BR112016018868B1

BR112016018868B1 - Método para controlar um trem de potência híbrido e veículo com linha de acionamento híbrida

Info

Publication number: BR112016018868B1
Application number: BR112016018868-3A
Authority: BR
Inventors: Mathias Björkman; Niklas Pettersson; Johan Lindström; Mikael Bergquist
Original assignee: Scania Cv Ab
Priority date: 2014-03-20
Filing date: 2015-03-17
Publication date: 2022-05-17
Also published as: SE1450325A1; BR112016018868A2; RU2016140132A3; EP3119655A1; KR101828984B1; US10077044B2; SE539032C2; RU2653904C2; RU2016140132A; US20170028982A1; EP3119655A4; EP3119655B1; KR20160134804A; WO2015142265A1

Abstract

método para controlar uma linha de acionamento híbrida para reduzir perdas elétricas. a presente invenção se refere a um método para controlar um trem de potência híbrido (3). o método compreende as etapas: a) engatar uma engrenagem correspondente ao pelo menos um par de engrenagens (g1, 60, 72), que é conectado à primeira engrenagem planetária (10), na caixa de engrenagens (2) ou correspondente ao pelo menos um par de engrenagens (g2, 66, 78), que é conectado à segunda engrenagem planetária (12) e ao eixo de saída (20); b) selecionar uma engrenagem conectando-se dois componentes giratórios (22, 26, 50) na primeira engrenagem planetária (10) entre si, por meio de um primeiro dispositivo de acoplamento (56); e/ou conectando-se dois componentes giratórios (28, 32, 51) na segunda engrenagem planetária (12) entre si, por meio de um segundo dispositivo de acoplamento (58); e c) controlar um comutador (49) conectado à primeira e à segunda máquinas elétricas (14, 16), de tal forma que a primeira máquina elétrica (14) seja definida em um estado de espera se o segundo dispositivo de acoplamento (58) conectar os dois componentes giratórios (28, 32, 51) da segunda engrenagem planetária (12) entre si, e de tal forma que a segunda máquina elétrica (14) seja definida em um estado de espera se o primeiro dispositivo de acoplamento (56) conectar os dois componentes giratórios (22, 26, 50) da primeira engrenagem planetária (10) entre si. a invenção também se refere a um veículo (1) com uma linha de acionamento híbrida (3), em que o veículo (1) compreende uma caixa de engrenagens (2), que é controlada de acordo com o método. a invenção também se refere a um programa de computador (p) para controlar um trem de potência híbrido (3) e um produto de programa de computador, que compreende código de programa para um dispositivo de controle eletrônico (48), ou outro computador (53), para implantar o método de acordo com a invenção.

Description

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO E TÉCNICA ANTERIOR

[0001] A presente invenção refere-se a um método para controlar um trem de potência híbrido de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. A invenção também se refere a um veículo, que compreende tal trem de potência híbrido de acordo com o preâmbulo da reivindicação 11, um programa de computador para controlar tal trem de potência híbrido de acordo com o preâmbulo da reivindicação 12, e um produto de programa de computador que compreende código de programa de acordo com o preâmbulo da reivindicação 13.

[0002] Os veículos híbridos podem ser acionados por um motor primário, que pode ser um motor a combustão, e um motor secundário, que pode ser uma máquina elétrica. A máquina elétrica é equipada com pelo menos um dispositivo de armazenamento de energia, tal como um dispositivo de armazenamento de energia eletroquímico, para o armazenamento de potência elétrica e equipamento de controle para controlar o fluxo de potência elétrica entre o dispositivo de armazenamento de energia e a máquina elétrica. A máquina elétrica pode, desse modo, operar alternadamente como um motor e como um gerador, dependendo do modo de operação do veículo. Quando o veículo é frenado, a máquina elétrica gera potência elétrica, que é armazenada no dispositivo de armazenamento de energia. Refere-se normalmente a isso como frenagem regenerativa, que implica que o veículo é desacelerado com o auxílio da máquina elétrica e do motor a combustão. A potência elétrica armazenada é usada posteriormente para a operação do veículo.

[0003] Uma caixa de engrenagens em um veículo híbrido pode compreender uma engrenagem planetária. A caixa de engrenagens planetárias compreende normalmente três componentes, que são dispostos de modo giratório um em relação ao outro, a saber, uma roda solar, um suporte de roda planetária e uma engrenagem anular interna. Com conhecimento sobre o número de dentes na roda solar e na engrenagem anular interna, as velocidades mútuas dos três componentes podem ser determinadas durante a operação. Um dentre os componentes da engrenagem planetária pode ser conectado com um eixo de saída em um motor a combustão. Esse componente da engrenagem planetária, desse modo, gira com uma velocidade rotacional correspondente à velocidade rotacional do eixo de saída no motor a combustão. Um segundo componente na engrenagem planetária pode ser conectado com um eixo de entrada a um dispositivo de transmissão. Esse componente da engrenagem planetária, desse modo, gira com a mesma velocidade rotacional que o eixo de entrada para o dispositivo de transmissão. Um terceiro componente na engrenagem planetária é usado para obter operação híbrida, conectado com um rotor em uma máquina elétrica. Esse componente na engrenagem planetária, desse modo, gira com a mesma velocidade rotacional que o rotor da máquina elétrica se os mesmos forem conectados diretamente um com o outro. Alternativamente, a máquina elétrica pode ser conectada com o terceiro componente da engrenagem planetária através de uma transmissão que tem um conjunto de engrenagens. Nesse caso, a máquina elétrica e o terceiro componente na engrenagem planetária podem girar com velocidades rotacionais diferentes. A velocidade de motor e/ou o torque da máquina elétrica podem ser controlados em etapas. Durante tempos de operação em que o eixo de entrada para o dispositivo de transmissão deve ser dotado de uma velocidade de rotação e/ou um torque desejado, um dispositivo de controle que tem conhecimento sobre a velocidade de motor do motor a combustão calcula a velocidade de rotação com a qual o terceiro componente deve ser operado, para que o eixo de entrada para o dispositivo de transmissão obtenha a velocidade de rotação desejada. Um dispositivo de controle ativa a máquina elétrica, de modo que a mesma forneça ao terceiro componente a velocidade de motor calculada e, desse modo, o eixo de entrada para o dispositivo de transmissão com a velocidade de rotação desejada.

[0004] Conectando-se o eixo de saída do motor a combustão, o rotor da máquina elétrica e o eixo de entrada do dispositivo de transmissão com uma engrenagem planetária, o mecanismo de embreagem convencional pode ser evitado. Na aceleração do veículo, um torque aumentado deve ser distribuído a partir do motor a combustão e da máquina elétrica para o dispositivo de transmissão, e, adicionalmente, para as rodas de acionamento do veículo. Visto que tanto o motor a combustão quanto a máquina elétrica são conectados com a engrenagem planetária, o maior torque possível distribuído pelo motor a combustão e pela máquina elétrica será limitado por uma dentre essas unidades de acionamento; isto é, aquela cujo torque máximo seja mais inferior que o torque máximo da segunda unidade de acionamento, em relação ao conjunto de engrenagens entre as mesmas. No caso em que o maior torque da máquina elétrica for menor do que o maior torque do motor a combustão, em relação ao conjunto de engrenagens entre os mesmos, a máquina elétrica não terá a capacidade de gerar um torque de reação suficientemente grande para a engrenagem planetária, em que implica que o motor a combustão pode não transferir seu maior torque para o dispositivo de transmissão, e, adicionalmente, para as rodas de acionamento do veículo. Portanto, o maior torque que pode ser transferido para o dispositivo de transmissão é limitado pela resistência da máquina elétrica. Isso também se torna evidente a partir da chamada equação planetária.

[0005] O uso de embreagem convencional, que desconecta o eixo de entrada da caixa de engrenagens do motor a combustão durante os processos de mudança na caixa de engrenagens, implica desvantagens, tais como aquecimento dos discos de embreagem, que resultam em desgaste dos discos de embreagem e em um consumo de combustível aumentado. Um mecanismo de embreagem convencional também é relativamente pesado e dispendioso. O mesmo também ocupa um espaço relativamente maior no veículo.

[0006] Em um veículo, o espaço disponível para a disposição de acionamento é frequentemente limitado. Se a disposição de acionamento compreender diversos componentes, tal como um motor a combustão, uma máquina elétrica, uma caixa de engrenagens e uma engrenagem planetária, a construção deve ser compacta. Se houver componentes adicionais, tal como um dispositivo de frenagem regenerativa, as exigências de que as partes de componente devam ter uma construção compacta são ainda mais rigorosas. Ao mesmo tempo, as partes de componente na disposição de acionamento devem ser projetadas com dimensões que tenham a capacidade para absorver as forças e o torque exigidos.

[0007] Para alguns tipos de veículos, especialmente veículos de bens pesados e ônibus, é exigido um número grande de passos de engrenagem. Desse modo, o número de partes de componente na caixa de engrenagens aumenta, o que também deve ser dimensionado para ter a capacidade para absorver forças e torque grandes que surgem em tais veículos de bens pesados. Isso resulta em um aumento de tamanho e de peso da caixa de engrenagens.

[0008] Também há exigências por confiabilidade alta e dependência alta dos componentes compreendidos no dispositivo de acionamento. No caso em que a caixa de engrenagens compreende embreagens de múltiplas placas, surge um desgaste que impacta a confiabilidade e a vida útil da caixa de engrenagens.

[0009] Na frenagem regenerativa, a energia cinética é convertida em potência elétrica, que é armazenada em um dispositivo de armazenamento de energia, tais como acumuladores. Um fator que impacta a vida útil do dispositivo de armazenamento de energia é o número de ciclos nos quais o dispositivo de armazenamento de energia fornece e extrai potência para e a partir das máquinas elétricas. Quanto mais ciclos, mais curta é a vida útil do dispositivo de armazenamento de energia.

[0010] Sob algumas condições de operação, é desejável desligar o motor a combustão, com o objetivo de economizar combustível e evitar o resfriamento do sistema de tratamento de escape do motor a combustão. O veículo é, então, acionado pela máquina elétrica. Quando uma injeção de torque é exigida no trem de potência híbrido, ou quando o dispositivo de armazenamento de energia deve ser carregado, o motor a combustão deve ser iniciado de modo rápido e eficaz.

[0011] O documento n° EP-B1-1126987 mostra uma caixa de engrenagens com engrenagens planetárias duplas. Cada roda solar da engrenagem planetária é conectada a uma máquina elétrica, e as rodas internas das engrenagens planetárias são conectadas umas com as outras. O suporte de roda planetária em cada engrenagem planetária é conectado a vários pares de engrenagens, de modo que um número infinito de passos de engrenagem seja obtido. Outro documento n° EP- B1-1280677 também mostra como as engrenagens planetárias podem ser ligadas com um passo de engrenagem disposta no eixo de saída do motor a combustão.

[0012] O documento n° US-A1-20050227803 mostra uma transmissão de veículo com duas máquinas elétricas, conectadas às rodas solares respectivas nas duas engrenagens planetárias. As engrenagens planetárias têm um suporte de roda planetária comum, que é conectado ao eixo de entrada da transmissão.

[0013] O documento n° WO2008/046185-A1 mostra uma transmissão híbrida com duas engrenagens planetárias, em que uma máquina elétrica é conectada a uma dentre as engrenagens planetárias e uma embreagem dupla interage com a segunda engrenagem planetária. Ambas as engrenagens planetárias também interagem uma com a outra através de uma transmissão de roda dentada.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0014] Apesar das soluções da técnica anterior no campo, há uma necessidade para desenvolver adicionalmente um método para controlar um trem de potência híbrido, enquanto minimiza simultaneamente as perdas elétricas.

