ГИБРИДНЫЙ ПРИВОД И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ИМ

1. Гибридный привод (300, 1000), содержащий
двигатель (310) внутреннего сгорания,
узел (360) электрической машины,
коробку (500) передач для приема тяговой мощности по меньшей мере от двигателя (310) внутреннего сгорания и(или) узла (360) электрической машины и подачи соответствующей тяговой мощности на нагрузку (530),
блок (490) управления, связанный с двигателем (310) внутреннего сгорания, узлом (360) электрической машины и коробкой (500) передач для управления их работой,
при этом привод (300, 1000) выполнен с возможностью настройки в процессе работы так, чтобы двигатель (310) внутреннего сгорания мог переключаться между нерабочим состоянием и рабочим состоянием, причем для переключения двигателя (310) внутреннего сгорания из нерабочего состояния в рабочее состояние его необходимо запустить,
отличающийся тем, что
блок (490) управления имеет множество входов для приема сигналов обратной связи, поступающих от привода (300, 1000), и сигналов управления, передаваемых приводу (300, 1000), и множество выходов для вывода выходных сигналов для управления работой привода (300, 1000), и
блок (490) управления дополнительно содержит компьютерное аппаратное обеспечение, способное осуществлять имитацию крутящего момента привода (300, 1000), которую используют в процессе работы для обработки информации, поступающей на множество входов для вычисления компенсации, причем упомянутый блок (490) управления способен осуществлять компенсацию на множестве упомянутых выходов для ослабления амплитуды рывков крутящего момента, происходящих в процессе работы привода (300, 1000), когда двигатель (310) переключают между рабочим и нерабочим состояниями.
2. Гибридный привод (300, 1000) по п.1, в котором блок (490) управления способен в процессе работы регулировать передачу двигателю (310) внутреннего сгорания крутящего момента, необходимого для запуска двигателя, таким образом, чтобы она по существу совпадала во времени с переключением передач в коробке (500) передач.
3. Привод (300, 1000) по п.2, в котором при нахождении коробки (500) передач в нейтральном положении двигатель (310) внутреннего сгорания может быть запущен путем замедления узла (360) электрической машины преимущественно до остановки, по меньшей мере частичного вращательного соединения двигателя (310) внутреннего сгорания с узлом (360) электрической машины посредством вращательного соединительного механизма (330), возбуждения узла (360) электрической машины с целью сообщения ей ускорения вращательного движения и тем самым разгона двигателя (310) внутреннего сгорания до пороговой скорости вращения и затем подачи топлива в двигатель (310) внутреннего сгорания для перевода его в рабочее состояние.
4. Привод (300, 1000) по п.2, в котором при нахождении коробки (500) передач в нейтральном положении двигатель (310) внутреннего сгорания может быть запущен путем поддержания вращательного состояния узла (360) электрической машины, по меньшей мере частичного соединения двигателя (310) внутреннего сгорания с узлом (360) электрической машины посредством вращательного соединительного механизма (330) для передачи крутящего момента от узла (360) электрической машины двигателю (310) внутреннего сгорания и тем самым разгона двигателя (310) внутреннего сгорания до пороговой скорости вращения и затем подачи топлива в двигатель (310) внутреннего сгорания для перевода его в рабочее состояние.
5. Привод (300, 1000) по п.3 или 4, в котором вращательным соединительным механизмом (330) является предохранительная фрикционная муфта (330), способная обеспечивать передачу постоянного крутящего момента по меньшей мере на протяжении части своего диапазона (630) пробуксовки.
6. Привод (300, 1000) по любому из пп.1-4, в котором вращательный соединительный механизм (330) привода (300) имеет сцепление (330), установленное между двигателем (310) внутреннего сгорания и узлом (360) электрической машины.
7. Привод (300, 1000) по п.6, в котором узел (360) электрической машины связан с двигателем (310) внутреннего сгорания путем последовательного расположения сцепления (330) и муфты (1010) для передачи крутящего момента с ограничением по вращению.
8. Привод (300) по любому из пп.1-4, в котором один или несколько вращающихся валов (340, 350, 380) двигателя (310) внутреннего сгорания и узел (360) электрической машины снабжены одним или несколькими связанными с блоком (490) управления датчиками, способными определять показатель крутящего момента, передаваемого двигателю (310) внутреннего сгорания при его запуске и приведении в действие, при этом блок (490) управления способен обрабатывать такой показатель крутящего момента для обеспечения управления узлом (360) электрической машины с целью по меньшей мере частичной компенсации любых резких изменений крутящего момента, происходящих в приводе (300).
