Гибридный привод и способ управления им

Гибридный привод и способ управления им

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к гибридным приводам, например, для пассажирских транспортных средств, автобусов, грузовых автомобилей, катеров, судов, трамваев, поездов и т.п. Кроме того, изобретение также относится к способам управления такими приводами, например, применительно к переключению передач. Помимо этого, настоящее изобретение также относится к транспортным средствам и т.п., имеющим такие приводы. Настоящее изобретение также относится к машиночитаемым носителям и программному обеспечению, выполняемому компьютерным аппаратным обеспечением для реализации способов управления такими приводами.

Предпосылки создания изобретения

В последние годы ведется множество исследований в области технологии гибридных систем с целью сокращения расхода топлива, а также усовершенствования тяговых характеристик. Гибридные системы имеют гибридные приводы, при этом каждый привод обычно содержит двигатель внутреннего сгорания, узел электрической машины, элемент для аккумулирования энергии и коробку передач для обеспечения связи по меньшей мере электрической машины с нагрузкой системы. Электрическая машина может быть реализована в виде электродвигателя/генератора. На первый взгляд могло бы показаться, что такие гибридные приводы являются более сложными и потенциально больше весят, что отрицательно сказалось бы на показателях работы системы. Тем не менее практическое применение гибридных приводов обеспечивает ряд преимуществ над обычными системами с простыми двигателями внутреннего сгорания, которые работают субоптимально, в особенности при частых остановках и трогании с места.

Одним существенным преимуществом гибридных приводов является быстрый разгон соответствующего транспортного средства при трогании с места. Такой быстрый разгон достижим за счет способности электродвигателей развивать относительно высокий пусковой крутящий момент, например порядка 1000 Н·м, при низких скоростях вращения ротора электродвигателя. Кроме того, перезаряжаемые батареи гибридных приводов способны подавать огромную максимальную мощность в несколько десятков или даже сотен киловатт. Что касается транспортных средств, оснащенных такими гибридными приводами, в таких гибридных приводах в настоящее время обычно используют двигатели внутреннего сгорания, чтобы приводить транспортные средства в движение по достижении ими более высоких скоростей, при которых электродвигатели не способны обеспечивать какое-либо преимущество. Например, двигатели внутреннего сгорания гибридных приводов используют в основном для обеспечения тяговой мощности, когда транспортные средства с высокой скоростью движутся по автомагистралям. В условиях городского транспортного движения с частыми циклами остановки и трогания с места в основном используют электродвигатели гибридных приводов.

В публикации международной заявки WO 97/15979 описан гибридный привод автотранспортного средства, имеющий двигатель внутреннего сгорания, посредством сцепления связанный своим вращающимся выходным валом с электродвигателем. Электродвигатель, в свою очередь, посредством мостикового сцепления соединен с автоматической коробкой передач и затем посредством нее с колесами транспортного средства. Как утверждается в публикации, гибридный привод значительно повышает плавность хода. Утверждается, что за счет суммирования крутящего момента, развиваемого двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем, можно уменьшить число переключений, необходимых в процессе работы гибридного привода.

В US 5713425 описан другой гибридный привод автотранспортного средства. Привод содержит двигатель внутреннего сгорания и коробку передач, обеспечивающую первый путь для подачи непостоянного переключаемого крутящего момента на ведущие колеса транспортного средства. Кроме того, привод также содержит двигатель-генераторный агрегат, образующий второй путь подачи переключаемого крутящего момента, который расположен между выходом первого пути подачи переключаемого крутящего момента и упомянутыми ведущими колесами. Гибридный привод дополнительно имеет систему управления для управления работой двигатель-генераторного агрегата с целью подачи крутящего момента на ведущие колеса, когда подача крутящего момента по первому пути подачи крутящего момента прерывается во время изменения передаточного отношения в коробке передач и во время выключения сцепления. За счет интерактивного управления двигателем внутреннего сгорания и двигатель-генераторным агрегатом улучшатся общая характеристика управляемости транспортного средства и могут быть уменьшены выбросы выхлопных газов двигателя. Кроме того, электродвигатель-генератор способен немедленно приводить транспортное средство в движение по требованию водителя транспортного средства. При приведении транспортного средства в движение с помощью электродвигателя интерактивное управление двигателем внутреннего сгорания и электродвигателем-генератором позволяет повторно запустить двигатель внутреннего сгорания и затем постепенно принять от электродвигателя-генератора работу на приведение в движение транспортного средства.

