ГИБРИДНЫЙ ПРИВОД, ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С ТАКИМ ГИБРИДНЫМ ПРИВОДОМ, СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТАКИМ ГИБРИДНЫМ ПРИВОДОМ
HYBRID DRIVE, VEHICLE WITH SUCH HYBRID DRIVE, MANAGEMENT METHOD OF THIS HYBRID DRIVE

Область и уровень техники
Настоящее изобретение относится к гибридному силовому агрегату согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения. Изобретение также относится к транспортному средству, обеспеченному таким гибридным силовым агрегатом, согласно ограничительной части пункта 12 формулы изобретения, способу управления таким гибридным силовым агрегатом согласно ограничительной части пункта 13 формулы изобретения, способу управления таким гибридным силовым агрегатом согласно ограничительной части пункта 25 формулы изобретения, компьютерной программе для управления таким гибридным силовым агрегатом согласно ограничительной части пункта 30 формулы изобретения и компьютерному программному продукту, содержащему программный код, согласно ограничительной части пункта 31 формулы изобретения.
Гибридные транспортные средства могут приводиться в движение основным приводным средством, которое может представлять собой двигатель внутреннего сгорания, и вспомогательным приводным средством, которое может представлять собой электрическую машину. Электрическая машина будет оборудована по меньшей мере одним накопителем энергии, например, электрохимическим накопителем для электрической энергии, и регулирующим оборудованием для регулирования потока электрической энергии между накопителем энергии и электрической машиной. Электрическая машина может, таким образом, попеременно служить в качестве двигателя и генератора в зависимости от рабочего состояния транспортного средства. Когда транспортное средство тормозится, электрическая машина будет генерировать электрическую энергию, которая идет в накопитель энергии. Это обычно называется рекуперативным торможением, при котором транспортное средство тормозится с помощью электрической машины и двигателя внутреннего сгорания. Накопленная электрическая энергия будет впоследствии использоваться для работы транспортного средства.
Планетарная передача обычно содержит три компонента, выполненных с возможностью вращения относительно друг друга, а именно солнечное колесо, водило планетарного колеса и кольцевую передачу. Знание количества зубьев, которое имеют солнечное колесо и кольцевая передача, обеспечивает возможность определения скоростей взаимного вращения трех компонентов во время работы. Один из компонентов планетарной передачи может быть соединен с выходным валом двигателя внутреннего сгорания. Этот компонент планетарной передачи будет в связи с этим вращаться со скоростью, соответствующей скорости выходного вала двигателя. Второй компонент планетарной передачи может быть соединен с входным валом коробки передач. Этот компонент планетарной передачи будет в связи с этим вращаться с той же скоростью, что и входной вал коробки передач. Третий компонент планетарной передачи соединен с ротором электрической машины для достижения гибридной работы. Этот компонент планетарной передачи будет в связи с этим вращаться с той же скоростью, что и ротор электрической машины, если они непосредственно соединены друг с другом. Альтернативно электрическая машина может быть соединена с третьим компонентом планетарной передачи с помощью трансмиссии, которая имеет передаточное отношение, и в этом случае они могут вращаться с различными скоростями. Скорость и/или крутящий момент электрических машин может регулироваться бесступенчато. В рабочих ситуациях, где требуемая скорость и/или крутящий момент должны сообщаться входному валу коробки передач, блок управления будет использовать знание скорости двигателя внутреннего сгорания для вычисления скорости, с которой третий компонент необходимо приводить в движение, чтобы заставлять входной вал коробки передач вращаться с требуемой скоростью. Блок управления будет активировать электрическую машину для сообщения вычисленной скорости третьему компоненту и, следовательно, требуемой скорости входному валу коробки передач.
Во время ускорения транспортного средства увеличенный крутящий момент следует передавать от двигателя внутреннего сгорания и электрической машины коробке передач и оттуда ведущим колесам транспортного средства. Так как и двигатель внутреннего сгорания, и электрическая машина соединены с планетарной передачей, максимально возможный крутящий момент, передаваемый ими, будет ограничен тем из их наибольших крутящих моментов, который меньше, чем другой, с учетом передаточного отношения между ними. В ситуациях, где наибольший крутящий момент электрической машины меньше, чем наибольший крутящий момент двигателя внутреннего сгорания с учетом передаточного отношения между ними, электрическая машина будет не способна генерировать достаточный реактивный крутящий момент к планетарной передаче, в результате чего двигатель внутреннего сгорания будет не способен передавать его наибольший крутящий момент коробке передач и оттуда ведущим колесам транспортного средства. Наибольший крутящий момент, передаваемый коробке передач, таким образом, ограничен мощностью электрической машины. Это также обозначено так называемым уравнением планетарного ряда.
Пространство, доступное для устройства для приведения в движение в транспортном средстве, часто ограничено. Если устройство для приведения в движение содержит множество компонентов, например, двигатель внутреннего сгорания, электрическую машину, коробку передач и планетарную передачу, конфигурация должна быть компактной. Если должны быть включены дополнительные компоненты, например, рекуперативное тормозное устройство, потребность в компактной конфигурации компонентов устройства для приведения в движение будет еще больше. В то же время размеры этих компонентов должны быть такими, чтобы позволять им поглощать необходимые силы и крутящие моменты.
Определенные типы транспортных средств, в особенности тяжелые грузовики и автобусы, требуют большого количества ступеней передачи. Это увеличивает количество компонентов в коробке передач, которой также следует придавать размер, чтобы она была способна поглощать большие силы и крутящие моменты, которые возникают в таких тяжелых транспортных средствах, тем самым увеличивая ее размер и вес.
Компонентам устройства для приведения в движение также требуется иметь высокую надежность и высокую эксплуатационную безопасность. В случаях, где коробка передач содержит дисковые сцепления, они подвержены износу, что влияет на их надежность и срок службы.
Во время рекуперативного торможения кинетическая энергия преобразуется в электрическую энергию, которая идет в накопитель энергии, например, аккумуляторы. Фактором, который влияет на срок службы накопителя энергии, является его количество циклов подачи тока к и поглощения тока от электрических машин. Чем более многочисленны циклы, тем короче срок службы накопителя энергии.
При определенных рабочих условиях желательно выключать двигатель внутреннего сгорания с целью экономии топлива и с целью предотвращения охлаждения его системы последующей обработки выхлопных газов. В случаях, где гибридный силовой агрегат является частью транспортного средства, это означает, что транспортное средство будет приводиться в движение электрическими машинами. В гибридном силовом агрегате могут возникать проблемы, если активируются одни электрические машины. Если коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания приводится в движение электрическими машинами без активации двигателя, может происходить чрезмерный износ подшипников двигателя.
Публикация EP 1126987 В1 относится к коробке передач с двойными планетарными передачами. Солнечное колесо каждой планетарной передачи соединено с электрической машиной, а кольцевые передачи планетарных передач соединены друг с другом. Водила планетарного колеса каждой планетарной передачи соединены с несколькими парами передач таким образом, чтобы обеспечивать неограниченное количество ступеней передачи. Другое описание, EP 1280677 B1, относится также к тому, как планетарные передачи могут охватываться ступенью передачи, обеспеченной на выходном валу двигателя внутреннего сгорания.
Публикация US 20050227803 А1 относится к трансмиссии транспортного средства с двумя электрическими машинами, которые соединены с соответственными солнечными колесами двух планетарных передач. Планетарные передачи имеют общее водило планетарного колеса, соединенное с входным валом трансмиссии.
