SE514510C2 - Hybrid drive device and wheeled vehicles equipped with a hybrid drive device - Google Patents
Hybrid drive device and wheeled vehicles equipped with a hybrid drive deviceInfo
- Publication number
- SE514510C2 SE514510C2 SE9804261A SE9804261A SE514510C2 SE 514510 C2 SE514510 C2 SE 514510C2 SE 9804261 A SE9804261 A SE 9804261A SE 9804261 A SE9804261 A SE 9804261A SE 514510 C2 SE514510 C2 SE 514510C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- rotor
- internal combustion
- windings
- combustion engine
- energy
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
- B60K6/44—Series-parallel type
- B60K6/448—Electrical distribution type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
- B60K6/48—Parallel type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
- B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
- B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
- B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2210/00—Converter types
- B60L2210/40—DC to AC converters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/10—Electrical machine types
- B60L2220/14—Synchronous machines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/10—Electrical machine types
- B60L2220/18—Reluctance machines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
- B60L2220/50—Structural details of electrical machines
- B60L2220/52—Clutch motors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/10—Vehicle control parameters
- B60L2240/12—Speed
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
- B60L2240/423—Torque
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
- B60L2240/425—Temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
- B60L2240/40—Drive Train control parameters
- B60L2240/44—Drive Train control parameters related to combustion engines
- B60L2240/443—Torque
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K51/00—Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/72—Electric energy management in electromobility
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Arrangement Of Transmissions (AREA)
Abstract
Description
20 25 30 35 514 510 2 t gikälla via energiomvandlaren, och denna då således inte alls ger något tillskott till energin för drivande av drivaxeln. 20 25 30 35 514 510 2 t go via the energy converter, and this then thus does not provide any addition to the energy for driving the drive shaft.
Energikällan kan vara av vitt skilda slag, såsom ett elektriskt batteri eller ultrakondensatorer, men den måste inte heller vara någon energibuffert, utan den kan utgöras av en hjälpmotor. Likaså är det fullt tänkbart att energikällan är bildad av det allmänna elektriska nätet.The energy source can be of a wide variety of types, such as an electric battery or ultracapacitors, but it does not have to be an energy buffer, but it can be an auxiliary motor. It is also entirely conceivable that the energy source is formed by the public electricity grid.
Ett speciellt intressant användningsområde för en hybriddrivanord- ning av detta slag är för drivande av hjulfordon, och denna speci- ella applikation kommer därför härefter att beskrivas i syfte att be- lysa uppfinningen och de problem som skall lösas genom den, men detta skall inte alls tolkas som begränsande för uppfinnlngens om- fång.A particularly interesting area of use for a hybrid drive device of this kind is for driving wheeled vehicles, and this particular application will therefore be described hereinafter in order to illustrate the invention and the problems to be solved by it, but this should not be at all is interpreted as limiting the scope of the invention.
Hybriddrivanordningar för fordon används för att dra nytta av den fördel som förbränningsmotorer har vad gäller möjligheten att i for- donet föra med sig bränsle som räcker för en lång körsträcka och fördelen med batteridrift vad gäller frånvaro av emissioner (avga- ser) och skonsamhet för miljön. Således är det fördelaktigt att vid landsvägskörning vanligtvis köra fordonet med förbränningsmotorn under uppladdning av energikällan (batteriet eller batterierna) och eventuellt ibland, såsom vid omkörningar, uppförsbackar eller dy- likt, med ett energltillskott från energikällan, för att vid körning i stadstrafik ha tillräcklig mängd energi lagrad i batteriet för att där kunna köra fordonet med enbart elektrisk drivning. Därvid kan för- delningen av lasten mellan förbränningsmotorn och batteriet styras efter givna kriterier för att uppnå en optimal sådan fördelning med avseende på miljökrav och med avseende på drifttid och driftegen- skaper hos hybriddrivanordningen.Hybrid drive devices for vehicles are used to take advantage of the advantage that internal combustion engines have in terms of the ability to carry in the vehicle fuel that is sufficient for a long distance and the advantage of battery operation in terms of absence of emissions (emissions) and environmental friendliness . Thus, when driving on the road, it is usually advantageous to drive the vehicle with the internal combustion engine while charging the energy source (the battery or batteries) and possibly sometimes, such as overtaking, uphill slopes or the like, with an energy supplement from the energy source. energy stored in the battery to be able to drive the vehicle with only electric drive. In this case, the distribution of the load between the internal combustion engine and the battery can be controlled according to given criteria in order to achieve an optimal such distribution with regard to environmental requirements and with regard to the operating time and operating characteristics of the hybrid drive device.
Hybriddrivanordningar av detta slag för hjulfordon är kända genom exempelvis DE-A1-41 18 678 och US-A-3 796 278. 10 15 20 25 30 35 514 510 3,., ...... , SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en hybrid- drivanordning av inledningsvis definierat slag, vilken möjliggör ett till tidigare kända sådana hybriddrivanordningar förbättrat utnytt- jande av möjligheten att kombinera förbränningsmotorn och nämnda energikälla via energiomvandlaren, speciellt genom att uppnå en stor frihet att anpassa de olika energiflödena vad gäller storlek och riktning till rådande driftsbetingelser, såsom möjlighet att låta förbränningsmotorn arbeta vid givna optimala varvtal och moment.Hybrid drive devices of this kind for wheeled vehicles are known from, for example, DE-A1-41 18 678 and US-A-3 796 278. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is to provide a hybrid drive device of an initially defined type, which enables an improved use of the possibility of combining the internal combustion engine and said energy source via previously converted such hybrid devices, in particular by achieving a great freedom to adapt the different energy flows. applies to size and direction to prevailing operating conditions, such as the possibility of letting the internal combustion engine operate at given optimal speeds and torques.
Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att hos en hybrid- drivanordning av inledningsvis definierat slag förse energiomvand- laren med en enhet anordnad att kunna påverka momentet hos en drivaxel utgående från energiomvandlaren utan förändring av denna axels varvtal eller förändring av varvtalet hos förbrännings- motorns utgående axel, och genom att anordningen innefattar en reglerinrättning anordnad att samordna styrning av energiflöden till eller från förbränningsmotorn, den elektriska maskinen och nämnda enhet Härigenom blir det möjligt att uppnå en hög verkningsgrad hos för- bränningsmotorn, eftersom förekomsten av nämnda enhet i kombi- nation med den elektriska energiomvandlaren ger en ökad frihet att låta förbränningsmotorn arbeta vid optimalt varvtal och moment, vilket dessutom har till följd att de av förbränningsmotorn avgivna emissionerna kan hållas på en förhållandevis låg nivå. Således blir det möjligt att påverka momentet hos drivaxeln utan förändring av denna axels varvtal, vilket gör det möjligt att bibehålla ett oföränd- rat varvtal om så önskas hos förbränningsmotorns utgående axel trots att momentet på nämnda drivaxel förändras. Detta kan åstad- kommas genom lämpligt styrande av energiomvandlaren (dess elektriska maskin). Ehuru den uppfinningsenliga hybriddrivanord- ningen egentligen är ett parallellhybridsystem erhålles på detta sätt en seriehybridfunktion i den meningen att varvtalet och vrid- 10 15 20 25 30 35 514 510 _,,4 momentet hos förbränningsmotorn inte bestäms av varvtalet och vridmomentet hos nämnda drivaxel - i fallet av ett hjulfordon detta fordons hjulaxel.This object is achieved according to the invention by providing in a hybrid drive device of an initially defined type the energy converter with a unit arranged to be able to influence the torque of a drive shaft emanating from the energy converter without changing this shaft speed or changing the speed of the internal combustion engine output shaft. , and in that the device comprises a control device arranged to coordinate control of energy flows to or from the internal combustion engine, the electric machine and said unit. This makes it possible to achieve a high efficiency of the internal combustion engine, since the presence of said unit in combination with the The electrical energy converter gives an increased freedom to let the internal combustion engine operate at optimal speed and torque, which also has the consequence that the emissions emitted by the internal combustion engine can be kept at a relatively low level. Thus, it becomes possible to influence the torque of the drive shaft without changing the speed of this shaft, which makes it possible to maintain an unchanged speed if desired at the output shaft of the internal combustion engine even though the torque on said drive shaft changes. This can be achieved by appropriately controlling the energy converter (its electrical machine). Although the hybrid drive device according to the invention is in fact a parallel hybrid system, a series hybrid function is obtained in this way in the sense that the speed and the torque of the internal combustion engine are not determined by the speed and the torque of said drive shaft - the case of a wheeled vehicle the wheel axle of that vehicle.
Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda enhet en andra elektrisk maskin med åtminstone en till nämnda utgående drivaxel ansluten rotor och en stator, varvid åt- minstone en av statorn och rotorn hos den andra elektriska maski- nen är försedd med lindningar och en energikälla är anordnad att utbyta elektrisk energi med sistnämnda lindningar via växelspän- ning i nämnda lindningar för magnetiskt kraftöverförande samver- kan av den andra maskinens rotor och stator och därmed mellan statorn och nämnda från energiomvandlaren utgående drivaxel.According to a preferred embodiment of the invention, said unit comprises a second electric machine with at least one rotor connected to said output shaft and a stator, wherein at least one of the stator and the rotor of the second electric machine is provided with windings and an energy source is arranged to exchange electrical energy with the latter windings via alternating voltage in said windings for magnetic force-transmitting interaction of the rotor and stator of the second machine and thus between the stator and the drive shaft emanating from the energy converter.
Genom ett anordnande av en sådan andra elektrisk maskin hos energiomvandlaren blir det möjligt att via energitillförseln till denna maskins lindning giva ett momentbidrag till nämnda drivaxel helt oberoende av varvtalet hos förbränningsmotorns utgående axel.By arranging such a second electric machine at the energy converter, it becomes possible to supply a torque contribution to said drive shaft via the energy supply to the winding of this machine completely independent of the speed of the output shaft of the internal combustion engine.