В публикации международной заявки WO 2005/016681 описан способ управления приводом автотранспортного средства. Привод имеет двигатель внутреннего сгорания и электродвигатель. Главная коробка передач привода имеет выходной вал, который с возможностью вращения соединен с приводным валом автотранспортного средства. Коробка передач дополнительно имеет входной вал, который соединен с двигателем внутреннего сгорания. Электродвигатель посредством промежуточной трансмиссии, имеющей по меньшей мере две ступени переключения, связан с входным валом или выходным валом коробки передач.

В процессе работы транспортное средство сначала приводят в движение исключительно с помощью электродвигателя, чтобы обеспечить разгон транспортного средства при трогании с места, когда промежуточная трансмиссия находится на нижней ступени переключения. Двигатель внутреннего сгорания берет на себя функцию приведения в движение до переключения промежуточной трансмиссии. Промежуточная трансмиссия может быть реализована в виде привода с кулачковой муфтой.

Привод, описанный в упомянутой публикации, хорошо адаптирован к пассажирским автомобилям, рассчитанным на перевозку людей сидя.

В настоящем изобретения исходят из того, что такой способ эксплуатации привода применим в транспортных средствах, таких как пассажирские автомобили, но субоптимален (только отчасти оптимален) в случае более крупных транспортных средств, таких как автобусы и грузовые автомобили, в особенности когда такие автобусы и грузовые автомобили эксплуатируют в условиях интенсивного движения транспорта в городской среде с частыми остановками и троганиями с места. Кроме того, в переполненных автобусах люди часто едут стоя из-за нехватки сидячих мест, что налагает дополнительные ограничения в том смысле, что разгон и замедление должны быть плавными и равномерными без периодов потери выдаваемой мощности, приводящей в движение переполненный автобус. В современных гибридных приводах, установленных на транспортных средствах, такие плавные характеристики передачи получают за счет использования электродвигателя для обеспечения первоначального разгона транспортного средства и затем использования крутящего момента двигателя внутреннего сгорания после того, как транспортное средство достигло значительной скорости до инициирования последовательности переключений передач. Тем не менее автор обнаружил, что такие современные гибридные приводы не способны обеспечивать достаточно плавные и равномерные разгон и замедление.

Таким образом, в настоящем изобретении решается задача неспособности современных приводов обеспечивать достаточно плавный и равномерный разгон.

Краткое изложение сущности изобретения

В основу настоящего изобретения положена задача создания усовершенствованного гибридного привода, который способен обеспечивать более плавный и равномерный разгон и соответственно плавное и равномерное замедление.

В изобретении предложен привод и способ управления (эксплуатации) привода, заявленные в соответствующих независимых пунктах. В соответствующих зависимых пунктах заявлены предпочтительные признаки привода и способа согласно изобретению.

Согласно первой особенности изобретения предложен гибридный привод, содержащий

двигатель внутреннего сгорания, способный выдавать выходной крутящий момент,

узел электрической машины, способный выдавать выходной крутящий момент,

коробку передач, предназначенную для приема крутящего момента по меньшей мере от двигателя внутреннего сгорания или узла электрической машины и способную подавать соответствующую тяговую мощность на нагрузку и обеспечивать множество передаточных отношений,

блок управления, связанный с двигателем внутреннего сгорания, узлом электрической машины и коробкой передач с возможностью согласования их работы,

отличающийся тем, что узел электрической машины способен обеспечивать расширение диапазона скоростей вращения при заданном передаточном отношении на более высоких скоростях вращения до переключения передач с указанного заданного передаточного отношения на следующее за ним передаточное отношение.

Преимуществом изобретения является то, что использование электрической машины для расширения диапазона скоростей вращения, применимых по меньшей мере при первом передаточном отношении, позволяет уменьшить частоту переключения передач и тем самым обеспечить более плавный и более равномерный разгон, а также более плавное и более равномерное замедление. Такое равномерное замедление предпочтительно реализовано в виде рекуперативного торможения.

Узел электрической машины гибридного привода также может обеспечивать расширение диапазона скоростей вращения при заданном передаточном отношении на обеих более низких скоростях вращения - в случае разгона при трогании с места или при включенной предыдущей передаче.