Публикация WO 2008/046185 A1 относится к гибридной трансмиссии с двумя планетарными передачами, в результате чего электрическая машина соединена с одной из планетарных передач, а двойное сцепление взаимодействует с другой планетарной передачей. Две планетарные передачи также взаимодействуют друг с другом с помощью трансмиссии с зубчатыми колесами.
Сущность изобретения
Несмотря на известные решения в этой области, существует необходимость дополнительной разработки гибридного силового агрегата и способа управления таким гибридным силовым агрегатом для того, чтобы оптимизировать потребление топлива гибридным силовым агрегатом. В частности существует необходимость дополнительной разработки гибридного силового агрегата и способа управления им, который обеспечивает возможность электрического приведения в движение простым путем.
Задача изобретения заключается в создании нового и предпочтительного гибридного силового агрегата, который обеспечивает возможность электрического приведения в движение простым путем.
Другая задача изобретения заключается в создании нового и предпочтительного способа управления гибридным силовым агрегатом.
Дополнительная задача изобретения заключается в создании новой и предпочтительной компьютерной программы для управления гибридным силовым агрегатом.
Эти задачи решаются с помощью гибридного силового агрегата, обозначенного во введении, который отличается признаками, обозначенными в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.
Они также решаются с помощью транспортного средства, обозначенного во введении, которое отличается признаками, обозначенными в отличительной части пункта 12 формулы изобретения.
Они также решаются с помощью способа, обозначенного во введении, который отличается признаками, обозначенными в отличительной части пункта 13 формулы изобретения.
Они также решаются с помощью способа, обозначенного во введении, который отличается признаками, обозначенными в отличительной части пункта 25 формулы изобретения.
Они также решаются с помощью компьютерной программы для управления гибридным силовым агрегатом, которая отличается признаками, обозначенными в отличительной части пункта 30 формулы изобретения.
Они также решаются с помощью компьютерного программного продукта для управления гибридным силовым агрегатом, который отличается признаками, обозначенными в отличительной части пункта 31 формулы изобретения.
Гибридный силовой агрегат согласно настоящему изобретению содержит коробку передач и двигатель внутреннего сгорания, соединенный с коробкой передач. Коробка передач содержит входной и выходной вал, первую планетарную передачу, соединенную с входным валом, вторую планетарную передачу, соединенную с первой планетарной передачей, первую электрическую машину, соединенную с первой планетарной передачей, вторую электрическую машину, соединенную со второй планетарной передачей, по меньшей мере одну зубчатую пару, соединенную с первой планетарной передачей и с выходным валом, и по меньшей мере одну зубчатую пару, соединенную со второй планетарной передачей и с выходным валом. Гибридный силовой агрегат, обеспеченный устройством сцепления, расположенным между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач, обеспечивает возможность отсоединения двигателя внутреннего сгорания от коробки передач и электрического приведения в движение гибридного силового агрегата с помощью первой и второй электрической машины.
Двигатель внутреннего сгорания может быть отсоединен с целью экономии топлива или для предотвращения охлаждения его системы последующей обработки выхлопных газов. Важно, чтобы выходной вал двигателя был максимально неподвижным во время электрического приведения в движение. Если крутящий момент передается двигателю, когда он выключен, существует риск перемещения его валов на подшипниках без подачи масла, потенциально вызывающий разрушение подшипников. Согласно настоящему изобретению выходной вал двигателя имеет возможность быть неподвижным с помощью устройства сцепления, расположенного между ним и коробкой передач. Таким образом, когда устройство сцепления открыто, двигатель будет отсоединен от коробки передач, а когда устройство сцепления закрыто, двигатель будет соединен с коробкой передач.
Во время электрического приведения в движение существует меньшая необходимость переключений передач так, что каждая из первой и второй электрических машин имеет больший диапазон скорости, в пределах которого они работают эффективно, чем двигатель внутреннего сгорания. Обе электрических машины предпочтительно используются для продвижения транспортного средства во время электрического приведения в движение, что приводит к большому количеству возможных комбинаций различных ступеней передачи.
Переключение передачи во время электрического приведения в движение всегда влечет за собой необходимость уменьшения увеличения крутящего момента от одной электрической машины во время переключений для того, чтобы быть способным соединять/отсоединять любую требуемую зубчатую пару с/от промежуточного вала, соединенного с выходным валом, и тем самым включать передачу.
Первая планетарная передача содержит преимущественно первое водило планетарного колеса, соединенное со вторым солнечным колесом второй планетарной передачи. В дополнение первое солнечное колесо первой планетарной передачи прочно соединено с первым вторичным валом, а второе водило планетарного колеса второй планетарной передачи прочно соединено со вторым вторичным валом. Первое водило планетарного колеса предпочтительно соединено с входным валом коробки передач.
Преимущественно устройство сцепления расположено между выходным валом двигателя и первой планетарной передачей. Преимущественно устройство сцепления расположено между выходным валом двигателя и первым водилом планетарного колеса. Устройство сцепления предпочтительно расположено между выходным валом двигателя и входным валом коробки передач.
Коробка передач предпочтительно обеспечена несколькими зубчатыми парами, которые содержат зубчатые колеса, которые могут быть механически закреплены с и отсоединены от промежуточного вала, что приводит к нескольким фиксированным ступеням передачи, которые могут переключаться без прерываний крутящего момента. Зубчатые колеса, закрепляемые с промежуточным валом, также приводят к компактной конфигурации с высокой надежностью и высокой эксплуатационной безопасностью. Альтернативно шестерни, которые образуют часть зубчатых пар, могут быть выполнены с возможностью быть закрепляемыми с и отсоединяемыми от первого или второго вторичного вала.
Каждая из зубчатых пар будет иметь передаточное отношение, адаптированное к требуемым рабочим характеристикам транспортного средства. Преимущественно зубчатая пара с наивысшим отношением относительно других пар будет соединяться при включении низшей передачи.
Преимущественно промежуточный вал, расположенный между соответственными первой и второй планетарными передачами и выходным валом, также соединил с ним по меньшей мере одну зубчатую пару, соединенную с первой планетарной передачей, и по меньшей мере одну зубчатую пару, соединенную со второй планетарной передачей. Преимущественно промежуточный вал соединен с выходным валом с помощью пятой зубчатой пары. Тот факт, что по меньшей мере одна зубчатая пара, соединенная с первой планетарной передачей, и по меньшей мере одна зубчатая пара, соединенная со второй планетарной передачей, соединены с промежуточным валом, может означать, что эти зубчатые пары выполнены с возможностью быть закрепляемыми с и отсоединяемыми от промежуточного вала. Альтернатива заключается в том, чтобы по меньшей мере одна зубчатая пара, соединенная с первой планетарной передачей, была выполнена с возможностью быть закрепляемой с и отсоединяемой от первого вторичного вала, и в том, чтобы по меньшей мере одна зубчатая пара, соединенная со второй планетарной передачей, была выполнена с возможностью быть закрепляемой с и отсоединяемой от второго вторичного вала.
Преимущественно механизм сцепления обеспечен между первым вторичным валом и выходным валом.
Обеспечение коробки передач, которая содержит две планетарные передачи, соединенные друг с другом, элементом переключения, расположенным между промежуточным валом и выходным валом коробки передач, приводит к нескольким ступеням передачи, в результате чего крутящий момент от одной планетарной передачи может передаваться промежуточному валу и оттуда вторичному валу, соединенному со второй планетарной передачей, для того, чтобы, наконец, передавать крутящий момент выходному валу коробки передач.