Således kan den första maskinen styras helt oberoende av den andra maskinen för att möjliggöra ett önskat varvtal hos förbrän- ningsmotorns utgående axel vid ett givet varvtal hos drivaxeln, vil- ket kan vara betingat av varvtalet hos en med drivaxeln samman- kopplad hjulaxel, och det möjliga varvtalet hos förbränningsmotorns utgående axel kan varieras genom styrande av den första elek- triska maskinen, och samtidigt kan momentet på drivaxeln varieras helt oberoende därav via styrande av energitillförseln till nämnda andra elektriska maskin. Således kan förbränningsmotorns varvtal manövreras med hjälp av den elektriska frekvensen som matas på den första elektriska maskinens rotorlindningar. Följaktligen kom- mer hos denna anordning effekten hos drivaxeln att bestå av via förbränningsmotorn tillförd effekt, via den första elektriska maski- nens rotorlindningar tillförd effekt samt via den andra elektriska maskinens lindning tillförd effekt, vilket möjliggör många möjlighe- ter till att kombinera dessa tre komponenter för uppnående av op- timal drift av anordningen. Därvid kan effekterna i nämnda lind- ningar i vissa driftfall vara negativa, det vill säga energi matas från dessa till nämnda energikälla. En annan fördel är att denna anord- 10 15 20 25 30 35 514 510 M5 . .. ning uppvisar trefaldig redundans genom möjlighet till eldrift via statorn, eldrift via rotorlindningarna och förbränningsmotordrift, ex- empelvis genom sammanläsning av de båda rotorerna hos den första elektriska maskinen.Thus, the first machine can be controlled completely independently of the second machine to enable a desired speed of the output shaft of the internal combustion engine at a given speed of the drive shaft, which may be conditioned by the speed of a wheel shaft coupled to the drive shaft, and the The possible speed of the output shaft of the internal combustion engine can be varied by controlling the first electric machine, and at the same time the torque on the drive shaft can be varied completely independently thereof via controlling the energy supply to said second electric machine. Thus, the speed of the internal combustion engine can be operated by means of the electric frequency fed on the rotor windings of the first electric machine. Consequently, in this device, the power of the drive shaft will consist of power supplied via the internal combustion engine, power supplied via the rotor windings of the first electric machine and power supplied via the winding of the second electric machine, which enables many possibilities to combine these three components. to achieve optimal operation of the device. In this case, the effects in the said windings can in certain operating cases be negative, ie energy is supplied from these to the said energy source. Another advantage is that this device is 10 15 20 25 30 35 514 510 M5. .. shows threefold redundancy through the possibility of electric drive via the stator, electric drive via the rotor windings and internal combustion engine drive, for example by reading the two rotors of the first electric machine together.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen innefat- tar anordningen en inrättning för rotationsstyvt hoplåsande av rela- tivt varandra rörliga delar hos anordningen eller sådana delar med en stationär stomme, och den innefattar även en styrinrättning an- ordnad att styra låsinrättningen att intaga ett nämnda delar hoplå- sande eller från varandra frigivande läge i beroende av anordning- ens driftsbetingelser. Härigenom kan vid behov någon eller båda elektriska maskinerna eller förbränningsmotorn kopplas bort och drivanordningen ändå fungera och/eller eventuellt negativa följder av bortkopplande av någon av de elektriska maskinerna eller för- bränningsmotorn kan undvikas.According to another preferred embodiment of the invention, the device comprises a device for rotationally rigidly interlocking relatively movable parts of the device or such parts with a stationary body, and it also comprises a control device arranged to control the locking device to take said parts interlocking or disengaging position depending on the operating conditions of the device. As a result, if necessary, one or both of the electric machines or the internal combustion engine can be disconnected and the drive device can still function and / or any negative consequences of disconnecting one of the electric machines or the internal combustion engine can be avoided.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen som ut- gör en vidareutveckling av just nämnda utföringsform innefattar låsinrättningen organ anordnade att möjliggöra hoplåsning av den från förbränningsmotorn utgående axeln med nämnda drivaxel, var- vid detta företrädesvis sker genom att låsorganen är anordnade att rotationsstyvt hoplåsa nämnda första och andra rotor hos ener- giomvandlaren. Därigenom blir det möjligt att driva drivaxeln endast genom förbränningsmotorn om så önskas, men det är därvid även möjligt att endast den första elektriska maskinen är bortkopplad men vid behov effekt tillföres drivaxeln via statorlindningen.According to another preferred embodiment of the invention which constitutes a further development of said embodiment, the locking device comprises means arranged to enable locking of the shaft emanating from the internal combustion engine with said drive shaft, this preferably taking place by the locking means being arranged to rotationally first lock said and other rotors of the energy converter. This makes it possible to drive the drive shaft only through the internal combustion engine if desired, but it is also possible that only the first electric machine is disconnected, but if necessary power is supplied to the drive shaft via the stator winding.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är styrin- rättningen anordnad att göra läget hos nämnda låsorgan beroende av om energiutbyte föreligger mellan nämnda rotorlindningar och den därmed växelverkande energikällan och automatiskt bryta hoplåsningen vid etablerande av en elektrisk ström mellan energi- källan och rotorlindningarna och aktivera hoplåsningen när sådan ström försvinner. Härigenom uppnås en passiv driftsäkerhet genom att förbränningsmotorn blir direktkopplad till drivaxeln om möjlighet 10 15 20 25 30 35 514 510 M6 till energitillförsel via energikällan till rotorlindningarna uteblir, vil- ket i fallet vid en energikälla i form av ett batteri och en omriktare anordnad mellan batteriet och rotorlindningen kan uppstå vid ett bortfallande av omriktarens funktion.According to another preferred embodiment of the invention, the control device is arranged to make the position of said locking means dependent on whether energy exchange exists between said rotor windings and the energy source interacting therewith and automatically break the interlock when establishing an electric current between the energy source and the rotor windings and activate the interlock. when such current disappears. In this way a passive reliability is achieved by the internal combustion engine being directly connected to the drive shaft if the possibility of 15 15 20 25 30 35 514 510 M6 for energy supply via the energy source to the rotor windings is absent, which in the case of an energy source in the form of a battery and a converter arranged between the battery and the rotor winding may occur in the event of a failure of the drive function.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen innefat- tar låsinrättningen organ anordnade att möjliggöra en rotationsstyv låsning av förbränningsmotorns utgående axel relativt en stationär stomme, och styrinrättningen är anordnad att styra sistnämnda lås- organ att åstadkomma sådan låsning så länge som förbrännings- motorn är avstängd. När förbränningsmotorn är avstängd kan på detta sätt dess utgående axel låsas fast för klarande av exempelvis ett rent eldriftsfall via rotorlindningarna i vilket förbränningsmotorns kompression inte skulle kunna hålla emot reaktionsmomentet från belastningen på drivaxeln, såsom i fordonsfallet via hjulaxeln vid körning.According to another preferred embodiment of the invention, the locking device comprises means arranged to enable a rotationally rigid locking of the output shaft of the internal combustion engine relative to a stationary body, and the control device is arranged to control the latter locking means to effect such locking as long as the internal combustion engine is shut off. When the internal combustion engine is switched off, its output shaft can in this way be locked to clear, for example, a pure electric drive case via the rotor windings in which the compression of the internal combustion engine could not withstand the reaction moment from the load on the drive shaft.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är den första och andra rotorn väsentligen koncentriskt anordnade med den första mottagen i ett utrymme omslutet av den andra för alst- rande av väsentligen radiella magnetiska flöden däremellan, den andra rotorns axel är ihålig och anordnad att mottaga den första rotorns axel anordnad att skjuta igenom och ut förbi den andra ro- torns axel, släpringar för överföring av elektricitet mellan nämnda energikälla och den första rotorns lindningar är anordnade på den motsatt utrymmet ut ur den andra rotorns axel skjutande delen av den första rotorns axel, och den första rotorns axel är ihålig för hy- sande av ledningar för elektriskt förbindande av släpringarna med den första rotorns lindningar. Härigenom blir det trots utformandet av den elektriska maskinen som en så kallad radialmaskin med den lindningsförsedda rotorn omgiven av den andra rotorn med de för- delar ur kraftöverföringssynpunkt en sådan maskin har mycket en- kelt att åstadkomma anslutning av den första rotorns lindningar till elektricitet. 10 15 20 25 30 35 .514 _.5_1Û_.According to another preferred embodiment of the invention, the first and second rotors are arranged substantially concentrically with the first received in a space enclosed by the second for generating substantially radial magnetic fluxes therebetween, the shaft of the second rotor is hollow and arranged to receive the first the shaft of the rotor arranged to project through and out past the shaft of the second rotor, slip rings for transmitting electricity between said energy source and the windings of the first rotor are arranged on the opposite space sliding part of the shaft of the first rotor out of the shaft of the second rotor, and the shaft of the first rotor is hollow for housing wires for electrically connecting the slip rings to the windings of the first rotor. As a result, despite the design of the electric machine, a so-called radial machine with the wound rotor provided is surrounded by the second rotor with the advantages from a power transmission point of view such a machine has a very easy connection of the first rotor windings to electricity. 10 15 20 25 30 35 .514 _.5_1Û_.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen bildar den andra rotorn hos den första elektriska maskinen rotorn för den andra elektriska maskinen, och statorn är anordnad radiellt utvän- digt om den andra rotorn för påverkan därav via väsentligen radi- ella magnetflöden. En sådan så kallad dubbelradialmaskin uppvisar en rad fördelar, av vilka följande kan nämnas: den har ett kompakt utförande och ryms inom en konventionell växellåda hos ett hjulfor- don tack vare kort axial längd. Lager i energiomvandlaren kan und- vikas om lager hos förbränningsmotorn och en förefintlig växellåda utnyttjas. Släpringar ryms i navet på den roterande lindningen om detta önskas. De axiella krafterna i energiomvandlaren blir låga.According to another preferred embodiment of the invention, the second rotor of the first electric machine forms the rotor of the second electric machine, and the stator is arranged radially outside the second rotor for actuation thereof via substantially radial magnetic fluxes. Such a so-called double radial machine has a number of advantages, of which the following can be mentioned: it has a compact design and fits within a conventional gearbox of a wheeled vehicle due to its short axial length. Bearings in the energy converter can be avoided if bearings in the internal combustion engine and an existing gearbox are used. Slip rings fit in the hub of the rotating winding if desired. The axial forces in the energy converter become low.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen bildar den andra rotorn hos den första elektriska maskinen rotorn för den andra elektriska maskinen, och statorn är anordnad att samverka med i riktningen av den andra rotorns rotationsaxel väsentligen axiellt riktade ytor hos den andra rotorn via ett väsentligen axiellt magnetflöde mellan statorn och denna rotor. Härigenom uppnås en så kallad radialaxialmaskin med bland annat följande fördelar. Ef- tersom det är möjligt att hos en hybriddrivanordning av detta slag utnyttja den med förbränningsmotorn utgående axel förbundna första, lindningsförsedda rotorn som svänghjul uppnås en bättre svänghjulsverkan vid denna utformning tack vare möjlighet till en större diameter hos den första rotorn. En annan fördel är att de båda magnetiska kretsarna separeras. Kombinationen av radial och axial maskin är intressant, genom att krav på markfri gång leder till krav på minimal diameter, medan det finns utrymme i axiell riktning.According to another preferred embodiment of the invention, the second rotor of the first electric machine forms the rotor of the second electric machine, and the stator is arranged to co-operate with substantially axially directed surfaces of the second rotor in the direction of the axis of rotation of the second rotor via a substantially axial magnetic flux. between the stator and this rotor. In this way, a so-called radial axial machine is achieved with, among other things, the following advantages. Since it is possible in a hybrid drive device of this kind to use the first, winding rotor provided with the shaft starting from the internal combustion engine as a flywheel, a better flywheel action is achieved in this design due to the possibility of a larger diameter of the first rotor. Another advantage is that the two magnetic circuits are separated. The combination of radial and axial machine is interesting, in that requirements for groundless running lead to requirements for minimal diameter, while there is space in the axial direction.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken utgör en vidareutveckling av sistnämnda utföringsform, är statorn och den andra rotorn anordnade att samverka magnetiskt kraft- överförande via väsentligen axiella luftgap mellan ytor hos dessa, och antalet sådana axiella luftgap är 2n, varvid n är ett heltal z 1.According to another preferred embodiment of the invention, which constitutes a further development of the latter embodiment, the stator and the second rotor are arranged to cooperate magnetic force transmission via substantially axial air gaps between surfaces thereof, and the number of such axial air gaps is 2n, where n is a integer from 1.