[0015] O objetivo da invenção é fornecer um método inovador de vantajoso para controlar um trem de potência híbrido, ao mesmo tempo em que minimiza, simultaneamente, as perdas elétricas.

[0016] Outro objetivo da invenção é fornecer um programa de computador inovador e vantajoso para controlar um trem de potência híbrido, ao mesmo tempo em que minimiza, simultaneamente, as perdas elétricas.

[0017] Esses objetivos são alcançados com o método especificado no início, que é distinguido pelos recursos especificados na porção caracterizante da reivindicação 1.

[0018] Esses objetivos também são alcançados com o veículo especificado no início, que é distinguido pelos recursos especificados na porção caracterizante da reivindicação 11.

[0019] Esses objetivos também são alcançados com o programa de computador para controlar a caixa de engrenagens, que é distinguida pelos recursos especificados na porção caracterizante da reivindicação 12.

[0020] Esses objetivos também são alcançados com o produto de programa de computador para controlar a caixa de engrenagens, que é distinguida pelos recursos especificados na porção caracterizante da reivindicação 13.

[0021] O método fornece um método eficaz e confiável para controlar um trem de potência híbrido, que compreende um motor a combustão; uma caixa de engrenagens com um eixo de entrada e um eixo de saída, em que um motor a combustão é conectado ao eixo de entrada; uma primeira engrenagem planetária, que é conectada ao eixo de entrada; uma segunda engrenagem planetária, conectada à primeira engrenagem planetária; uma primeira máquina elétrica, conectada à primeira engrenagem planetária; uma segunda máquina elétrica, conectada à segunda engrenagem planetária; pelo menos um par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária e ao eixo de saída; e pelo menos um par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária e ao eixo de saída. O método compreende as etapas de: a) engatar uma engrenagem correspondente ao pelo menos um par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária, na caixa de engrenagens ou correspondente ao pelo menos um par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária e ao eixo de saída; b) selecionar uma engrenagem conectando-se dois componentes giratórios na primeira engrenagem planetária entre si, por meio de um primeiro dispositivo de acoplamento; ou conectando-se dois componentes giratórios na segunda engrenagem planetária entre si, por meio de um segundo dispositivo de acoplamento; e c) controlar um comutador conectado à primeira e à segunda máquinas elétricas, de modo que a primeira máquina elétrica seja ajustada para um estado de espera se o segundo dispositivo de acoplamento conectar os dois componentes giratórios da segunda engrenagem planetária entre si, e de modo que a segunda máquina elétrica seja ajustada para um estado de espera se o primeiro dispositivo de acoplamento conectar os dois componentes giratórios da primeira engrenagem planetária entre si.

[0022] Cada máquina elétrica pode assumir vários estados diferentes. Em um estado, a máquina elétrica injeta torque, e, então, opera como um motor elétrico. Em um segundo estado, a máquina elétrica opera como um gerador. Em outro estado, a máquina elétrica é ajustada para um estado de espera ou estado de aguardo, em que a máquina elétrica não opera como um motor elétrico nem como um gerador.

[0023] O comutador pode consistir em um inversor ou comutador, que compreende um ou vários estágios de acionamento para as máquinas elétricas. Controlando-se o comutador, de tal forma que os estágios de acionamento do comutador sejam desativados, as máquinas elétricas serão ajustadas para um estado de espera. Portanto, as perdas elétricas que de outra forma surgem quando as máquinas elétricas giram em um modo ocioso serão minimizadas.

[0024] As máquinas elétricas, que são conectadas às engrenagens planetárias, podem gerar torque de potência e/ou de suprimento, dependendo do modo de operação desejado. As máquinas elétricas também podem, em determinados tempos de operação, suprir um ao outro com potência.

[0025] Ao conectar um primeiro suporte de roda planetária na primeira engrenagem planetária, conectado com uma segunda roda solar na segunda engrenagem planetária; uma primeira roda solar na primeira engrenagem planetária, conectada com o primeiro eixo principal; e um segundo suporte de roda planetária na segunda engrenagem planetária, conectado com o segundo eixo principal, uma transmissão que desloca engrenagens sem a interrupção de torque pode ser obtida.

[0026] De modo adequado, um primeiro suporte de roda planetária na primeira engrenagem planetária é conectado diretamente ao motor a combustão por meio do eixo de entrada. De modo alternativo, o primeiro suporte de roda planetária é conectado ao motor a combustão por meio de um dispositivo de acoplamento. O segundo suporte de roda planetária na segunda engrenagem planetária é, de preferência, conectado diretamente ao segundo eixo principal e, portanto, com o dispositivo de transmissão. Portanto, o trem de potência híbrido pode transferir um grande torque em todos os modos de operação, sem ser dependente da potência elétrica de um dispositivo de armazenamento de energia.

[0027] De acordo com uma modalidade, o primeiro eixo principal é conectado com uma roda rolar, disposto na primeira engrenagem planetária. Alternativamente, o primeiro eixo principal é conectado com uma engrenagem anular, disposta na primeira engrenagem planetária.

[0028] De acordo com uma modalidade, a segunda engrenagem planetária é conectada à primeira engrenagem planetária por meio da conexão do primeiro suporte de roda planetária com uma segunda roda solar, disposto na segunda engrenagem planetária. Alternativamente, ambas as engrenagens planetárias são conectadas uma à outra através do primeiro suporte de roda planetária são conectadas com uma segunda engrenagem anular interna, dispostas na segunda engrenagem planetária.

[0029] A caixa de engrenagens pode ser equipada com um número de pares de engrenagens, que compreende rodas dentadas que podem ser travadas mecanicamente com e liberadas de um contraeixo. Desse modo, um número de passos de engrenagem fixos é obtido, que pode ser deslocado sem interrupção de torque. As rodas dentadas que podem ser travadas no contraeixo também resultam em uma construção compacta com confiabilidade alta e dependência alta. Alternativamente, as engrenagens de pinhão nos pares de engrenagens podem ser dispostas para serem traváveis e desconectáveis no primeiro e/ou no segundo eixo principal.

[0030] Com a caixa de engrenagens de acordo com a invenção, embreagens deslizantes convencionais entre o motor a combustão e a caixa de engrenagens podem ser evitadas.

[0031] Um mecanismo de travamento é disposto para conectar de modo fixo o eixo de saída do motor a combustão com o alojamento de caixa de engrenagens. Portanto, o primeiro suporte de roda planetária também será travado ao alojamento de caixa de engrenagens. Ao travar o eixo de saída do motor a combustão com o mecanismo de travamento e o primeiro suporte de roda planetária com o alojamento da caixa de engrenagens, a caixa de engrenagens, e, desse modo, o veículo, se torna adaptada para a operação elétrica pelas máquinas elétricas. As máquinas elétricas, desse modo, emitem um torque ao eixo de saída da caixa de engrenagens.

[0032] Um primeiro e um segundo dispositivo de acoplamento são dispostos entre o suporte de roda planetária e a roda solar das engrenagens planetárias respectivas. A tarefa dos dispositivos de acoplamento é travar os suportes de roda planetária respectivos com a roda solar. Quando o suporte de roda planetária e a roda solar forem conectados um ao outro, a potência do motor a combustão passará através do suporte de roda planetária, do dispositivo de acoplamento, da roda solar e adicionalmente para a caixa de engrenagens, que implica que as rodas planetárias não absorvem qualquer torque. Isso implica que a dimensão das rodas planetárias pode ser adaptada apenas para o torque da máquina elétrica em vez do torque do motor a combustão, que, por sua vez, significa que as rodas planetárias podem ser projetadas com dimensões menores. Desse modo, é obtida uma disposição de acionamento, de acordo com a invenção, que tem uma construção compacta, um peso baixo e um custo de fabricação baixo.

[0033] Os dispositivos de acoplamento e os mecanismos de travamento compreendem preferencialmente uma luva anular, que é deslocada axialmente entre um estado conectado e um estado desconectado. A luva envolve, substancialmente de modo concêntrico, os componentes giratórios da caixa de engrenagens e é movida entre o estado conectado e o estado desconectado com um elemento de potência. Desse modo, uma construção compacta é obtida, com um peso baixo e um custo de fabricação baixo.

[0034] A fim de conectar, com o primeiro e com o segundo dispositivos de acoplamento, respectivamente, a roda solar e o suporte de roda planetária da engrenagem planetária respectiva, o motor a combustão e/ou a primeira máquina elétrica e/ou a segunda máquina elétrica é controlado(a) de tal forma que uma velocidade de rotação síncrona seja obtida entre a roda solar e o suporte de roda planetária. Quando uma velocidade de rotação síncrona tiver sido obtida, o dispositivo de acoplamento é deslocado, de modo que a roda solar e o suporte de roda planetária se tornem mecanicamente conectado um ao outro.

[0035] A fim de desconectar o suporte de roda planetária e a roda solar da engrenagem planetária respectiva um do outro, a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas são controladas, de modo que o equilíbrio de torque seja obtido na engrenagem planetária. Quando um equilíbrio de torque tiver sido obtido, o dispositivo de acoplamento é deslocado, de modo que a roda solar e o suporte de roda planetária não são mais mecanicamente conectados um ao outro.

[0036] O equilíbrio de torque se refere a um estado em que um torque atua em uma engrenagem anular interna disposta na engrenagem planetária, que representa o produto do torque que atua no suporte de roda planetária da engrenagem planetária e na razão de engrenagem da engrenagem planetária, enquanto, simultaneamente, um torque atua na roda solar da engrenagem planetária, que representa o produto do torque que atua no suporte de roda planetária e (1- a razão de engrenagem da engrenagem planetária). No caso de duas dentre as partes de componente da engrenagem planetária, isto é, a roda solar, a engrenagem anular interna ou os suportes de roda planetária, serem conectadas com um dispositivo de acoplamento, esse dispositivo de acoplamento não transfere qualquer torque entre as partes da engrenagem planetária quando o equilíbrio de torque prevalece. Consequentemente, o dispositivo de acoplamento pode ser facilmente deslocado e as partes de componente da engrenagem planetária podem ser desconectadas.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0037] É apresentada abaixo uma descrição, como um exemplo, de modalidades preferidas da invenção com referência aos desenhos incluídos, nos quais:

[0038] A Figura 1 mostra esquematicamente um veículo em uma vista lateral com um motor a combustão e um trem de potência híbrido que compreende uma caixa de engrenagens, que é controlada de acordo com a presente invenção,

[0039] A Figura 2 mostra uma vista lateral esquemática de um trem de potência híbrido com uma caixa de engrenagens, que é controlada de acordo com a presente invenção,

[0040] A Figura 3 mostra uma vista esquemática simplificada do trem de potência híbrido na Figura 2, e

[0041] A Figura 4 mostra um fluxograma do método para controlar uma caixa de engrenagens de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

[0042] A Figura 1 mostra uma vista lateral esquemática de um veículo 1, que compreende uma caixa de engrenagens 2 e um motor a combustão 4, que são compreendidos em um trem de potência híbrido 3. O motor a combustão 4 é conectado à caixa de engrenagens 2 e a caixa de engrenagens 2 é conectada adicionalmente às rodas de acionamento 6 do veículo 1 através de um eixo propulsor 9. As rodas de acionamento 6 são equipadas com dispositivos de frenagem 7 para frenar o veículo 1.