Электрические машины, соединенные с планетарными передачами, могут генерировать ток и/или сообщать крутящий момент в зависимости от требуемых рабочих состояний. В определенных рабочих ситуациях они также могут обеспечивать друг друга током.
В одном варианте выполнения гибридный силовой агрегат обеспечен несколькими зубчатыми парами, содержащими зубчатые колеса, которые являются механически закрепляемыми с промежуточным валом и также приводят к компактной конфигурации с высокой надежностью и высокой эксплуатационной безопасностью.
В одном варианте выполнения первый блок сцепления и второй блок сцепления обеспечены между водилом планетарного колеса и солнечным колесом каждой планетарной передачи. Цель этих блоков сцепления заключается в закреплении каждого водила планетарного колеса с соответственным солнечным колесом. При соединении водила планетарного колеса и солнечного колеса друг с другом мощность от двигателя внутреннего сгорания будет проходить через водило планетарного колеса, блок сцепления, солнечное колесо и оттуда к коробке передач, в результате чего планетарные колеса не поглощают крутящий момент. Это дает возможность размерам планетарных колес быть подходящими исключительно для крутящего момента электрической машины вместо крутящего момента двигателя внутреннего сгорания, давая возможность этим колесам иметь меньшие размеры. Результат представляет собой устройство для приведения в движение согласно изобретению, которое имеет компактную конфигурацию, низкий вес и низкую стоимость изготовления.
Блоки сцепления и механизмы закрепления предпочтительно содержат кольцевую муфту, которая перемещается аксиально между соединенным и отсоединенным положениями. Муфта окружает вращающиеся компоненты коробки передач по существу концентрически и перемещается между соединенным и отсоединенным положениями с помощью элемента мощности. Результат представляет собой компактную конфигурацию с низким весом и низкой стоимостью изготовления.
Способ управления гибридным силовым агрегатом предпочтительно содержит этапы, на которых заставляют двигатель внутреннего сгорания отсоединяться с помощью устройства сцепления; отсоединяют вращаемые компоненты второй планетарной передачи друг от друга; соединяют зубчатую пару, которая соединена с первой планетарной передачей; разъединяют зубчатую пару, которая соединена со второй планетарной передачей; и соединяют два вращаемых компонента второй планетарной передачи друг с другом.
Способ управления гибридным силовым агрегатом предпочтительно содержит этапы, на которых заставляют двигатель внутреннего сгорания отсоединяться с помощью устройства сцепления; отсоединяют вращаемые компоненты первой планетарной передачи друг от друга, соединяют зубчатую пару, которая соединена со второй планетарной передачей, разъединяют зубчатую пару, которая соединена с первой планетарной передачей; и соединяют два вращаемых компонента первой планетарной передачи друг с другом.
Чтобы быть способным отсоединять водило планетарного колеса планетарной передачи и солнечное колесо друг от друга, гибридным силовым агрегатом управляют таким образом, что в планетарной передаче возникает баланс крутящего момента. Баланс крутящего момента означает состояние, при котором на кольцевую передачу, которая является частью соответственной планетарной передачи, воздействует крутящий момент, который соответствует произведению крутящего момента, воздействующего на водило планетарного колеса планетарной передачи, и передаточного отношения планетарной передачи, при этом в то же время на солнечное колесо планетарной передачи воздействует крутящий момент, соответствующий произведению крутящего момента, воздействующего на водило планетарного колеса, и передаточного отношения планетарной передачи. В ситуации, где две из составных частей планетарной передачи (солнечное колесо, кольцевая передача и водило планетарного колеса) соединены вместе с помощью блока сцепления, этот блок сцепления не будет передавать крутящий момент между частями планетарной передачи, когда имеется баланс крутящего момента. Блок сцепления, таким образом, может легко перемещаться, и составные части планетарной передачи могут легко разъединяться.
Краткое описание чертежей
Предпочтительные варианты выполнения изобретения описаны ниже в качестве примеров со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:
Фиг. 1 - схематический вид сбоку транспортного средства с гибридным силовым агрегатом согласно настоящему изобретению;
Фиг. 2 - схематический вид сбоку гибридного силового агрегата с коробкой передач согласно настоящему изобретению;
Фиг. 3 - упрощенный схематический вид гибридного силового агрегата с Фиг. 2;
Фиг. 4 - блок-схема способа управления гибридным силовым агрегатом согласно настоящему изобретению; и
Фиг. 5 - блок-схема способа управления гибридным силовым агрегатом согласно настоящему изобретению.
Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения изобретения
Фиг. 1 представляет собой схематический вид сбоку транспортного средства 1, обеспеченного коробкой 2 передач и двигателем 4 внутреннего сгорания, которые образуют часть гибридного силового агрегата 3. Двигатель 4 соединен с коробкой 2 передач, которая сама дополнительно соединена с ведущими колесами 6 транспортного средства с помощью карданного вала 9. Ведущие колеса обеспечены тормозными устройствами 7 для торможения транспортного средства.
Фиг. 2 представляет собой схематический вид сбоку гибридного силового агрегата 3 с коробкой 2 передач, которая содержит входной вал 8, соответственные первую и вторую планетарные передачи 10 и 12, соответственные первую и вторую электрические машины 14 и 16, промежуточный вал 18 и выходной вал 20. Первая планетарная передача 10 имеет первую кольцевую передачу 22, с которой соединен первый ротор 24 первой электрической машины 14. Первая планетарная передача также имеет первое солнечное колесо 26. Вторая планетарная передача 12 имеет вторую кольцевую передачу 28, с которой соединен второй ротор 30 второй электрической машины 16. Вторая планетарная передача имеет второе солнечное колесо 32. Первое и второе солнечные колеса 26 и 32 размещены коаксиально, что в изображенном варианте заставляет первый вторичный вал 34, прикрепленный к первому солнечному колесу 26, продолжаться внутри второго вторичного вала 36, который прикреплен ко второму солнечному колесу 32 и обеспечен центральным отверстием 38. Также возможно размещать первый вторичный вал 34 параллельно и вблизи второго вторичного вала 36.
Первая электрическая машина 14 обеспечена первым статором 40, соединенным с транспортным средством с помощью корпуса 42 передачи, который окружает коробку 2 передач. Вторая электрическая машина 16 обеспечена вторым статором 44, соединенным с транспортным средством с помощью корпуса 42 передачи, который окружает коробку передач. Соответственные первая и вторая электрические машины 14 и 16 соединены с накопителем 46 энергии, например, аккумуляторной батареей, которая сообщает им энергию в определенных рабочих состояниях транспортного средства. В других рабочих состояниях электрические машины могут служить в качестве генераторов, и в этом случае ток будет подаваться к накопителю энергии. Электронный блок 48 управления соединен с накопителем энергии и управляет подачей тока к электрическим машинам. Накопитель энергии предпочтительно соединен с электрическими машинами с помощью переключателя 49 переключения, который соединен с блоком 48 управления. В определенных рабочих ситуациях электрические машины также могут приводить в движение друг друга, и в этом случае электрическая энергия проходит от одной к другой через переключатель переключения, соединенный с ними. Это обеспечивает возможность достижения баланса мощности между электрическими машинами. Другой компьютер 53 также может быть соединен с блоком 48 управления и коробкой 2 передач.