Также предложен гибридный привод, содержащий

двигатель внутреннего сгорания, способный выдавать выходной крутящий момент,

узел электрической машины, способный выдавать выходной крутящий момент,

коробку передач, предназначенную для приема крутящего момента по меньшей мере от двигателя внутреннего сгорания или узла электрической машины и способную подавать соответствующую тяговую мощность на нагрузку и обеспечивать множество передаточных отношений,

блок управления, связанный с двигателем внутреннего сгорания, узлом электрической машины и коробкой передач с возможностью согласования их работы,

отличающийся тем, что узел электрической машины способен обеспечивать расширение диапазона скоростей вращения при следующем передаточном отношении на более высоких скоростях вращения после переключения передач с заданного передаточного отношения на следующее за ним передаточное отношение.

Настоящее изобретение дает преимущества во время разгона, а также замедления, например, при использовании рекуперативного торможения для преобразования кинетической энергии в электрическую энергию для хранения в устройстве для аккумулирования энергии.

Узел электрической машины предпочтительно может быть связан с устройством для аккумулирования энергии, которое подает электроэнергию в узел электрической машины во время работы.

Привод предпочтительно имеет устройство управления работой привода. Кроме того, привод предпочтительно имеет соединительный механизм, способный передавать выходной крутящий момент между двигателем внутреннего сгорания и узлом электрической машины.

Соединительный механизм привода предпочтительно способен по меньшей мере частично разъединять двигатель внутреннего сгорания и коробку передач на более высоких скоростях вращения. Более предпочтительно соединительный механизм привода способен полностью разъединять двигатель внутреннего сгорания и коробку передач на более высоких скоростях вращения. За счет по меньшей мере частичного разъединения двигателя внутреннего сгорания снижается риск повреждения двигателя из-за превышения допустимого числа его оборотов, а также ослабляется трение в силовой передаче и тем самым повышается ее кпд.

Двигатель внутреннего сгорания привода при каждом из передаточных отношений предпочтительно способен выдавать максимальную мощность в основном на среднем участке диапазона скоростей вращения для передаточного отношения, а узел электрической машины вырабатывает максимальную мощность при приближении к нижнему и верхнему пределам скоростей вращения для передаточного отношения. Такое использование узла электрической машины на обеих предельных скоростях вращения для заданного передаточного отношения отличается от современной практики, когда мощность, выдаваемую двигателем внутреннего сгорания, обычно используют на относительно более высоких скоростях вращения при заданном передаточном отношении.

Более предпочтительно средний участок диапазона скоростей вращения в силовой передаче соответствует скорости вращения выходного вала двигателя внутреннего сгорания в диапазоне преимущественно от 1500 до 3000 об/мин, более низкая скорость вращения соответствует скорости вращения выходного вала узла электрической машины в диапазоне от 0 до 1500 об/мин, а более высокая скорость вращения соответствует скорости вращения выходного вала узла электрической машины в диапазоне преимущественно от 3000 по меньшей мере до 4500 об/мин. Более низкая скорость вращения может соответствовать скорости вращения выходного вала узла электрической машины в диапазоне от 1000 до 1500 об/мин, когда привод уже запущен.

Согласно второй особенности изобретения предложен способ управления гибридным приводом, содержащим двигатель внутреннего сгорания, способный выдавать выходной крутящий момент, узел электрической машины, способный выдавать выходной крутящий момент, коробку передач, предназначенную для приема крутящего момента по меньшей мере от двигателя внутреннего сгорания или узла электрической машины и способную подавать соответствующую тяговую мощность на нагрузку и обеспечивать множество передаточных отношений, блок управления, связанный с двигателем внутреннего сгорания, узлом электрической машины и коробкой передач с возможностью согласования их работы, отличающийся тем, что включает шаги, на которых:

а) используют узел электрической машины для расширения диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении на более низких скоростях вращения в случае разгона при трогании с места или при предыдущем передаточном отношении, и для расширения диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении на более высоких скоростях вращения до переключения передач с упомянутого заданного передаточного отношения на следующее за ним передаточное отношение, или

б) используют узел электрической машины для расширения диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении на более высоких скоростях вращения до переключения передач с этого заданного передаточного отношения на следующее за ним передаточное отношение.