9. Привод (300) по п.8, в котором один или несколько датчиков выполнены в виде датчиков скорости вращения для измерения скорости вращения соответствующего одного или нескольких валов (340, 350, 380), при этом блок (490) управления способен вычислять упомянутый показатель крутящего момента на основании инерционных моментов составных частей привода (300) и на основании углового ускорения, вычисляемого во времени на основании одной или нескольких измеренных скоростей вращения.
10. Гибридный привод (300), содержащий
двигатель (310) внутреннего сгорания,
узел (360) электрической машины,
коробку (500) передач для приема тяговой мощности по меньшей мере от двигателя (310) внутреннего сгорания и(или) узла (360) электрической машины для подачи соответствующей тяговой мощности на нагрузку (530),
блок (490) управления, связанный с двигателем (310) внутреннего сгорания, узлом (360) электрической машины и коробкой (500) передач для управления их работой,
при этом привод (300) выполнен с возможностью настройки в процессе работы так, чтобы двигатель (310) внутреннего сгорания мог переключаться между нерабочим состоянием и рабочим состоянием, причем для переключения двигателя (310) внутреннего сгорания из нерабочего состояния в рабочее состояние его необходимо запустить,
отличающийся тем, что
он выполнен с возможностью регулирования в процессе работы передачи двигателю (310) внутреннего сгорания крутящего момента, необходимого для запуска двигателя, таким образом, чтобы она по существу совпадала во времени с включением коробки (500) передач для подачи тяговой мощности на нагрузку (530) привода (300), и
при этом один или несколько вращающихся валов (340, 350, 380) двигателя (310) внутреннего сгорания и узел (360) электрической машины снабжены одним или несколькими датчиками для определения показателя крутящего момента, передаваемого двигателю (310) внутреннего сгорания при его запуске и приведении в действие, и имеется возможность обработки этого показателя крутящего момента с использованием имитации крутящего момента привода (300, 1000), выполняемой в процессе работы компьютерным аппаратным обеспечением блока (490) управления с целью управления узлом (360) электрической машины таким образом, чтобы по меньшей мере частично компенсировать любые резкие изменения крутящего момента, происходящие в приводе (300).
11. Привод (300) по п.10, в котором при нахождении коробки передач во включенном положении двигатель (310) внутреннего сгорания может быть запущен путем поддержания состояния вращения узла (360) электрической машины, по меньшей мере частичного соединения двигателя (310) внутреннего сгорания с узлом (360) электрической машины посредством вращательного соединительного механизма (330) для передачи крутящего момента от узла (360) электрической машины двигателю (310) внутреннего сгорания и тем самым разгона двигателя (310) внутреннего сгорания до пороговой скорости вращения и затем подачи топлива в двигатель (310) внутреннего сгорания для перевода его в рабочее состояние.
12. Привод (300) по п.10, в котором один или несколько датчиков выполнены в виде датчиков скорости вращения для измерения скорости вращения соответствующего одного или нескольких валов (340, 350, 380), при этом блок (490) управления способен вычислять упомянутый показатель крутящего момента на основании инерционных моментов составных частей привода (300) и на основании углового ускорения, вычисляемого во времени на основании одной или нескольких измеренных скоростей вращения.
13. Транспортное средство, имеющее гибридный привод (300) по любому из предшествующих пунктов.
14. Транспортное средство по п.13, выбираемое из группы, включающей автобус, грузовой автомобиль, строительное транспортное средство, фургон, пассажирское транспортное средство, катер, судно, стационарную машину или транспортное средство любого типа, от которого в процессе эксплуатации требуется способность относительно быстро разгоняться при частых остановках и трогании с места.