Первая планетарная передача 10 обеспечена первым водилом 50 планетарного колеса, которое поддерживает первый набор планетарных колес 52. Вторая планетарная передача 12 обеспечена вторым водилом 51 планетарного колеса, которое поддерживает второй набор планетарных колес 54. Первый набор планетарных колес 52 взаимодействует с первой кольцевой передачей 22 и первым солнечным колесом 26. Второй набор планетарных колес 54 взаимодействует со второй кольцевой передачей 28 и вторым солнечным колесом 32. Входной вал 8 коробки передач соединен с первым водилом 50 планетарного колеса. Двигатель 4 внутреннего сгорания соединен с коробкой 2 передач с помощью устройства 106 сцепления, расположенного между выходным валом 97 двигателя и входным валом 8 коробки передач. Устройство сцепления может открываться с возможностью отсоединения двигателя внутреннего сгорания от устройства сцепления и тем самым позволять транспортному средству приводиться в движение электрически с помощью двух электрических машин. Устройство сцепления может принимать форму шлицевых участков, которые взаимодействуют с муфтой переключения. Оно может альтернативно принимать форму фрикционного сцепления.
Первый блок 56 сцепления обеспечен между первым солнечным колесом 26 и первым водилом 50 планетарного колеса. Применение первого блока сцепления так, что первое солнечное колесо 26 и первое водило планетарного колеса соединяются вместе и в связи с этим не могут вращаться относительно друг друга, будет заставлять их вращаться с одинаковой скоростью.
Второй блок 58 сцепления обеспечен между вторым солнечным колесом 32 и вторым водилом 51 планетарного колеса. Применение второго блока сцепления так, что второе солнечное колесо и второе водило планетарного колеса соединяются вместе и в связи с этим не могут вращаться относительно друг друга, будет заставлять их вращаться с одинаковой скоростью.
Первый и второй блоки 56, 58 сцепления предпочтительно имеют соответственные первую и вторую шлицевые муфты 55 и 57 переключения, которые являются подвижными аксиально относительно шлицевого участка соответственных первого и второго водил 50 и 51 планетарного колеса и относительно шлицевого участка соответственных солнечных колес 26 и 32. Перемещение соответственных муфт 55, 57 переключения так, что шлицевые участки соединяются с помощью них, будет соответственно заставлять первое водило 50 планетарного колеса и первое солнечное колесо 26 и второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32 становиться закрепленными вместе и не способными вращаться относительно друг друга.
В варианте, изображенном на Фиг. 2, первый блок 56 сцепления расположен между первым солнечным колесом 26 и первым водилом 50 планетарного колеса, а второй блок 58 сцепления расположен между вторым солнечным колесом 28 и вторым водилом 51 планетарного колеса. Возможно, однако, иметь дополнительный или альтернативный блок сцепления (не изображен) между первой кольцевой передачей 22 и первым водилом 50 планетарного колеса, и также иметь дополнительный или альтернативный блок сцепления (не изображен) между второй кольцевой передачей 28 и вторым водилом 51 планетарного колеса.
Устройство 19 трансмиссии, содержащее первую зубчатую пару 60, расположенную между первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20, соединено с первым и вторым вторичными валами 34, 36. Первая зубчатая пара 60 содержит первую шестерню 62 и первое зубчатое колесо 64 в зацеплении друг с другом. Вторая зубчатая пара 66, расположенная между второй планетарной передачей 12 и выходным валом 20, содержит вторую шестерню 68 и второе зубчатое колесо 70 во взаимном зацеплении. Третья зубчатая пара 72, расположенная между первой планетарной передачей 10 и выходным валом 20, содержит третью шестерню 74 и третье зубчатое колесо 76 во взаимном зацеплении. Четвертая зубчатая пара 78, расположенная между второй планетарной передачей 12 и выходным валом 20, содержит четвертую шестерню 80 и четвертое зубчатое колесо 82 во взаимном зацеплении.
Соответственные первая и третья шестерни 62 и 74 расположены на и прочно соединены с первым вторичным валом 34 так, что они не могут вращаться относительно него. Соответственные вторая и четвертая шестерни 68 и 80 расположены на и прочно соединены со вторым вторичным валом 36 так, что они не могут вращаться относительно него.
Промежуточный вал 18 проходит по существу параллельно первому и второму вторичным валам 34 и 36. Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82 поддерживаются промежуточным валом. Первая шестерня 62 зацепляется с первым зубчатым колесом 64, вторая шестерня 68 - со вторым зубчатым колесом 70, третья шестерня 74 - с третьим зубчатым колесом 76, а четвертая шестерня 80 - с четвертым зубчатым колесом 82.
Первое, второе, третье и четвертое зубчатые колеса 64, 70, 76 и 82 могут по отдельности закрепляться с и отсоединяться от промежуточного вала 18 с помощью соответственных первого, второго, третьего и четвертого элементов 84, 86, 88 и 90 сцепления. Эти элементы сцепления предпочтительно принимают форму шлицевых участков, образованных на соответственных зубчатых колесах 64, 70, 76 и 82 и на промежуточном вале и взаимодействующих с пятой и шестой муфтами 83, 85 переключения, которые механически зацепляются с шлицевыми участками первого-четвертого зубчатых колес 64, 70, 76 и 82 и промежуточного вала. Первый и третий элементы 84, 88 сцепления предпочтительно обеспечены общей муфтой 83 переключения, а второй и четвертый элементы сцепления 86, 90 предпочтительно обеспечены общей муфтой 85 переключения. В отсоединенном состоянии между соответственными зубчатыми колесами 64, 70, 76 и 82 и промежуточным валом может происходить относительное вращение. Элементы 84, 86, 88 и 90 сцепления также могут принимать форму фрикционных сцеплений. Промежуточный вал также удерживает пятое зубчатое колесо 92, которое зацепляется с шестым зубчатым колесом 94, расположенным на выходном валу 20 коробки передач.
Промежуточный вал 18 расположен между соответственными первой и второй планетарными передачами 10, 12 и выходным валом 20 таким образом, что он соединяется с выходным валом с помощью пятой зубчатой пары 21, которая содержит пятое и шестое зубчатые колеса 92, 94. Пятое зубчатое колесо 92 выполнено с возможностью быть соединяемым с и отсоединяемым от промежуточного вала с помощью пятого элемента 93 сцепления.
Путем отсоединения пятого зубчатого колеса 92, которое расположено с возможностью отсоединения на промежуточном валу 18, возможно передавать крутящий момент от второй планетарной передачи 12 промежуточному валу, например, с помощью второй зубчатой пары 66, и дополнительно передавать крутящий момент от промежуточного вала выходному валу 20, например, с помощью первой зубчатой пары 60. Результат представляет собой несколько ступеней передачи, в результате чего крутящий момент от одной из двух планетарных передач 10, 12 может передаваться промежуточному валу и оттуда тому вторичному валу 34, 36, который соединен с другой планетарной передачей 10, 12, для того, чтобы, наконец, передавать крутящий момент выходному валу 20 коробки передач. Это, однако, предполагает, что механизм 96 сцепления, расположенный между первым вторичным валом 34 и выходным валом 20, соединен, как описано более подробно ниже.
Пятое зубчатое колесо 92 может быть закреплено с и отсоединено от промежуточного вала 18 с помощью пятого элемента 93 сцепления. Элемент 93 сцепления предпочтительно принимает форму шлицевых участков, образованных на пятом зубчатом колесе 92 и на промежуточном валу и взаимодействующих с девятой муфтой 87 переключения, которая механически зацепляется с шлицевыми участками пятого зубчатого колеса и промежуточного вала. В отсоединенном состоянии между пятым зубчатым колесом и промежуточным валом может происходить относительное вращение. Пятый элемент 93 сцепления также может принимать форму фрикционных сцеплений.