[0043] A Figura 2 mostra uma vista lateral esquemática de um trem de potência híbrido 3 com uma caixa de engrenagens 2, que compreende um eixo de entrada 8, uma primeira e uma segunda engrenagem planetária 10 e 12, respectivamente, uma primeira e uma segunda máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, um contraeixo 18 e um eixo de saída 20. O trem de potência híbrido compreende um motor a combustão 4, conectado à caixa de engrenagens 2. O motor a combustão 4 é conectada com a caixa de engrenagens 2 através do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens. O motor a combustão tem um eixo de saída 97. O eixo de saída 97 do motor a combustão 4 é conectado ao eixo de entrada da caixa de engrenagens 2. Uma primeira engrenagem planetária 10 tem uma primeira engrenagem de anel interna 22, a qual um primeiro rotor 24 na primeira máquina elétrica 14 é conectado. A primeira engrenagem planetária 10 também tem uma primeira roda solar 26 e um primeiro suporte de roda planetária 50. O primeiro suporte de roda planetária 50 é conectado com o motor a combustão 4 por meio do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens. A segunda engrenagem planetária 12 tem uma segunda engrenagem anular interna 28, à qual um segundo rotor 30 da segunda máquina elétrica 16 é conectado. A segunda engrenagem planetária 12 tem uma segunda roda solar 32 e um segundo suporte de roda planetária 51. As primeira e segunda rodas solares 26 e 32, respectivamente, são dispostas coaxialmente, em que, de acordo com a modalidade exibida, implica que um primeiro eixo principal 34 disposto na primeira roda solar 26 se estende dentro de um segundo eixo principal 36, que é equipado com um orifício central 38, disposto no segundo suporte de roda planetária 51. Também é possível dispor as primeira e segunda rodas solares 26 e 32, respectivamente, e também o primeiro eixo principal 34 e o segundo eixo principal 36, em paralelo com e próximos um do outro. Nesse caso, o contraeixo 18 é disposto adequadamente entre o primeiro eixo principal 34 e o segundo eixo principal 36, e o torque pode ser extraído diretamente do contraeixo 18. O contraeixo 18, desse modo, constitui, nesse caso, o eixo de saída 20.

[0044] O motor a combustão 4 é conectado com o primeiro suporte de roda planetária 50, e o primeiro suporte de roda planetária 50 é conectado com a segunda roda solar 32.

[0045] A primeira máquina elétrica 14 é equipada com um primeiro estator 40 que é conectado ao veículo 1, através de um alojamento de engrenagem 42 que envolve a caixa de engrenagens 2. A segunda máquina elétrica 16 é equipada com um segundo estator 44 que é conectado ao veículo 1, através de um alojamento de engrenagem 42 que envolve a caixa de engrenagens 2. A primeira e a segunda máquina elétrica 16 são conectadas a um dispositivo de armazenamento de energia 46, tal como uma bateria, que, dependendo do modo de operação do veículo 1, opera as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente. Em outros modos de operação, as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, podem funcionar como geradores, em que a potência é suprida para o dispositivo de armazenamento de energia 46. Um dispositivo de controle eletrônico 48 é conectado ao dispositivo de armazenamento de energia 46 e controla o suprimento de potência para as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente. Preferencialmente, o dispositivo de armazenamento de energia 46 é conectado às máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, através de um comutador 49, que é conectado ao dispositivo de controle 48. Em alguns modos de operação, as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, também podem um operar o outro. A potência elétrica é, então, levada a partir de uma dentre as máquinas elétricas 14, 16 para a segunda máquina elétrica 14, 16 através do comutador 49 conectado às máquinas elétricas 14, 16. Desse modo, é possível obter um equilíbrio de potência entre as máquinas elétricas 14, 16. Outro computador 53 também pode ser conectado ao dispositivo de controle 48 e à caixa de engrenagens 2.

[0046] A primeira engrenagem planetária 10 é equipada com um primeiro suporte de roda planetária 50, na qual um primeiro conjunto de rodas planetárias 52 é montado. A segunda engrenagem planetária 12 é equipada com um segundo suporte de roda planetária 51, na qual um segundo conjunto de rodas planetárias 54 é montado. O primeiro conjunto de rodas planetárias 52 interage com a primeira engrenagem anular interna 22 e com a primeira roda solar 26. O segundo conjunto de rodas planetárias 54 interage com a segunda engrenagem anular interna 28 e com a segunda roda solar 32. O eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 é conectado com o primeiro suporte de roda planetária 50.

[0047] Um primeiro dispositivo de acoplamento 56 é disposto entre a primeira roda solar 26 e o primeiro suporte de roda planetária 50. Dispondo-se o primeiro dispositivo de acoplamento 56, de modo que a primeira roda solar 26 e o primeiro suporte de roda planetária 50 são conectados um com o outro, e podem, portanto, não girar um em relação ao outro, o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 girará com velocidades rotacionais iguais.

[0048] Um segundo dispositivo de acoplamento 58 é disposto entre a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51. Dispondo-se o segundo dispositivo de acoplamento 58, de modo que a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51 sejam conectados um com o outro, e podem, portanto, não girar um em relação ao outro, o segundo suporte de roda planetária 51 e a primeira roda solar 32 girará com velocidades rotacionais iguais.

[0049] Preferencialmente, o primeiro e o segundo dispositivos de acoplamento 56, 58 compreendem uma primeira e uma segunda manga de acoplamento equipadas com estrias 55 e 57, respectivamente, que são deslocáveis axialmente em uma seção equipada com estrias no primeiro e no segundo, respectivamente, suporte de roda planetária 50 e 51, e em uma seção equipada com estrias nas rodas solares respectivas 26 e 32. Deslocando-se a luva de acoplamento respectiva 55, 57, de modo que as seções equipadas com estrias sejam conectadas através das luvas de acoplamento respectivas 55, 57, do primeiro suporte de roda planetária 50 e da primeira roda solar 26, bem como o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32, respectivamente, se tornarem intertravados mutuamente um com o outro e pode não girar um em relação ao outro.

[0050] O primeiro e o segundo dispositivo de acoplamento 56, 58, de acordo com a modalidade exibida na Figura 2, são dispostos entre a primeira roda solar 26 e o primeiro suporte de roda planetária 50, e entre a segunda roda solar 28 e o segundo suporte de roda planetária 51, respectivamente. No entanto, é possível dispor um dispositivo de acoplamento adicional ou alternativo (não exibido) entre a primeira engrenagem anular interna 22 e o primeiro suporte de roda planetária 50, e também dispor um dispositivo de acoplamento adicional ou alternativo (não exibido) entre a segunda engrenagem anular interna 28 e o segundo suporte de roda planetária 51.

[0051] O primeiro suporte de roda planetária 50 da primeira engrenagem planetária 10, nessa modalidade, é conectado fixamente com a segunda roda solar 32 da segunda engrenagem planetária 12. Alternativamente, o primeiro suporte de roda planetária 50 é conectado fixamente com a segunda engrenagem anular interna 28 da segunda engrenagem planetária 12.

[0052] Um dispositivo de transmissão 19, que compreende um primeiro par de engrenagens 60, disposto entre a primeira engrenagem planetária 10 e o eixo de saída 20, é conectado ao primeiro e ao segundo eixo principal 34, 36. O primeiro par de engrenagens 60 compreende uma primeira engrenagem de pinhão 62 e uma primeira roda dentada 64, que estão em engate um com o outro. Um segundo par de engrenagens 66 é disposto entre a segunda engrenagem planetária 12 e o eixo de saída 20. O segundo par de engrenagens 66 compreende uma segunda engrenagem de pinhão 68 e uma segunda roda dentada 70, que estão em engate um com o outro. Um terceiro par de engrenagens 72 é disposto entre a primeira engrenagem planetária 10 e o eixo de saída 20. O terceiro par de engrenagens 72 compreende uma terceira engrenagem de pinhão 74 e uma terceira roda dentada 76, que estão em engate um com o outro. Um quarto par de engrenagens 78 é disposto entre a segunda engrenagem planetária 12 e o eixo de saída 20. O quarto par de engrenagens 78 compreende uma quarta engrenagem de pinhão 80 e uma quarta roda dentada 82, que estão em engate um com o outro.

[0053] No primeiro eixo principal 34, a primeira e a terceira engrenagens de pinhão 62 e 74, respectivamente, são dispostas. A primeira e a terceira engrenagens de pinhão 62 e 74, respectivamente, são conectadas fixamente com o primeiro eixo principal 34, de modo que as mesmas não possam girar em relação ao primeiro eixo principal 34. No segundo eixo principal 36, a segunda e a quarta engrenagens de pinhão 68 e 80, respectivamente, são dispostas. A segunda e a quarta engrenagens de pinhão 68 e 80, respectivamente, são conectadas fixamente com o segundo eixo principal 36, de modo que as mesmas não possam girar em relação ao segundo eixo principal 36.

[0054] O contraeixo 18 se estende substancialmente em paralelo com o primeiro e com o segundo eixo principal 34 e 36, respectivamente. No contraeixo 18, a primeira, a segunda, a terceira e a quarta rodas dentadas 64, 70, 76 e 82, respectivamente, são montadas. A primeira engrenagem de pinhão 62 engata com a primeira roda dentada 64, a segunda engrenagem de pinhão 68 engata com a segunda roda dentada 70, a terceira engrenagem de pinhão 74 engata com a terceira roda dentada 76 e a quarta engrenagem de pinhão 80 engata com a quarta roda dentada 82.

[0055] A primeira, a segunda, a terceira e a quarta rodas dentadas 64, 70, 76 e 82, respectivamente, podem ser travadas individualmente com e liberadas do contraeixo 18 com o auxílio do primeiro, do segundo, do terceiro e do quarto elementos de acoplamento 84, 86, 88 e 90, respectivamente. Os elementos de acoplamento 84, 86, 88 e 90, respectivamente, consistem, preferencialmente, nas seções equipadas com estrias nas rodas dentadas 64, 70, 76 e 82, respectivamente, e no contraeixo 18, que interage com quinta e com sexta luvas de acoplamento 83, 85 que engatam mecanicamente com as seções equipadas com estrias da primeira à quarta respectiva roda dentada 64, 70, 76 e 82 e do contraeixo 18. O primeiro e terceiro elementos de acoplamento 84, 88 são equipados, preferencialmente, com uma luva de acoplamento comum 83, e o segundo e o quarto elemento de acoplamento 86, 90 são equipados, preferencialmente, com uma luva de acoplamento comum 85. No estado liberado, uma rotação relativa pode ocorrer entre as rodas dentadas 64, 70, 76 e 82 e o contraeixo 18. Os elementos de acoplamento 84, 86, 88 e 90, respectivamente, também podem consistir em embreagens por atrito. No contraeixo 18 uma quinta roda dentada 92 também é disposta, que engata com um uma sexta roda dentada 94, que é disposta no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2.

[0056] O contraeixo 18 é disposto entre as respectivas primeira e segunda engrenagens planetárias 10, 12 e o eixo de saída 20, de modo que o contraeixo 18 seja conectado com o eixo de saída 20 através de um quinto par de engrenagens 21, que compreende a quinta e a sexta roda dentada 92, 94. A quinta roda dentada 92 é disposta de modo a ser conectada com e desconectada do contraeixo 18 com um quinto elemento de acoplamento 93.

