BR112016019513B1 - Método para iniciar motor a combustão em um trem de potência híbrido e veículo - Google Patents

Método para iniciar motor a combustão em um trem de potência híbrido e veículo Download PDF

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BR112016019513B1
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planetary
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Johan Lindström
Mathias Björkman
Niklas Pettersson
Mikael Bergquist
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Scania Cv Ab
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
    • F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
    • F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
    • F16H3/091—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears including a single countershaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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Abstract

Trata-se de um método para iniciar um motor a combustão (4) em um trem de potência híbrido que compreende uma caixa de engrenagens com um eixo de entrada (8) e um eixo de saída (20); uma primeira engrenagem planetária (10), conectada ao eixo de entrada (8) e a um primeiro eixo principal (34); uma segunda engrenagem planetária (12), conectada à primeira engrenagem planetária (10) e a um segundo eixo principal (36); 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 ao primeiro eixo principal (34) e, portanto, à primeira engrenagem planetária (10) e ao eixo de saída (20); pelo menos um par de engrenagens (G2, 66, 78) conectado ao segundo eixo principal (36) e, portanto, à segunda engrenagem planetária (12) e ao eixo de saída (20); pelo menos um par de engrenagens (G3, 21), conectado com um contraeixo (18) e com o eixo de saída (20), em que o motor a combustão (4) por meio do eixo de entrada (8) está conectado a um primeiro suporte de roda planetária (50), disposto na primeira engrenagem planetária (10), e em que o segundo eixo principal (36) está conectado a um suporte de roda planetária (51), disposto na segunda engrenagem planetária (12), em que os pares de engrenagens (G1, 60, 72; G2, 66, 78) são conectados ao eixo de saída (20), por meio do contraeixo (18) e o par de engrenagens (G3, 21). O método compreende as etapas: a) desconectar os componentes giratórios (26, 50) da primeira engrenagem planetária (10) um do outro, b) desconectar os componentes giratórios (32, 51) da segunda engrenagem planetária (12) um do outro, c) impedir a rotação do pelo menos um par de engrenagens (G1, 60, 72), que é conectado com a primeira engrenagem planetária (10) e o eixo de saída (20); e 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), impedir a rotação do eixo de saída (20), e e) ativar a primeira máquina elétrica (14), e/ou a segunda máquina elétrica (16), de modo que o motor a combustão (4) inicie. A presente invenção também se refere a um programa de computador (P) para iniciar um motor a combustão (4) 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

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO E TÉCNICA ANTERIOR
[0001] A presente invenção refere-se a um método para iniciar um motor a combustão em 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, desse modo, pode 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 anelar 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 a um eixo de saída em um motor a combustão. Esse componente da engrenagem planetária, desse modo, gira com uma velocidade de rotação correspondente à velocidade de rotação 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 de rotação que o eixo de entrada para o dispositivo de transmissão. Um terceiro componente na engrenagem planetária é usado para alcançar a operação híbrida, conectado a um rotor em uma máquina elétrica. Esse componente na engrenagem planetária, desse modo, gira com a mesma velocidade de rotação que o rotor da máquina elétrica, se os mesmos forem conectados diretamente um com o outro. Alternativamente, a máquina elétrica pode ser conectada ao 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 e/ou um torque de motor giratório, 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, a fim de 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 a fornecer ao terceiro componente velocidade de motor calculada e, desse modo, ao eixo de entrada para o dispositivo de transmissão 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 a 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 à 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, o 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. Desse modo, 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, que também devem ser dimensionadas 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. 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 respectivas rodas solares 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 da técnica, há uma necessidade de desenvolver adicionalmente um trem de potência híbrido, para alcançar qualquer inicialização do motor a combustão.
[0015] O objetivo da presente invenção é, desse modo, alcançar a inicialização de um motor a combustão em um trem de potência híbrido.
[0016] Outro objetivo da invenção é fornecer um programa de computador vantajoso e inovador para iniciar um motor a combustão.
[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 iniciar o motor a combustão, que é distinguido pelos recursos especificados na porção caracterizante da reivindicação 12.
[0020] Esses objetivos também são alcançados com o produto de programa de computador para iniciar o motor a combustão, que é distinguido pelos recursos especificados na porção caracterizante da reivindicação 13.
[0021] Com o método de acordo com a invenção, uma inicialização eficaz e confiável do motor a combustão é obtida quando o eixo de saída da caixa de engrenagens é impedido de girar. Tal modo de operação pode ocorrer quando o trem de potência híbrido for disposto em um veículo e o veículo estiver parado. O motor a combustão pode ser desligado com o objetivo de economizar combustível, ou de evitar o resfriamento do escape do motor a combustão após o sistema de tratamento. Se uma injeção de torque for necessária no trem de potência híbrido quando o veículo for movimentado ou quando o sistema de armazenamento de energia tiver de ser carregado, o motor a combustão pode ser iniciado rapidamente travando-se o eixo de saída da caixa de engrenagens, de modo que seja impedido de girar. Subsequentemente, a primeira e a segunda máquinas elétricas são ativadas para iniciar o motor a combustão. Um motor de inicialização separado para iniciar o motor a combustão é, desse modo, supérfluo nesse contexto.
[0022] De acordo com uma modalidade do método, o eixo de saída é impedido de girar com um dispositivo de frenagem para as rodas de acionamento do veículo, de modo que o veículo esteja parado durante a inicialização do motor a combustão. Desse modo, o eixo de saída da caixa de engrenagens é impedido de girar. A fim de iniciar o motor a combustão, a primeira máquina elétrica e/ou a segunda máquina elétrica são ativadas pela energia sendo suprida a uma primeira e uma segunda máquinas elétricas, de modo que a primeira máquina elétrica gire na direção oposta à segunda máquina elétrica.
[0023] De acordo com outra modalidade do método, o eixo de saída é impedido de girar impedindo-se um quinto par de engrenagens na caixa de engrenagens de girar. Subsequentemente, o motor a combustão é iniciado pela ativação da primeira máquina elétrica e/ou da segunda máquina elétrica, pela energia sendo suprida a uma primeira e uma segunda máquinas elétricas, de modo que a primeira máquina elétrica gire na direção oposta à segunda máquina elétrica.