Передача крутящего момента от входного вала 8 коробки передач выходному валу 20 коробки передач может происходить с помощью соответственной первой или второй планетарной передачи 10 или 12 и промежуточного вала 18. Она также может происходить непосредственно с помощью первой планетарной передачи 10, которая имеет ее первое солнечное колесо 26, соединенное с помощью первого вторичного вала 34 с выходным валом коробки передач с помощью механизма 96 сцепления. Механизм 96 сцепления предпочтительно содержит шлицевую седьмую муфту 100 переключения, которая является подвижной аксиально на шлицевых участках первого вторичного вала 34 и выходного вала 20. Перемещение седьмой муфты 100 переключения так, что шлицевые участки соединяются с помощью нее, будет закреплять первый вторичный вал 34 с выходным валом 20, оба из которых будут в связи с этим вращаться с одинаковой скоростью. Путем отсоединения пятого зубчатого колеса 92 пятой зубчатой пары 21 от промежуточного вала возможно передавать крутящий момент от второй планетарной передачи 12 промежуточному валу и оттуда первому вторичному валу 34, соединенному с первой планетарной передачей 10, для того, чтобы, наконец, с помощью механизма 96 сцепления передавать крутящий момент выходному валу 20 коробки передач.
Во время работы коробка 2 передач может в определенных ситуациях работать таким образом, что одно из солнечных колес 26 и 32 закрепляется с соответственным первым или вторым водилом 50 или 51 планетарного колеса с помощью соответственного первого или второго блока 56 или 58 сцепления. Соответственный первый или второй вторичный вал 34 или 36 будет в этом случае вращаться с той же скоростью, что и входной вал 8 коробки передач, в зависимости от того, какие из солнечных колес 26 и 32 закреплены с соответственным водилом планетарного колеса. Одна или обе электрические машины 14 и 16 могут служить в качестве генераторов для подачи электрической энергии к накопителю 46 энергии. Альтернативно соответственная электрическая машина может обеспечивать увеличение крутящего момента для увеличения крутящего момента на выходном валу 20. В определенных рабочих ситуациях электрические машины будут обеспечивать друг друга электрической энергией независимо от накопителя 46 энергии.
Также возможно для обеих электрических машин 14 и 16 одновременно генерировать ток к накопителю 46 энергии. Во время торможения двигателя водитель отпускает педаль акселератора транспортного средства (не изображена). Выходной вал 20 коробки передач далее приводит в движение одну или обе электрические машины, при этом в то же время двигатель 4 внутреннего сгорания и электрические машины применяют торможение двигателя. Электрические машины здесь генерируют электрическую энергию, которая идет в накопитель 46 энергии транспортного средства. Это рабочее состояние называется рекуперативным торможением. Выходной вал двигателя 97 отсоединяется так, чтобы становиться независимым от скорости холостого хода двигателя во время торможения. Это означает, что одна или обе электрические машины 14 и 16 будут служить в качестве тормозов и генерировать электрическую энергию, которая идет в накопитель энергии.
Блок 48 управления соединен с электрическими машинами 14 и 16 и выполнен с возможностью заставлять их в определенных подходящих рабочих ситуациях использовать накопленную электрическую энергию для сообщения движущей силы выходному валу 20 коробки передач, а в других рабочих ситуациях использовать кинетическую энергию выходного вала коробки передач для получения и накопления электрической энергии. Блок управления в связи с этим отслеживает скорость и/или крутящий момент выходного вала 97 двигателя с помощью датчиков 98, связанных с электрическими машинами, и скорость и/или крутящий момент выходного вала коробки передач для того, чтобы тем самым получать информацию и заставлять электрические машины служить в качестве электрических двигателей или генераторов. С этой целью блок управления может представлять собой компьютер с пригодным программным обеспечением. Он будет также управлять потоком электрической энергии между накопителем 46 энергии и соответственными статорами 40 и 44 электрических машин. В ситуациях, где электрические машины служат в качестве двигателей, накопленная электрическая энергия подается из накопителя энергии к статорам. В ситуациях, где электрические машины служат в качестве генераторов, электрическая энергия подается от статоров к накопителю энергии. Как отмечено выше, однако, электрические машины могут в определенных рабочих ситуациях обеспечивать друг друга электрической энергией независимо от накопителя энергии.
Первый и второй блоки 56 и 58 сцепления, первый, второй, третий, четвертый и пятый элементы 84, 86, 88, 90 и 93 сцепления, механизм 96 сцепления между первым вторичным валом 34 и выходным валом 20 и устройство 102 закрепления между первым водилом 50 планетарного колеса и корпусом 42 передачи соединены с блоком 48 управления с помощью их соответственных муфт переключения, которые предпочтительно активируются и деактивируются с помощью электрических сигналов от блока управления. Муфты переключения предпочтительно перемещаются с помощью не изображенного средства для приведения в движение, например, с помощью гидравлических или пневматических цилиндров. Также возможно их перемещение с помощью средства для приведения в движение с электроприводом.
В примере, изображенном на Фиг. 2, имеются четыре шестерни 62, 68, 74 и 80, четыре зубчатых колеса 64, 70, 76 и 82 и две планетарные передачи 10 и 12 со связанными электрическими машинами 14 и 16. Возможно, однако, обеспечивать коробку передач большим или меньшим количеством шестерней и зубчатых колес и большим количеством планетарных передач со связанными электрическими машинами.
Как описано выше, крутящий момент от коробки 2 передач выводится из выходного вала 20. Также возможен его вывод непосредственно из первого или второго вторичного вала 34, 36 или непосредственно из промежуточного вала 18. Он также может выводиться параллельно из двух или всех трех валов 18, 34, 36 одновременно.
Переключение с первой передачи на шестую передачу описано ниже в случае, где гибридный силовой агрегат 3 является частью транспортного средства 1. Первое водило 50 планетарного колеса и первое солнечное колесо 26 соединены вместе с помощью первого блока 56 сцепления. В дополнение второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32 соединены вместе с помощью второго блока 58 сцепления. Блок 106 сцепления открыт, и двигатель 4 внутреннего сгорания в связи с этим отсоединен, и транспортное средство продвигается с помощью двух электрических машин 14, 16.
На первой передаче зубчатые пары 60, 72, соединенные с первой планетарной передачей 10, отсоединяются от промежуточного вала 18, при этом в то же время четвертая зубчатая пара 78 соединяется с промежуточным валом. Таким образом, четвертое зубчатое колесо 82 соединяется с промежуточным валом с помощью четвертого элемента 90 сцепления. Пятая зубчатая пара 21 соединена с промежуточным валом.
Каждая из первой, второй, третьей и четвертой зубчатых пар 60, 66, 72, 78 имеет отношение, подходящее для требуемых рабочих характеристик транспортного средства. В примере варианта выполнения на Фиг. 2 четвертая пара 78 имеет более высокое отношение, чем первая, вторая и третья пары 60, 66, 72, таким образом, она будет соединяться при включении низшей передачи. Подобно четвертой паре вторая зубчатая пара 66 передает крутящий момент между вторым вторичным валом 36 и промежуточным валом и может вместо этого иметь более высокое отношение, чем другие пары 60, 72, 78, и в этом случае она будет в связи с этим соединяться при включении низшей передачи.