[0057] Desconectando-se a quinta roda dentada 92, que é disposta para ser desconectável do contraeixo 18, é possível transferir torque a partir de uma segunda engrenagem planetária 12 ao contraeixo 18, por exemplo, através do segundo par de engrenagens 66, e para transferir, adicionalmente, torque do contraeixo 18 para o eixo de saída 20 através, por exemplo, do primeiro par de engrenagens 60. Desse modo, um número de passos de engrenagem é obtido, em que o torque a partir de uma dentre as engrenagens planetárias 10, 12 pode ser transferido para o contraeixo 18, e, adicionalmente, ao longo do contraeixo 18 para o eixo principal 34, 36 conectado com a segunda engrenagem planetária 10, 12, finalmente transferir o torque para o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. Supõe-se, no entanto, que um mecanismo de acoplamento 96 disposto o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20 sejam conectados, o é descrito em maiores detalhes abaixo.

[0058] A quinta roda dentada 92 pode ser travada a e liberada do contraeixo 18 com o auxílio de um quinto elemento de acoplamento 93. O elemento de acoplamento 93 consiste, preferencialmente, nas seções equipadas com estrias adaptadas na quinta roda dentada 92 e no contraeixo 18, em que as seções interagem com uma nona luva de acoplamento 87, que se engata mecanicamente com as seções equipadas com estrias da quinta roda dentada 92 e do contraeixo 18. No estado liberado, uma rotação relativa pode ocorrer entre a quinta roda dentada 92 e o contraeixo 18. O quinto elemento de acoplamento 93 também pode consistir nas embreagens por atrito.

[0059] A transferência de torque a partir do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 para o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 pode ocorrer através da primeira ou da segunda engrenagem planetária 10 e 12, respectivamente, e o contraeixo 18. A transferência de torque também pode ocorrer diretamente através da primeira engrenagem planetária 10, cuja primeira roda solar 26 é conectada, através do primeiro eixo principal 34, ao eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através de um mecanismo de acoplamento 96. O mecanismo de acoplamento 96, preferencialmente, compreende uma sétima luva de acoplamento equipada com estrias 100, que é deslocável axialmente no primeiro eixo principal 34 e nas seções equipadas com estrias do eixo de saída 20. Deslocando-se a sétima luva de acoplamento 100, de modo que as seções equipadas com estrias sejam conectadas através da sétima luva de acoplamento 100, o primeiro eixo principal 34 se torna travado com o eixo de saída 20, que, quando gira, terá, portanto, a mesma velocidade de rotação. Desconectando-se a quinta roda dentada 92 do quinto par de engrenagens 21 do contraeixo 18, o torque a partir da segunda engrenagem planetária 12 pode ser transferida para o contraeixo 18, e, adicionalmente, ao longo do contraeixo 18 para o primeiro eixo principal 34, conectado com a primeira engrenagem planetária 10, a fim de finalmente transferir o torque através do mecanismo de acoplamento 96 para o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2.

[0060] Em alguns modos de operação, a caixa de engrenagens 2 pode operar de modo que uma dentre as rodas solares 26 e 32, respectivamente, sejam travadas com o primeiro e com o segundo suporte de roda planetária 50 e 51, respectivamente, com a ajuda do primeiro e do segundo dispositivo de acoplamento 56 e 58, respectivamente. O primeiro e o segundo eixo principal 34 e 36, respectivamente, então, obtêm a mesma velocidade de rotação que o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2, dependendo de qual roda solar 26 e 32, respectivamente, é travada com os suportes de roda planetária respectivos 50 e 51. Uma ou ambas as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, podem operar como um gerador para gerar potência elétrica para o dispositivo de armazenamento de energia 46. Alternativamente, a máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, pode fornecer uma injeção de torque, a fim de, desse modo, aumentar o torque no eixo de saída 20. Em alguns tempos de operação, as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, suprirão uma à outra com potência elétrica, independentemente do dispositivo de armazenamento de energia 46.

[0061] Também é possível que tanto a primeira quanto a segunda máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, gerem potência para o dispositivo de armazenamento de energia 46. Na frenagem motora o condutor libera o pedal de acelerador (não exibido) do veículo 1. O eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2, então, opera uma ou ambas as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, enquanto o motor a combustão 4 e as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, realizam a frenagem de motor. As máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, nesse caso, geram potência elétrica, que é armazenada no dispositivo de armazenamento de energia 46 no veículo 1. Esse estado de operação é chamado de frenagem regenerativa. A fim de facilitar um efeito de frenagem mais potente, o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 pode ser travado e, dessa forma, impedido de girar. Desse modo, apenas uma dentre ou ambas as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, funcionarão como freios e 16 gera potência elétrica, que é armazenada no dispositivo de armazenamento de energia 46. O travamento do eixo de saída 97 do motor a combustão 4 também pode ser realizado quando o veículo deve acelerar por apenas uma ou ambas as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente. Se o torque de uma ou ambas as máquinas elétricas respectivas 14 e 16 supera o torque do motor a combustão 4 e em relação ao conjunto de engrenagens entre as mesmas, o motor a combustão 4 não terá a capacidade para resistir o torque grande que as respectivas máquinas elétricas 14 e 16 geram, de modo que se torna necessário travar o eixo de saída 97 do motor a combustão 4. O travamento do eixo de saída 97 do motor a combustão 4 é realizado, preferencialmente, com um dispositivo de travamento 102, que é disposto entre o primeiro suporte de roda planetária 50 e o alojamento de engrenagem 42. Travando- se o primeiro transportador de roda planetária 50 e o alojamento de engrenagem 42, o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 também será travado, visto que o eixo de saída 97 dos motores a combustão 4 é conectado com primeiro transportador de roda planetária 50 através do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens. O dispositivo de travamento 102 compreende, preferencialmente, uma oitava luva de acoplamento equipada com estrias 104, que é deslocável axialmente em uma seção equipada com estrias do primeiro suporte de roda planetária 50, e em uma seção equipada com estrias do alojamento de engrenagem. Deslocando-se a oitava luva de acoplamento 104 de modo que as seções equipadas com estrias sejam conectadas através da luva de acoplamento 104, do primeiro suporte de roda planetária 50, e, portanto, o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 é impedido de girar.

[0062] O dispositivo de controle 48 é conectado às máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, para controlar as máquinas elétricas respectivas 14 e 16, de modo que as mesmas, durante determinados tempos de operação, usem a potência elétrica armazenada para suprir a potência de acionamento para o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2, e durante outros tempos de operação usam a energia cinética do eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 para extrair e armazenar potência elétrica. O dispositivo de controle 48, desse modo, detecta a velocidade de rotação e/ou o torque do eixo de saída 97 do motor a combustão 4 através de sensores 98 dispostos nas máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, e no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2, a fim de, desse modo, coletar informações e para controlar as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, para operar como motores ou geradores elétricos. O dispositivo de controle 48 pode ser um computador com software adequado para esse propósito. O dispositivo de controle 48 também controla o fluxo de potência entre o dispositivo de armazenamento de energia 46 e os respectivos estatores 40 e 44 das máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente. Nos tempos em que as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, operam como motores, a potência elétrica armazenada é suprida a partir do dispositivo de armazenamento de energia 46 para os estatores respectivos 40 e 44. Nos tempos em que as máquinas elétricas 14 e 16 operam conforme a potência elétrica de geradores é suprida a partir dos estatores respectivos 40 e 44 para o dispositivo de armazenamento de energia 46. No entanto, conforme declarado acima, as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, podem, durante determinados tempos de operação, suprir uma à outra com potência elétrica, independentemente do dispositivo de armazenamento de energia 46. O comutador 49 pode consistir em um inversor ou comutador, que compreende um ou vários estágios de acionamento (não exibido) para as máquinas elétricas 14, 16. Ao controlar o comutador 49, de tal forma que as máquinas elétricas 14, 16 sejam ajustadas para um estado de espera, os estágios de acionamento do comutador 49 serão desativados. Portanto, as perdas elétricas que de outra forma surgem quando as máquinas elétricas 14, 16 giram em um modo ocioso serão minimizadas.

[0063] As máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, podem assumir vários estados diferentes. Em um estado, a máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, injeta torque, e, então, opera um motor elétrico. Em um segundo estado a máquina elétrica, 14 e 16 respectivamente, opera como um gerador. Em um estado adicional, a máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, é ajustada para um estado de espera ou estado de aguardo, em que a máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, opera como um motor elétrico ou como um gerador.

[0064] O primeiro e o segundo dispositivos de acoplamento 56 e 58, respectivamente, o primeiro, o segundo, o terceiro, o quarto e o quinto elementos de acoplamento 84, 86, 88, 90 e 93, respectivamente, o mecanismo de acoplamento 96 entre o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20, e o dispositivo de travamento 102 entre o primeiro suporte de roda planetária 50 e o alojamento de engrenagem 42, são conectados ao dispositivo de controle 48 através de suas luvas de acoplamento respectivas. Esses componentes são ativados e desativados, preferencialmente, por sinais elétricos do dispositivo de controle 48. As luvas de acoplamento são deslocadas, preferencialmente, por elementos de potência não exibidos, tais como cilindros operados hidráulica ou pneumaticamente. Também é possível deslocar as luvas de acoplamento com elementos de potência alimentados eletricamente.

[0065] A modalidade exemplificativa na Figura 2 mostra quatro engrenagens de pinhão 62, 68, 74 e 80, respectivamente, e quatro rodas dentadas 64, 70, 76 e 82, respectivamente, e duas engrenagens planetárias respectivas 10 e 12, com máquinas elétricas associadas 14 e 16, respectivamente. No entanto, é possível adaptar a caixa de engrenagens 2 com mais ou menos engrenagens de pinhão e rodas dentadas, e com mais engrenagens planetárias com máquinas elétricas associadas.

[0066] A Figura 3 ilustra o trem de potência híbrido 3 de acordo com a Figura 2 em uma vista simplificada, em que alguns componentes foram excluídos no interesse de clareza. G1 na Figura 3 consiste em pelo menos um par de engrenagens conectado ao primeiro eixo principal 34 e, portanto, com a primeira engrenagem planetária 10, e um par de engrenagens G2 consiste em pelo menos um par de engrenagens conectado com o segundo eixo principal 36 e, portanto, com a segunda engrenagem planetária 12. Esses pares de engrenagem G1, G2 também são conectados ao eixo de saída 20 através do contraeixo 18. G1 e G2, respectivamente, podem consistir em um ou diversos pares de engrenagem. O par de engrenagens G1, conectado com a primeira engrenagem planetária 10, pode, por exemplo, consistir no primeiro par de engrenagens 60 e/ou o terceiro par de engrenagens 72, conforme descrito na Figura 2. O par de engrenagens G2, conectado com a segunda engrenagem planetária 12, pode, por exemplo, consistir no segunda par de engrenagens 66 e/ou o quarto par de engrenagens 78, conforme descrito na Figura 2. Adicionalmente, pelo menos um par de engrenagens G3, conectado com o eixo de saída 20 e o contraeixo, 18 é exibido, que pode consistir no quinto par de engrenagens 21 descrito na Figura 2. G3 pode consistir em um ou diversos pares de engrenagem. Alternativamente, o torque pode ser extraído diretamente a partir do contraeixo 18, que, portanto, constitui o eixo de saída.

