Гибридное транспортное средство

Гибридное транспортное средство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники

Данное изобретение относится к гибридному транспортному средству, которое имеет, по меньшей мере, одну электромашину, причем электромашина предусмотрена как, по меньшей мере, дополнительный привод для двигателя внутреннего сгорания в фазе движения.

Уровень техники

Гибридные транспортные средства обычно оснащены двигателем внутреннего сгорания и электромашиной, причем двигатель внутреннего сгорания обычно может или только заряжать аккумулятор электрической энергии, например батарею транспортного средства (последовательный гибрид), или может быть механически соединен с приводным валом (параллельный гибрид) или и то, и другое. Для того чтобы было возможным снизить потребление топлива или расход энергии гибридного транспортного средства в данном описании, электромашину используют как генератор при торможении транспортного средства, и при этом происходит зарядка аккумулятора электрической энергии. Таким образом, электромашина используется для торможения электродвигателем и для рекуперации энергии. Более того, это уменьшает износ тормозных колодок гибридного транспортного средства, что позволяет реже проводить их замену ввиду износа, а также сокращать расходы на текущий ремонт. Дополнительно или как альтернатива к этому возможно обеспечить, по меньшей мере, дополнительный рабочий режим электромашины в качестве двигателя. В результате, в дополнение к приведению гибридного транспортного средства двигателем внутреннего сгорания, возможен дополнительный электропривод (разгонный). Более того, электромашина может обеспечивать исключительно электрический ход, например, на коротких расстояниях, когда имеются ограничения по выхлопу вредных веществ.

В частности, не только чисто электрический ход, но также рекуперация соответствующего объема электрической энергии и достаточный разгон требуют, чтобы электромашина имела надлежащие размеры. Однако такая электромашина требует соответствующего пространства для установки, увеличивает вес транспортного средства и вследствие этого влияет на динамику его движения.

Раскрытие изобретения

Задачей изобретения является решение данной проблемы.

Задача решена признаками независимого пункта 1 формулы изобретения. Зависимые пункты формулы описывают предпочтительные варианты осуществления и модификации по данному изобретению.

Установка, как правило, объемной и тяжелой электромашины на расстоянии от задней оси или заднего моста, в частности в области передней оси или переднего моста, в гибридном транспортном средстве, имеющем смонтированный сзади двигатель внутреннего сгорания, аккумулятор электрической энергии и по меньшей мере одну электромашину, в котором двигатель внутреннего сгорания приводит в заднюю ось, предоставляет ряд преимуществ. Итогом этого является более сбалансированное распределение веса гибридного транспортного средства благодаря тому, что тяжелая электромашина дополнительно не увеличивает нагрузку на задний мост от веса двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии. Кроме того, делается доступным дополнительное монтажное пространство, и в монтажном пространстве, существенная часть которого занята двигателем внутреннего сгорания и трансмиссией, в области заднего моста не требуется дополнительного размещения объемной электромашины. Таким образом, соответствующее расположение электромашины может быть выбрано индивидуально для оптимизации динамики движения и использования монтажного пространства гибридного транспортного средства. Кроме того, изобретение обеспечивает базу для модульного привода на четыре колеса гибридного транспортного средства благодаря тому, что, по меньшей мере, электропривод передней оси может быть выполнен более просто, и благодаря тому, что становится возможным использование механических деталей, таких, например, как валы, которые используются для расположения электромашины на расстоянии, для соответствующего привода на четыре колеса двигателя внутреннего сгорания. Наконец, изобретением предусмотрена в гибридных транспортных средствах с задним расположением двигателя внутреннего сгорания возможность рекуперации энергии на переднем мосту, которая является более предпочтительной, чем на заднем мосту, вследствие большей колесной нагрузки.

В данном тексте термины «задний мост» и «задняя ось» используются как полные синонимы. Также и термины «передняя ось» и «передний мост» используются как полные синонимы.