[0024] O modo de operação nas modalidades diferentes acima pode surgir quando o veículo for estacionado temporariamente, e o motor a combustão deve ser iniciado devido ao fato de uma injeção de torque ser exigida para mover o veículo para fora, ou a fim de carregar o sistema de armazenamento de energia. Modos de operação semelhantes também podem surgir quando o veículo estiver parado em um semáforo ou engarrafamento. Em uma inicialização do motor a combustão, os sistemas exigidos no motor a combustão são ativados, tal como ignição, bomba de motor e amortecedor pneumático, a fim de ter a capacidade para alcançar um processo de combustão de combustível no motor a combustão.
[0025] As máquinas elétricas, que são conectadas às engrenagens planetárias, podem gerar ou adicionar torque de potência, dependendo do modo de operação desejado. As máquinas elétricas também podem, em determinados tempos de operação, suprir uma à outra com potência.
[0026] 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. Preferencialmente, o primeiro eixo principal e o segundo eixo principal são conectados a um dispositivo de transmissão que compreende uma diversidade de pares de engrenagem conectáveis e desconectáveis. Os pares de engrenagens compreendem rodas dentadas, que são traváveis mecanicamente com e desconectáveis do 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 uma confiabilidade alta e dependência alta. Um par de engrenagens pode, desse modo, ser desconectado, enquanto que a roda dentada correspondente é desconectada do contraeixo e um par de engrenagens pode ser conectado, enquanto que a roda dentada correspondente é conectada ao contraeixo. Alternativamente, as engrenagens de pinhão nos pares de engrenagens podem ser dispostas para serem traváveis com e desconectáveis do primeiro ou do segundo eixo principal.
[0027] Cada um dos pares de engrenagens tem um conjunto de engrenagens, que é adaptado para as características de acionamento desejadas do veículo. O par de engrenagens com a engrenagem mais superior, em relação aos outros pares de engrenagens, é conectado adequadamente quando a engrenagem menos inferior for engatada.
[0028] De modo adequado, o primeiro suporte de roda planetária na primeira engrenagem planetária é conectado diretamente ao motor a combustão por meio do eixo de entrada. Alternativamente, 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. Desse modo, um trem de potência híbrido é alcançado, que pode transferir um torque grande para o eixo de saída e as rodas de acionamento conectadas entre os mesmos em todos os modos de operação, sem ser dependente de potência elétrica do dispositivo de armazenamento de energia.
[0029] O primeiro suporte de roda planetária na primeira engrenagem planetária é, preferencialmente, conectado com a segunda roda solar da segunda engrenagem planetária. A primeira roda solar na primeira engrenagem planetária está preferencialmente conectada ao primeiro eixo principal e o segundo suporte de roda planetária na segunda engrenagem planetária é preferencialmente conectado ao segundo eixo principal. Desse modo, é obtida uma transmissão, que desloca as engrenagens sem interrupção de torque. Alternativamente, o primeiro suporte de roda planetária na primeira engrenagem planetária é conectado com a segunda engrenagem anular interna da segunda engrenagem planetária. Alternativamente, o primeiro eixo principal é conectado a uma primeira engrenagem anelar interna disposta na primeira engrenagem planetária.
[0030] Ao conectar um primeiro suporte de roda planetária na primeira engrenagem planetária, conectada a uma segunda roda solar na segunda engrenagem planetária, uma primeira roda solar na primeira engrenagem planetária, conectada ao primeiro eixo principal, e um segundo suporte de roda planetária na segunda engrenagem planetária, conectado ao segundo eixo principal, uma transmissão que desloca engrenagens sem a interrupção de torque pode ser obtida.
[0031] 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.
[0032] Um mecanismo de travamento é disposto para conectar fixamente o eixo de saída do motor a combustão com o alojamento de caixa de engrenagens. Desse modo, o primeiro suporte de roda planetária também será travado no 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.
[0033] Um primeiro e um segundo dispositivo de acoplamento são dispostos entre o suporte de roda planetária e a roda solar das respectivas engrenagens planetárias. A tarefa dos dispositivos de acoplamento é travar os respectivos suportes de roda planetária 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 prosseguirá mais adiante até a caixa de engrenagens, o 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, o 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.
[0034] Os dispositivos de acoplamento e os mecanismos de travamento compreendem preferencialmente uma manga anular, que é deslocada axialmente entre um estado conectado e um estado desconectado. A manga 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.
[0035] 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 respectiva engrenagem planetária, o motor a combustão e/ou a primeira máquina elétrica e/ou a segunda máquina elétrica são controlados(as) de maneira que uma velocidade rotacional síncrona seja alcançada entre a roda solar e o suporte de roda planetária. Quando uma velocidade rotacional síncrona tiver sido alcançada, 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.
[0036] A fim de desconectar o suporte de roda planetária e a roda solar da respectiva engrenagem planetária um do outro, a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas são controladas, de modo que o equilíbrio de torque seja alcançado na engrenagem planetária. Quando um equilíbrio de torque tiver sido alcançado, o dispositivo de acoplamento é deslocado, de modo que a roda solar e o suporte de roda planetária não sejam mais mecanicamente conectados um ao outro.
[0037] 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 conectados a 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 deslocadas.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0038] É apresentada abaixo uma descrição, como um exemplo, de modalidades preferidas da invenção com referência aos desenhos incluídos, nos quais:
[0039] A Figura 1 mostra esquematicamente um veículo em um motor a combustão em uma vista lateral, disposto para ser iniciado de acordo com o método, de acordo com a presente invenção,
[0040] A Figura 2 mostra uma vista lateral esquemática de um trem de potência híbrido com um motor a combustão, que está disposto para ser iniciado de acordo com o método, de acordo com a presente invenção,
[0041] A Figura 3 mostra uma vista esquemática de um sistema de transmissão híbrido com um motor a combustão, que está disposto para ser iniciado de acordo com o método, de acordo com a presente invenção, e
[0042] A Figura 4 mostra um fluxograma de um método para iniciar um motor a combustão em um trem de potência híbrido de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO
[0043] 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 acionador 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.
[0044] 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 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. A primeira engrenagem planetária 10 tem uma primeira engrenagem de anel interna 22, à 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 ao 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. A primeira e a 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 a primeira e a 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.
[0045] 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.
[0046] 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 uma operar a outra. As máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, podem, consequentemente, operar umas às outras. A energia 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 alcançar 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. Levando-se a potência elétrica a partir da primeira máquina elétrica 14, 16 para a segunda máquina elétrica 14, 16 através de um comutador 49, nenhuma potência elétrica será levada para e a partir do dispositivo de armazenamento de energia 46. Desse modo, as condições são criadas para uma vida útil aumentada do dispositivo de armazenamento de energia 46.