[0067] O pelo menos um par de engrenagens G1, 60, 72, conectado com a primeira engrenagem planetária 10 compreende pelo menos uma engrenagem de pinhão 62, 74 e uma roda dentada 64, 76 dispostas em engate entre si, em que a engrenagem de pinhão 62, 74 pode ser disposta de tal forma que possa ser conectada com e desconectada do eixo principal 34, disposto com a primeira engrenagem planetária 10. A pelo menos uma roda dentada 64, 76 pode ser disposta de modo que possa ser conectada com e desconectada do contraeixo 18.

[0068] O pelo menos um par de engrenagens G2, 66, 78, conectado com a segunda engrenagem planetária 12, compreende pelo menos uma engrenagem de pinhão 68, 80 e uma roda dentada 70, 82 dispostas em engate entre si, em que a engrenagem de pinhão 68, 80 pode ser disposta de tal forma que possa ser conectada com e desconectada do segundo eixo principal 36, disposto com a primeira engrenagem planetária 12. A pelo menos uma roda dentada 70, 82 pode ser disposta de modo que possa ser conectada com e desconectada do contraeixo 18.

[0069] Conforme descrito, o torque é extraído da caixa de engrenagens 2 do eixo de saída 20. Também é possível extrair torque diretamente a partir do primeiro ou segundo eixo principal 34, 36, ou diretamente do contraeixo 18, que nesse caso constitui o eixo de saída 20. O torque também pode ser extraído em paralelo de dois ou todos os três eixos 18, 34, 36 simultaneamente.

[0070] Abaixo, um deslocamento para cima a partir de uma primeira a uma sétima engrenagem será descrito, em que a caixa de engrenagens 2 é disposta em um veículo 1 e o veículo é propelido pelo motor a combustão 4. A descrição do deslocamento para cima compreenderá componentes que não são exibidos na Figura 3 simplificada, mas que são exibidos na Figura 2.

[0071] O eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 é conectado ao eixo de saída 97 do motor a combustão 4 do veículo 1. O eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 é conectado a um eixo de acionamento 99 no veículo 1. Na ociosidade do motor a combustão 4 e quando o veículo 1 estiver parado, o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 gira ao mesmo tempo em que o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 está parado. O dispositivo de travamento 102 é desativado, de modo que o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 possa girar livremente. Visto que o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 gira, o primeiro suporte de roda planetária 50 também girará, que implica que o primeiro conjunto de rodas planetárias 52 girará. Visto que o primeiro suporte de roda planetária 50 é conectado à segunda roda solar 32, à segunda roda solar 32, e, desse modo, também o segundo conjunto de rodas planetárias 54, girará. Ao não suprir potência para as primeira e segunda máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, o primeiro e o segundo anéis internos 22 e 28, respectivamente, que são conectados com o primeiro e segundo rotor respectivo 24 e 30 das máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, girarão livremente, de modo que nenhum torque é absorvido pelos anéis internos respectivos 22 e 28. O primeiro e o segundo dispositivos de acoplamento 56 e 58, respectivamente, são desconectados e, desse modo, não atuado. Desse modo, nenhum torque será transferido a partir do motor a combustão 4 para a roda solar 26 da primeira engrenagem planetária 10 ou para o suporte de roda planetária 51 da segunda engrenagem planetária 12. O mecanismo de acoplamento 96 entre o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20 é desconectado, de modo que o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20 possam girar livremente em relação entre si. Visto que a roda rolar 26 da primeira engrenagem planetária, o suporte de roda planetária 51 da segunda engrenagem planetária 12 e o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 estão, nesse estágio, parados, o contraeixo 18 também está parado. Em uma primeira etapa, a quarta roda dentada 82 e a terceira roda dentada 76 são conectadas com o contraeixo 18 com o auxílio do quarto e do terceiro elementos de acoplamento 90 e 88, respectivamente. A primeira roda dentada 64 e a segunda roda dentada 70 são desconectadas do contraeixo 18. Desse modo, a primeira roda dentada 64 e a segunda roda dentada 70 são permitidas girarem livremente em relação ao contraeixo 18. A quinta roda dentada 92 do quinto par de engrenagens 21 é travada no contraeixo 18 com o auxílio do quinto elemento de acoplamento 93.

[0072] A fim de iniciar a rotação do eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2, com o objetivo de acionar o veículo 1, a quarta engrenagem de pinhão 80 e a quarta roda dentada 82 no contraeixo 18 devem ser giradas. Isso é obtido ao fazer o segundo suporte de roda planetária 51 girar. Quando o segundo suporte de roda planetária 51 gira, o segundo eixo principal 36 também gira e, desse modo, a quarta engrenagem de pinhão 80, que é disposta no segundo eixo principal 36, também gira. O segundo suporte de roda planetária 51 é girado controlando-se a segunda engrenagem anular interna 28 com a segunda máquina elétrica 16. Ao ativar a segunda máquina elétrica 16 e controlar o motor a combustão 4 para uma velocidade de motor adequada, o veículo 1 começa a se mover conforme o segundo eixo principal 36 começa a girar. Quando o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32 obtém a mesma velocidade de rotação, a segunda roda solar 32 é travada com o segundo suporte de roda planetária 51 com o auxílio do segundo dispositivo de acoplamento 58. Conforme mencionado acima, o segundo dispositivo de acoplamento 58 é adotado, preferencialmente, de maneira que a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51 se engatam mecanicamente um com o outro. Alternativamente, o segundo dispositivo de acoplamento 58 pode ser adaptado como um freio de deslizamento ou uma embreagem de múltiplas placas que conecta, de uma maneira suave, a segunda roda solar 32 com o segundo suporte de roda planetária 51. Quando a segunda roda solar 32 for conectada com o segundo suporte de roda planetária 51, o segundo suporte de roda planetária 51 girará com a mesma velocidade de rotação que o eixo de saída 97 do motor a combustão 4. Desse modo, o torque gerado pelo motor a combustão 4 é transferido ao eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através da quarta engrenagem de pinhão 80, da quarta roda dentada 82 no contraeixo 18, da quinta roda dentada 92 no contraeixo 18 e da sexta roda dentada 94 no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1, desse modo, começará a se mover e será impulsionado por uma primeira engrenagem.

[0073] Quando o contraeixo 18 for girado pela quarta roda dentada 82 no contraeixo 18, a terceira roda dentada 76 no contraeixo 18 também girará. Desse modo, o contraeixo 18 opera a terceira roda dentada 76, que por sua vez opera a terceira engrenagem de pinhão 74 no primeiro eixo principal 34. Quando o primeiro eixo principal 34 girar, a primeira roda solar 26 também girará, e, desse modo, dependendo da velocidade de rotação do eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e, desse modo, a velocidade de rotação do primeiro suporte de roda planetária 50, fará com que a primeira engrenagem anular interna 22 e o primeiro rotor 24 da primeira máquina elétrica 14 girem. Desse modo, é possível permitir que a primeira máquina elétrica 14 opere como um gerador para suprir potência para o dispositivo de armazenamento de energia 46, e/ou para suprir potência para a segunda máquina elétrica 16. Também é possível para a segunda máquina elétrica 16 ser operada como um gerador. Alternativamente, a primeira máquina elétrica 14 pode emitir uma injeção de torque, através do dispositivo de controle 48 que controla a primeira máquina elétrica 14 para fornecer um torque de acionamento. Outra alternativa é controlar o comutador 49, de tal forma que a primeira máquina elétrica 14 seja ajustada para um estado de espera. Isso é alcançado por meio da desativação dos estágios de acionamento do comutador 49. Desse modo, as perdas elétricas, que, de outra forma, surgem quando a primeira máquina elétrica 14 gira em um modo ocioso, e são arrastadas pela rotação da primeira engrenagem planetária 10, serão minimizadas.

[0074] A fim de se deslocar a partir de uma primeira engrenagem para uma segunda engrenagem, o travamento entre a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51 deve parar, o que é alcançado através da primeira máquina elétrica 14 e/ou da segunda máquina elétrica 16 que é controlada de maneira que o equilíbrio de torque prevaleça na segunda engrenagem planetária 12. Subsequentemente, o segundo dispositivo de acoplamento 58 é controlado, de modo que desconecte a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51 um do outro. A segunda engrenagem é conectada, através do dispositivo de controle 48 que controla o motor a combustão 4, de modo que a velocidade de rotação síncrona surja entre o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26, a fim de alcançar um travamento entre o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26. Isso é alcançado através do controle do primeiro dispositivo de acoplamento 56 de maneira que o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 sejam mecanicamente conectados um com o outro. Alternativamente, o primeiro dispositivo de acoplamento 56 pode ser adaptado como um freio de deslizamento ou uma embreagem de múltiplas placas que conecta, de uma maneira suave, a primeira roda solar 26 com o primeiro suporte de roda planetária 50. Ao sincronizar o controle da segunda e da primeira máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, uma transição suave e sem interrupção a partir de uma primeira até uma segunda engrenagem pode ser realizada.

[0075] O primeiro eixo principal 34 agora gira, operado pelo eixo de saída 97 do motor a combustão 4, e o primeiro eixo principal 34 agora opera a terceira engrenagem de pinhão 74. O primeiro suporte de roda planetária 50, desse modo, opera a terceira engrenagem de pinhão 74 através da primeira roda solar 26 e do primeiro eixo principal 34. Visto que a terceira roda dentada 76 está em engate com a terceira engrenagem de pinhão 74 e é conectada com o contraeixo 18, a terceira roda dentada 76 operará o contraeixo 18, que por sua vez opera a quinta roda dentada 92 no contraeixo 18. A quinta roda dentada 92 por sua vez opera o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através da sexta roda dentada 94, que é disposta no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 agora é operado com uma segunda engrenagem.

[0076] Quando o contraeixo 18 for girado pela terceira roda dentada 76, a quarta roda dentada 82 também girará. Desse modo, o contraeixo 18 opera a quarta roda dentada 82, que por sua vez opera a quarta engrenagem de pinhão 80 no segundo eixo principal 36. Quando o segundo eixo principal 36 girar, o segundo suporte de roda planetária 51 também girará, e, desse modo, dependendo da velocidade de rotação do eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e, desse modo, a velocidade de rotação no primeiro suporte de roda planetária 50, fará com que a segunda engrenagem anular interna 28 e o segundo rotor 30 da segunda máquina elétrica 16 girem. Desse modo, é possível permitir que a segunda máquina elétrica 16 opere como um gerador para suprir potência para o dispositivo de armazenamento de energia 46, e/ou para suprir potência para a primeira máquina elétrica 14. A segunda máquina elétrica 16 também pode emitir uma injeção de torque, através do dispositivo de controle 48 que controla a segunda máquina elétrica 16 para fornecer um torque de propulsão. Outra alternativa é controlar o comutador 49, de tal forma que a segunda máquina elétrica 16 seja ajustada para um estado de espera. Isso é alcançado por meio da desativação dos estágios de acionamento do comutador 49. Desse modo, as perdas elétricas, que, de outra forma, surgem quando a segunda máquina elétrica 16 gira em um modo ocioso, e são arrastadas pela rotação da segunda engrenagem planetária 10, serão minimizadas.