Способ предпочтительно включает шаг, на котором используют соединительный механизм привода, чтобы по меньшей мере частично разъединить двигатель внутреннего сгорания и коробку передач на более высоких скоростях вращения. Более предпочтительно соединительный механизм способен полностью разъединять двигатель внутреннего сгорания и коробку передач на более высоких скоростях вращения.

Согласно предпочтительному варианту двигатель внутреннего сгорания при каждом из передаточных отношений способен выдавать максимальную мощность в основном на среднем участке диапазона скоростей вращения для передаточного отношения, а электрическая машина вырабатывает максимальную мощность при приближении к нижнему и верхнему пределам скоростей вращения для передаточного отношения.

Средний участок диапазона скоростей вращения в силовой передаче предпочтительно соответствует скорости вращения выходного вала двигателя внутреннего сгорания в диапазоне преимущественно от 1500 до 3000 об/мин, более низкая скорость вращения соответствует скорости вращения выходного вала электрической машины в диапазоне от 0 до 1500 об/мин, а более высокая скорость вращения соответствует скорости вращения выходного вала электрической машины в диапазоне преимущественно от 3000 по меньшей мере до 4500 об/мин.

Согласно третьей особенности изобретения предложена система, содержащая гибридный привод согласно раскрытой первой особенности изобретения.

Система предпочтительно способна управлять гибридным приводом способом согласно второй особенности изобретения.

Системой предпочтительно является автобус, грузовой автомобиль, автомобильный фургон, пассажирское транспортное средство, трамвай, поезд, катер, судно или стационарное устройство энергоснабжения.

Согласно четвертой особенности изобретения оно реализуется с использованием компьютерного продукта для выполнения компьютерным аппаратным обеспечением для реализации способа согласно второй особенности изобретения.

Согласно пятой особенности изобретения используется компьютерный продукт, содержащий компьютерный программный код, рассчитанный на осуществление способа или для использования в способе согласно второй особенности изобретения при выполнении компьютерной программы программируемым микрокомпьютером.

Компьютерная программа предпочтительно рассчитана на возможность загрузки в привод согласно первой особенности изобретения или в один или несколько из его компонентов при выполнении компьютером, подключенным к Интернету.

Согласно шестой особенности изобретения предложен хранящийся на машиночитаемом носителе компьютерный программный продукт, содержащий компьютерную программу согласно пятой особенности изобретения.

Согласно седьмой особенности изобретения предложен гибридный привод, содержащий:

двигатель внутреннего сгорания, способный выдавать выходной крутящий момент,

узел электрической машины, способный выдавать выходной крутящий момент,

коробку передач для приема крутящего момента по меньшей мере от двигателя внутреннего сгорания или узла электрической машины, при этом коробка передач способна подавать соответствующую тяговую мощность на нагрузку и обеспечивать множество передаточных отношений,

блок управления, связанный с двигателем внутреннего сгорания, узлом электрической машины и коробкой передач для согласования их работы,

отличающийся тем, что узел электрической машины используют для расширения диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении:

а) на более высоких скоростях вращения до переключения передач с заданного передаточного отношения на следующее за ним передаточное отношение или

б) на обеих более низких скоростях вращения в случае разгона при трогании с места или при включенной предыдущей передаче, и более высоких скоростях вращения до переключения передач с заданного передаточного отношения на следующее за ним передаточное отношение.

Согласно восьмой особенности изобретения предложен способ управления гибридным приводом, содержащим двигатель внутреннего сгорания, способный выдавать выходной крутящий момент, узел электрической машины, способный выдавать выходной крутящий момент, коробку передач для приема крутящего момента по меньшей мере от двигателя внутреннего сгорания или узла электрической машины и способную подавать соответствующую тяговую мощность на нагрузку и обеспечивать множество передаточных отношений, блок управления, связанный с двигателем внутреннего сгорания, узлом электрической машины и коробкой передач для согласования их работы, отличающийся тем, что включает стадии, на которых:

а) используют узел электрической машины для расширения диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении на более низких скоростях вращения в случае разгона при трогании с места или при включенном предыдущем передаточном отношении, и для расширения диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении на более высоких скоростях вращения до переключения передач с заданного передаточного отношения на следующее за ним передаточное отношение, или

б) используют узел электрической машины для расширения диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении на более высоких скоростях вращения до переключения передач с заданного передаточного отношения на следующее за ним передаточное отношение.