[0047] A primeira engrenagem planetária 10 é equipada com um primeiro suporte de roda planetária 50, no 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, no 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 ao primeiro suporte de roda planetária 50. O primeiro suporte de roda planetária 50 na primeira engrenagem planetária 10 é conectado direta e fixamente com a segunda roda solar 32 da segunda engrenagem planetária 12. Desse modo, o primeiro suporte de roda planetária 50 e a segunda roda solar 32 sempre terão a mesma direção rotacional e a mesma velocidade de rotação.
[0048] 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 sejam conectados um com o outro, e possam, portanto, não girar um em relação ao outro, o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 girarão com velocidades rotacionais iguais.
[0049] 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 possam, portanto, não girar um em relação ao outro, o segundo suporte de roda planetária 51 e a primeira roda solar 32 girarão com velocidades rotacionais iguais.
[0050] 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 respectivas rodas solares 26 e 32. Deslocando-se a respectiva manga de acoplamento 55, 57, de modo que as seções equipadas com estrias sejam conectadas através das respectivas mangas de acoplamento 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 tornar intertravados mutuamente um com o outro e pode não girar um em relação ao outro.
[0051] 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 anelar 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 anelar interna 28 e o segundo suporte de roda planetária 51.
[0052] O primeiro suporte de roda planetária 50 na primeira engrenagem planetária 10, nessa modalidade, é conectado fixamente à segunda roda solar 32 da segunda engrenagem planetária 12.
[0053] Nessa modalidade, um terceiro dispositivo de acoplamento 59 é disposto entre a primeira engrenagem anular 22 e o alojamento de engrenagem 42. Atuando- se o terceiro dispositivo de acoplamento 59, de modo que a primeira engrenagem anular 22 e o alojamento de engrenagem 42 sejam conectados um com o outro e, consequentemente, não possam girar um em relação ao outro, um deslocamento para baixo de torque ocorrerá, isto é, um deslocamento para cima da velocidade de rotação a partir do suporte de roda planetária 50 para a primeira roda solar 26 ocorrerá.
[0054] Nessa modalidade, um quarto dispositivo de acoplamento 61 é disposto entre a segunda engrenagem anular interna 28 e o alojamento de engrenagem 42. Atuando-se o quarto dispositivo de acoplamento 61, de modo que a segunda engrenagem anular 28 e o alojamento de engrenagem 42 sejam conectados um com o outro e, consequentemente, não possam girar um em relação ao outro, um deslocamento para baixo de torque ocorrerá, isto é, um deslocamento para cima da velocidade de rotação ocorrerá a partir do suporte de roda planetária 50 para a segunda roda solar 32.
[0055] Preferencialmente, o terceiro e o quarto dispositivos de acoplamento 59, 61 compreende uma terceira e uma quarta manga de acoplamento equipada com estrias 65 e 67, respectivamente, que são deslocáveis axialmente nas seções equipadas com estrias respectivas da primeira e da segunda engrenagens anelares 22 e 28, bem como em uma seção equipada com estrias do alojamento de engrenagem 42. Deslocando-se as mangas de acoplamento respectivas 65, 67 de modo que as seções equipadas com estrias sejam conectadas através das mangas de acoplamento respectivas 65, 67, da primeira engrenagem anular 22 e do alojamento de engrenagem 42, e a segunda engrenagem anular 28 e o alojamento de engrenagem 42, respectivamente, sejam intertravados e não possam girar um em relação ao outro.
[0056] 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.
[0057] 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.
[0058] 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.
[0059] 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 mangas 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 manga de acoplamento comum 83, e o segunda e o quarto elementos de acoplamento 86, 90 são equipados, preferencialmente, com uma manga 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, que 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.
[0060] O contraeixo 18 é disposto entre a primeira e a segunda respectivas 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 rodas dentadas 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.
[0061] 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 através do segundo par de engrenagens 66, e para transferir, adicionalmente, torque do contraeixo 18 para o eixo de saída 20 através 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 mais adiante 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.
[0062] 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 manga 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.
[0063] Em várias situações de conjunto de engrenagens, em que as engrenagens anelares das engrenagens planetárias 10, 12 são travadas com o alojamento de engrenagem 42 com o auxílio do terceiro e do quarto dispositivos de acoplamento 59, 61, o torque será deslocado para baixo após a primeira engrenagem planetária 10 e deslocado para cima após a segunda engrenagem planetária 12. Quando a transferência de torque ao longo do primeiro eixo principal 34 através do contraeixo 18 diminuir após a primeira engrenagem planetária 10, os eixos, engrenagens de pinhão e rodas dentadas conectadas nessa podem ser projetados para serem menores, o que torna a caixa de engrenagens 2 mais compacta. Um número grande de passos de engrenagem também pode ser obtido sem qualquer necessidade de dispor um número de pares de engrenagens adicionais na caixa de engrenagens. Consequentemente, o peso e o custo da caixa de engrenagens 2 também são reduzidos. A quinta e a sexta rodas dentadas 92 e 94 irão funcionar como um quinto par de engrenagens 21, que transfere torque ao eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2.
[0064] 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 manga 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 manga de acoplamento 100, de modo que as seções equipadas com estrias sejam conectadas através da sétima manga 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 mais adiante 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.
[0065] 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 respectivos suportes de roda planetária 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.
[0066] Em alguns modos de operação, a caixa de engrenagens 2 pode operar de tal forma que um dos rotores 24 e 30, respectivamente, das máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, é travada com o alojamento de engrenagem 42 através das engrenagens anelares respectivas 22 e 28, enquanto a segunda máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, opera como um gerador para gerar potência elétrica para o dispositivo de armazenamento de energia 46, que será explicado em maiores detalhes abaixo. A máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, cujo rotor respectivo 24 e 30, é travado com o alojamento de engrenagem 42, absorve um torque de reação da engrenagem anular 22 e 28, respectivamente, de modo que o equilíbrio de torque prevaleça após o travamento ser realizado com a ajuda do terceiro e do quarto dispositivos de acoplamento 59 e 61, respectivamente. Em vez de operar como um gerador, as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, podem fornecer uma injeção de torque, a fim de, desse modo, aumentar o torque no eixo de saída 20. O equilíbrio de torque compreende um estado de torque substancialmente zero por um lado, e um torque neutralizante por outro, a fim dos dispositivos de acoplamento 59, 61 serem colocados em um estado, em que os mesmos não transferem torque entre as engrenagens anelares 22, 28 e o alojamento de engrenagem 42.