Härigenom uppnås ett utbalanserande av de axiella krafter som varje luftgap skapar och vilka vill dra samman rotorn och statorn, 10 15 20 25 30 35 514 510 .-.8 w _, så att kraftiga axiallager, som annars skulle krävas för att ta upp dessa axiella krafter, kan utelämnas.This achieves a balancing of the axial forces which each air gap creates and which want to contract the rotor and the stator, so that strong axial bearings, which would otherwise be required to absorb these axial forces, can be omitted.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen uppvisar den andra rotorn flera axiellt åtskilda rotorskivor och statorn flera axiellt åtskilda statordelar, och statordelarna och rotorskivorna är anordnade omväxlande i axiell riktning för magnetisk kraftöverfö- ring däremellan. På detta sätt blir det möjligt att uppnå mycket stora krafter och därmed moment på den andra rotorn och därmed drivaxeln via ett adderande av krafterna från varje par av ytor hos statordel och rotorskiva vid respektive axiella luftgap.According to another preferred embodiment of the invention, the second rotor has several axially spaced rotor disks and the stator has several axially spaced stator parts, and the stator parts and the rotor disks are arranged alternately in the axial direction for magnetic power transmission therebetween. In this way it becomes possible to achieve very large forces and thus torques on the second rotor and thus the drive shaft via an addition of the forces from each pair of surfaces of the stator part and rotor disk at the respective axial air gaps.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är sta- torn anordnad att verka på väsentligen axiellt riktade ytor hos den andra rotorn från i axiellt hänseende motsatt håll mot den första rotorns inverkan på den andra rotorn via väsentligen axiellt riktade magnetflöden. Härigenom uppnås en så kallad dubbelaxialmaskin, vilken bland annat har fördelen av att man kan ha mindre luftgap, vilket leder till ett högre möjligt moment för en given volym.According to another preferred embodiment of the invention, the stator is arranged to act on substantially axially directed surfaces of the second rotor from an axially opposite direction to the action of the first rotor on the second rotor via substantially axially directed magnetic fluxes. In this way, a so-called double-axle machine is achieved, which, among other things, has the advantage of having a smaller air gap, which leads to a higher possible torque for a given volume.
Dessutom kan svänghjulskàpans diameter utnyttjas maximalt när den lindningsförsedda rotorn utnyttjas som svänghjul, vilket ger bättre svänghjulsfunktion.In addition, the diameter of the flywheel housing can be utilized to the maximum when the wound rotor provided is used as a flywheel, which provides better flywheel function.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är den andra elektriska maskinen en reluktansmaskin med på sin rotor magnetiskt präglade poler för ökande av reaktansen mellan statorn och rotorn vid polerna i förhållande till mellan dessa poler. Härige- nom uppnås fördelen jämfört med en permanentmagnetmaskin, det vill säga anordnande av permanentmagneter på rotorn för samver- kande med statorns lindningar istället, att järnförlusterna elimineras när den andra maskinen är deaktiverad, det vill säga när man en- dast vill driva drivaxeln via förbränningsmotorn eller väljer att köra eldrift med endast den första maskinen aktiverad. En sådan maskin uppvisar även hög verkningsgrad, och dess rotor får en enkel ut- formning. En annan fördel med en reluktansmaskin i förhållande till en permanentmagnetmaskin är att det i reluktansmaskinfallet inte 10 15 20 25 30 35 514 510 , M9 M ,. behövs några rotorlägesavkännare, då rotorn hela tiden kommer att anpassa sig till statorn.According to another preferred embodiment of the invention, the second electrical machine is a reluctance machine with poles magnetically embossed on its rotor for increasing the reactance between the stator and the rotor at the poles relative to between these poles. This achieves the advantage compared to a permanent magnet machine, ie arranging permanent magnets on the rotor for cooperating with the stator windings instead, that the iron losses are eliminated when the other machine is deactivated, ie when you only want to drive the drive shaft via the internal combustion engine. or chooses to run electric mode with only the first machine activated. Such a machine also has a high efficiency, and its rotor has a simple design. Another advantage of a reluctance machine over a permanent magnet machine is that in the case of a reluctance machine it does not have 514 510, M9 M,. some rotor position sensors are needed, as the rotor will constantly adapt to the stator.
Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken utgör en vidareutveckling av sistnämnda utföringsform, innefattar anord- ningen medel för att öka förhållandet mellan reaktansen för ett magnetiskt flöde via statorn, till en magnetiskt präglad pol hos ro- torn och åter till statorn via en intilliggande magnetiskt präglad pol hos rotorn i förhållande till reaktansen för ett magnetiskt flöde via statorn, till ett parti mellan magnetiskt präglade poler hos rotorn och sedan åter till statorn, varigenom det moment som via stator- lindningarna kan påföras rotorn och därmed drivaxeln ökas.According to a preferred embodiment of the invention, which constitutes a further development of the latter embodiment, the device comprises means for increasing the ratio between the reactance of a magnetic flux via the stator, to a magnetically embossed pole of the rotor and back to the stator via an adjacent magnetic embossed pole of the rotor in relation to the reactance of a magnetic flux via the stator, to a portion between magnetically embossed poles of the rotor and then back to the stator, whereby the torque which can be applied to the rotor via the stator windings and thus the drive shaft is increased.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda medel bildade av väsentligen mitt för partierna mellan två intilliggande magnetiskt präglade poler i rotorn inlagda stycken av ett material anordnat att fungera som en barriär för magnetiskt flöde för att minska reaktansen för magnetiskt flöde som går mellan statorn och rotorn via nämnda partier. Härigenom ökas effektivt det moment som kan överföras på den andra maskinens rotor.According to another preferred embodiment of the invention, said means are formed by pieces of a material inserted substantially in the middle of the portions between two adjacent magnetically embedded poles in the rotor arranged to act as a magnetic flux barrier to reduce the reactance of magnetic flux passing between the stator and the rotor via said portions. This effectively increases the torque that can be transmitted on the rotor of the other machine.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen uppvisar den andra rotorn permanentmagneter på motsatt sida därav mot de magnetiskt präglade polerna för samverkan med lindningarna hos den första rotorn, och den magnetiska präglingen på rotorns ena sida och anordnandet av permanentmagneter på dess motsatta sida är så avpassade efter varandra att magnetflöden genom rotorn härrörande å ena sidan från permanentmagneterna och å andra si- dan från reluktansmaskinen löper åt väsentligen motsatta håll och till väsentlig del tar ut varandra. Härigenom kan tjockleken hos den andra rotorn minimeras och därmed kostnader sparas, då man vad gäller mättningen i järnet endast behöver ta hänsyn till en maskin.According to another preferred embodiment of the invention, the second rotor has permanent magnets on opposite sides thereof to the magnetically embossed poles for cooperating with the windings of the first rotor, and the magnetic embossing on one side of the rotor and the arrangement of permanent magnets on its opposite side are so adapted to that magnetic fluxes through the rotor originating on the one hand from the permanent magnets and on the other hand from the reluctance machine run in substantially opposite directions and substantially take each other out. In this way, the thickness of the second rotor can be minimized and thus costs saved, since in terms of saturation in the iron only one machine needs to be taken into account.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är den första rotorn anordnad på en på förbränningsmotorsidan av ener- giomvandlaren ingående axel, och den innefattar organ anordnade 10 15 20 25 30 35 514 510 1o att upprätta en elektrisk förbindning mellan den första rotorns lin~ dingar och energikällan parallellt med en förbindning av dessa via borstar anliggande mot släpringarna vid stillastående utgående axel hos förbränningsmotorn. Härigenom tillförsäkras att borstarna inte förstörs då förbränningsmotorn står stilla, eftersom i annat fall cirkulerande strömmar och borstspänningsfall skulle kunna bränna borstarna och/eller släpningarna när borstarna och släpringarna står stilla mot varandra och anordningen körs i eldrift.According to another preferred embodiment of the invention, the first rotor is arranged on a shaft included on the internal combustion engine side of the energy converter, and it comprises means arranged to establish an electrical connection between the windings of the first rotor and the energy source in parallel with a connection of these via brushes abutting against the slip rings at a stationary output shaft of the internal combustion engine. This ensures that the brushes are not destroyed when the internal combustion engine is stationary, as otherwise circulating currents and brush voltage drops could burn the brushes and / or tugs when the brushes and slip rings are stationary against each other and the device is running in electric mode.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda energikälla en likströmskälla, såsom ett elektriskt batteri, och denna är förbunden med nämnda lindningar via en omriktare.According to another preferred embodiment of the invention, said energy source is a direct current source, such as an electric battery, and this is connected to said windings via a converter.
Härigenom kan energiutbyte enkelt ske på önskat sätt mellan lind- ningarna och energikällan och frekvensen hos en till lindningarna matad växelspänning varieras enligt önskemål.In this way, energy exchange can easily take place in the desired manner between the windings and the energy source, and the frequency of an alternating voltage supplied to the windings is varied as desired.
Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda enhet en växel med varierbar utväxling ansluten till en av energlomvandlarens rotorer, och denna växel och en inrättning för styrande av energiutbytet mellan energikällan och den med lind- ningar försedda rotorn är anordnade att samverka, Härigenom åstadkommes exempelvis ett ökande av momentet hos drivaxeln genom en nedväxling hos nämnda växel, vilket egentligen skulle leda till ett lägre varvtal hos drivaxeln utan någon förändring av varvtalet hos förbränningsmotorns utgående axel, men för kompen- sering av detta styrs då den första elektriska maskinen att öka varvtalet, så att drivaxelns varvtal bibehàlles utan förändring av varvtalet hos förbränningsmotorns utgående axel.According to another preferred embodiment of the invention, said unit is a gear with variable gear connected to one of the rotors of the energy converter, and this gear and a device for controlling the energy exchange between the energy source and the rotor provided with windings are arranged to cooperate. an increase in the torque of the drive shaft by a downshift of said gear, which would actually lead to a lower speed of the drive shaft without any change in the speed of the output shaft of the internal combustion engine, but to compensate for this the first electric machine is controlled to increase the speed, so that the speed of the drive shaft is maintained without changing the speed of the output shaft of the internal combustion engine.
Uppfinningen avser även olika utföringsformer av anordningen med olika egenskaper hos reglerinrättningen definierade i bifogade osjälvständiga patentkrav med fördelar som är speciellt accentue- rade vid användande av hybriddrivanordningen i ett hjulfordon, och dessa "driftsformer" kommer att beskrivas i den detaljerade be- skrivningen av föredragna utföringsformer av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 514 510 11 Uppfinningen avser även en farkost såsom ett hjulfordon, spårbundna fordon och ett fartyg, utrustat med en hybriddriv- anordning enligt något av bifogade patentkrav inriktade på en så- dan anordning. Fördelarna av utnyttjande av en sådan anordning speciellt vid hjulfordon framgår av ovanstående resonemang och efterföljande beskrivning.The invention also relates to different embodiments of the device with different properties of the control device defined in the appended dependent claims with advantages which are particularly accentuated when using the hybrid drive device in a wheeled vehicle, and these "operating modes" will be described in the detailed description of preferred embodiments. of the invention. The invention also relates to a vehicle such as a wheeled vehicle, rail-bound vehicles and a ship, equipped with a hybrid drive device according to any one of the appended claims directed to such a device. The advantages of utilizing such a device, especially in wheeled vehicles, appear from the above reasoning and the following description.
Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfinningen framgår av övriga osjälvständiga patentkrav samt den efterföljande beskrivningen.Additional advantages and advantageous features of the invention appear from the other dependent claims and the following description.
KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Härefter beskrivs endast i egenskap av exempel anförda, före- dragna utföringsformer av uppfinningen under hänvisning till bifo- gade ritningar, på vilka: Fig 1 är en förenklad vy av en hybriddrivanordning enligt en första föredragen utföringsform av uppfinningen, fig 2 är en något mera detaljerad vy av anordningen enligt fig 1, fig 3 är en fig 2 motsvarande vy av anordningen enligt fig 1 i relativt fig 2 något modifierad form, fig 4 är en mycket schematiserad vy illustrerande ett snitt ige- nom energiomvandlaren hos anordningen enligt fig 1, fig 5 är ett effektflödesdiagram för olika driftsformer hos en hyb- riddrivanordning av uppfinningsenligt slag, fig 6 är ett radiellt snitt igenom energiomvandlaren hos en hyb- riddrivanordning enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen med den andra maskinen hos energiom- vandlaren i form av en synkron reluktansmaskin, 10 15 20 25 30 35 fig 7 fig 8 fig 9 fig 10 fig 11 fig 12 fig 13 fig 14 514 510 12 är en detaljvy av en del av rotorn hos den synkrona reluk- tansmaskinen enligt fig 6 i speciellt utförande, är en fig 7 motsvarande vy med annorlunda utformning hos rotorn, är en fig 7 motsvarande vy illustrerande magnetflödesba- nan i den rotor som är gemensam för de båda elektriska maskinerna hos energiomvandlaren enligt fig 6, är en fig 2 motsvarande vy av energiomvandlaren hos en hybrlddrivanordning enligt en andra föredragen utförings- form av uppfinningen, är en fig 10 motsvarande vy av energiomvandlaren hos en hybrlddrivanordning enligt en tredje föredragen utförings- form av uppfinningen, är en fig 2 motsvarande vy av hybriddrivanordningen enligt en fjärde föredragen utföringsform av uppfinningen, är en fig 2 motsvarande vy av en hybriddrivanorning enligt en femte föredragen utföringsform av uppfinningen , och är en fig 1 motsvarande vy av en hybrlddrivanordning en- ligt en sjätte föredragen utföringsform av uppfinningen.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Hereinafter, by way of example only, preferred embodiments of the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which: Fig. 1 is a simplified view of a hybrid drive device according to a first preferred embodiment of the invention; a slightly more detailed view of the device according to Fig. 1, Fig. 3 is a Fig. 2 corresponding view of the device according to Fig. 1 in relatively Fig. 2 slightly modified form, Fig. 4 is a very schematic view illustrating a section through the energy converter of the device according to Figs. Fig. 5 is a power flow diagram for different operating modes of a hybrid drive device of the invention, Fig. 6 is a radial section through the energy converter of a hybrid drive device according to a second preferred embodiment of the invention with the second machine of the energy converter in the form of a synchronous reluctance machine, 10 15 20 25 30 35 fig 7 fig 8 fig 9 fig 10 fig 11 fig 12 fig 13 fig 14 514 510 12 ä is a detail view of a part of the rotor of the synchronous reluctance machine according to Fig. 6 in a special embodiment, a Fig. 7 corresponding view with a different design of the rotor, a Fig. 7 corresponding view illustrating the magnetic flux path in the rotor which is common to the two electrical machines of the energy converter according to Fig. 6, a Fig. 2 corresponding view of the energy converter of a hybrid drive device according to a second preferred embodiment of the invention, a Fig. 10 corresponding view of the energy converter of a hybrid drive device according to a third preferred embodiment of invention, is a Fig. 2 corresponding view of the hybrid drive device according to a fourth preferred embodiment of the invention, a Fig. 2 is a corresponding view of a hybrid drive device according to a fifth preferred embodiment of the invention, and is a Fig. 1 corresponding view of a hybrid drive device according to a sixth preferred embodiment of the invention.
DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPFINNINGEN l fig 1 illustreras schematiskt principen för den uppfinningsenliga hybriddrivanordningen och hur en föredragen utföringsform därav kan vara uppbyggd. Anordningen innefattar en förbränningsmotor 1 med en utgående axel 2, vilken bildar en ingående axel hos en energiomvandlare 3 som i sin tur innefattar två elektriska maskiner, nämligen en första elektrisk maskin bildad genom en med nämnda 10 15 20 25 30 35 514 510 13 utgående axel 2 förbunden första rotor 4 och en denna omgivande andra rotor 5 och en andra elektrisk maskin bildad av den andra rotorn 5 och en denna omgivande stator 6. De två delarna hos res- pektive elektriska maskin är anordnade att samverka magnetiskt kraftöverförande med varandra. För att åstadkomma detta är den första rotorn 4 samt statorn försedd med lindningar, och anord- ningen innefattar en energikälla i form av ett elektriskt batteri 7, vil- ket är anslutet till nämnda lindningar via var sin omriktare 8, 9 för omvandlande av likspänningen från batteriet till en växelspänning hos lindningarna eller vid matning av energi åt motsatt håll en om- vandling av växelspänning till likspänning. Energi kan även matas mellan omriktarna. Vidare kan den andra rotorn 5 uppvisar invän- digt anordnade permanentmagneter för samverkan med mittemot dessa anordnade rotorlindningar och på den yttre sidan även per- manentmagneter för samverkande med statorlindningarna. Därvid kan omriktarna exempelvis vara anordnade att alstra en tre- fasspänning på nämnda lindningar, men annat fastal är även möj- ligt.DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS OF THE INVENTION Fig. 1 schematically illustrates the principle of the hybrid drive device according to the invention and how a preferred embodiment thereof can be constructed. The device comprises an internal combustion engine 1 with an output shaft 2, which forms an input shaft of an energy converter 3 which in turn comprises two electric machines, namely a first electric machine formed by an output shaft with said output shaft. 2 connected first rotor 4 and a second rotor 5 surrounding it and a second electric machine formed by the second rotor 5 and a stator 6 surrounding it. To achieve this, the first rotor 4 and the stator are provided with windings, and the device comprises an energy source in the form of an electric battery 7, which is connected to said windings via respective inverters 8, 9 for converting the direct voltage from the battery to an alternating voltage at the windings or when supplying energy in the opposite direction a conversion of alternating voltage to direct voltage. Energy can also be fed between the inverters. Furthermore, the second rotor 5 can have internally arranged permanent magnets for co-operation with rotor windings arranged opposite them and on the outer side also permanent magnets for co-operation with the stator windings. In this case, the inverters can, for example, be arranged to generate a three-phase voltage on the said windings, but other fasting is also possible.
Den andra rotorn 5 är förbunden med en drivaxel 10 utgående från energiomvandlaren, vilken vid en utformning enligt fig 2 kan erhålla en varvtalsnedväxling i en reduktionsväxel 11 och genom denna överföra sitt rotationsmoment till hjulaxeln 12 hos ett schematiskt antytt hjulfordon 13, såsom en personbil, lastbil eller dylikt. En växel 11 kan dock istället, såsom visas i fig 1, vara anordnad mel- lan förbränningsmotorns utgående axel och den första rotorn, var- vid denna växel då normalt har till uppgift att växla upp förbrän- ningsmotorns varvtal för att minska skillnadsvarvtalet mellan roto- rerna. l normalfallet kommer växeln 11 att ligga ”efter” rotorerna, såsom är visat i fig 2, men växeln har i fig 1 ritats ”före” rotorerna för att illustrera att även denna möjlighet finnes.The second rotor 5 is connected to a drive shaft 10 starting from the energy converter, which in a design according to Fig. 2 can obtain a speed downshift in a reduction gear 11 and thereby transmit its rotational torque to the wheel axle 12 of a schematically indicated wheeled vehicle 13, such as a car, truck etc. However, a gear 11 can instead, as shown in Fig. 1, be arranged between the output shaft of the internal combustion engine and the first rotor, this gear then normally having the task of shifting up the speed of the internal combustion engine in order to reduce the difference speed between the rotors. rerna. In the normal case, the gear 11 will be "after" the rotors, as shown in Fig. 2, but the gear has been drawn in Fig. 1 "before" the rotors to illustrate that this possibility also exists.