Согласно девятой особенности изобретения предложен способ управления гибридным приводом, снабженным узлом электрической машины, способной посредством коробки передач выдавать или принимать крутящий момент на нагрузку или от нагрузки, и дополнительным источником энергии, способным посредством коробки передач выдавать выходной крутящий момент на нагрузку, включающий шаг, на котором управляют дополнительным источником энергии на среднем участке диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении коробки передач, и управляют электрической машиной в верхней части диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении коробки передач.

Использование электрической машины в верхней части диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении, создает условия для расширения доступного диапазона скоростей вращения двигателя внутреннего сгорания при заданном передаточном отношении. Таким способом можно уменьшить частоту переключения передач и тем самым обеспечить более плавный и более равномерный разгон, а также более плавное и более равномерное замедление.

Формулировка "в верхней части диапазона скоростей вращения" соответствует формулировке "на более высоких скоростях вращения". Более точно, способ включает шаг, на котором электрической машиной управляют с целью подачи крутящего момента на нагрузку на последнем участке диапазона скоростей вращения, преимущественно в пределах 50-100% диапазона скоростей вращения, предпочтительно 60-100% диапазона скоростей вращения и особо предпочтительно 70-100% диапазона скоростей вращения. Способ предпочтительно включает шаг, на котором электрической машиной управляют с целью подачи крутящего момента на нагрузку на скорости вращения свыше 2000 об/мин, в особенности 2500 об/мин и, например, менее 6000 об/мин.

Способ предпочтительно включает шаг, на котором управляют гибридным приводом таким образом, чтобы узел электрической машины являлся главным источником энергии на упомянутом верхнем участке диапазона скоростей вращения, и в особенности чтобы узел электрической машины являлся единственным источником энергии на упомянутом верхнем участке диапазона скоростей вращения.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления способ включает шаг, на котором управляют узлом электрической машины с целью подачи крутящего момента на нагрузку на упомянутом верхнем участке диапазона скоростей вращения. Таким образом, электрическая машина действует как электродвигатель и подает выходной крутящий момент, в особенности для разгона нагрузки. Способ предпочтительно включает шаг управления электрической машиной для подачи выходного крутящего момента на нагрузку на верхнем участке диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении до переключения передач с заданного передаточного отношения на более высокое передаточное отношение. Таким образом, способ может включать включение повышающей передачи в коробке передач. Предпочтительно осуществляют множество последовательных переключений на более высокую передачу и управляют электрической машиной с целью подачи выходного крутящего момента на нагрузку до каждого переключения на более высокую передачу на упомянутом верхнем участке диапазона скоростей вращения.

В другом предпочтительном варианте осуществления способ включает шаг, на котором управляют узлом электрической машины с целью приема крутящего момента от нагрузки, в особенности с целью снижения скорости нагрузки. Способ предпочтительно включает шаг, на котором управляют узлом электрической машины с целью приема крутящего момента от нагрузки на верхнем участке диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении, после переключения передач на упомянутое заданное передаточное отношение с более высокого передаточного отношения. Таким образом, способ может включать включение понижающей передачи в коробке передач. Предпочтительно осуществляют множество последовательных переключений на более низкую передачу и управляют электрической машиной с целью приема выходного крутящего момента от нагрузки после каждого переключения на более низкую передачу на упомянутом верхнем участке диапазона скоростей вращения. Согласно одному из дополнительных усовершенствований двигатель внутреннего сгорания гибридного привода может быть отключен от нагрузки на шаге полного замедления. В частности, способ включает шаг, на котором управляют узлом электрической машины с целью осуществления рекуперативного торможения нагрузки.

Помимо узла электрической машины гибридный привод предпочтительно имеет дополнительный источник энергии, способный выдавать выходной крутящий момент на нагрузку посредством коробки передач. Дополнительным источником энергии является двигатель внутреннего сгорания, более точно, дизельный двигатель, но в качестве альтернативы им может являться топливный элемент, газовая турбина или другой источник энергии.