[0067] 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 de motor, 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 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 como 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 das respectivas máquinas elétricas 14 e 16 superar o torque fora 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 ao 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 manga 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 de acoplamento 104 de modo que as seções equipadas com estrias sejam conectadas através da manga 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.
[0068] O dispositivo de controle 48 é conectado às máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, para controlar as respectivas máquinas elétricas 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. Em 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 respectivos estatores 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.
[0069] O primeiro, o segundo, o terceiro e o quarto dispositivos de acoplamento 56, 58, 59 e 61, 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 para o dispositivo de controle 48 através de suas mangas de acoplamento respectivas. Esses componentes são ativados e desativados, preferencialmente, por sinais elétricos do dispositivo de controle 48. As mangas de acoplamento são deslocadas, preferencialmente, por elementos de potência não exibidos, tais como cilindros operados hidráulica ou pneumaticamente. Também é possível deslocar as mangas de acoplamento com elementos de potência alimentados eletricamente.
[0070] 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 respectivas engrenagens planetárias 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.
[0071] Abaixo, um deslocamento para cima a partir da primeira para a maior engrenagem, será descrito, em que a caixa de engrenagens 2 é disposta em um veículo 1. O eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 é conectado com o 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. Não se suprindo potência para ou extrair potência da primeira e a 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 seja absorvido pelos respectivos anéis internos 22 e 28. O primeiro, o segundo, o terceiro e o quarto dispositivos de acoplamento 56, 58, 59 e 61, respectivamente, são desconectados e, desse modo, não atuados. Desse modo, nenhum torque será transferido a partir do motor a combustão 4 para as rodas solares 26 e 32 das engrenagens planetárias 10 e 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 o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2 nesse estágio está parado, 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 alcançado ao fazer o segundo suporte de roda planetária 51 girar. Quando o segundo suporte de roda planetária 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. Ativando-se a segunda máquina elétrica 16 e controlar o motor a combustão 4 a 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 alcança 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 adaptado, preferencialmente, de modo 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 pela primeira engrenagem.
[0073] Cada uma dentre o primeiro, o segundo, o terceiro e o quarto pares de engrenagens 60, 66, 72, 78 tem um conjunto de engrenagens, que é adaptado para as características de acionamento desejadas do veículo 1. De acordo com a modalidade exemplificativa exibida na Figura 2, o quarto par de engrenagens 78 tem o maior conjunto de engrenagens em comparação ao primeiro, segundo e terceiro pares de engrenagens 60, 66, 72, em que resulta no quarto par de engrenagens 78 que é conectado quando a menor engrenagem é engatada. O segundo par de engrenagens 66 transfere, como o quarto par de engrenagens 78, o torque entre o segundo eixo principal 36 e o contraeixo 18, e pode, em vez disso, ser encaixado com o maior conjunto de engrenagens, em comparação aos outros pares de engrenagens 60, 72, 78, que é o motivo de em tal modalidade o segundo par de engrenagens 66 pode ser conectado quando a menor engrenagem é engatada.
[0074] 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.
[0075] 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 e/ou da segunda máquina elétrica 14, 16 que é controlada de modo 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. O segundo suporte de roda planetária 51 e também o segundo eixo principal 36 podem girar livremente, que implica que a segunda roda solar 32, o segundo suporte de roda planetária 51 e o segundo eixo principal 36 não operam mais a quarta engrenagem de pinhão 80, disposta no segundo eixo principal 36. Supõe-se que a segunda máquina elétrica 16 não opera a segunda engrenagem anular 28. 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 aumente 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 modo 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. Sincronizando-se 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 da primeira a segunda engrenagem pode ser realizada.
[0076] 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. Desse modo, o primeiro suporte de roda planetária 50 agora 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 acionado com a segunda engrenagem engatada.
[0077] 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.
[0078] A fim de se deslocar a partir da segunda engrenagem para a 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 respectivos eixos 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.
[0079] A fim de completar o deslocamento a partir de uma segunda engrenagem para a 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 manga de acoplamento 57. Sincronizando-se o controle do motor a combustão 2 e a segunda e a primeira máquina elétrica 14 e 16, respectivamente, uma transição suave e sem interrupção a partir da segunda a terceira engrenagem pode ser realizada.
[0080] 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 rotação síncrona pode ser determinada, visto que a velocidade de rotação do primeiro rotor 24 na primeira máquina elétrica 14 seja medida e a velocidade de rotação do eixo de saída 20 seja medida, e, em seguida, quais 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.
[0081] 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.
[0082] 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 segunda máquina elétrica 16 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.
[0083] 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 seja criado na segunda engrenagem planetária 12, e, em seguida, 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. Subsequentemente, a primeira engrenagem anular 22 é desacelerada, e quando a primeira engrenagem anular 22 está parada, o terceiro dispositivo de acoplamento 59 é controlado de modo que a primeira engrenagem anular 22 seja conectada e unida com o alojamento de engrenagem 42. Sincronizando-se 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 da terceira a quarta engrenagem pode ser realizada.
[0084] 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 primeira engrenagem de pinhão 62. 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.
[0085] Quando o contraeixo 18 for girado pela primeira roda dentada 64, a segunda roda dentada 70 no contraeixo 18 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 roda solar 32 e o segundo rotor 28 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. Alternativamente, 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 a fim de fornecer um torque de propulsão.