Anordningen innefattar vidare en schematiskt antydd reglerinrätt- ning 14 anordnad att samordna styrning av energiflöden till eller från förbränningsmotorn och de båda elektriska maskinerna. 10 15 20 25 30 35 514 510 14 Funktionen hos denna hybriddrivanordning och dess fördelar kom- mer att beskrivas längre fram. l fig 2 illustreras litet mera i detalj hur en hybriddrivanordning ar- betande enligt principen framställd i fig 1 kan se ut enligt en första föredragen utföringsform av uppfinningen, och här framgår den första rotorns och statorns lindningar 15 resp 16 samt de inre och yttre permanentmagneterna 17 resp 18 anordnade på den andra rotorn. Här visas hur släpringar 19 är anordnade pâ axeln hos den första rotorn inuti utrymmet avgränsat av den första rotorn för att elektriskt förbinda batteriet med den första rotorns lindningar. Där- vid görs detta på konventionellt sätt via mot släpringarna anlig- gande borstar 40, vilka kan lyftas bort från kontakt med släpring- arna via organ 39 (se fig 3). Därvid är schematiskt antydda organ 41 anordnade att vid sådant bortlyftande upprätta en metallisk kontakt mellan den första rotorns lindningar och energikällan. För att göra energiomvandlaren kompakt kan det vara en fördel att an- ordna släpringarna i nämnda utrymme, men för att komma åt dem bättre kan det även vara fördelaktigt att istället anordna dem på det sätt som är visat i fig 3.The device further comprises a schematically indicated control device 14 arranged to coordinate control of energy flows to or from the internal combustion engine and the two electric machines. 10 15 20 25 30 35 514 510 14 The function of this hybrid drive device and its advantages will be described later. Fig. 2 illustrates in a little more detail what a hybrid drive device operating according to the principle shown in Fig. 1 can look like according to a first preferred embodiment of the invention, and here the windings 15 and 16 of the first rotor and stator and the inner and outer permanent magnets 17 are shown. respectively 18 arranged on the second rotor. Here it is shown how slip rings 19 are arranged on the shaft of the first rotor within the space delimited by the first rotor to electrically connect the battery to the windings of the first rotor. This is done in a conventional manner via brushes 40 abutting against the slip rings, which can be lifted away from contact with the slip rings via means 39 (see Fig. 3). In this case, schematically indicated means 41 are arranged to establish a metallic contact between the windings of the first rotor and the energy source during such lifting. In order to make the energy converter compact, it may be an advantage to arrange the slip rings in said space, but in order to access them better, it may also be advantageous to instead arrange them in the manner shown in Fig. 3.
Hos utföringsformen enligt fig 3 är den andra rotorns axel, det vill säga drivaxeln 10, gjord ihålig och anordnad att mottaga den första rotorns axel, det vill säga förbränningsmotorns utgående axel 2, anordnad att skjuta igenom och ut förbi den andra rotorns axel.In the embodiment according to Fig. 3, the shaft of the second rotor, i.e. the drive shaft 10, is made hollow and arranged to receive the shaft of the first rotor, i.e. the output shaft 2 of the internal combustion engine, arranged to slide through and out past the shaft of the second rotor.
Släpringarna 19 är här anordnade på den ut ur den andra rotorns axel skjutande delen av den första rotorns axel för lätt åtkomlighet, medan även den första rotorns axel är gjord ihålig för hysande av ledningar 20 för elektriskt förbindande av släpringarna med den första rotorns lindningar 15.The slip rings 19 are here arranged on the part of the shaft of the first rotor sliding out of the axis of the second rotor for easy access, while the shaft of the first rotor is also made hollow for housing wires 20 for electrically connecting the slip rings to the windings 15 of the first rotor.
Nu skall med hjälp av fig 4 sambandet mellan effektflöden och överförda moment i beroende av varvtalen hos förbränningsmotorn, det vill säga den första rotorn, och drivaxeln, det vill säga den andra rotorn, hos den uppfinningsenliga hybriddrivanordningen för- klaras. För den till drivaxeln överförda effekten P4 gäller att den är 10 15 20 25 30 35 514 510 15 P1 + P2 + P3, varvid P1, P2 och P3 är via förbränningsmotorn, den första rotorns lindningar resp statorns lindningar tillförd effekt. Där- vid gäller för dessa: P1: kT1 X n1 P2 = KT1XÜ12 -' H1) P3 = KT3 X H2 Där är k 211/60, medan T1 är det via förbränningsmotorns utgående axel överförda vridmomentet och T3 är det på den andra rotorn via statorlindningen överförda vridmomentet. n1 och n2 är varvtalen hos den första rotorn resp den andra rotorn.Now, with the aid of Fig. 4, the connection between power flows and transmitted moments in dependence on the speeds of the internal combustion engine, i.e. the first rotor, and the drive shaft, i.e. the second rotor, of the hybrid drive device according to the invention will be explained. For the power P4 transmitted to the drive shaft, it applies that it is P1 + P2 + P3, whereby P1, P2 and P3 are supplied via the internal combustion engine, the windings of the first rotor and the windings of the stator, respectively. This applies to these: P1: kT1 X n1 P2 = KT1XÜ12 - 'H1) P3 = KT3 X H2 There is k 211/60, while T1 is the torque transmitted via the output shaft of the internal combustion engine and T3 is it on the other rotor via torque transmitted torque. n1 and n2 are the speeds of the first rotor and the second rotor, respectively.
Följaktligen gäller för vridmomentet T4 på drivaxeln att detta blir T1 + T3. l fig 5 visas effektflödet i beroende av olika varvtalsförhållanden mellan förbränningsmotorns utgående axel n1 och drivaxeln ng vid olika förhållanden mellan effekterna P1 och P4.Consequently, for the torque T4 on the drive shaft, this becomes T1 + T3. Fig. 5 shows the power flow in dependence on different speed ratios between the output shaft n1 of the internal combustion engine and the drive shaft ng at different ratios between the powers P1 and P4.
De raka pilarna 21 visar effektflödet från förbränningsmotorn till drivaxeln, medan "U-pilarna” 22 visar effektflödet mellan batteriet och den första maskinen och pilarna 23 effektflödet mellan stator- lindningen och batteriet. Här framgår exempelvis hur i fallet av nz > n1 och P4 = P1 rotorlindningarna matas genom pilen 22”. l fallet av n2 = n1 och P4 > P1 tillföres elektrisk energi drivaxeln via statorlind- ningarna enligt pilen 23', medan vid samma varvtalsförhållande och P4 < P1 energi matas i motsatt riktning till batteriet, såsom indikerat genom pilen 23”. l fig 6 illustreras en föredragen utföringsform av energiomvandlaren hos en hybriddrivanordningen enligt uppfinningen, hos vilken den andra elektriska maskinen utgörs av en synkron reluktansmaskin genom att den med drivaxeln förbundna andra rotorn 5 på sin yttre sida uppvisar magnetiskt präglade poler 24 för ökande av reaktan- sen mellan statorn 6 och rotorn vid polerna i förhållande till mellan dessa poler genom ett kortare luftgap där, så att en ström i stator- 10 15 20 25 30 35 514 510 16 lindningarna kommer att medföra att ett därav resulterande mag- netflöde kommer att söka sluta sig via rotorns järn på enklast möj- liga sätt, det vill säga där luftgapet mellan rotorn och statorn är minst, och står en pol snett i förhållande till det magnetiska flödet alstras ett moment på rotorn, vilket söker vrida in polen i inriktning relativt magnetflödet. Detta utgör konventionell teknik för synkrona reluktansmaskiner. Huvudfördelen med att använda sig av en syn- kron reluktansmaskin istället för en permanentmagnetmaskin som andra elektrisk maskin är att järnförlusterna elimineras när den andra elektriska maskinen är desaktiverad. l fallet av en perma- nentmagnetmaskin skulle dock statorlindningen 16 kunna utformas som en luftgapsförlagd lindning, såsom en ringlindning istället för en trumlindning. Genom att man slipper ”tänderna” 38 undviks flö- despulsationer och därmed värmealstring. l fig 7 visas hur stycken 25 av ett material, vilket kan vara luft, an- ordnat att fungera som en barriär för magnetiskt flöde för att minska reaktansen för magnetiskt flöde som går mellan statorn och rotorn via partier i rotorn mellan två intilliggande magnetiskt präg- lade poler är inlagda i rotorn. Härigenom kan reaktansen för ett magnetiskt flöde via statorn, till en magnetiskt präglad pol hos ro- torn och tillbaka till statorn via en intilliggande magnetiskt präglad pol hos rotorn i förhållande till reaktansen för ett magnetiskt flöde via statorn, till ett parti mellan magnetiskt präglade poler hos rotorn och sedan åter till statorn, ökas och därmed möjligheterna till mo- menttillskott via den andra elektriska maskinen förbättras. Här il- lustreras dessutom att mellanrummet mellan intilliggande poler fyllts igen med material 26 med låg permeabilitet för erhållande av en yttre slät yta hos rotorn, och genom detta visas att magnetiskt präglade poler inte måste innebära fysiskt präglade poler.The straight arrows 21 show the power flow from the internal combustion engine to the drive shaft, while the "U-arrows" 22 show the power flow between the battery and the first machine and the arrows 23 show the power flow between the stator winding and the battery. In the case of n2 = n1 and P4> P1, electrical energy is supplied to the drive shaft via the stator windings according to arrow 23 ', while at the same speed ratio and P4 <P1 energy is supplied in the opposite direction to the battery, as indicated by Fig. 6 illustrates a preferred embodiment of the energy converter of a hybrid drive device according to the invention, in which the second electric machine is constituted by a synchronous reluctance machine in that the second rotor 5 connected to the drive shaft has magnetically embossed poles 24 on its outer side for increasing of the reactance between the stator 6 and the rotor at the poles in relation to between these poles by a shorter lu ftgap there, so that a current in the stator windings will result in a magnetic flux resulting therefrom seeking to close via the rotor iron in the simplest possible way, i.e. where the air gap between the rotor and the stator is smallest, and if a pole is inclined in relation to the magnetic flux, a torque is generated on the rotor, which seeks to turn the pole in the direction relative to the magnetic flux. This is conventional technology for synchronous reluctance machines. The main advantage of using a synchronous reluctance machine instead of a permanent magnet machine like other electric machines is that the iron losses are eliminated when the other electric machine is deactivated. In the case of a permanent magnet machine, however, the stator winding 16 could be designed as an air gap-located winding, such as an annular winding instead of a drum winding. By avoiding the “teeth” 38, flow pulsations and thus heat generation are avoided. Fig. 7 shows how pieces 25 of a material, which may be air, are arranged to act as a barrier to magnetic flux in order to reduce the reactance of magnetic flux passing between the stator and the rotor via portions of the rotor between two adjacent magnetic fluxes. laid poles are inserted in the rotor. Hereby the reactance of a magnetic flux via the stator, to a magnetically embossed pole of the rotor and back to the stator via an adjacent magnetically embossed pole of the rotor relative to the reactance of a magnetic flux via the stator, to a portion between magnetically embossed poles of the rotor and then back to the stator, is increased and thus the possibilities for torque addition via the other electrical machine are improved. It is further illustrated here that the space between adjacent poles is filled with material 26 with low permeability to obtain an outer smooth surface of the rotor, and this shows that magnetically embossed poles do not have to mean physically embossed poles.