Способ предпочтительно включает шаг, на котором управляют дополнительным источником энергии на среднем участке диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении коробки передач. В одном из предпочтительных вариантов осуществления способ включает шаг, на котором управляют двигателем внутреннего сгорания с целью подачи крутящего момента на нагрузку в интервале 10-90% диапазона скоростей вращения, предпочтительно 20-80% диапазона скоростей вращения, и в частности 30-70% диапазона скоростей вращения. В одном из предпочтительных вариантов осуществления способ включает шаг, на котором управляют двигателем внутреннего сгорания с целью подачи крутящего момента на нагрузку на скорости вращения в диапазоне 500-3000 об/мин, в особенности на скорости вращения в диапазоне 1000-2500 об/мин.

Способ предпочтительно включает шаг, на котором управляют дополнительным источником энергии с целью подачи выходного крутящего момента на нагрузку на среднем участке диапазона скоростей вращения, в особенности с целью разгона нагрузки.

Способ предпочтительно включает шаг, на котором управляют гибридным приводом таким образом, чтобы дополнительный источник энергии являлся главным источником энергии для подачи выходного крутящего момента на нагрузку на среднем участке диапазона скоростей вращения, и в особенности таким образом, чтобы дополнительный источник энергии являлся единственным источником энергии для подачи выходного крутящего момента на нагрузку на среднем участке диапазона скоростей вращения. Электрической машиной можно управлять таким образом, чтобы она выдавала определенный выходной крутящий момент на упомянутом среднем участке диапазона скоростей вращения.

Дополнительный источник энергии предпочтительно приспособлен для подачи выходного крутящего момента на скорости вплоть до предельной скорости вращения вблизи верхнего участка диапазона скоростей вращения, в особенности предельной скорости вращения вблизи максимальной скорости вращения дополнительного источника энергии. Предел верхнего участка диапазона скоростей вращения предпочтительно по существу соответствует максимальной скорости вращения двигателя внутреннего сгорания. Тем не менее двигатель внутреннего сгорания может быть способен работать по меньшей мере частично на верхнем участке диапазона скоростей вращения. Следовательно, электрическая машина и двигатель внутреннего сгорания могут выдавать выходной крутящий момент одновременно по меньшей мере на протяжении части верхнего участка диапазона скоростей вращения. Кроме того, двигатель внутреннего сгорания может быть приспособлен таким образом, чтобы он мог выдавать выходной крутящий момент также на верхнем участке диапазона скоростей вращения, но в действительности он отсоединен от нагрузки на верхнем участке, и на упомянутом верхнем участке согласно способу используют только узел электрической машины.

Способ предпочтительно включает шаг, на котором по меньшей мере частично разъединяют дополнительный источник энергии и коробку передач на упомянутом верхнем участке диапазона скоростей вращения, в частности полностью разъединяют дополнительный источник энергии и коробку передач на этом упомянутом верхнем участке диапазона скоростей вращения. Процедуру разъединения предпочтительно осуществляют с помощью сцепления.

Дополнительный источник энергии предпочтительно способен при каждом из передаточных отношений выдавать максимальную мощность преимущественно в средней части диапазона скоростей вращения для передаточного отношения, а электрическая машина вырабатывает максимальную мощность при приближении к нижнему и(или) верхнему пределам скоростей вращения для передаточного отношения.

Коробка передач предпочтительно способна обеспечивать множество передаточных отношений.

Способ предпочтительно включает шаг, на котором электрической машиной управляют с целью подачи крутящего момента на нагрузку посредством коробки передач также на нижнем участке диапазона скоростей вращения, обеспечиваемых при заданном передаточном отношении в случае разгона при трогании с места или при включенной предыдущей передаче.

Подразумевается, что раскрытые признаки изобретения допускают их объединение в любом сочетании, не выходящем за пределы объема изобретения, охарактеризованного приложенной формулой изобретения.

Описание чертежей

Далее лишь в порядке примера описаны варианты осуществления настоящего изобретения со ссылкой на приложенные чертежи, на которых:

на фиг.1 схематически проиллюстрирован гибридный привод согласно настоящему изобретению,

на фиг.2 - диаграмма, иллюстрирующая разгон транспортного средства, на котором установлен проиллюстрированный на фиг.1 гибридный привод, который работает обычным известным образом, и

на фиг.3 - диаграмма, иллюстрирующая разгон транспортного средства, на котором установлен проиллюстрированный на фиг.1 гибридный привод, который работает согласно предлагаемому в настоящем изобретении способом.

Описание вариантов осуществления изобретения

Далее описан один из вариантов осуществления гибридного привода согласно настоящему изобретению. Затем проиллюстрирована работа гибридного привода. После этого описаны альтернативные варианты осуществления гибридного привода.