15. Способ управления гибридным приводом (300), содержащем
двигатель (310) внутреннего сгорания,
узел (360) электрической машины,
коробку (500) передач для приема тяговой мощности по меньшей мере от двигателя (310) внутреннего сгорания и(или) узла (360) электрической машины для подачи соответствующей тяговой мощности на нагрузку (530),
блок (490) управления, связанный с двигателем (310) внутреннего сгорания, узлом (360) электрической машины и коробкой (500) передач для управления их работой,
при этом привод (300) выполнен с возможностью настройки в процессе работы так, чтобы двигатель (310) внутреннего сгорания мог переключаться между нерабочим состоянием и рабочим состоянием, а для переключения двигателя (310) внутреннего сгорания из нерабочего состояния в рабочее состояние его необходимо запустить,
отличающийся тем, что он включает шаги, на которых:
принимают сигналы обратной связи, поступающие от привода (300, 1000), и сигналы управления на множестве входов блока (490) управления и подают выходные сигналы на множество выходов привода (300, 1000) для управления работой привода (300, 1000) и
осуществляют в блоке (490) управления имитацию крутящего момента привода (300, 1000), выполняемую компьютерным аппаратным обеспечением блока (490) управления, при этом имитацию используют в процессе работы для обработки информации, поступающей на множество входов, с целью вычисления компенсации, а блок (490) управления способен осуществлять компенсацию на множестве выходов для ослабления амплитуды рывков крутящего момента, происходящих в процессе работы привода (300, 1000), когда двигатель (310) переключают между рабочим и нерабочим состояниями.
16. Способ по п.15, включающий дополнительные шаги, на которых:
а) инициируют переключение передач путем уменьшения крутящего момента, передаваемого коробке (500) передач, и затем переключения коробки (500) передач в нейтральное положение,
б) регулируют передачу двигателю (310) внутреннего сгорания крутящего момента, необходимого для запуска двигателя, таким образом, чтобы она по существу совпадала во времени с нахождением коробки (500) передач в нейтральном положении, при этом крутящий момент, необходимый для запуска двигателя, и подача топлива в двигатель (310) внутреннего сгорания приводят двигатель внутреннего сгорания в действие, и
в) вводят коробку (500) передач в зацепление и затем увеличивают крутящий момент, передаваемый (500) коробке передач.
17. Способ по п.16, включающий дополнительные шаги, на которых:
г) при нахождении коробки (500) передач в нейтральном положении запускают двигатель (310) внутреннего сгорания путем замедления узла (360) электрической машины преимущественно до остановки,
д) по меньшей мере частично соединяют двигатель (310) внутреннего сгорания с узлом (360) электрической машины посредством вращательного соединительного механизма (330),
е) осуществляют возбуждение узла (360) электрической машины с целью ускорения его вращения и тем самым разгона двигателя (310) внутреннего сгорания до пороговой скорости вращения и
ж) осуществляют подачу топлива в двигатель (310) внутреннего сгорания для его перевода в рабочее состояние.
18. Способ по п.17, включающий дополнительные шаги, на которых:
з) при нахождении коробки (500) передач в нейтральном положении запускают двигатель (310) внутреннего сгорания путем поддержания вращательного состояния узла (360) электрической машины,
и) по меньшей мере частично соединяют двигатель (310) внутреннего сгорания с узлом (360) электрической машины посредством вращательного соединительного механизма (330) для передачи крутящего момента от узла (360) электрической машины двигателю (310) внутреннего сгорания и тем самым разгона двигателя (310) внутреннего сгорания до пороговой скорости вращения и
к) подают топливо в двигатель (310) внутреннего сгорания для его перевода в рабочее состояние.
19. Способ по п.18, в котором соединительным механизмом (330) является предохранительная фрикционная муфта (330), способная обеспечивать передачу постоянного крутящего момента по меньшей мере на протяжении части своего диапазона (630) пробуксовки.
20. Способ управления гибридным приводом (300), содержащем
двигатель (310) внутреннего сгорания,
узел (360) электрической машины,
коробку (500) передач для приема тяговой мощности по меньшей мере от двигателя (310) внутреннего сгорания и(или) узла (360) электрической машины для подачи соответствующей тяговой мощности на нагрузку (530),
блок (490) управления, связанный с двигателем (310) внутреннего сгорания, узлом (360) электрической машины и коробкой (500) передач для управления их работой,
при этом привод (300) выполнен с возможностью настройки в процессе работы так, чтобы двигатель (310) внутреннего сгорания мог переключаться между нерабочим состоянием и рабочим состоянием, а для переключения двигателя (310) внутреннего сгорания из нерабочего состояния в рабочее состояние его необходимо запустить,
отличающийся тем, что он включает шаги, на которых:
а) вводят коробку (500) передач в зацепление для передачи через нее крутящего момента с целью подачи тяговой мощности на нагрузку (530) и
б) передают двигателю (310) внутреннего сгорания крутящий момент, необходимый для запуска двигателя, и осуществляют подачу топлива в него с целью приведения в действие, при этом такое приведение в действие двигателя внутреннего сгорания преимущественно совпадает во времени с включением коробки (500) передач,
в) посредством одного или нескольких датчиков, которыми снабжены один или несколько вращающихся валов (340, 350, 380) двигателя (310) внутреннего сгорания и узел (360) электрической машины, определяют показатель крутящего момента, передаваемого двигателю (310) внутреннего сгорания при его запуске и приведении в действие, и обрабатывают такой показатель крутящего момента с использованием имитации крутящего момента привода (300), выполняемой в процессе работы компьютерным аппаратным обеспечением блока (490) управления с целью управления электрическая машиной (360) таким образом, чтобы по меньшей мере частично компенсировать любые резкие изменения крутящего момента, происходящие в приводе (300).