[0077] A fim de se deslocar a partir de uma segunda engrenagem até uma terceira engrenagem, a quarta roda dentada 82 no contraeixo 18 deve ser desconectada do contraeixo 18 com o quarto elemento de acoplamento 90, de modo que a quarta roda dentada 82 possa girar livremente em relação ao contraeixo 18. Subsequentemente, o contraeixo 18 é conectado com a segunda roda dentada 70 no contraeixo 18 através do segundo elemento de acoplamento 86. A fim de alcançar uma conexão do contraeixo 18 e da segunda roda dentada 70 no contraeixo 18, preferencialmente, a segunda máquina elétrica 16 é controlada de modo que uma velocidade de rotação síncrona surja entre o contraeixo 18 e a segunda roda dentada 70 no contraeixo 18. A velocidade de rotação síncrona pode ser alcançada através da medição da velocidade de rotação no segundo rotor 30 na segunda máquina elétrica 16, e da medição da velocidade de rotação no eixo de saída 20. Desse modo, a velocidade de rotação no segundo eixo principal 36 e a velocidade de rotação no contraeixo 18 pode ser determinada através de dadas razões de engrenagem. A velocidade de rotação dos eixos respectivos 18, 36 é controlada, e quando uma velocidade de rotação síncrona tiver surgido entre o contraeixo 18 e a segunda roda dentada 70, o contraeixo 18 e a segunda roda dentada 70 são conectados com o auxílio do segundo elemento de acoplamento 86.

[0078] A fim de completar o deslocamento a partir de uma segunda engrenagem para uma terceira engrenagem, o travamento entre a primeira roda solar 26 e o primeiro suporte de roda planetária 50 deve parar, o que é alcançado através da primeira e/ou da segunda máquina elétrica 14, 16 que é controlada de modo que o equilíbrio de torque prevaleça na primeira engrenagem planetária 10, e, em seguida, o primeiro dispositivo de acoplamento 56 é controlado, de modo a desconectar a primeira roda solar 26 e o primeiro suporte de roda planetária 50 um do outro. Subsequentemente, o motor a combustão 4 é controlado de modo que uma velocidade de rotação síncrona surja entre a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51, de modo que o segundo dispositivo de acoplamento 58 possa ser engatado a fim de, desse modo, conectar a segunda roda solar 32 com o segundo suporte de roda planetária 51, através da luva de acoplamento 57. Ao sincronizar o controle do motor a combustão 4 e da segunda e da primeira máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, uma transição suave e sem interrupção a partir de uma segunda até uma terceira engrenagem pode ser realizada.

[0079] A terceira roda dentada 76 é desconectada controlando-se a primeira máquina elétrica 14 de modo que um estado de torque substancialmente zero surja entre o contraeixo 18 e a terceira roda dentada 76. Quando um estado de torque substancialmente zero surgir, a terceira roda dentada 76 é desconectada do contraeixo 18 controlando-se o terceiro elemento de acoplamento 88, de modo a liberar a terceira roda dentada 76 do contraeixo 18. Subsequentemente, a primeira máquina elétrica 14 é controlada de modo que uma velocidade de rotação síncrona surja entre o contraeixo 18 e a primeira roda dentada 64. Quando a velocidade de rotação síncrona surgir, a primeira roda dentada 64 é conectada ao contraeixo 18 através do controle do primeiro elemento de acoplamento 84, de modo a conectar a primeira roda dentada 64 no contraeixo 18. A velocidade de motor síncrona pode ser alcançada, visto que a velocidade de rotação do primeiro rotor 24 na primeira máquina elétrica 14 pode ser determinada, e a velocidade de rotação do eixo de saída 20 seja medida, após a qual as velocidades de rotação dos eixos 18, 34 são controladas, de modo que uma velocidade de motor síncrona surja. Desse modo, a velocidade de rotação do primeiro eixo principal 34 e a velocidade de rotação do contraeixo 18 pode ser determinada através de dadas razões de engrenagem.

[0080] O segundo eixo principal 36 agora gira com a mesma velocidade de rotação que o eixo de saída 97 do motor a combustão 4, e o segundo eixo principal 36 agora opera a segunda engrenagem de pinhão 68 através do segundo eixo principal 36. Visto que a segunda roda dentada 70 está em engate com a segunda engrenagem de pinhão 68 e é conectada com o contraeixo 18, a segunda roda dentada 70 operará o contraeixo 18, que por sua vez opera a quinta roda dentada 92 no contraeixo 18. A quinta roda dentada 92 por sua vez opera o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através da sexta roda dentada 94, que é disposta no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 agora é acionado em uma terceira engrenagem.

[0081] Quando o contraeixo 18 for girado pela segunda roda dentada 70 no contraeixo 18, a primeira roda dentada 64 no contraeixo 18 também girará. Desse modo, o contraeixo 18 opera a primeira roda dentada 64, que por sua vez opera a primeira engrenagem de pinhão 62 no primeiro eixo principal 34. Quando o primeiro eixo principal 34 girar, a primeira roda solar 26 também girará, e, desse modo, dependendo da velocidade de rotação do eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e, desse modo, a velocidade de rotação do primeiro suporte de roda planetária 50, fará com que a primeira engrenagem anular interna 22 e o primeiro rotor 24 da primeira máquina elétrica 14 girem. Desse modo, é possível permitir que a primeira máquina elétrica 14 opere como um gerador para suprir potência para o dispositivo de armazenamento de energia 46, e/ou para suprir potência para a segunda máquina elétrica 16. Alternativamente, a primeira máquina elétrica 14 pode emitir uma injeção de torque, através do dispositivo de controle 48 que controla a primeira máquina elétrica 14 para fornecer um torque de acionamento. Outra alternativa é controlar o comutador 49, de tal forma que a primeira máquina elétrica 14, 16 seja ajustada para um estado de espera. Isso é alcançado por meio da desativação dos estágios de acionamento do comutador 49. Desse modo, as perdas elétricas, que, de outra forma, surgem quando a primeira máquina elétrica 14 gira em um modo ocioso, e são arrastadas pela rotação da primeira engrenagem planetária 10, serão minimizadas.

[0082] A fim de completar o deslocamento a partir da terceira engrenagem para a terceira engrenagem, o travamento entre a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51 deve parar, o que é alcançado através da primeira e/ou da segunda máquina elétrica 14, 16 que é controlada de modo que o equilíbrio de torque prevaleça na segunda engrenagem planetária 12, após o que o segundo dispositivo de acoplamento 58 é controlado, de modo a desconectar a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51 um do outro. A quarta engrenagem é subsequentemente conectada através do dispositivo de controle 48 que controla o motor a combustão 4, de modo que a velocidade de rotação síncrona surja entre o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26, para alcançar um travamento entre o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26. Isso é alcançado através do controle do primeiro dispositivo de acoplamento 56 de maneira que o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 sejam mecanicamente conectados um com o outro. Ao sincronizar o controle do motor a combustão 4 e a segunda e a primeira máquina elétrica 14 e 16 uma transição suave e sem interrupção a partir de uma terceira para uma quarta engrenagem pode ser realizada.

[0083] O primeiro eixo principal 34 agora gira e é operado pelo eixo de saída 97 do motor a combustão 4, e o primeiro eixo principal 34 agora opera a primeira engrenagem de pinhão 62. O primeiro suporte de roda planetária 50, desse modo, opera a primeira engrenagem de pinhão 62 através da primeira roda solar 26 e do primeiro eixo principal 34. Visto que a primeira roda dentada 64 está em engate com a primeira engrenagem de pinhão 62 e é conectada com o contraeixo 18, a primeira roda dentada 64 operará o contraeixo 18, que por sua vez opera a quinta roda dentada 92 no contraeixo 18. A quinta roda dentada 92 por sua vez opera o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através da sexta roda dentada 94, que é disposta no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 agora é acionado em uma quarta engrenagem.

[0084] Quando o contraeixo 18 for girado pela primeira roda dentada 64, a segunda roda dentada 70 também girará. Desse modo, o contraeixo 18 opera a segunda roda dentada 70, que por sua vez opera a segunda engrenagem de pinhão 68 no segundo eixo principal 36. Quando o segundo eixo principal 36 girar, o segundo suporte de roda planetária 51 também girará, e, desse modo, dependendo da velocidade de rotação do eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e, desse modo, a velocidade de rotação no primeiro suporte de roda planetária 50, fará com que a segunda engrenagem anular interna 28 e o segundo rotor 30 da segunda máquina elétrica 16 girem. Des_se modo, é possível permitir que a segunda máquina elétrica 16 opere como um gerador para suprir potência para o dispositivo de armazenamento de energia 46, e/ou para suprir potência para a primeira máquina elétrica 14. A segunda máquina elétrica 16 também pode emitir uma injeção de torque, através do dispositivo de controle 48 que controla a segunda máquina elétrica 16 para fornecer um torque de propulsão. Outra alternativa é controlar o comutador 49, de tal forma que a segunda máquina elétrica 16 seja ajustada para um estado de espera. Isso é alcançado por meio da desativação dos estágios de acionamento do comutador 49. Desse modo, as perdas elétricas, que, de outra forma, surgem quando a segunda máquina elétrica 16 gira em um modo ocioso, e são arrastadas pela rotação da segunda engrenagem planetária 10, serão minimizadas.

[0085] A fim de se deslocar de uma quarta engrenagem para uma quinta engrenagem, a segunda máquina elétrica é ativada para transferir o torque de propulsão por meio do segundo par de engrenagens 66, após a qual a primeira roda dentada 64 é desengatada do contraeixo 18, de modo que a quarta engrenagem seja desconectada. Isso é alcançado por meio do controle do motor a combustão 4 e da primeira máquina elétrica 14, de tal forma que a primeira roda dentada 64 seja levada para um estado de torque substancialmente zero em relação ao contraeixo 18. Quando um estado de torque substancialmente zero surgir, o primeiro elemento de acoplamento 84 é desengatado, de modo que a primeira roda dentada 64 seja desconectada do contraeixo 18.

[0086] Subsequentemente, o equilíbrio de torque é criado na primeira engrenagem planetária 10, após o que o dispositivo de acoplamento 56 é desconectado. Subsequentemente, a velocidade de rotação do primeiro eixo principal 34 é sincronizada com a velocidade de rotação do eixo de saída 20, e, em seguida, o mecanismo de acoplamento 96 é acoplado de modo que conecte o primeiro eixo principal 34 com o eixo de saída 20.

[0087] Subsequentemente, o motor a combustão 4 e a primeira máquina elétrica 14 são controlados de modo que o torque de propulsão ocorra através do primeiro eixo principal 34 e através do mecanismo de acoplamento 96, e prossegue mais adiante até o eixo de saída 20. Reduzindo-se o torque da segunda máquina elétrica 16, o quinto elemento de acoplamento 93 pode ser levado a um estado de torque substancialmente zero em relação ao contraeixo 18. Quando um estado de torque substancialmente igual a zero surgir, o quinto elemento de acoplamento 93 é desengatado, de modo que a quinta roda dentada 92 do quinto par de engrenagens 21 seja desconectada do contraeixo 18.

[0088] Subsequentemente, com a ajuda da segunda máquina elétrica 16, a velocidade de rotação do contraeixo 18 é sincronizada com a velocidade de rotação da terceira roda dentada 76, e, em seguida, o terceiro elemento de acoplamento 88 é controlado de modo que conecta a terceira roda dentada 76 com o contraeixo 18. Quando essa conexão tiver sido concluída, o torque de propulsão pode ser compartilhado entre o motor a combustão 4, a primeira máquina elétrica 14 e a segunda máquina elétrica 16. Finalmente, o segundo suporte de roda planetária 51 é a velocidade de rotação sincronizada com a segunda roda solar 32, e, em seguida, o segundo dispositivo de acoplamento 58 conectada o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32 um com o outro.