Для переключения на вторую передачу две электрические машины приводятся в действие таким образом, что во второй планетарной передаче 12 возникает баланс крутящего момента. Далее второй блок 58 сцепления перемещается так, что второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32 отсоединяются друг от друга. Первая электрическая машина 14 далее приводится в действие таким образом, что между промежуточным валом и первой зубчатой парой 60 достигается синхронная скорость, что означает, что синхронная скорость возникает между первым зубчатым колесом 64 и промежуточным валом. Далее первое зубчатое колесо 64 соединяется с промежуточным валом с помощью первого элемента 84 сцепления. Две электрические машины далее приводятся в действие таким образом, что между промежуточным валом и четвертым зубчатым колесом 82 возникает состояние без крутящего момента с последующим перемещением четвертого элемента 90 сцепления так, что четвертое зубчатое колесо 82 и, следовательно, четвертая зубчатая пара 78 отсоединяются от промежуточного вала. Наконец, вторая электрическая машина 16 приводится в действие таким образом, что во второй планетарной передаче 12 достигается синхронная скорость с последующим соединением вместе второго водила 52 планетарного колеса и второго солнечного колеса 32 с помощью второго блока 58 сцепления. Транспортное средство будет далее двигаться на второй передаче.
Для переключения с первой на третью передачу две электрические машины приводятся в действие таким образом, что в первой планетарной передаче 10 возникает баланс крутящего момента. Далее первый блок сцепления 56 перемещается так, что первое водило 50 планетарного колеса и первое солнечное колесо 26 отсоединяются друг от друга. Вторая электрическая машина 16 далее приводится в действие таким образом, что между промежуточным валом и второй зубчатой парой 66 достигается синхронная скорость, что означает, что синхронная скорость возникает между вторым зубчатым колесом 70 и промежуточным валом. Далее второе зубчатое колесо 70 соединяется с промежуточным валом с помощью второго элемента 86 сцепления. Две электрические машины далее приводятся в действие таким образом, что между промежуточным валом и первым зубчатым колесом 64 возникает состояние без крутящего момента с последующим перемещением первого элемента 84 сцепления так, что первое зубчатое колесо 64 и, следовательно, первая зубчатая пара 60 отсоединяются от промежуточного вала. Наконец, первая электрическая машина 14 приводится в действие таким образом, что в первой планетарной передаче 10 достигается синхронная скорость с последующим соединением вместе первого водила 50 планетарного колеса и первого солнечного колеса 26 с помощью первого блока 56 сцепления. Транспортное средство будет далее двигаться на первой передаче.
Для переключения с третьей передачи на четвертую передачу две электрические машины приводятся в действие таким образом, что во второй планетарной передаче 12 возникает баланс крутящего момента. Далее второй блок 58 сцепления перемещается так, что второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32 отсоединяются друг от друга. Первая электрическая машина 14 далее приводится в действие таким образом, что между промежуточным валом и третьей зубчатой парой 72 достигается синхронная скорость, что означает, что синхронная скорость возникает между третьим зубчатым колесом 76 и промежуточным валом. Далее третье зубчатое колесо 76 соединяется с промежуточным валом с помощью третьего элемента 88 сцепления. Две электрические машины далее приводятся в действие таким образом, что между промежуточным валом и вторым зубчатым колесом 70 возникает состояние без крутящего момента с последующим перемещением второго элемента 86 сцепления так, что второе зубчатое колесо 70 и, следовательно, вторая зубчатая пара 66 отсоединяются от промежуточного вала. Наконец, вторая электрическая машина 16 приводится в действие таким образом, что во второй планетарной передаче 12 достигается синхронная скорость с последующим соединением вместе второго водила 51 планетарного колеса и второго солнечного колеса 32 с помощью второго блока 58 сцепления. Транспортное средство будет далее двигаться на четвертой передаче.
Для переключения с четвертой на шестую передачу две электрические машины приводятся в действие таким образом, что во второй планетарной передаче 12 возникает баланс крутящего момента. Далее второй блок сцепления 58 перемещается так, что второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32 отсоединяются друг от друга. Далее вторая электрическая машина 16 приводится в действие таким образом, что между промежуточным валом и второй зубчатой парой 66 или четвертой зубчатой парой 78 достигается синхронная скорость. Далее второе зубчатое колесо 70 соединяется с промежуточным валом с помощью второго элемента 86 сцепления или четвертое зубчатое колесо 82 соединяется с промежуточным валом с помощью четвертого элемента 90 сцепления. Далее две электрические машины приводятся в действие таким образом, что между промежуточным валом и третьим зубчатым колесом 76 возникает состояние без крутящего момента с последующим перемещением третьего элемента 88 сцепления так, что третье зубчатое колесо 76 и, следовательно, третья зубчатая пара 72 отсоединяются от промежуточного вала. Первая электрическая машина 14 далее приводится в действие таким образом, что между первым вторичным валом 34 и выходным валом 20 достигается синхронная скорость с последующим использованием механизма 96 сцепления для соединения первого вторичного вала 34 с выходным валом 20. В дополнение две электрические машины приводятся в действие таким образом, что между промежуточным валом и ранее соединенной второй или четвертой зубчатой парой 66, 78 возникает состояние без крутящего момента с последующим перемещением второго или четвертого элемента 86, 90 сцепления так, что вторая или четвертая зубчатая пара 66, 78 отсоединяется от промежуточного вала. Далее вторая электрическая машина 16 приводится в действие таким образом, что между пятой зубчатой парой 21 и промежуточным валом возникает состояние без крутящего момента. При достижении состояния без крутящего момента пятый элемент 93 сцепления расцепляется, и пятая зубчатая пара 21 отсоединяется от промежуточного вала. Наконец, вторая электрическая машина 16 приводится в действие таким образом, что во второй планетарной передаче 12 достигается синхронная скорость с последующим соединением вместе второго водила 51 планетарного колеса и второго солнечного колеса 32 с помощью второго блока 58 сцепления.
Фиг. 3 иллюстрирует гибридный силовой агрегат 3 на Фиг. 2 в упрощенном виде, на котором определенные компоненты были исключены для ясности. G1 ни Фиг. 3 принимает форму по меньшей мере одной зубчатой пары, соединенной с первым вторичным валом 34 и тем самым с первой планетарной передачей 10, а G2 принимает форму по меньшей мере одной зубчатой пары, соединенной со вторым вторичным валом 36 и тем самым со второй планетарной передачей 12. Эти зубчатые пары G1, G2 также соединены с выходным валом 20 с помощью промежуточного вала 18. Каждая из G1 и G2 может содержать одну или более зубчатых пар. Зубчатая пара G1, соединенная с первой планетарной передачей 10, может, например, содержать первую зубчатую пару 60 и/или третью зубчатую пару 72, которые описаны со ссылкой на Фиг. 2. Зубчатая пара G2, соединенная со второй планетарной передачей 12, может, например, содержать вторую зубчатую пару 66 и/или четвертую зубчатую пару 78, которые описаны со ссылкой на Фиг. 2. Также изображена по меньшей мере одна зубчатая пара G3, которая соединена с выходным валом 20 и промежуточным валом 18 и может принимать форму пятой зубчатой пары 21, описанной со ссылкой на Фиг. 2. G3 может содержать одну или более зубчатых пар.