[0086] A fim de se deslocar a partir da quarta engrenagem para a quinta engrenagem, a primeira máquina elétrica 14 é controlada, de modo que o equilíbrio de torque prevaleça entre a primeira engrenagem anular 22 e o alojamento de caixa de engrenagens 42. Quando o equilíbrio de torque prevalecer entre a primeira engrenagem anular 22 e o alojamento de engrenagem 42, o terceiro dispositivo de acoplamento 59 é controlado de modo que a primeira engrenagem anular 22 seja desconectada do alojamento de engrenagem 42. Subsequentemente, a primeira máquina elétrica 14 é controlada de modo que um estado de torque substancialmente zero surja entre o contraeixo 18 e a primeira roda dentada 64. Quando um estado de torque substancialmente zero surgir entre o contraeixo 18 e a primeira roda dentada 64, o primeiro elemento de acoplamento 84 é controlado de modo que a primeira roda dentada 64 seja desconectada do contraeixo 18. Desse modo, a quarta engrenagem foi desengatada. A fim de engatar a quinta engrenagem, a primeira máquina elétrica 14 é controlada de modo que uma velocidade de rotação síncrona surja entre o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20. Quando uma velocidade de rotação síncrona surgir entre o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20, o mecanismo de acoplamento 96 é acoplado de modo que o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20 sejam conectados e unidos um com o outro. Subsequentemente, a primeira máquina elétrica 14 é controlada de modo que um estado de torque substancialmente zero surja entre o contraeixo 18 e a primeira roda dentada 32 do quinto par de engrenagens 21. Quando um estado de torque substancialmente zero surgir entre o contraeixo 18 e a quinta roda dentada 92, o quinto elemento de acoplamento 93 é controlado de modo que a quinta roda dentada 92 seja desconectada 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 uma velocidade de rotação síncrona surgir entre o contraeixo 18 e a primeira roda dentada 64, o elemento de acoplamento 84 é controlado de modo que a primeira roda dentada 64 seja conectada e unida com o contraeixo 18. Finalmente, o motor a combustão 4 é controlado de modo que a segunda engrenagem anular 28 fique parada em relação ao alojamento de engrenagem 42. Quando a segunda engrenagem anular 28 está parada, o quarto dispositivo de acoplamento 61 é controlado de modo que a segunda engrenagem anular 28 seja conectada e travada com o alojamento de engrenagem 42. Desse modo, o veículo 1 agora é acionado na quinta engrenagem.
[0087] Quando a quinta engrenagem está engatada, o torque do motor a combustão 4 passará o primeiro e o segundo suportes de roda planetária 50, 51 e será transferido a partir do segundo eixo principal 36 através do segundo par de engrenagens 66 ao contraeixo 18, e mais adiante através do primeiro par de engrenagens 60 ao primeiro eixo principal 34, a fim de, subsequentemente, ser transferido ao eixo de saída 20 através do mecanismo de acoplamento 96.
[0088] A fim de se deslocar a partir da quinta engrenagem para a sexta engrenagem, a segunda máquina elétrica 16 é controlada, de modo que o equilíbrio de torque prevaleça entre a segunda engrenagem anular 28 e o alojamento de caixa de engrenagens 42. Quando o equilíbrio de torque prevalecer entre a segunda engrenagem anular 28 e o alojamento de engrenagem 42, o quarto dispositivo de acoplamento 61 é controlado de modo que a segunda engrenagem anular 28 seja desconectada do alojamento de engrenagem 42. Subsequentemente, o motor a combustão 4 é controlado de modo que uma velocidade de rotação síncrona surja entre a primeira roda solar 26 e o primeiro suporte de roda planetária 50. Quando uma velocidade de rotação síncrona surgir entre a primeira roda solar 26 e o primeiro suporte de roda planetária 50, o primeiro dispositivo de acoplamento 56 é controlado de modo que a primeira roda solar 26 seja conectada e unida com o primeiro suporte de roda planetária 50. Subsequentemente, a primeira máquina elétrica 16 é controlada de modo que um estado de torque substancialmente zero surja entre o contraeixo 18 e a primeira roda dentada 64. Quando um estado de torque substancialmente zero surgir entre o contraeixo 18 e a primeira roda dentada 64, o elemento de acoplamento 84 é controlado de modo que a primeira roda dentada 64 seja desconectada do contraeixo 18. Finalmente, a segunda máquina elétrica 16 é controlada de modo que uma velocidade de rotação síncrona surja entre o contraeixo 18 e a primeira roda dentada 76. Quando uma velocidade de rotação síncrona surgir entre o contraeixo 18 e a terceira roda dentada 76, o elemento de acoplamento 88 é controlado de modo que a terceira roda dentada 76 seja conectada e unida com o contraeixo 18. Desse modo, o veículo 1 agora é acionado na sexta engrenagem.
[0089] Quando a sexta engrenagem está engatada, o torque do motor a combustão 4 será transferido a partir do primeiro suporte de roda planetária 50 à primeira roda solar 26, e mais adiante até o primeiro eixo principal 34, a fim de, subsequentemente, ser transferido para o eixo de saída 20 através do mecanismo de acoplamento 96.
[0090] A fim de se deslocar a partir da sexta engrenagem para a sétima engrenagem, a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas 14, 16 são controladas de modo que o equilíbrio de torque prevaleça na segunda engrenagem planetária 12. Quando equilíbrio de torque prevalecer na segunda engrenagem planetária 12, o primeiro dispositivo de acoplamento 56 é controlado de modo que a primeira roda solar 26 seja desconectada do primeiro suporte de roda planetária 50. 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. Quando uma velocidade de rotação síncrona surgir entre a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51, o segundo dispositivo de acoplamento 58 é controlado de modo que a segunda roda solar 32 seja conectada e unida com o segundo suporte de roda planetária 51. Desse modo, o veículo 1 agora é acionado na sétima engrenagem.
[0091] Quando a sétima engrenagem for engatada, o torque do motor a combustão 4 passará o primeiro suporte de roda planetária 50 e prosseguirá até o segundo eixo principal 36. Subsequentemente, o torque é transferido a partir do segundo eixo principal 36 através do segundo par de engrenagens 66 ao contraeixo 18, e através do terceiro par de engrenagens 72 ao primeiro eixo principal 34, a fim de, subsequentemente, ser transferido para o eixo de saída 20 através do mecanismo de acoplamento 96.
[0092] 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 velocidade de rotação e torque. 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.
[0093] 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.
[0094] 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 por uma questão de clareza. G1 na Figura 3 consiste em pelo menos um par de engrenagens conectado com o 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 engrenagens 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 engrenagens. O par de engrenagens G1, conectado com a primeira engrenagem planetária 10, pode, por exemplo, consistir no primeiro par de engrenagens 60 e/ou no 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 segundo par de engrenagens 66 e/ou no 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 com 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.
[0095] 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.
[0096] 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 uma com a outra, em que a engrenagem de pinhão 68, 80 pode ser disposta de modo 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.