[0089] O segundo eixo principal 36 agora gira, operado pelo eixo de saída 97 do motor a combustão 4, e o segundo eixo principal 36 opera a segunda engrenagem de pinhão 68. Visto que a segunda roda dentada 70 está em engate com a segunda engrenagem de pinhão 68 e é conectada com o contraeixo 18 através do segundo elemento de acoplamento 86, a segunda roda dentada 70 operará o contraeixo 18, que por sua vez opera a terceira roda dentada 76 no contraeixo 18. A terceira roda dentada 76, por sua vez, opera o primeiro eixo principal 34 por meio da terceira engrenagem de pinhão 74 e o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 é, desse modo, operado por meio do mecanismo de acoplamento 96, que conecta o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 agora é acionado em uma quinta engrenagem.

[0090] A fim de deslocar uma quinta engrenagem a sexta engrenagem, o travamento entre a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51 deve parar, o que é alcançado através do controle da primeira e/ou da segunda máquina elétrica 14, 16 de modo que o equilíbrio de torque prevaleça na segunda engrenagem planetária 12, após o que o segundo dispositivo de acoplamento 58 é controlado, de modo a desconectar a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51 um do outro. Uma sexta engrenagem é conectada de modo subsequente, por meio do dispositivo de controle 48 que controla a primeira e/ou a segunda máquina elétrica 14, 16 de tal maneira que uma velocidade de rotação síncrona aumente entre o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26, para alcançar um travamento entre o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26. Isso é alcançado através do controle do primeiro dispositivo de acoplamento 56 de maneira que o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 sejam mecanicamente conectados um com o outro. Ao sincronizar o controle do motor a combustão 4 e a segunda e a primeira máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, uma transição suave e sem interrupção de uma quinta para uma sexta engrenagem pode ser realizada. Outra alternativa é controlar o comutador 49, de tal forma que a segunda máquina elétrica 16 seja ajustada para um estado de espera. Isso é alcançado por meio da desativação dos estágios de acionamento do comutador 49. Desse modo, as perdas elétricas, que, de outra forma, surgem quando a segunda máquina elétrica 16 gira em um modo ocioso, e são arrastadas pela rotação da segunda engrenagem planetária 10, serão minimizadas. Ao também definir os pares de engrenagem 60, 66, 72, 78 e 21 na caixa de engrenagens 2 em um estado neutro, o contraeixo 18 assumirá um estado parado, que reduz as perdas que de outra forma surgiriam na operação do contraeixo.

[0091] O primeiro eixo principal 34 gira agora operado pelo eixo de saída 97 do motor a combustão 4, em que o primeiro eixo principal 34 opera o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 através do mecanismo de acoplamento 96, que conecta o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 agora é acionado em uma sexta engrenagem.

[0092] A fim de se deslocar a partir de uma sexta até uma sétima engrenagem, a terceira roda dentada 76 no contraeixo 18 deve, em primeiro lugar, ser desconectada do contraeixo 18 com o terceiro elemento de acoplamento 88, de modo que a terceira roda dentada 76 possa girar livremente em relação ao contraeixo 18. Subsequentemente, o contraeixo 18 é conectado com a primeira roda dentada 64 no contraeixo 18 através do primeiro elemento de acoplamento 84. Quando o contraeixo 18 e a primeira roda dentada 64 no contraeixo 18 tiverem uma velocidade de rotação síncrona, o primeiro elemento de acoplamento 84 é controlado de modo que a primeira roda dentada 64 e o contraeixo 18 sejam conectados.

[0093] A fim de completar o deslocamento a partir de uma sexta engrenagem para uma sétima terceira engrenagem, o travamento entre a primeira roda solar 26 e o primeiro suporte de roda planetária 50 deve parar, o que é alcançado através da primeira e/ou da segunda máquina elétrica 14, 16 que é controlada de modo que o equilíbrio de torque prevaleça na primeira engrenagem planetária 10, que segue que o primeiro dispositivo de acoplamento 56 é controlado, de modo a desconectar a primeira roda solar 26 e o primeiro suporte de roda planetária 50 um do outro. Subsequentemente, o motor a combustão 4 é controlado de modo que uma velocidade de rotação síncrona surja entre a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51, de modo que o segundo dispositivo de acoplamento 58 possa ser engatado a fim de, desse modo, conectar a segunda roda solar 32 com o segundo suporte de roda planetária 51, através da luva de acoplamento 57. Ao sincronizar o controle do motor a combustão 4 e a segunda e a primeira máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, uma transição suave e sem interrupção a partir de uma sexta até uma sétima engrenagem pode ser realizada.

[0094] O segundo eixo principal 36 agora gira com a mesma velocidade de rotação que o eixo de saída 97 do motor a combustão 4, e o segundo eixo principal 36 opera a segunda engrenagem de pinhão 68. Visto que a segunda roda dentada 70 está em engate com a segunda engrenagem de pinhão 68 e é conectada com o contraeixo 18, a segunda roda dentada 70 operará o contraeixo 18, que por sua vez opera a quinta roda dentada 64 no contraeixo 18. A primeira roda dentada 64, por sua vez, opera o primeiro eixo principal 34 por meio da primeira engrenagem de pinhão 62 e o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 é, desse modo, operado por meio do mecanismo de acoplamento 96, que conecta o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. O veículo 1 agora é acionado em uma sétima engrenagem.

[0095] De acordo com a modalidade acima, a caixa de engrenagens 2 compreende engrenagens de pinhão 62, 68, 74, 80 e rodas dentadas 64, 70, 76, 82 dispostas nos eixos principais 34, 36 e no contraeixo 18, respectivamente, para transferir torque de velocidade de rotação. Entretanto, é possível usar outro tipo de transmissão, como acionadores de corrente e correia, para transferir torque e velocidade de rotação na caixa de engrenagens 2.

[0096] O dispositivo de transmissão 19 tem quatro pares de engrenagens 60, 66, 72, 78 de acordo com a modalidade exemplificativa. No entanto, o dispositivo de transmissão 19 pode compreender qualquer número de pares de engrenagens.

[0097] A Figura 4 mostra um fluxograma que se refere um método para controlar um trem de potência híbrido 3, a fim de alcançar o deslocamento sem qualquer interrupção de torque, que compreende um motor a combustão 4; uma caixa de engrenagens com um eixo de entrada 8 e um eixo de saída 2), em que o motor a combustão é conectado ao eixo de entrada 8; uma primeira engrenagem planetária 10, conectada ao eixo de entrada 8: uma segunda engrenagem planetária 12, conectada à primeira engrenagem planetária 10; uma primeira máquina elétrica 14, conectada à primeira engrenagem planetária 10; uma segunda máquina elétrica 16, conectada à segunda engrenagem planetária 12; pelo menos um par de engrenagens G1, 60, 72, conectados à primeira engrenagem planetária 10 e ao eixo de saída 20; e pelo menos um par de engrenagens G2, 66, 78, conectadas à segunda engrenagem planetária 12 e ao eixo de saída 20.

[0098] O método de acordo com a invenção é compreende das etapas: a) engatar uma engrenagem correspondente a pelo menos um par de engrenagens G1, 60, 72, que é conectado à primeira engrenagem planetária 10 na caixa de engrenagens ou correspondente ao pelo menos um par de engrenagens G2, 66, 78, que é conectado à segunda engrenagem planetária 12 e ao eixo de saída 20; b) selecionar uma engrenagem conectando-se dois componentes giratórios 22, 26, 50 na primeira engrenagem planetária 10 entre si, com o uso de um primeiro dispositivo de acoplamento 56; ou conectando-se dois componentes giratórios 28, 32, 51 na segunda engrenagem planetária 12 entre si, com o uso de um segundo dispositivo de acoplamento 58; e c) controlar um comutador 49, conectado à primeira e à segunda máquinas elétricas 14, 16, de tal forma que a primeira máquina elétrica 14 seja ajustada para um estado de espera se o segundo dispositivo de acoplamento 58 conectar os dois componentes giratórios 28, 32, 51 da segunda engrenagem planetária 12 entre si, e de tal forma que a segunda máquina elétrica 14 seja ajustada para um estado de espera se o primeiro dispositivo de acoplamento 56 conectar os dois componentes giratórios 22, 26, 50 da primeira engrenagem planetária 10 entre si.

[0099] Os pares de engrenagem G1, 60, 72; G2, 66, 78 são preferencialmente conectados ao eixo de saída 20 através de um contraeixo 18, e após a etapa b) e antes da etapa c), na etapa d) pelo menos um par de engrenagens G3, 21, que é conectado com um contraeixo 18 e o eixo de saída 20, é conectado.

[00100] Preferencialmente, o pelo menos um par de engrenagens G3, 21 conectado a um contraeixo 18 e o eixo de saída 20 compreende uma quinta e sexta roda dentada 92; 94 em engate entre si, em que a quinta roda dentada 92 está disposta de modo que a mesma possa ser conectada a e desconectada do contraeixo 18 com um quinto elemento de acoplamento 93, e em que a quinta roda dentada 92 é conectada ao contraeixo 18 na etapa c).

[00101] O método também compreende as etapas a seguir: e) assegurar que uma engrenagem correspondente ao pelo menos um par de engrenagens G2, 66, 78, conectado à segunda engrenagem planetária 12 e ao eixo de saída 20, seja desengatada em um estado neutro; f) assegurar que uma engrenagem correspondente ao pelo menos um par de engrenagens G1, 60, 72, conectado à primeira engrenagem planetária 10, seja engatado; g) travar o mecanismo de acoplamento 96, que está disposto entre a primeira engrenagem planetária 10 e o eixo de saída 20, ao controlar o motor a combustão 4, de tal maneira que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre a primeira engrenagem planetária 10 e o eixo de saída 20;

[00102] Preferencialmente, a etapa b) compreende controlar o motor a combustão 4 de tal maneira que uma velocidade de rotação síncrona é alcançada entre os dois componentes giratórios 22, 26, 50 na primeira engrenagem planetária 10, após o que o primeiro dispositivo de acoplamento 56 é deslocado e trava os dois componentes giratórios 22, 26, 50 da primeira engrenagem planetária 10 um com o outro.

[00103] Preferencialmente, a etapa b) compreende controlar o motor a combustão 4 de tal maneira que uma velocidade de rotação síncrona é alcançada entre os dois componentes giratórios 28, 32, 51 na segunda engrenagem planetária 12, após o que o segundo dispositivo de acoplamento 58 é deslocado e trava os dois componentes giratórios 28, 32, 51 da segunda engrenagem planetária 12 um com o outro.

[00104] Preferencialmente, o pelo menos um par de engrenagens G1, 60, 72 conectado à primeira engrenagem planetária 10 e o eixo de saída 20 compreendem uma engrenagem de pinhão 62 e uma primeira roda dentada 64, em que a primeira engrenagem de pinhão 62 está disposta de modo fixo com a primeira engrenagem planetária 10, e em que a primeira roda dentada 64 está disposta de modo que a mesma possa ser conectada a e desconectada de um contraeixo 18; e uma terceira engrenagem de pinhão 74 e uma terceira roda dentada 76 engatadas uma com a outra, em que a terceira engrenagem de pinhão 74 está disposta de modo fixo com a primeira engrenagem planetária 10, e em que a terceira roda dentada 76 está disposta de modo que a mesma possa ser conectada e desconectada do contraeixo 18, em que na etapa a) a primeira ou a terceira roda dentada 64, 76 é conectada ao contraeixo 18.