Варианты выполнения для управления гибридным силовым агрегатом 3 описаны ниже. Первое водило 50 планетарного колеса и первое солнечное колесо 26 соединены вместе с помощью первого блока 56 сцепления. В дополнение второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32 соединены вместе с помощью второго блока 58 сцепления. Блок 106 сцепления открыт, таким образом, двигатель внутреннего сгорания отсоединен, и гибридный силовой агрегат приводится в движение двумя электрическими машинами. По меньшей мере одна зубчатая пара G3, соединенная с промежуточным валом и с выходным валом 20, предпочтительно соединена и закреплена с промежуточным валом так, что крутящий момент от двух электрических машин передается выходному валу с помощью промежуточного вала и зубчатой пары G3.
В одном варианте выполнения повышение с одной передачи на другую осуществляется гибридным силовым агрегатом, который заставляют разъединять второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32. Это достигается путем приведения в действие двух электрических машин таким образом, что во второй планетарной передаче 12 возникает баланс крутящего момента. Далее второй блок 58 сцепления перемещается так, что второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32 отсоединяются друг от друга.
В дополнение первая электрическая машина 14 приводится в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G1, которая соединена с первой планетарной передачей 10, достигается синхронная скорость с последующим соединением зубчатой пары G1, соединенной с первой планетарной передачей, с промежуточным валом. Две электрические машины далее приводятся в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G2, которая соединена со второй планетарной передачей 12, возникает состояние без крутящего момента с последующим отсоединением зубчатой пары G2, соединенной со второй планетарной передачей, от промежуточного вала. Далее вторая электрическая машина 16 приводится в действие таким образом, что между вторым водилом 51 планетарного колеса и вторым солнечным колесом 32 достигается синхронная скорость с последующим соединением их вместе с помощью второго блока 58 сцепления.
В одном варианте выполнения повышение с первой передачи на другую осуществляется гибридным силовым агрегатом, который дополнительно заставляют отсоединять первое водило 50 планетарного колеса и первое солнечное колесо 26 друг от друга. Это достигается путем приведения в действие двух электрических машин таким образом, что в первой планетарной передаче 10 возникает баланс крутящего момента. Далее первый блок 56 сцепления перемещается так, что первое водило 50 планетарного колеса и первое солнечное колесо 26 отсоединяются друг от друга.
В дополнение вторая электрическая машина 16 приводится в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G2, которая соединена со второй планетарной передачей 12, достигается синхронная скорость. Далее зубчатая пара G2, соединенная со второй планетарной передачей, соединяется с промежуточным валом. Две электрические машины далее приводятся в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G1, которая соединена с первой планетарной передачей 10, возникает состояние без крутящего момента с последующим отсоединением зубчатой пары G1, соединенной с первой планетарной передачей, от промежуточного вала. Далее первая электрическая машина 14 приводится в действие таким образом, что между первым водилом 50 планетарного колеса и первым солнечным колесом 26 достигается синхронная скорость с последующим соединением их вместе с помощью первого блока 56 сцепления.
В дополнительном варианте выполнения повышение с первой передачи на другую осуществляется гибридным силовым агрегатом, который дополнительно заставляют разъединять второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32. Это достигается путем приведения в действие двух электрических машин таким образом, что во второй планетарной передаче 12 возникает баланс крутящего момента. Далее второй блок 58 сцепления перемещается так, что второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32 отсоединяются друг от друга.
Далее вторая электрическая машина 16 приводится в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G2, которая соединена со второй планетарной передачей 12, достигается синхронная скорость. Далее зубчатая пара G2, соединенная со второй планетарной передачей, соединяется с промежуточным валом. Далее две электрические машины приводятся в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G1, которая соединена с первой планетарной передачей 10, возникает состояние без крутящего момента с последующим отсоединением зубчатой пары G1, соединенной с первой планетарной передачей, от промежуточного вала. Первая электрическая машина 14 далее приводится в действие таким образом, что между первым вторичным валом 34 и выходным валом 20 достигается синхронная скорость с последующим использованием механизма 96 сцепления для соединения этих двух валов вместе. В дополнение две электрические машины приводятся в действие таким образом, что между промежуточным валом и ранее соединенной зубчатой парой G2, которая соединена со второй планетарной передачей 12, возникает состояние без крутящего момента с последующим отсоединением зубчатой пары G2, соединенной со второй планетарной передачей, от промежуточного вала. Вторая электрическая машина 16 далее приводится в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G3, которая соединена с промежуточным валом и с выходным валом 20, возникает состояние без крутящего момента. При достижении состояния без крутящего момента зубчатая пара G3, соединенная с промежуточным валом и с выходным валом, отсоединяется от промежуточного вала. Наконец, вторая электрическая машина 16 приводится в действие таким образом, что между вторым водилом 51 планетарного колеса и вторым солнечным колесом 32 достигается синхронная скорость с последующим соединением их вместе с помощью второго блока 58 сцепления.
Фиг. 4 представляет собой блок-схему способа управления гибридным силовым агрегатом 3 во время электрического приведения в движение. Гибридный силовой агрегат содержит двигатель 4 внутреннего сгорания и коробку 2 передач, которая обеспечена входным валом 8 и выходным валом 20; первую планетарную передачу 10, соединенную с входным валом 8; вторую планетарную передачу 12, соединенную с первой планетарной передачей 10; первую электрическую машину 14, соединенную с первой планетарной передачей 10; вторую электрическую машину 16, соединенную со второй планетарной передачей 12; по меньшей мере одну зубчатую пару G1, 60, 72, соединенную с первой планетарной передачей 10 и с выходным валом 20, и по меньшей мере одну зубчатую пару G2, 66, 78, соединенную со второй планетарной передачей 12 и с выходным валом 20.
В одном варианте выполнения способ содержит этапы, на которых
а) используют устройство 106 сцепления для обеспечения отсоединения двигателя внутреннего сгорания,
b) отсоединяют вращаемые компоненты 28, 32, 51 второй планетарной передачи 12 друг от друга,
с) соединяют зубчатую пару G1, 60, 72, которая соединена с первой планетарной передачей 10,
d) разъединяют зубчатую пару G2, 66, 78, которая соединена со второй планетарной передачей 12, и
е) соединяют два вращаемых компонента 28, 32, 51 второй планетарной передачи 12 друг с другом.
Преимущественно двигатель внутреннего сгорания отсоединяют от коробки передач с помощью устройства 106 сцепления, расположенного между выходным валом 97 двигателя и входным валом 8 коробки передач.
Преимущественно вращаемые компоненты 28, 32, 51 второй планетарной передачи 12 содержат второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32, которые разъединяют на этапе b) с помощью двух электрических машин, приводимых в действие таким образом, что во второй планетарной передаче возникает баланс крутящего момента. Далее второй блок 58 сцепления перемещают так, что второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32 отсоединяют друг от друга.
Преимущественно зубчатую пару G1, 60, 72, соединенную с первой планетарной передачей 10, соединяют на этапе с) с помощью первой электрической машины 14, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G1, 60, 72, соединенной с первой планетарной передачей 10, достигают синхронной скорости, причем зубчатую пару далее соединяют с промежуточным валом.
Преимущественно зубчатую пару G2, 66, 78, соединенную со второй планетарной передачей 12, разъединяют на этапе d) с помощью двух электрических машин, приводимых в действие таким образом, что между промежуточным валом 18 и зубчатой парой G2 возникает состояние без крутящего момента, причем зубчатую пару далее отсоединяют от промежуточного вала.