21. Способ по п.20, включающий дополнительные шаги, на которых:
г) при нахождении коробки (500) передач в сцепленном положении осуществляют запуск двигателя (310) внутреннего сгорания путем поддержания вращательного состояния узла (360) электрической машины,
д) по меньшей мере частично соединяют двигатель (310) внутреннего сгорания с узлом (360) электрической машины посредством вращательного соединительного механизма (330) для передачи крутящего момента от узла (360) электрической машины двигателю (310) внутреннего сгорания и тем самым разгона двигателя (310) внутреннего сгорания до пороговой скорости вращения и
е) осуществляют подачу топлива в двигатель (310) внутреннего сгорания для перевода его в рабочее состояние.
22. Способ по п.20 или 21, в котором один или несколько датчиков выполнены в виде датчиков скорости вращения для измерения скорости вращения соответствующего одного или нескольких валов (340, 350, 380), причем посредством блока (490) управления вычисляют упомянутый показатель крутящего момента на основании инерционных моментов составных частей привода (300) и на основании углового ускорения, вычисляемого во времени на основании одной или нескольких измеренных скоростей вращения.
23. Машиночитаемый носитель данных, содержащий программу, выполняемую компьютерным аппаратным обеспечением для осуществления способа по любому из пп.16-22.
24. Машиночитаемый носитель данных по п.24, содержащий программу с компьютерным программным кодом, выполняемым программируемым микрокомпьютером для осуществления способа по любому из пп.16-22.
25. Машиночитаемый носитель по п.24, приспособленный для загрузки в привод по п.1 или 10, или один или несколько его компонентов для выполнения программы компьютером, подключенным к Интернету.
26. Машиночитаемый носитель по п.24, на котором хранится компьютерный программный продукт, содержащий указанный компьютерный программный код.
27. Гибридный привод (300, 1000), содержащий
двигатель (310) внутреннего сгорания,
узел (360) электрической машины,
коробку (500) передач для приема тяговой мощности по меньшей мере от двигателя (310) внутреннего сгорания и(или) узла (360) электрической машины для подачи соответствующей тяговой мощности на нагрузку (530),
блок (490) управления, связанный с двигателем (310) внутреннего сгорания, узлом (360) электрической машины и коробкой (500) передач для управления их работой,
при этом привод (300) выполнен с возможностью настройки в процессе работы так, чтобы двигатель (310) внутреннего сгорания мог переключаться между нерабочим состоянием и рабочим состоянием, причем для переключения двигателя (310) внутреннего сгорания из нерабочего состояния в рабочее состояние его необходимо запустить,
отличающийся тем, что
блок (490) управления имеет множество входов для приема сигналов обратной связи, поступающих от привода (300, 1000), и по меньшей мере одного сигнала управления, передаваемого приводу (300, 1000), и множество выходов для вывода выходных сигналов для управления работой привода (300, 1000), и
блок (490) управления дополнительно содержит компьютерное аппаратное обеспечение, способное осуществлять имитацию крутящего момента привода (300, 1000), которую используют в процессе работы для обработки информации, поступающей на множество входов, с целью вычисления компенсации, причем упомянутый блок (490) управления способен осуществлять компенсацию по меньшей мере на одном из упомянутого множества выходов для ослабления амплитуды рывков крутящего момента, происходящих в процессе работы привода (300, 1000), когда двигатель (310) переключают между рабочим и нерабочим состояниями.
28. Гибридный привод по п.27, в котором блок (490) управления способен вводить компенсацию в электрическую машину.
29. Способ управления гибридным приводом, содержащим двигатель (310) внутреннего сгорания, узел (360) электрической машины и коробку (500) передач для приема тяговой мощности по меньшей мере от двигателя (310) внутреннего сгорания и(или) узла (360) электрической машины для подачи соответствующей тяговой мощности на нагрузку (530), включающий шаги, которые осуществляют, начиная с рабочего состояния привода, в котором подачу мощности на нагрузку обеспечивают с помощью узла (360) электрической машины, и на которых:
уменьшают крутящий момент на выходе узла (360) электрической машины, передаваемый коробке передач,
переключают коробку (500) передач,
запускают двигатель (310) внутреннего сгорания с помощью узла (360) электрической машины, когда входной вал коробки передач соединен с нагрузкой, и
передают электрической машине дополнительный крутящий момент, чтобы компенсировать крутящий момент, необходимый для запуска двигателя (310) внутреннего сгорания.