Согласно изобретению входной вал трансмиссии обеспечивается, по меньшей мере, одной электромашиной, установленной на расстоянии от трансмиссии. Таким образом, распределение веса гибридного транспортного средства оптимизируется благодаря тому, что тяжелую электромашину смещают в направлении оси, которая не является ведущей. Двигатель внутреннего сгорания можно преимущественно запускать электромашиной или перед началом движения, или во время движения. Кроме того, соответствующая компоновка, в частности, длины входного вала трансмиссии, позволяет размещать электромашину особенно простым способом в желаемое и доступное монтажное пространство гибридного транспортного средства. Рекуперация энергии возможна с использованием заднего моста, разгон и электрический ход возможны с использованием входного вала трансмиссии на заднем мосту. Кроме того, при помощи электромашины и входного вала трансмиссии возможно смещение точки нагрузки двигателя внутреннего сгорания.

Далее, по меньшей мере, одну электромашину соединяют с передним мостом гибридного транспортного средства. Рабочее соединение между передним мостом и электрической машиной обеспечивает, в частности, преимущество в том, что рекуперация возможна с использованием передней оси, где колесная нагрузка, а также и рекуперируемая энергия больше, чем на заднем мосту. Также это вызывает соответствующее уменьшение нагрузки на тормоза передней оси. Кроме того, достигается превосходная динамика движения, поскольку распределение крутящего момента при относительно высоких значениях ускорения в основном осуществляется при помощи двигателя внутреннего сгорания на заднем мосту, который обычно имеет больший размер, чем электромашина на переднем мосту. Соответственно, в случае электрического хода, т.е. при довольно малых значениях ускорения и/или значениях крутящих моментов, привод переднего моста также возможен с учетом динамики движения транспортного средства.

В этом варианте осуществления двигатель внутреннего сгорания гибридного транспортного средства дополнительно содержит в качестве второй электромашины стартер/генератор с ременным, шестеренчатым приводом или приводом от коленвала для пуска мотора перед началом движения и во время движения. Этот вариант осуществления позволяет полное гибридное функционирование с использованием переднего моста, в частности рекуперация энергии, разгон и электрический ход. Использование стартера/генератора с ременным приводом, шестеренчатым приводом или приводом от коленвала в качестве второй электромашины также делает возможным рабочий режим последовательного гибридного привода как дополнительное преимущество.

Конкретный, дающий экономию пространства вариант осуществления достигается, если нет механического соединения между передним мостом и двигателем внутреннего сгорания, т.е. к заднему мосту. Он может быть осуществлен при помощи одной электрической машины, которая соединяется с передним мостом через редуктор моста. Таким образом возможно, чтобы для каждого колеса передней оси была установлена отдельная электромашина. Поскольку эти две электрические машины могут не иметь соединения одна с другой, достигается экономия в весе посредством возможного устранения редуктора моста. В дополнение, использование двух электрических машин позволяет выполнить электрическую "векторизацию крутящего момента" на переднем мосту.

Обычный полный привод, т.е. посредством двигателя внутреннего сгорания, становится возможным, если двигатель внутреннего сгорания присоединить механически, т.е. при помощи вала, к переднему мосту гибридного транспортного средства. В таком случае обычный полный привод может также переключаться факультативно благодаря наличию муфты. Полный привод имеет более высокий уровень эффективности в определенных рабочих диапазонах, таких как, например, равномерный ход, чем чисто электрический привод передней оси в дополнение к приводу задней оси от двигателя внутреннего сгорания. Принимая во внимание уровень эффективности редуктора моста, теперь возможно использовать или передний мост или как задний, так и передний мост для рекуперации энергии, разгона и электрического хода. В другом варианте осуществления одиночная электромашина может быть установлена или параллельно переднему мосту, или параллельно валу между двигателем внутреннего сгорания и передним мостом, или отдельная электромашина может быть обеспечена для каждого колеса передней оси. Для всех описанных вариантов преимущественно предложена установка дополнительной муфты между соответствующей электрической машиной и присоединенной вращающейся массой, как, например, вал трансмиссии. Это делает возможным, с одной стороны, достигать экономии путем устранения холостого питания энергией электрической машины, которое в противном случае было бы необходимо для преодоления механического сопротивления, когда электрическая машина является ненагруженной. С этой целью выполняется отсоединение ненагруженной электрической машины, когда гибридное транспортное средство катится свободно ("движется по инерции"). С другой стороны, возможна определенная регулировка электромашины для конкретного рабочего диапазона, например диапазона относительно низких скоростей вращения. Вне этого диапазона, например в диапазоне относительно высоких скоростей вращения, отсоединение электромашины выполняется для того, чтобы, например, избежать разрушения электромашины или уменьшения момента инерции в трансмиссии. Соответственно затем такая дополнительная муфта устанавливается между электрической машиной и трансмиссией при размещении одиночной электромашины на входном валу или валу, который присоединен к трансмиссии. При наличии отдельной электромашины для каждого колеса передней оси подобная дополнительная муфта будет соответственно установлена между электрической машиной и колесом. Соответствующий способ мог бы обеспечить выключение дополнительной муфты, когда электромашина ненагружена или если определенный рабочий параметр вышел за предварительно определенный рабочий диапазон. Соответственно дополнительная муфта затем может быть включена, когда электромашина снова находится под нагрузкой или когда определенный рабочий параметр вошел в предварительно определенный рабочий диапазон.

