточным валом 18; вторую зубчатую пару G2, соединенную со вторым главным валом 36 и промежуточным валом 18. По меньшей мере, один движитель содержит первую электрическую машину 14 и вторую электрическую машину 16, при этом первая электрическая машина 14 соединяется с первым главным валом 34, а вторая электрическая машина 16 соединяется со вторым главным валом 36; при этом соединительный вал 9 соединяется с первой электрической машиной 14; и при этом, по меньшей мере, один потребитель PC1, PC2 мощности содержит первый потребитель PC1 мощности, соединенный с первым главным валом 34, и/или второй потребитель PC2 мощности, соединенный с соединительным валом 9.
Согласно примеру с фиг. 4a способ содержит: управление s101 силовым агрегатом 3, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу 34 и/или на соединительном валу 9 во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и/или во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала 20 коробки передач и/или во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке 2 передач.
Согласно примеру с фиг. 4b способ содержит: управление s101 силовым агрегатом 3, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу 34 и/или на соединительном валу 9 во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и/или во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала 20 коробки передач и/или во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке 2 передач. Способ дополнительно содержит: управление s102 первой и/или второй электрическими машинами 14, 16, чтобы запускать двигатель 4 сгорания.
Согласно примеру с фиг. 4c способ содержит: управление s101 силовым агрегатом 3, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу 34 и/или на соединительном валу 9 во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и/или во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала 20 коробки передач и/или во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке 2 передач. Способ дополнительно содержит: управление s103 пусковым мотором 49 двигателя 4 сгорания для запуска двигателя 4 сгорания, управление s104 первой и/или второй электрической машиной 14, 16 для синхронизации скорости вращения соединительного вала 9 со скоростью вращения выходного вала 8 двигателя 4 сгорания и управление s105 муфтой 5 сцепления для соединения двигателя 4 сгорания с соединительным валом 9.
Фиг. 5 схематично иллюстрирует вариант устройства 500. Устройство 48 управления, описанное со ссылкой на фиг. 2-3, может в варианте содержать устройство 500. Устройство 500 содержит энергонезависимую память 520, устройство 510 обработки данных и память 550 для чтения/записи. Энергонезависимая память 520 имеет первый элемент 530 памяти, в котором компьютерная программа, например, операционная система, хранится для управления функционированием устройства 500. Устройство 500 дополнительно содержит контроллер шины, последовательный порт связи, средство ввода/вывода (I/O), аналого-цифровой (A/D) преобразователь, устройство ввода и передачи времени и даты, счетчик событий и контроллер прерываний (не изображен). Энергонезависимая память 520 также имеет второй элемент 540 памяти.
Предоставляется компьютерная программа P, которая содержит процедуры для управления силовым агрегатом, чтобы предоставлять непрерываемый движущий момент на первом главном валу 34 и/или на соединительном валу 9 во время неподвижного состояния выходного вала коробки передач и/или во время перехода из неподвижного состояния во вращающееся состояние выходного вала 20 коробки передач и/или во время переключения передачи с одной передачи на другую передачу в коробке 2 передач. Программа P может быть сохранена в исполняемой форме или в сжатой форме в памяти 560 и/или в памяти 550 для чтения/записи.
Когда блок 510 обработки данных описывается как выполняющий некоторую функцию, это означает, что блок 510 обработки данных выполняет некоторую часть программы, сохраненной в памяти 560, или некоторую часть программы, сохраненной в памяти 550 для чтения/записи.
Устройство 510 обработки данных может связываться с портом 599 данных через шину 515 данных. Энергонезависимая память 520 предназначена для связи с устройством 510 обработки данных через шину 512 данных. Отдельная память 560 предназначена, чтобы связываться с устройством 510 обработки данных через шину 511 данных. Память 550 для чтения/записи выполнена с возможностью связи с блоком 510 обработки данных через шину 514 данных.
Когда данные принимаются в порте 599 данных, они временно сохраняются во втором элементе 540 памяти. Когда принятые входные данные были временно сохранены, блок 510 обработки данных подготавливается, чтобы проводить выполнение кода, как описано выше.
Части способов, описанных в данном документе, могут выполняться устройством 500 посредством блока 510 обработки данных, который запускает программу, сохраненную в памяти 560 или памяти 550 для чтения/записи. Когда устройство 500 запускает программу, способы, описанные в данном документе, выполняются.
Предшествующее описание предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения предоставлено в иллюстративных и описательных целях. Оно не предназначено, ни чтобы быть исключительным, ни чтобы ограничивать изобретение описанными вариантами. Многие модификации и разновидности будут очевидно понятны специалисту в области техники. Варианты осуществления были выбраны и описаны для того, чтобы лучше объяснять принципы изобретения и его практические применения и, следовательно, делают возможным для специалистов понимание изобретения для различных вариантов осуществления и с различными модификациями, подходящими для предназначенного использования.