Vidare visar fig 8 en annan möjlighet att erhålla ett högt förhållande mellan nämnda reaktanser för möjlighet till god momentöverföring, vilken går ut på att rotorn innefattar flera i riktningen mot statorn på varandra lagda materialskikt 27, det vill säga rotorn är axiellt lami- nerad. Massiva eller laminerade poler är här instuckna för att föra 10 15 20 25 30 35 514 510 .f :al-T in flödet till de inre skikten. Det är även möjligt att utforma rotorn av ett anisotropt material, till exempel ett pulver, som har en hög permeabilitet i polriktningen och i rotorns tangentiella riktning samt en låg permeabilitet vinkelrätt mot dessa riktningar, för att uppnå ett högt nämnt förhållande. Således är då permeabiliteten hög i de med pilarna 28 och låg i de med pilarna 29 indikerade riktningarna i fig 9.Furthermore, Fig. 8 shows another possibility of obtaining a high ratio between said reactances for the possibility of good torque transmission, which means that the rotor comprises several material layers 27 superimposed in the direction of the stator, i.e. the rotor is axially laminated. Solid or laminated poles are inserted here to introduce the flow to the inner layers. It is also possible to design the rotor of an anisotropic material, for example a powder, which has a high permeability in the polar direction and in the tangential direction of the rotor and a low permeability perpendicular to these directions, in order to achieve a highly mentioned ratio. Thus, the permeability is then high in those with the arrows 28 and low in the directions indicated by the arrows 29 in Fig. 9.
I fig 9 visas vidare hur anordnandet av permanentmagneterna 17 på den andra rotorns inre sida är samordnat med utformandet av den magnetiska präglingen på rotorns utsida, närmare bestämt ge- nom att permanentmagneterna är anordnade väsentligen mitt för de magnetiskt präglade polerna, sä att magnetflöden genom rotorn härrörande å ena sidan från permanentmagneterna och å andra si- dan från reluktansmaskinen löper åt väsentligen motsatta håll och till väsentlig del tar ut varandra, så att tjockleken hos rotorn kan göras mindre, då man endast måste ta hänsyn till en maskin vad gäller mättningen av järnet. Här kan följaktligen den magnetiska kretsen sägas vara sammanlänkad med både statorn och de två rotorerna. l fig 10 visas en utföringsform av energiomvandlaren enligt uppfin- ningen i form av en så kallad dubbelaxialmaskin, det vill säga sta- torn 6 är anordnad att via sina lindningar 16 verka på väsentligen axiellt riktade ytor, det vill säga permanentmagneter 18 hos den andra rotorn 5 från i axiellt hänseende motsatt håll mot den första rotorns 4 inverkan på den andra rotorn via väsentligen axiellt rik- tade magnetflöden härrörande från rotorlindningarna 15. Förde- larna med en sådan maskin har avhandlats högre upp. l fig 11 visas en ytterligare variant av energiomvandlaren i form av en så kallad radialaxialmaskin, vilken skiljer sig från den i fig 2 vi- sade energiomvandlaren genom att statorn 6 är anordnad i rikt- ningen av rotorernas rotationsaxel väsentligen efter den andra ro- torn 5 för att samverka med i riktningen av den andra rotorns rota- tionsaxel väsentligen axiellt riktade ytor hos den andra rotorn, var- 10 15 20 25 30 35 510 514 18 vid dessa ytor är försedda med permanentmagneter 18, via ett vä- sentligen axiellt magnetflöde mellan statorn och denna rotor. För- delarna med en sådan utformning har ävenledes diskuterats högre upp.Fig. 9 further shows how the arrangement of the permanent magnets 17 on the inner side of the second rotor is coordinated with the design of the magnetic embossing on the outside of the rotor, more precisely in that the permanent magnets are arranged substantially opposite the magnetically embossed poles, so that magnetic fluxes through the rotor originating on the one hand from the permanent magnets and on the other hand from the reluctance machine running in substantially opposite directions and substantially taking each other out, so that the thickness of the rotor can be made smaller, as one only has to take into account one machine in the saturation of the iron . Here, consequently, the magnetic circuit can be said to be interconnected with both the stator and the two rotors. Fig. 10 shows an embodiment of the energy converter according to the invention in the form of a so-called double-axis machine, i.e. the stator 6 is arranged to act via its windings 16 on substantially axially directed surfaces, i.e. permanent magnets 18 of the second rotor 5 from an axially opposite direction to the action of the first rotor 4 on the second rotor via substantially axially directed magnetic fluxes originating from the rotor windings 15. The advantages of such a machine have been discussed higher up. Fig. 11 shows a further variant of the energy converter in the form of a so-called radial axial machine, which differs from the energy converter shown in Fig. 2 in that the stator 6 is arranged in the direction of the axis of rotation of the rotors substantially after the second rotor 5. to co-operate with in the direction of the axis of rotation of the second rotor substantially axially directed surfaces of the second rotor, wherein at these surfaces are provided with permanent magnets 18, via a substantially axial magnetic flux between the stator and this rotor. The advantages of such a design have also been discussed above.
I fig 12 illustreras en hybriddrivanordning enligt en utföringsform, som liksom utföringsformen enligt fig 11 har en energiomvandlare innefattande en så kallad radial-axial-maskin, men hos denna upp- visar den andra rotorn två rotorskivor 42, 43, vilka är anordnade på axiellt avstånd. Mellan dessa rotorskivor är statorn 6 anordnad, och denna är bildad av en ringformig kärna 44 i form av plàtband lin- dade likt en taperulle och kring denna utförd lindning 45, exempel- vis en trefaslindning. Denna maskin kan sägas vara av toroidtyp.Fig. 12 illustrates a hybrid drive device according to an embodiment which, like the embodiment according to Fig. 11, has an energy converter comprising a so-called radial-axial machine, but in which the second rotor has two rotor disks 42, 43, which are arranged at an axial distance . Arranged between these rotor disks is the stator 6, and this is formed by an annular core 44 in the form of plate strips wound like a tape roll and wound 45 formed around it, for example a three-phase winding. This machine can be said to be of the toroid type.
Statorn uppvisar ett axiellt luftgap 46, 47 mot respektive rotorskiva för magnetisk kraftöverföring där via väsentligen axiellt riktade flö- den. Genom anordnade av två sådana luftgap sker en utbalanse- ring av axiella krafter på rotorn och dyra axiallager erfordras därför ej. Kombinationen av radial och axial maskin är intressant, genom att krav på markfri gång leder till krav på minimal diameter, medan det finns utrymme i axiell riktning. Därvid är det fördelaktigt att maximera diametern på den första elektriska maskinen för att er- hålla så högt vridmoment som möjligt.The stator has an axial air gap 46, 47 against the respective rotor disk for magnetic force transmission there via substantially axially directed flows. By arranging two such air gaps, a balancing of axial forces takes place on the rotor and expensive axial bearings are therefore not required. The combination of radial and axial machine is interesting, in that requirements for groundless running lead to requirements for minimal diameter, while there is space in the axial direction. In this case, it is advantageous to maximize the diameter of the first electric machine in order to obtain as high a torque as possible.
Den i fig 13 visade utföringsformen av hybriddrivanordningen skiljer sig i huvudsak från den enligt fig 12 genom att en planetväxel 11 används här istället för att växla ned varvtalet hos den andra ro- torns axel 10 mot hjulaxeln. En planetväxel kan komma ifråga i in- stallationer med längdställd motor (till exempel mindre lastbilar), medan personbilar normalt har tvärställd motor, och då finns ett behov av att ”sidoförflytta” till hjulen utgående drivaxlar, så att växelalternativet enligt fig 12 är att föredraga. l fig 14 illustreras en i förhållande till de ovan diskuterade utform- ningarna modifierad utformning av hybriddrivanordningen, vilken inte uppvisar någon andra elektrisk maskin, utan istället är försedd med en växel 30 med varierbar utväxling, exempelvis en växel med 10 15 20 25 30 35 514 510 19 kontinuerligt variabel utväxling, en så kallad CVT (continous variable transmission), vilken är ansluten till axeln hos den elektriska maskinens andra rotor. En inrättning 31 för styrande av energiutbytet mellan batteriet 7 och rotorlindningarna hos den första rotorn är anordnad att samverka med växeln 30, så att det blir möjligt att ändra momentet på drivaxeln 10 utan att för den skull ändra varvtalet eller momentet på förbränningsmotorns utgående axel på sätt som ovan beskrivits.The embodiment of the hybrid drive device shown in Fig. 13 differs substantially from that of Fig. 12 in that a planetary gear 11 is used here instead of shifting down the speed of the shaft 10 of the other rotor to the wheel shaft. A planetary gear can be used in installations with a longitudinal engine (for example smaller trucks), while cars normally have a transverse engine, and then there is a need to "move sideways" to the wheels output drive shafts, so that the gear alternative according to Fig. 12 is preferable . Fig. 14 illustrates a modified modification of the hybrid drive device in relation to the embodiments discussed above, which does not have a second electric machine, but instead is provided with a gear 30 with variable gear ratio, for example a gear with 10 15 20 25 30 35 514 510 19 continuously variable transmission, a so-called CVT (continuous variable transmission), which is connected to the shaft of the second rotor of the electrical machine. A device 31 for controlling the energy exchange between the battery 7 and the rotor windings of the first rotor is arranged to cooperate with the gear 30, so that it becomes possible to change the torque on the drive shaft 10 without changing the speed or torque on the output shaft of the internal combustion engine in this way. as described above.
Genom anordnandet av växeln 30 respektive den andra elektriska maskinen hos hybriddrivanordningen enligt uppfinningen blir det möjligt att i givna situationer låta förbränningsmotorn arbeta på ett för verkningsgraden och avgasemissionerna optimalt varvtal och moment oberoende av det moment som drivaxeln 10 kräver. Det optimala varvtalet och momentet bestäms av förbränningsmotorns karaktäristik, vilken kan erhållas vid motorprov vid olika belast- ningar på motorn.By arranging the gearbox 30 and the second electric machine of the hybrid drive device according to the invention, it becomes possible in given situations to let the internal combustion engine operate at an optimum speed and torque for efficiency and exhaust emissions, independent of the torque required by the drive shaft 10. The optimum speed and torque are determined by the characteristics of the internal combustion engine, which can be obtained in engine tests at different loads on the engine.