Хотя далее изобретение проиллюстрировано на примере одного из вариантов осуществления гибридного привода транспортного средства, это ни в коей мере не подразумевает какого-либо ограничения в том, что касается области применения изобретения. Напротив, изобретение также применимо во множестве других областей, как например в гибридных приводах поездов, катеров, судов и для стационарного использования.

На фиг.1 проиллюстрирован гибридный привод, в целом обозначенный позицией 10. В конструкцию гибридного привода 10 входит относительно небольшое число составных элементов с целью обеспечения повышенной надежности и компактности. Кроме того, многие из ее элементов являются адаптацией хорошо отработанных компонентов, используемых в транспортных средствах по всему миру. Вместе с тем гибридный привод 10 отличается от известных приводов рядом важных особенностей, которые дополнительно проиллюстрированы далее.

Привод 10 содержит двигатель 20 внутреннего сгорания с соответствующим выхлопным патрубком 30. Двигателем 20 внутреннего сгорания может являться обычный двигатель без наддува или с турбонаддувом. Двигателем 20 внутреннего сгорания, в частности, является дизельный двигатель, биогазовый двигатель или бензиновый двигатель. Двигатель 20 внутреннего сгорания имеет выходной коленчатый вал 40, который связан с возможностью вращения с первым диском сцепления 50. Второй диск сцепления 50 посредством дополнительного вала связан с возможностью вращения с узлом 60 электрической машины. Сцеплением 50 является сцепление типа предохранительной фрикционной муфты, которая обеспечивает характеристики передачи крутящего момента; сцепление 50 может бесступенчато регулироваться между положениями полного выключения и полного включения в пределах степеней передачи крутящего момента между ними.

Узел 60 электрической машины содержит по меньшей мере одну электрическую машину 70, которая при ее возбуждении электрической энергией не только способна генерировать механическую энергию вращения и тем самым крутящий момент на валу привода, но также способна действовать как генератор, когда она настроена на обеспечение рекуперативного торможения и тем самым тормозного момента; таким образом, электрическая машина 70 способна действовать и как электродвигатель, и как генератор. Узел 60 электрической машины дополнительно имеет выходной вал 80, который связан с возможностью вращения с электрической машиной 70, а также, как это проиллюстрировано, с выходным коленчатым валом 40 двигателя 20 внутреннего сгорания. Кроме того, узел 60 электрической машины имеет блок 90 управления электрической машиной и блок 100 силовой электроники для переключения подачи сильного тока в электрическую машину 70 и из электрической машины 70 в зависимости от того, действует ли она как приводной электродвигатель или как генератор.

Привод 10 также имеет блок 150 аккумулирования энергии. Блок 150 аккумулирования энергии содержит элемент 160 для аккумулирования энергии, который может быть реализован в виде перезаряжаемой батареи, электрически связанной с контроллером 170 элемента для аккумулирования энергии, который управляет зарядкой и разрядкой элемента 160 для аккумулирования энергии. В качестве альтернативы, элемент 160 для аккумулирования энергии может быть реализован с использованием технологии никель-металл-гидридных (NiMH) батарей, усовершенствованной технологии свинцово-кислотных батарей, технологии ионно-литиевых перезаряжаемых элементов или технологии литиевых перезаряжаемых элементов с полимерным электролитом. В качестве элементов 160 для аккумулирования энергии также могут использоваться конденсаторы большой емкости. В качестве альтернативы, элемент 160 для аккумулирования энергии может быть реализован в виде устройства для аккумулирования вращающего момента махового колеса, устройства для аккумулирования гидравлической энергии, устройства для аккумулирования механической энергии в сочетании с любым применимым устройством преобразования энергии (непоказанным), преобразующим:

электрическую энергию, вырабатываемую электрической машиной 70 (действующей как генератор), в энергию, форма которой применима для аккумулирования в упомянутом элементе 160 для аккумулирования энергии; и

энергию, хранящуюся в упомянутом элементе 160 для аккумулирования энергии, в электрическую энергию для использования в электрической машине 70 (действующей как электродвигатель).

Элемент 160 для аккумулирования энергии также может быть реализован на основе сочетания нескольких таких технологий аккумулирования энергии с целью наилучшего использования индивидуальных зарядных и разрядных характеристик этих техноло