[0097] De acordo com a Figura 3, o terceiro e o quarto dispositivos de acoplamento 59 e 61 foram excluídos. De acordo com essa modalidade da invenção, ainda é possível acionar o veículo em vários de modos de operação e modos de acionamento. Como exemplo, o deslocamento a partir de uma engrenagem para outra será descrito. Os componentes exibidos na Figura 2 e na Figura 3 são usados para descrever o processo de deslocamento. A engrenagem é engatada quando o primeiro dispositivo de acoplamento 56 é conectado, e, desse modo, une a primeira roda solar 26 e um primeiro suporte de roda planetária 50 dispostos na primeira engrenagem planetária 10 um com o outro, enquanto, simultaneamente, o segundo dispositivo de acoplamento 58 é desconectado, e, desse modo, desconecta a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51, dispostos na segunda engrenagem planetária 12, um do outro. Nessa engrenagem o primeiro eixo principal 34 é operado pelo eixo de saída 97 do motor a combustão 4, e, quando for necessário, pela primeira máquina elétrica 10, que resulta no primeiro eixo principal 34 que opera a primeira engrenagem de pinhão 62. Visto que a primeira roda dentada 64 está em engate com a primeira engrenagem de pinhão 62 e é conectada com o contraeixo 18 através do primeiro elemento de acoplamento 84, 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.
[0098] A fim de se deslocar para a próxima engrenagem, a segunda máquina elétrica 16 é controlada de modo que uma propulsão seja gerada através do segundo eixo principal 36 e através do segundo par de engrenagens 66, em que a segunda roda dentada 70 do segundo par de engrenagens 66 é conectada ao contraeixo 18 através do segundo elemento de acoplamento 86. O torque de propulsão é transmitido adicionalmente através do quinto par de engrenagens 21 e finalmente para o eixo de saída 20.
[0099] A fim de desengatar a primeira roda dentada 64 do contraeixo 18, de modo que a quarta engrenagem seja desconectada, o motor a combustão 4 e a primeira máquina elétrica 14 são controlados primeiro de modo 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 tiver surgido, o primeiro elemento de acoplamento 84 é desengatado, de modo que a primeira roda dentada 64 seja desconectada do contraeixo 18.
[00100] 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.
[00101] 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 de propulsão 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 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.
[00102] Subsequentemente, com a ajuda da segunda máquina elétrica 16, a velocidade de rotação do contraeixo 18 é sincronizada com a velocidade de motor 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. Subsequentemente, o equilíbrio de torque é criado na primeira engrenagem planetária 10, e, em seguida, o primeiro dispositivo de acoplamento 56 desconecta o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 um do outro. 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 entre si.
[00103] Conforme descrito, o torque é extraído da caixa de engrenagens 2 do eixo de saída 20. Também é possível extrair torque diretamente do primeiro ou do segundo eixo principal 34, 36 ou diretamente do contraeixo 18, o 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.
[00104] Abaixo, as modalidades para iniciar o motor a combustão 4 são descritas. O terceiro e o quarto dispositivos de acoplamento 59 e 61 foram excluídos, visto que os mesmos não são necessários no método para iniciar o motor a combustão 4.
[00105] Para iniciar o motor a combustão 4, a primeira roda solar 26 da primeira engrenagem planetária 14 e o primeiro suporte de roda planetária 50 são desconectados um do outro, com o uso do primeiro dispositivo de acoplamento 56. A segunda roda solar 32 da segunda engrenagem planetária 12 e o segundo suporte de roda planetária 51 também são desconectados um do outro, com o uso do segundo dispositivo de acoplamento 58. Em conexão, o primeiro e o segundo pares de engrenagens 60, 66 são impedidos de girar. Isso é alcançado através da primeira roda dentada 64 que é conectada ao contraeixo 18, com o uso do primeiro elemento de acoplamento 84, e da segunda roda dentada 70 que é conectada ao contraeixo 18, com o uso do segundo elemento de acoplamento 86. O terceiro e o quarto elementos de acoplamento 88, 90 para o terceiro e o quarto pares de engrenagens são desconectados, de modo que a terceira e uma quarta rodas dentadas sejam desconectadas do contraeixo 18. O quinto elemento de acoplamento 93 é conectado, de modo que quinta roda dentada 92 seja travada no contraeixo 18.
[00106] Consequentemente, com referência à Figura 3, a rotação dos pares de engrenagens G1 e G2 é impedida, através da conexão de ambos os pares de engrenagens G1 e G2 por meio do contraeixo 18 e do par de engrenagens G3.
[00107] De acordo com uma primeira modalidade, o eixo de saída 20 é impedido de girar com um dispositivo de freio 7 para as rodas de acionamento 6 do veículo 1, de modo que o veículo 1 fique parado. Desse modo, o eixo de saída 20 é impedido de girar. O mecanismo de acoplamento 96 é aberto. A fim de iniciar o motor a combustão 4, a primeira máquina elétrica 14 e/ou a segunda máquina elétrica 16 é ativada, visto que a energia à primeira e à segunda máquinas elétricas 14, 16, de modo que a primeira máquina elétrica 14 gire na direção oposta à segunda máquina elétrica 16, e de modo que a primeira máquina elétrica 14 gire na direção em que o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 gira, quando o motor a combustão 4 for ativado.
[00108] De acordo com uma segunda modalidade, o eixo de saída 20 é impedido de girar, visto que o quinto par de engrenagens 21 é impedido de girar. Isso é alcançado por meio do fechamento do mecanismo de acoplamento 96, de modo que a primeira engrenagem planetária 10 e o eixo de saída 20 sejam conectados entre si por meio do primeiro eixo principal 34. O quinto elemento de acoplamento 93 é conectado, de modo que quinta roda dentada 92 seja travada no contraeixo 18. A fim de iniciar o motor a combustão 4, a primeira máquina elétrica 14 e/ou a segunda máquina elétrica 16 é ativada, visto que a energia à primeira e à segunda máquinas elétricas 14, 16, de modo que a primeira máquina elétrica 14 gire na direção oposta à segunda máquina elétrica 16, e de modo que a primeira máquina elétrica 14 gire na direção em que o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 gira, quando o motor a combustão 4 for ativado.
[00109] Conforme descrito, o torque é extraído da caixa de engrenagens 2 do eixo de saída 20. Também é possível extrair o torque diretamente do primeiro ou do segundo eixo principal 34, 36, ou diretamente a partir do contraeixo 18. O torque também pode ser extraído em paralelo a partir de dois ou de todos os três eixos 18, 34, 36, simultaneamente.