Hybriddrivanordningen innefattar även en i fig 3 schematiskt antydd låsinrättning 32 för rotationsstyvt hoplåsande av relativt varandra rörliga delar hos anordningen eller sådana delar med en stationär stomme, och denna låsinrättning innefattar schematiskt antydda organ 33 anordnade att möjliggöra hoplåsning av den från förbrän- ningsmotorn utgående axeln med drivaxeln. Härigenom kan då ex- empelvis ett hjulfordon drivas genom endast förbränningsmotorn.The hybrid drive device also comprises a locking device 32 schematically indicated in Fig. 3 for rigidly rigidly interlocking of relatively movable parts of the device or such parts with a stationary body, and this locking device comprises schematically indicated means 33 arranged to enable locking of the shaft emanating from the internal combustion engine with drive shaft. In this way, for example, a wheeled vehicle can be driven through only the internal combustion engine.
Därvid är en styrinrättning 34 anordnad att göra läget hos låsorga- net 33 beroende av om energiutbyte föreligger mellan den första rotorns lindningar och den därmed växelverkande energikällan och automatiskt bryta hoplåsningen vid etablerande av en elektrisk ström mellan energikällan och rotorlindningarna och aktivera hop- låsningen när sådan ström försvinner. Detta kan uppnås genom att organ 35 är anordnade att känna av ström i rotorns lindningar och styra låsorganen i beroende av denna avkänning. Vidare innefattar làsinrättningen schematiskt antydda organ 36 anordnade att möj- liggöra en rotationsstyv låsning av förbränningsmotorns utgående axel relativt den stationära stommen 37, såsom ett fordonschassi, 10 15 20 25 30 35 514 510 2o och styrinrättningen 34 är anordnad att styra låsorganen 36 att åstadkomma sådan låsning så länge som förbränningsmotorn är avstängd. Härigenom undvikes att vid avstängd förbränningsmotor, det vill säga vid körande under eldrift, reaktionsmomentet från kör- ningen trycker tillbaka förbränningsmotorn. Det vore fullt möjligt att samordna funktionen av de båda organen 33 och 36 genom ett enda organ som kan intaga tre lägen, nämligen ett första som inne- bär en total frikoppling av rörliga delar, ett andra som innebär en fastlåsning av förbränningsmotorns utgående axel relativt stom- men, och ett tredje som innebär en vridstyv förbindning av de båda rotorerna med varandra.Thereby, a control device 34 is arranged to make the position of the locking member 33 dependent on whether there is an energy exchange between the windings of the first rotor and the energy source interacting therewith and automatically break the interlock when establishing an electric current between the energy source and the rotor windings and activate the interlock when power disappears. This can be achieved by means 35 being arranged to sense current in the windings of the rotor and control the locking means in dependence on this sensing. Furthermore, the locking device comprises schematically indicated means 36 arranged to enable a rotationally rigid locking of the output shaft of the internal combustion engine relative to the stationary body 37, such as a vehicle chassis, and the control device 34 is arranged to control the locking means 36 to provide such locking as long as the internal combustion engine is switched off. This avoids that when the internal combustion engine is switched off, ie when driving during electric operation, the reaction moment from driving pushes the internal combustion engine back on. It would be quite possible to coordinate the function of the two members 33 and 36 by a single member which can assume three positions, namely a first which involves a total disengagement of moving parts, a second which involves a locking of the output shaft of the internal combustion engine relatively body but, and a third which involves a torsionally rigid connection of the two rotors to each other.
Det inses att en mängd olika, vid skiljaktiga belastningssituationer fördelaktiga driftsformer hos hybriddrivanordningen enligt uppfin- ningen erbjuder sig, varav några kan nämnas här.It will be appreciated that a variety of different operating modes of operation of the hybrid drive device according to the invention are advantageous in different load situations, some of which may be mentioned here.
Vid körande med så kallad “cruise control”, det vill säga med en konstant hastighet vid landsvägskörning, kan reglerinrättningen se till att nämnda låsorgan kopplar ihop förbränningsmotorns utgående axel med drivaxeln och hjulaxeln på plant underlag drivs väsentli- gen endast av förbränningsmotorn, och elektrisk energi tillförs sta- torn vid plötsliga uppförsbackar för att ge ett momenttillskott till drivaxeln och möjliggöra en konstant hastighet där utan att för- ändra varvtal eller moment hos förbränningsmotorn.When driving with so-called "cruise control", ie at a constant speed when driving on the road, the control device can ensure that said locking means connects the output shaft of the internal combustion engine with the drive shaft and the wheel axle on a flat surface is essentially driven only by the internal combustion engine, and electrical energy is supplied to the stator at sudden uphills to provide a torque addition to the drive shaft and enable a constant speed there without changing the speed or torque of the internal combustion engine.
Reglerinrättningen kan även vara anordnad att för startande av för- bränningsmotorn styra tillförsel av elektrisk energi till den första maskinens rotorlindningar för att driva runt den med förbrännings- motorn utgående axeln förbundna rotorn. Den kan även vara an- ordnad att vid frånkoppling av drivaxeln från yttre belastning (tom- gång) och gående förbränningsmotor styra av rotation hos förbrän- ningsmotorns utgående axel alstrad relativrörelse mellan den första och andra rotorn i den första maskinens rotorlindningar alstrad elektrisk energi till batteriet för uppladdning därav. 10 15 20 25 30 35 514 510 21 Reglerinrättningen är även anordnad att vid en låg yttre belastning på drivaxeln styra en del av energin tillförd energiomvandlaren via förbränningsmotorns utgående axel som elektrisk energi från rotor- lindningarna och statorlindingarna till batteriet för uppladdning därav. Vid en hög yttre belastning på drivaxeln styr reglerinrätt- ningen elektrisk energi från batteriet till såväl rotorlindningar som statorlindningar för energitillförsel till drivaxeln.The control device can also be arranged to control the supply of electrical energy to the rotor windings of the first machine for starting the internal combustion engine in order to drive around the rotor connected to the shaft starting from the internal combustion engine. It can also be arranged to, when disconnecting the drive shaft from external load (idle) and running internal combustion engine, control by rotation of the internal combustion shaft of the internal combustion engine generated relative movement between the first and second rotors in the rotor windings generated by the first machine. for uploading it. 10 15 20 25 30 35 514 510 21 The control device is also arranged to control part of the energy supplied to the energy converter via the output shaft of the internal combustion engine as electrical energy from the rotor windings and stator windings to the battery for charging it at a low external load on the drive shaft. At a high external load on the drive shaft, the control device controls electrical energy from the battery to both rotor windings and stator windings for energy supply to the drive shaft.
Reglerinrättningen är även anordnad att vid inbromsning av driv- axeln styra ett i fig 1 schematiskt antytt organ 48 att stänga av bränsletillförseln till förbränningsmotorn och den elektriska maski- nen/de elektriska maskinerna att mata rörelseenergi hos drivaxeln till energikällan. För att upprätthålla varvtalet kan man därvid mata in effekt i förbränningsmotorn via axeln, det vill säga samma effekt- riktning som vid start av förbränningsmotorn. Därvid kan man välja att precis upprätthålla varvtalet eller att mata in extra effekt och då erhålla en mekanisk motorbromsning precis som på en vanlig bil.The control device is also arranged, when braking the drive shaft, to control a means 48 schematically indicated in Fig. 1 to switch off the fuel supply to the internal combustion engine and the electric machine (s) to supply kinetic energy of the drive shaft to the energy source. In order to maintain the speed, power can be fed into the internal combustion engine via the shaft, ie the same power direction as when starting the internal combustion engine. In this case, you can choose to just maintain the speed or to enter extra power and then obtain a mechanical engine braking just like on a normal car.
Den primära fördelen med detta är att bränsle sparas under samt- liga inbromsningar. Samtidigt skapas ett maximalt utrymme för lag- ring av bromsenergi i energikällan, såsom batteriet, eftersom för- bränningsmotorn inte ”stjäl något utrymme” genom att mata ut ef- fekt. En annan fördel är att det går att få en förstärkt generativ ef- fektförmåga utan att använda extra elektriska motstånd för att dumpa energi i, då motorns kylsystem används som effektdump, och normalt finns det en god överkapacitet i detta. Det går dess- utom att enklare få ett entydigt uppträdande vid regenerativ broms- ning, då bromsförmågan inte blir kopplad till batteriets laddnings- grad, vilket normalt är ett problem.The primary advantage of this is that fuel is saved during all decelerations. At the same time, a maximum space is created for storing braking energy in the energy source, such as the battery, since the internal combustion engine does not “steal any space” by supplying power. Another advantage is that it is possible to obtain an amplified generative power capacity without using extra electrical resistors to dump energy in, as the engine's cooling system is used as a power dump, and there is normally a good overcapacity in this. It is also easier to obtain unambiguous behavior during regenerative braking, as the braking ability is not linked to the battery's degree of charge, which is normally a problem.
Reglerinrättningen är även anordnad att vid gående förbrännings- motor och belastning på nämnda drivaxel kunna åstadkomma rege- nerativ bromsning därav via energitillförsel från nämnda lindningar till batteriet. Genom att tillföra elektrisk energi till rotorns lindningar på sådant sätt att den andra rotorn vid given rotationsriktning hos förbränningsmotorns utgående axel påverkas av denna att rotera åt annat håll än normalt kan reglerinrättningen uppnå en omkastning 10 15 20 25 30 35 514 510 22"' " av drivaxelns rotationsriktning, så att på detta sätt backning av ett hjulfordon kan ske utan att någon backväxel egentligen läggs in.The control device is also arranged to be able to effect regenerative braking thereof via energy supply from said windings to the battery when the internal combustion engine is running and load on said drive shaft. By supplying electrical energy to the windings of the rotor in such a way that the second rotor at a given direction of rotation of the output shaft of the internal combustion engine is affected by it to rotate in a different direction than normal, the control device can achieve a reversal of 514 510 22 " the direction of rotation of the drive shaft, so that in this way reversing of a wheeled vehicle can take place without any reverse gear actually being engaged.
Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjligheter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på området, utan att denne för den skull avviker från uppfinningens grundtanke, sådan denna definieras i bifogade patentkrav.The invention is of course not in any way limited to the preferred embodiments described above, but a number of possibilities for modifications thereof should be obvious to a person skilled in the art, without this departing from the basic idea of the invention, as defined in the appended claims.