Осуществление изобретения

Далее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на графические материалы.

На каждой из фиг.1-3 показаны конкретные компоновки второго варианта осуществления изобретения, в которых по меньшей мере одна электромашина ЭМ 1, ЭМ 2 соединяется с передним мостом. Для запуска двигателя внутреннего сгорания ДВС стартер/генератор СГ соответствующим образом устанавливается в качестве дополнительной электромашины перед началом движения транспортного средства и во время движения. В результате присутствуют по меньшей мере две электромашины ЭМ 1, ЭМ 2, СГ, в результате чего образуется последовательный гибридный привод.

На фиг.1 изображена компоновка осуществления изобретения в которой обеспечивается механическое соединение между задним мостом и передним мостом гибридного транспортного средства. Это делает возможным формирование обычного полного привода, который осуществляется двигателем внутреннего сгорания. Для факультативного, так сказать переключаемого, полного привода, в этом контексте является возможным установка муфты на валу между передним мостом и задним мостом. Смещение точки нагрузки двигателя внутреннего сгорания ДВС через карданный вал, сцепление и ось вращения является возможным и зависит от уровня эффективности редуктора/редуктора моста, Разгон, рекуперация энергии и электрический ход возможны или с использованием переднего моста или с использованием переднего и заднего мостов, причем это уступает уровню эффективности редуктора.

На фиг.2 и 3 изображены две компоновки, которые являются альтернативами фиг.1 и каждая из которых имеет одну электрическую машину ЭМ 1 вместо двух. Это делает возможной более простую механическую структуру, но без возможности электрической "векторизации крутящего момента" на переднем мосту. При этом установка электрической машины ЭМ 1 на переднем мосту и параллельно переднему мосту изображена на фиг.2, на фиг.3 изображена возможность размещения электромашины ЭМ 1 на валу между трансмиссией Т и редуктором переднего моста. В этом случае, в свою очередь, возможно установить муфту между электромашиной ЭМ 1 и трансмиссией Т, с целью отсоединения электромашины ЭМ 1 для получения экономии путем устранения холостого питания энергией и выполнения лучшей регулировки для определенного рабочего диапазона.

1. Гибридное транспортное средство, содержащее смонтированный сзади двигатель внутреннего сгорания, аккумулятор электрической энергии и по меньшей мере одну электромашину, которая предусмотрена в качестве генератора для зарядки аккумулятора электрической энергии в фазе рекуперации энергии и соответственно, в качестве, по меньшей мере, дополнительного привода к двигателю внутреннего сгорания в фазе привода, при этом двигатель внутреннего сгорания приводит заднюю ось гибридного транспортного средства, и при этом электромашина, или каждая электромашина установлена на расстоянии от задней оси в области передней оси, причем по меньшей мере, одна электромашина присоединена к передней оси гибридного транспортного средства через редуктор, и двигатель внутреннего сгорания присоединен механически к передней оси гибридного транспортного средства, при этом двигатель внутреннего сгорания гибридного транспортного средства дополнительно содержит в качестве второй электромашины стартер/генератор с ременным, шестеренчатым приводом или приводом от коленвала.

2. Гибридное транспортное средство по п.1, отличающееся тем, что для каждого колеса передней оси предусмотрена отдельная электромашина.

3. Гибридное транспортное средство по одному из пп.1 и 2, отличающееся тем, что между электромашиной или каждой электромашиной и присоединенной, вращающейся массой установлена дополнительная муфта.