[00110] A Figura 4 mostra um fluxograma relacionado a um método para iniciar o motor a combustão 4 em um trem de potência híbrido que compreende uma caixa de engrenagens com um eixo de entrada 8 e um eixo de saída 20; uma primeira engrenagem planetária 10, conectada ao eixo de entrada 8 e um primeiro eixo principal 34; uma segunda engrenagem planetária 12, conectada à primeira engrenagem planetária 10 e um segundo eixo principal 36; 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 ao primeiro eixo principal 34 e, portanto, à primeira engrenagem planetária 10 e ao eixo de saída 20; pelo menos um par de engrenagens G2, 66, 78 conectado ao segundo eixo principal 36 e, portanto, à segunda engrenagem planetária 12 e o eixo de saída 20; pelo menos um par de engrenagens G3, 21, conectado com um contraeixo 18 e com o eixo de saída 20, em que o motor a combustão 4 por meio do eixo de entrada 8 está conectado a um primeiro suporte de roda planetária 50, disposto na primeira engrenagem planetária 10, e em que o segundo eixo principal 36 está conectado a um suporte de roda planetária 51, disposto na segunda engrenagem planetária 12, em que os pares de engrenagens G1, 60, 72; G2, 66, 78 são conectados ao eixo de saída 20, por meio do contraeixo 18 e o par de engrenagens G3, 21.
[00111] O método compreende as etapas: a) desconectar os componentes giratórios 26, 50 da primeira engrenagem planetária 10 um do outro; b) desconectar os componentes giratórios 32, 51 da segunda engrenagem planetária 12 um do outro; c) impedir a rotação do pelo menos um par de engrenagens G1, 60, 72, conectado com a primeira engrenagem planetária 10 e o eixo de saída 20; e o pelo menos um par de engrenagens G2, 66, 78, conectado com a segunda engrenagem planetária 12 e o eixo de saída 20, d) impedir a rotação do eixo de saída 20, e e) ativar a primeira máquina elétrica 14 e/ou a segunda máquina elétrica 16, de modo que o motor a combustão 4 seja iniciado.
[00112] A etapa a), desconectar os componentes 26, 50 da primeira engrenagem planetária 10 um do outro, e a etapa b), desconectar os componentes giratórios 32, 51 da segunda engrenagem planetária 12 um do outro, são, de preferência, executados somente quando as máquinas elétricas 14, 16 puderem potencialmente precisar ser giradas para conectar os pares de engrenagens G1, 60, 72 e G2, 66, 78 ao contraeixo. A etapa d), impedir a rotação do eixo de saída 20 deve ocorrer antes da inicialização do motor a combustão. A etapa d), impedir a rotação do eixo de saída 20 pode ser completada em uma ordem sequencial diferente do que a ordem especificada acima relacionada às etapas a) a d), e pode ser executada em paralelo às etapas a), b) e/ou c).
[00113] Preferencialmente, a primeira roda solar 26 e um primeiro suporte de roda planetária 50, dispostos na primeira engrenagem planetária 10 são desconectados um do outro na etapa a) com o uso de um primeiro dispositivo de acoplamento 56; e na etapa b) uma segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51 dispostos na segunda engrenagem planetária 12 são desconectados um do outro com o uso de um segundo dispositivo de acoplamento 58.
[00114] Preferencialmente, o pelo menos um par de engrenagens G1, 60, 72, que é conectado com a primeira engrenagem planetária 10 e com o eixo de saída 20, compreende uma engrenagem de pinhão 62 e uma primeira roda dentada 64 engatados um com o outro, em que a primeira engrenagem de pinhão 62 é disposta fixamente com a primeira engrenagem planetária 10, e que a primeira roda dentada 64 é disposta de modo a ser conectada com 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 fixamente com terceira engrenagem planetária 10, e que a quarta roda dentada 76 é disposta de modo que possa ser conectada com e desconectada do contraeixo 18, em que na etapa c) a primeira ou a terceira roda dentada 64, 76 é conectada ao contraeixo 18, de modo que a primeira ou a terceira roda dentada 64, 76 seja impedida de girar
[00115] Preferencialmente, o pelo menos um par de engrenagens G2, 66, 78, que é conectado com a segunda engrenagem planetária 12 e com o eixo de saída 20, compreende uma segunda engrenagem de pinhão 68 e uma segunda roda dentada 70 engatados um com o outro, em que a segunda engrenagem de pinhão 68 é disposta fixamente com a segunda engrenagem planetária 12, e que a segunda roda dentada 70 é disposta de modo a ser conectada com 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 fixamente com segunda engrenagem planetária 12, e que a quarta roda dentada 82 é disposta de modo que possa ser conectada com e desconectada do contraeixo 18, em que na etapa c) a segunda ou a quarta roda dentada 70, 82 é conectada ao contraeixo 18, de modo que a segunda ou a quarta roda dentada 70, 82 seja impedida de girar
[00116] Na etapa d) o eixo de saída 20 é, preferencialmente, impedido de girar com um dispositivo de freio 7 para as rodas de acionamento 6 de um veículo 1, ao qual as rodas de acionamento 6 do eixo de saída 20 são conectadas.
[00117] Alternativamente, ou em combinação, o eixo de saída 20 é na etapa d) impedido de girar com o uso de um quinto par de engrenagens 21, disposto entre um contraeixo 18 e o eixo de saída.
[00118] Preferencialmente, na etapa d) o eixo de saída 20 é impedido de girar por meio de pelo menos o par de engrenagens G3, 21, conectado com o contraeixo 18 e o eixo de saída 20.
[00119] Preferencialmente, o pelo menos um par de engrenagens G3, 21, que é 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 o uso de um quinto elemento de acoplamento 93, e a sexta roda dentada 94 é disposta no eixo principal 20, em que a quinta roda dentada 92 é conectada ao contraeixo 18 na etapa d).
[00120] Preferencialmente, um mecanismo de acoplamento 96 é disposto entre a primeira engrenagem planetária 10 e o eixo de saída 20, e na etapa d) o mecanismo de acoplamento 96 é travado, de modo que a primeira engrenagem planetária 10 seja conectada com o eixo de saída 20.
[00121] Na etapa e), de preferência, a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 são ativadas de modo que a primeira máquina elétrica 14 gire na direção oposta a uma segunda máquina elétrica 16.
[00122] De acordo com a invenção, é fornecido um programa de computador P, armazenado no dispositivo de controle 48 e/ou no computador 53, em que o programa de computador pode compreender procedimentos para iniciar o motor a combustão 4 de acordo com a presente invenção.