30. Способ по п.29, включающий шаг, на котором крутящий момент на выходе электрической машины уменьшают путем его линейного снижения.
31. Способ по п.29 или 30, включающий шаг, на котором после уменьшения крутящего момента на выходе электрической машины переводят коробку (500) передач в нейтральное положение.
32. Способ по п.31, включающий шаг, на котором после перевода коробки (500) передач в нейтральное положение вводят передачу коробки (500) передач в зацепление.
33. Способ по п.32, включающий шаг, на котором после ввода в зацепление передачи коробки (500) передач плавно увеличивают выходной крутящий момент, передаваемый коробке передач.
34. Способ по п.33, включающий шаг, на котором выходной крутящий момент, передаваемый коробке передач, плавно увеличивают путем плавного увеличения по меньшей мере крутящего момента на выходе двигателя внутреннего сгорания.
35. Способ по п.34, включающий шаг, на котором крутящий момент на выходе двигателя внутреннего сгорания плавно увеличивают путем подачи топлива в двигатель.
36. Способ по п.34 или 35, включающий шаг, на котором до плавного увеличения крутящего момента на выходе двигателя внутреннего сгорания синхронизируют выходные обороты двигателя внутреннего сгорания.
37. Способ по п.35, включающий шаг, на котором при заданной частоте вращения двигателя инициируют подачу топлива в двигатель.
38. Способ по любому из пп.29-30, включающий шаг, на котором приводят в действие соединительный механизм (330) между двигателем (310) внутреннего сгорания и узлом (360) электрической машины, чтобы запустить двигатель (310) внутреннего сгорания с помощью электрической машины.
39. Способ по п.38, включающий шаг, на котором поддерживают определенную частоту вращения электрической машины и одновременно частично включают соединительный механизм (330).
40. Способ по п.38, включающий шаг, на котором до запуска двигателя (310) внутреннего сгорания с помощью электрической машины замедляют частоту вращения электрической машины до остановки и полностью включают соединительный механизм (330).
41. Способ по любому из пп.39-40, включающий шаг, на котором измеряют выходные обороты электрической машины и выходные обороты двигателя (310) внутреннего сгорания и полностью включают соединительный механизм (330), когда измеренные выходные обороты электрической машины и измеренные выходные обороты двигателя (310) внутреннего сгорания находятся в заданном диапазоне.
42. Способ по любому из пп.29-30, включающий шаг, на котором электрической машине передают дополнительный крутящий момент, чтобы компенсировать крутящий момент, необходимый для запуска двигателя (310) внутреннего сгорания.
43. Способ по п.31, включающий шаг, на котором запускают двигатель внутреннего сгорания с помощью электрической машины при нахождении коробки передач в нейтральном положении.
44. Способ по любому из пп.29-30, включающий шаг, на котором запускают двигатель внутреннего сгорания с помощью электрической машины при нахождении коробки передач во включенном положении.
45. Способ по любому из пп.29-30, включающий шаг, на котором запускают двигатель внутреннего сгорания с помощью электрической машины во время уменьшения крутящего момента на выходе узла (360) электрической машины, передаваемого коробке передач.
46. Способ по п.33, включающий шаг, на котором запускают двигатель внутреннего сгорания с помощью электрической машины во время плавного увеличения выходного крутящего момента, передаваемого коробке передач.
47. Способ по п.36, включающий шаг, на котором запускают двигатель внутреннего сгорания с помощью электрической машины после синхронизации крутящего момента на выходе двигателя внутреннего сгорания.
48. Способ по любому из пп.29-30, включающий шаг, на котором запускают двигатель внутреннего сгорания с помощью электрической машины при ее нахождении в рабочем состоянии, которое существенно отличается от рабочего состояния, в котором электрическая машина работает при максимальном крутящем моменте на выходе.
49. Способ по любому из пп.29-30, включающий шаг, на котором коробку (500) передач переключают во время упомянутого перехода с подачи мощности на нагрузку с помощью электрической машины на подачу мощности на нагрузку с помощью двигателя внутреннего сгорания.