Преимущественно вращаемые компоненты 28, 32, 51 второй планетарной передачи 12 содержат второе водило 51 планетарного колеса и второе солнечное колесо 32, которые соединяют вместе на этапе е) с помощью второй электрической машины 16, приводимой в действие таким образом, что между вторым водилом 51 планетарного колеса и вторым солнечным колесом 32 достигают синхронной скорости с последующим соединением их вместе с помощью второго блока 58 сцепления.
В другом варианте выполнения способ также содержит, в дополнение к этапам a) -e) выше, этапы, на которых
f) отсоединяют вращаемые компоненты 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 друг от друга,
g) соединяют зубчатую пару G2, 66, 78, которая соединена со второй планетарной передачей 12,
h) разъединяют зубчатую пару 72, которая соединена с первой планетарной передачей 10, и
i) соединяют два вращаемых компонента 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 друг с другом.
Преимущественно два вращаемых компонента 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 содержат первое солнечное колесо 26 и первое водило 50 планетарного колеса, которые разъединяют на этапе f) с помощью двух электрических машин, приводимых в действие таким образом, что в первой планетарной передаче возникает баланс крутящего момента. Далее первый блок 56 сцепления перемещают так, что первое водило 50 планетарного колеса и первое солнечное колесо 26 отсоединяют друг от друга.
Преимущественно зубчатую пару G2, 66, 78, соединенную со второй планетарной передачей 12, соединяют на этапе g) с помощью второй электрической машины 16, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G2, 66, 78 достигают синхронной скорости, причем зубчатую пару далее соединяют с промежуточным валом.
Преимущественно зубчатую пару G1, 60, 72, соединенную с первой планетарной передачей 10, разъединяют на этапе h) с помощью двух электрических машин, приводимых в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G1 возникает состояние без крутящего момента, причем зубчатую пару далее отсоединяют от промежуточного вала.
Преимущественно два вращаемых компонента 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 содержат первое солнечное колесо 26 и первое водило 50 планетарного колеса, которые соединяют вместе на этапе i) с помощью первой электрической машины 14, приводимой в действие таким образом, что между первым водилом 50 планетарного колеса и первым солнечным колесом 26 достигают синхронной скорости, которые далее соединяют вместе с помощью первого блока 58 сцепления.
В дополнительном варианте выполнения способ также содержит, в дополнение к этапам a) -e) выше, этапы, на которых
j) повторяют этап b),
k) соединяют зубчатую пару G2, 66, 78, которая соединена со второй планетарной передачей 12,
l) разъединяют зубчатую пару G1, 60, 72, которая соединена с первой планетарной передачей 10, m) используют механизм 96 сцепления для соединения первой планетарной передачи 10 с выходным валом 20, n) повторяют этап d),
o) разъединяют зубчатую пару G3, 21, расположенную между промежуточным валом и выходным валом 20, и
p) повторяют этап е).
Преимущественно зубчатую пару G2, 66, 78, соединенную со второй планетарной передачей 12, соединяют на этапе k) с помощью второй электрической машины 16, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G2, 66, 78 достигают синхронной скорости, причем зубчатую пару далее соединяют с промежуточным валом.
Преимущественно зубчатую пару G1, 60, 72, соединенную с первой планетарной передачей 10, разъединяют на этапе l) с помощью двух электрических машин, приводимых в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G1, 60, 72, возникает состояние без крутящего момента, причем зубчатую пару далее отсоединяют от промежуточного вала.
Преимущественно первую планетарную передачу 10 соединяют с выходным валом 20 на этапе m) с помощью первой электрической машины 14, приводимой в действие таким образом, что между выходным валом 20 и первым вторичным валом 34, который соединен с первой планетарной передачей 10, достигают синхронной скорости с последующим использованием механизма 96 сцепления для соединения эти двух валов вместе.
Преимущественно зубчатую пару G3, 21, расположенную между промежуточным валом и выходным валом 20, разъединяют на этапе о) путем приведения в действие второй электрической машины 16 таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G3, 21, расположенной на выходном валу, возникает состояние без крутящего момента, причем зубчатую пару далее отсоединяют от промежуточного вала.
Фиг. 5 представляет собой блок-схему способа управления гибридным силовым агрегатом 3 во время электрического приведения в движение. Гибридный силовой агрегат содержит двигатель 4 внутреннего сгорания и коробку 2 передач, которая обеспечена входным валом 8 и выходным валом 20; первую планетарную передачу 10, соединенную с входным валом 8; вторую планетарную передачу 12, соединенную с первой планетарной передачей 10; первую электрическую машину 14, соединенную с первой планетарной передачей 10; вторую электрическую машину 16, соединенную со второй планетарной передачей 12; по меньшей мере одну зубчатую пару G1, 60, 72, соединенную с первой планетарной передачей 10 и с выходным валом 20, и по меньшей мере одну зубчатую пару G2, 66, 78, соединенную со второй планетарной передачей 12 и с выходным валом 20.
Способ включает этапы, на которых:
а) используют устройство 106 сцепления для обеспечения отсоединения двигателя внутреннего сгорания,
f) отсоединяют вращаемые компоненты 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 друг от друга,
g) соединяют зубчатую пару G2, 66, 78, которая соединена со второй планетарной передачей 12,
h) разъединяют зубчатую пару G1, 60, 72, которая соединена с первой планетарной передачей 10, и
i) соединяют два вращаемых компонента 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 друг с другом.
Преимущественно два вращаемых компонента 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 содержат первое солнечное колесо 26 и первое водило 50 планетарного колеса, которые разъединяют на этапе f) с помощью двух электрических машин, приводимых в действие таким образом, что в первой планетарной передаче возникает баланс крутящего момента. Далее первый блок сцепления 56 перемещают так, что первое водило 50 планетарного колеса и первое солнечное колесо 26 отсоединяют друг от друга.
Преимущественно зубчатую пару G2, 66, 78, соединенную со второй планетарной передачей 12, соединяют на этапе g) с помощью второй электрической машины 16, приводимой в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G2, 66, 78 достигают синхронной скорости, причем зубчатую пару далее соединяют с промежуточным валом.
Преимущественно зубчатую пару G1, 60, 72, соединенную с первой планетарной передачей 10, разъединяют на этапе h) с помощью двух электрических машин, приводимых в действие таким образом, что между промежуточным валом и зубчатой парой G1 возникает состояние без крутящего момента, причем зубчатую пару далее отсоединяют от промежуточного вала.
Преимущественно два вращаемых компонента 22, 26, 50 первой планетарной передачи 10 содержат первое солнечное колесо 26 и первое водило 50 планетарного колеса, которые соединяют вместе на этапе i) с помощью первой электрической машины 14, приводимой в действие таким образом, что между первым водилом 50 планетарного колеса и первым солнечным колесом 26 достигают синхронной скорости, которые далее соединяют вместе с помощью первого блока 58 сцепления.
Изобретение предлагает компьютерную программу P, которая хранится в блоке 48 управления и/или компьютере 53 и которая может содержать процедуры для управления гибридным силовым агрегатом 3 согласно настоящему изобретению.
Программа P может храниться в выполняемой форме или в сжатой форме в памяти М и/или в памяти для чтения/записи.
Изобретение также относится к компьютерному программному продукту, содержащему программный код, хранящийся на машиночитаемом носителе, для выполнения вышеуказанных этапов способа при запуске указанного программного кода в блоке 48 управления или другом компьютере 53, соединенном с блоком 48 управления. Указанный программный код может храниться энергонезависимым образом в указанной среде, которая может считываться компьютером 53.
Изложенные компоненты и признаки, изложенные выше, могут в пределах объема изобретения комбинироваться между различными изложенными вариантами.