Exempelvis vore det möjligt att använda sig av en asynkronmotor som nämnda andra elektriska maskin. Energikällorna för de båda elektriska maskinerna skulle kunna vara helt andra än ovan disku- terats, och det vore även möjligt att ha en separat energikälla för varje elektrisk maskin. Därvid kan energikällan vara ett energilag- ringsorgan i form av ett svänghjul. Det är inte heller nödvändigt med omriktare, utan det skulle vara fullt möjligt att knyta ihop växelspänningssystem med olika frekvenser. Det går således mycket bra att använda sig av en växelspänningskälla som energi- buffert eller energikälla, varvid denna till och med skulle kunna vara "vägguttag" anslutet till det allmänna elektriska nätet eller nå- got industrinät.For example, it would be possible to use an asynchronous motor as said second electric machine. The energy sources for the two electrical machines could be completely different from those discussed above, and it would also be possible to have a separate energy source for each electrical machine. In this case, the energy source can be an energy storage means in the form of a flywheel. It is also not necessary to have a converter, but it would be quite possible to connect AC systems with different frequencies. It is thus very possible to use an alternating voltage source as an energy buffer or energy source, whereby this could even be a "wall socket" connected to the public electrical network or some industrial network.
Exempelvis vore det möjligt att förse den andra rotorn med lind- ningar och ej ha några lindningar på statorn, och istället förse denna med permanentmagneter, en magnetisk lindning eller ut- forma den som en reluktansmaskin, men i ett sådant fall blir det nödvändigt med släpringar för båda rotorerna.For example, it would be possible to provide the other rotor with windings and have no windings on the stator, and instead provide this with permanent magnets, a magnetic winding or design it as a reluctance machine, but in such a case slip rings will be necessary. for both rotors.
Det påpekas att regenerering kan ske både vid ren eldrift och vid hybriddrift.It is pointed out that regeneration can take place both in pure electric operation and in hybrid operation.
Reluktansmaskinen måste inte vara en synkron reluktansmaskin, utan den skulle mycket väl kunna vara en så kallad switched re- luktansmaskin, vilken matas med en fyrkantsvågsliknande ström och har utpräglade poler även i statorn, varvid antalet poler i sta- torn och rotorn normalt skiljer sig åt. 514 510 23 Det påpekas att det mycket väl kan förekomma en likspännning istället för en växelspänning i en rotorlindning, men i ett sådant fall måste det förekomma en växelspänning i den andra rotorns lind- ning, och definitionen i patentkravet 1 ”att utbyta elektrisk energi med nämnda lindningar via växelspänning i nämnda lindningar” av- ses inbegripa även det fallet.The reluctance machine does not have to be a synchronous reluctance machine, but it could very well be a so-called switched reluctance machine, which is fed with a square wave-like current and has pronounced poles also in the stator, the number of poles in the stator and rotor normally differ . 514 510 23 It is pointed out that there may very well be a direct voltage instead of an alternating voltage in one rotor winding, but in such a case there must be an alternating voltage in the winding of the other rotor, and the definition in claim 1 ”to exchange electrical energy with said windings via alternating voltage in said windings ”is also intended to include that case.
Claims (51)
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9804261A SE514510C2 (en) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | Hybrid drive device and wheeled vehicles equipped with a hybrid drive device |
PCT/SE1999/002276 WO2000034066A1 (en) | 1998-12-08 | 1999-12-07 | A hybrid drive device and a wheeled vehicle provided with a hybrid drive device |
AU20177/00A AU2017700A (en) | 1998-12-08 | 1999-12-07 | A hybrid drive device and a wheeled vehicle provided with a hybrid drive device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9804261A SE514510C2 (en) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | Hybrid drive device and wheeled vehicles equipped with a hybrid drive device |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE9804261D0 SE9804261D0 (en) | 1998-12-08 |
SE9804261L SE9804261L (en) | 2000-06-09 |
SE514510C2 true SE514510C2 (en) | 2001-03-05 |
Family
ID=20413601
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE9804261A SE514510C2 (en) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | Hybrid drive device and wheeled vehicles equipped with a hybrid drive device |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU2017700A (en) |
SE (1) | SE514510C2 (en) |
WO (1) | WO2000034066A1 (en) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE517681C2 (en) | 2000-08-30 | 2002-07-02 | Abb Ab | Hybrid drive |
SE521861C2 (en) * | 2000-10-02 | 2003-12-16 | Volvo Europa Truck Nv | A hybrid drive system for a motor vehicle |
FR2834248B1 (en) * | 2001-12-28 | 2005-06-24 | Renault | PARALLEL HYBRID TRACTION DEVICE AND METHODS OF CONTROLLING THE SAME |
NL1020095C2 (en) | 2002-03-01 | 2003-09-02 | Tno | Electromechanical converter. |
DE102004013168A1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-10-06 | Ina-Schaeffler Kg | hybrid drive |
DE102007001828A1 (en) | 2007-01-12 | 2008-07-17 | Siemens Ag | Transmission device for internal combustion engines to drive automobiles or diesel engines, ships and hybrid vehicles, has control device for excitation of windings, such that torque transmission is generated between rotor windings |
EP2072310A1 (en) * | 2007-12-18 | 2009-06-24 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | An accessory drive system and use of an electromechanical converter |
EP2072320A1 (en) * | 2007-12-18 | 2009-06-24 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | A method of operating an electromechnical converter, a controller and a computer program product |
EP2072311A1 (en) | 2007-12-18 | 2009-06-24 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | Drive system for hybrid vehicle |
EP2072312A1 (en) * | 2007-12-18 | 2009-06-24 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO | A vehicle drive system and use of an electromechanical converter |
CN101499710B (en) * | 2008-02-03 | 2011-07-13 | 满永奎 | Magnetic gear transmission |
US8653677B2 (en) * | 2009-01-15 | 2014-02-18 | Volvo Technology Corporation | Electromagnetic, continuously variable transmission power split turbo compound and engine and vehicle comprising such a turbo compound |
CN101741220B (en) * | 2010-03-04 | 2012-05-30 | 王荣松 | Permanent magnet drive |
NL1038151C2 (en) * | 2010-08-05 | 2012-02-07 | Martin Jacobus Hoeijmakers | Rotating electromechanical converter. |
CN102092278A (en) * | 2011-01-14 | 2011-06-15 | 北京汽车新能源汽车有限公司 | Deep hybrid automobile driving device |
JP5270735B2 (en) * | 2011-09-13 | 2013-08-21 | トヨタ自動車株式会社 | Rotating electric machine and power transmission device |
US9431884B2 (en) | 2013-03-26 | 2016-08-30 | Caterpillar Inc. | Dual rotor switched reluctance machine |
CN103475120B (en) * | 2013-09-12 | 2016-04-27 | 江苏大学 | A kind of stator permanent-magnet double-rotor machine every magnetic outer-rotor structure |
CN103475119B (en) * | 2013-09-12 | 2016-04-27 | 江苏大学 | A kind of stator permanent-magnet double-rotor machine every magnetic mouse cage outer-rotor structure |
CN112389229B (en) * | 2019-08-15 | 2022-04-15 | 比亚迪股份有限公司 | Energy conversion device and vehicle |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2630868A1 (en) * | 1988-04-28 | 1989-11-03 | Sibeud Jean Paul | Electrical device interposed between a drive shaft and a take-off shaft especially for the transmission of a heavy vehicle |
DE4324010C2 (en) * | 1993-07-17 | 1995-05-11 | Daimler Benz Ag | Method for controlling the torque output of a hybrid drive driving a vehicle |
EP0725474B1 (en) * | 1995-01-31 | 2001-11-14 | Denso Corporation | System and method for driving electric vehicle |
KR100229340B1 (en) * | 1995-05-19 | 1999-11-01 | 와다 아키히로 | Transmission four-wheel drive vehicle using the same, power transmitting method and four-wheel driving method |
JPH0937407A (en) * | 1995-07-18 | 1997-02-07 | Toyota Motor Corp | Controller for regenerative braking |
SE505214C2 (en) * | 1995-09-04 | 1997-07-14 | Chandur Sadarangani | hybrid Drive |
JP3129204B2 (en) * | 1995-10-18 | 2001-01-29 | トヨタ自動車株式会社 | Hybrid drive |
JP3003573B2 (en) * | 1996-03-26 | 2000-01-31 | トヨタ自動車株式会社 | Power output device |
DE69735366T2 (en) * | 1996-07-30 | 2006-11-09 | Denso Corp., Kariya | CONTROLLER FOR A HYBRID CAR |
US5910722A (en) * | 1997-11-21 | 1999-06-08 | Lockheed Martin Corp. | Hybrid electric vehicle with reduced auxiliary power to batteries during regenerative braking |
-
1998
- 1998-12-08 SE SE9804261A patent/SE514510C2/en not_active IP Right Cessation
-
1999
- 1999-12-07 WO PCT/SE1999/002276 patent/WO2000034066A1/en active Application Filing
- 1999-12-07 AU AU20177/00A patent/AU2017700A/en not_active Abandoned
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2000034066A1 (en) | 2000-06-15 |
SE9804261D0 (en) | 1998-12-08 |
SE9804261L (en) | 2000-06-09 |
AU2017700A (en) | 2000-06-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE514510C2 (en) | Hybrid drive device and wheeled vehicles equipped with a hybrid drive device | |
US11888421B2 (en) | Variable torque motor/generator/transmission | |
JP4310362B2 (en) | Power equipment | |
US8598722B2 (en) | Electrical generator | |
CN101090221B (en) | Brushless double-rotor machine | |
US8425358B2 (en) | Hybrid drive for a transportation means | |
JP2018507680A (en) | Continuously variable transmission | |
US11364787B2 (en) | Two motor power-split hybrid system with selectable one-way clutch enabled lockable planetary gear sets for two-speed dual motor EV and engine plus dual motor drive modes | |
US7863847B2 (en) | Power unit | |
JP2017527244A (en) | Digital control motor device with built-in storage function | |
GB2278242A (en) | Electromagnetic transmission system including variable-speed electric motor | |
CN103023206A (en) | Five-phase fault-tolerant permanent magnet planetary gear motor for hybrid electric vehicle and operation method of five-phase fault-tolerant permanent magnet planetary gear motor | |
GB2078016A (en) | Hybrid machines, and vehicles powered thereby | |
KR102090535B1 (en) | Driving apparatus for electric vehicle | |
JP5218835B2 (en) | Vehicle drive device | |
EP1313627B1 (en) | A hybrid drive device | |
CN104812643A (en) | Power transmission device | |
CN101918238A (en) | A vehicle drive system and use of an electromechanical converter | |
RU2126507C1 (en) | Plant with combined drive and differential joint (versions) | |
JP5809990B2 (en) | Vehicle and vehicle control device | |
CN114503401A (en) | Lubricant-supported electric motor | |
KR20060081780A (en) | A power splitter for hybrid vehicles |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NUG | Patent has lapsed |