[00105] Preferencialmente, o pelo menos um par de engrenagens G2, 66, 78 conectado à segunda engrenagem planetária 12 e o eixo de saída 20 compreendem uma segunda engrenagem de pinhão 68 e uma segunda roda dentada 70, engatadas entre si, em que a segunda engrenagem de pinhão 68 está disposta de modo fixo com a segunda engrenagem planetária 12, e em que a segunda roda dentada 70 está disposta de modo que a mesma possa ser conectada e desconectada de um contraeixo 18; e também compreende uma quarta engrenagem de pinhão 80 e uma quarta roda dentada 82 engatadas uma com a outra, em que a quarta engrenagem de pinhão 80 está disposta de modo fixo com a segunda engrenagem planetária 12, e em que a quarta roda dentada 82 está disposta de modo que a mesma possa ser conectada e desconectada no contraeixo 18, em que após a etapa a) na etapa h) a segunda ou a quarta roda dentada 70, 82 é conectada ao contraeixo 18.

[00106] Preferencialmente, o motor a combustão 4 é conectado com o primeiro suporte de roda planetária 50, que é conectado com uma segunda roda solar 32 disposta na segunda engrenagem planetária 12.

[00107] Preferencialmente, nas etapas b) e c) os dois componentes giratórios 22, 26, 50 da primeira engrenagem planetária 10 compreendem uma primeira roda solar 26 e um primeiro suporte de roda planetária 50, e os dois componentes giratórios 28, 32, 51 da segunda engrenagem planetária 12 compreendem uma segunda roda solar 32 e um segundo suporte de roda planetária 51.

[00108] De acordo com uma modalidade da invenção, assegura-se que uma engrenagem correspondente ao pelo menos um par de engrenagens G2, 66, 78, que é conectado com a segunda engrenagem planetária 12 e o eixo de saída 20, é desconectado em um estado neutro; e assegura-se que uma engrenagem correspondente ao pelo menos um par de engrenagens G1, 60, 72, que é conectado com a primeira engrenagem planetária (10), é engatado. Se o pelo menos um par de engrenagens G1, 60, 72, que é conectado com a primeira engrenagem planetária 10 e o eixo de saída 20, for desconectado em um estado neutro, os componentes giratórios 22, 26, 50 na primeira engrenagem planetária 10 são desconectados, ao mesmo tempo em que os componentes giratórios 28, 32, 51 na segunda engrenagem planetária 12 são travados. Se o pelo menos um par de engrenagens G2, 66, 78, que é conectado com a segunda engrenagem planetária 12 e o eixo de saída 20, for desconectado em um estado neutro, os componentes giratórios 22, 26, 50 na segunda engrenagem planetária 12 são desconectados, ao mesmo tempo em que os componentes giratórios 28, 32, 51 na primeira engrenagem planetária 10 são travados.

[00109] De acordo com a invenção, um programa de computador P é fornecido, armazenado no dispositivo de controle 48 e/ou no computador 53, que pode compreender procedimentos para controlar a caixa de engrenagens 2 de acordo com a presente invenção.

[00110] O programa P pode ser armazenado de uma maneira executável, ou de uma maneira comprimida, em uma memória M e/ou uma memória de leitura/gravação R.

[00111] A invenção também se refere a um produto de programa de computador, que compreende código de programa armazenado em um meio legível por um computador, a fim de realizar as etapas do método especificado acima, quando o dito código de programa for executado no dispositivo de controle 48, ou em outro computador 53 conectado ao dispositivo de controle 48. O dito código de programa pode ser armazenado de uma maneira não-volátil no dito meio legível por um computador 53.

[00112] Os componentes e os recursos especificados acima podem, na estrutura da invenção, serem combinados entre modalidades diferentes especificadas.

Claims

1. Método para controlar um trem de potência híbrido (3) que compreende um motor a combustão (4); uma caixa de engrenagens com um eixo de entrada (8) e um eixo de saída (20), em que o motor a combustão é conectado ao eixo de entrada (8); uma primeira engrenagem planetária (10), que é conectada ao eixo de entrada (8); uma segunda engrenagem planetária (12), conectada à primeira engrenagem planetária (10); uma primeira máquina elétrica (14), conectada à primeira engrenagem planetária (10); uma segunda máquina elétrica (16), conectada à segunda engrenagem planetária (12); pelo menos um par de engrenagens (G1, 60, 72), conectado à primeira engrenagem planetária (10) e ao eixo de saída (20); e pelo menos um par de engrenagens (G2, 66, 78), conectado à segunda engrenagem planetária (12) e ao eixo de saída (20), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) engatar uma engrenagem correspondente ao pelo menos um par de engrenagens (G1, 60, 72), que é conectado à primeira engrenagem planetária (10) na caixa de engrenagens (2), ou correspondente ao pelo menos um par de engrenagens (G2, 66, 78), conectado à segunda engrenagem planetária (12) e ao eixo de saída (20); b) selecionar uma engrenagem conectando dois componentes giratórios (22, 26, 50) na primeira engrenagem planetária (10) entre si, com o uso de um primeiro dispositivo de acoplamento (56); ou conectando dois componentes giratórios (28, 32, 51) na segunda engrenagem planetária (12) entre si, com o uso de um segundo dispositivo de acoplamento (58); e c) controlar um comutador (49), conectado à primeira e à segunda máquina elétrica (14, 16), de tal forma que os estágios de acionamento do comutador sejam desativados, de modo que a primeira máquina elétrica (14) seja ajustada para um estado de espera se o segundo dispositivo de acoplamento (58) conectar os dois componentes giratórios (28, 32, 51) da segunda engrenagem planetária (12) entre si, e de tal forma que os estágios de acionamento do comutador sejam desativados, de modo que a segunda máquina elétrica (14) seja ajustada para um estado de espera, se o primeiro dispositivo de acoplamento (56) conectar os dois componentes giratórios (22, 26, 50) da primeira engrenagem planetária (10) entre si.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os pares de engrenagem (G1, 60, 72; G2, 66, 78) são conectados ao eixo de saída (20) por meio de um contraeixo (18), que é conectável ao eixo de saída (20) e em que, após a etapa b) e antes da etapa c), na etapa d), conectar pelo menos um par de engrenagens (G3, 21), que é conectado ao contraeixo (18) e ao eixo de saída (20).

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um par de engrenagens (G3, 21), que é conectado a um contraeixo (18) e ao eixo de saída (20), compreende uma quinta e uma sexta roda dentada (92; 94) em engate entre si, em que a quinta roda dentada (92) está disposta de modo que a mesma possa ser conectada a e desconectada do contraeixo (18) com o uso de um quinto elemento de acoplamento (93), e em que a quinta roda dentada (92) é conectada ao contraeixo (18) na etapa d).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas: e) assegurar que uma engrenagem correspondente ao pelo menos um par de engrenagens (G2, 66, 78), que é conectada à segunda engrenagem planetária (12) e ao eixo de saída (20), seja desengatada em um estado neutro; f) assegurar que uma engrenagem correspondente ao pelo menos um par de engrenagens (G1, 60, 72), que é conectada à primeira engrenagem planetária (10), seja engatada; e g) travar o mecanismo de acoplamento (96), que está disposto entre a primeira engrenagem planetária (10) e o eixo de saída (20), ao controlar o motor a combustão (4), de tal maneira que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre a primeira engrenagem planetária (10) e o eixo de saída (20).

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a etapa b) compreende controlar o motor a combustão (4) de tal maneira que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre os dois componentes giratórios (22, 26, 50) da primeira engrenagem planetária (10), após o que o primeiro dispositivo de acoplamento (56) é deslocado e trava os dois componentes giratórios (22, 26, 50) na primeira engrenagem planetária (10) um com o outro.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a etapa b) compreende controlar o motor a combustão (4) de tal maneira que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre os dois componentes giratórios (28, 32, 51) da segunda engrenagem planetária (12), após o que o segundo dispositivo de acoplamento (58) é deslocado e trava os dois componentes giratórios (28, 32, 51) na segunda engrenagem planetária (12) um com o outro.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um par de engrenagens (G1, 60, 72), que é conectado à primeira engrenagem planetária (10) e ao eixo de saída (20), compreende uma primeira engrenagem de pinhão (62) e uma primeira roda dentada (64) em engate uma com a outra, em que primeira engrenagem de pinhão (62) é conectada de modo fixo à primeira engrenagem planetária (10) e em que a primeira roda dentada (64) está disposta de modo que a mesma possa ser conectada a e desconectada de um contraeixo (18); e também compreende uma terceira engrenagem de pinhão (74) e uma terceira roda dentada (76) engatadas uma com a outra, em que a terceira engrenagem de pinhão (74) é disposta de modo fixo com a primeira engrenagem planetária (10) e que a terceira roda dentada (76) está disposta de modo que a mesma possa estar conectada a ou desconectada do contraeixo (18), em que na etapa a) a primeira ou a terceira roda dentada (64, 76) é conectada ao contraeixo (18).

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um par de engrenagens (G2, 66, 78), que é conectado à segunda engrenagem planetária (12) e ao eixo de saída (20), compreende uma segunda engrenagem de pinhão (68) e uma segunda roda dentada (70) em engate uma com a outra, em que a segunda engrenagem de pinhão (68) é disposta de modo fixo com a segunda engrenagem planetária (12) e em que a segunda roda dentada (70) está disposta de modo que a mesma possa ser conectada a e desconectada de um contraeixo (18); e também compreende uma quarta engrenagem de pinhão (80) e uma quarta roda dentada (82) engatadas uma com a outra, em que a quarta engrenagem de pinhão (80) é disposta de modo fixo com a segunda engrenagem planetária (12) e em que a quarta roda dentada (82) está disposta de modo que a mesma possa ser conectada a ou desconectada do contraeixo (18), em que, após a etapa a) e antes da etapa b, na etapa h), a segunda ou a quarta roda dentada (70, 82) está conectada ao contraeixo (18).

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que o motor a combustão (4) é conectado ao primeiro suporte de roda planetária (50), que é conectado a uma segunda roda solar (32), disposta na segunda engrenagem planetária (12).

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que nas etapas b) e c) os dois componentes giratórios (22, 26, 50) da primeira engrenagem planetária (10) compreendem uma primeira roda solar (26) e um primeiro suporte de roda planetária (50), e os dois componentes giratórios (28, 32, 51) da segunda engrenagem planetária (12) compreendem uma segunda roda solar (32) e um segundo suporte de roda planetária (51).

11. Veículo com uma linha de acionamento híbrida que compreende um motor a combustão (4); uma caixa de engrenagens com um eixo de entrada (8) e um eixo de saída (20), em que o motor a combustão é conectado ao eixo de entrada (8); uma primeira engrenagem planetária (10), que é conectada ao eixo de entrada (8); uma segunda engrenagem planetária (12), conectada à primeira engrenagem planetária (10); uma primeira máquina elétrica (14), conectada à primeira engrenagem planetária (10); uma segunda máquina elétrica (16), conectada à segunda engrenagem planetária (12); pelo menos um par de engrenagens (G1, 60, 72), conectados à primeira engrenagem planetária (10) e ao eixo de saída (20); e pelo menos um par de engrenagens (G2, 66, 78), conectadas à segunda engrenagem planetária (12) e ao eixo de saída (20), caracterizado pelo fato de que o veículo (1) compreende um dispositivo de controle eletrônico (48) configurado para controlar a caixa de engrenagens (2), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.