[00123] 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.
[00124] 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.
[00125] Os componentes e os recursos especificados acima podem, na estrutura da invenção, serem combinados entre modalidades diferentes especificadas.

Claims (11)

1. Método para iniciar um motor a combustão (4) em um trem de potência híbrido (3) que compreende uma caixa de engrenagens (2) com um eixo de entrada (8) e um eixo de saída (20); uma primeira engrenagem planetária (10), que compreende componentes giratórios (26, 50); a primeira engrenagem planetária (10) é conectada ao eixo de entrada (8) e a um primeiro eixo principal (34); uma segunda engrenagem planetária (2), que compreende componentes giratórios (32, 51); a segunda engrenagem planetária (12) é conectada à primeira engrenagem planetária (10) e a um segundo eixo principal (36); 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 ao primeiro eixo principal (34) e, portanto, à primeira engrenagem planetária (10) e ao eixo de saída (20); pelo menos um par de engrenagens (G2, 66, 78) conectado ao segundo eixo principal (36) e, portanto, à segunda engrenagem planetária (12) e o eixo de saída (20); pelo menos um par de engrenagens (G3, 21), conectado com um contraeixo (18) e com o eixo de saída (20), em que o motor a combustão (4) por meio do eixo de entrada (8) está conectado a um primeiro suporte de roda planetária (50), disposto na primeira engrenagem planetária (10), e em que o segundo eixo principal (36) está conectado a um suporte de roda planetária (51), disposto na segunda engrenagem planetária (12), em que os pares de engrenagens (G1, 60, 72; G2, 66, 78) são conectados ao eixo de saída (20), por meio do contraeixo (18) e o par de engrenagens (G3, 21), que é conectado com o contraeixo (18) e com o eixo de saída (20), caracterizado pelo fato de que as etapas compreendem: a) desconectar os componentes giratórios (26, 50) da primeira engrenagem planetária (10) um do outro, b) desconectar os componentes giratórios (32, 51) da segunda engrenagem planetária (12) um do outro, c) impedir a rotação do pelo menos um par de engrenagens (G1, 60, 72), que é conectado à primeira engrenagem planetária (10) e ao eixo de saída (20); e o pelo menos um par de engrenagens (G2, 66, 78), que é conectado à segunda engrenagem planetária (12) e ao eixo de saída (20), d) impedir a rotação do eixo de saída (20), e e) ativar a primeira máquina elétrica (14) e/ou a segunda máquina elétrica (16), de modo que o motor a combustão (4) seja iniciado.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende desconectar, na etapa a), com o uso de um primeiro dispositivo de acoplamento (56), uma primeira roda solar (26) e o primeiro suporte de roda planetária (50), dispostos na primeira engrenagem planetária (10), um do outro; e desconectar, na etapa b), com o uso de um segundo dispositivo de acoplamento (58), uma segunda roda solar (32) e o segundo suporte de roda planetária (51), dispostos na segunda engrenagem planetária (12), um do outro.
3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o motor a combustão (4) é conectado com o primeiro suporte de roda planetária (50), que é conectado com a segunda roda solar (32).
4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um par de engrenagens (G1, 60, 72), conectado com a primeira engrenagem planetária (10) e o eixo de saída (20), compreende, por um lado, uma primeira engrenagem de pinhão (62) e uma primeira roda dentada (64) em engate uma com a outra, em que a primeira engrenagem de pinhão (62) é conectada fixamente com a primeira engrenagem planetária (10) e em que a primeira roda dentada (64) é disposta em um contraeixo (18), de modo que possa ser conectada e desconectada; 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 fixamente com a primeira engrenagem planetária (10), e em 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 c) a primeira ou a terceira roda dentada (64, 76) é conectada ao contraeixo (18) de modo que a primeira ou a terceira roda dentada (64, 76) seja impedida de girar.
5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um par de engrenagens (G2, 66, 78), conectado com a segunda engrenagem planetária (12) e o eixo de saída (20), compreende, por um lado, 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 fixamente com a segunda engrenagem planetária (12) e em que segunda roda dentada (70) é disposta em um contraeixo (18), de modo que possa ser conectada e desconectada; 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 fixamente com a segunda engrenagem planetária (12) e em que a quarta roda dentada (82) está disposta de modo que a mesma possa estar conectada a ou desconectada do contraeixo (18), em que na etapa c) a segunda ou a quarta roda dentada (70, 82) é conectada ao contraeixo (18) de modo que a segunda ou a quarta roda dentada (70, 82) seja impedida de girar.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que na etapa d) o eixo de saída (20) é impedido de girar com um dispositivo de freio (7) para as rodas de acionamento (6) de um veículo (1), ao qual as rodas de acionamento (6) do eixo de saída (20) são conectadas.
7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que na etapa d) o eixo de saída (20) é impedido de girar por meio de pelo menos o par de engrenagens (G3, 21), conectado com o contraeixo (18) e o eixo de saída (20).
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, 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 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 a sexta roda dentada (94) é disposta no eixo de saída (20), em que a quinta roda dentada (92) é conectada ao contraeixo (18) na etapa d).
9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que um mecanismo de acoplamento (96) é disposto entre a primeira engrenagem planetária (10) e o eixo de saída (20), e na etapa d) o mecanismo de acoplamento (96) é travado de modo que a primeira engrenagem planetária (10) seja conectada com o eixo de saída (20).
10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que na etapa e) a primeira e a segunda máquinas elétricas (14, 16) são ativadas de tal forma que a primeira máquina elétrica (14) gire na direção oposta à segunda máquina elétrica (16).
11. Veículo (1), caracterizado pelo fato de que compreende um trem de potência híbrido (3), que compreende uma caixa de engrenagens (2) com um eixo de entrada (8) e um eixo de saída (20); uma primeira engrenagem planetária (10), conectada ao eixo de entrada (8) e a um primeiro eixo principal (34); uma segunda engrenagem planetária (12), conectada à primeira engrenagem planetária (10) e a um segundo eixo principal (36); 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 ao primeiro eixo principal (34) e, portanto, à primeira engrenagem planetária (10) e ao eixo de saída (20); pelo menos um par de engrenagens (G2, 66, 78) conectado ao segundo eixo principal (36) e, portanto, à segunda engrenagem planetária (12) e ao eixo de saída (20); pelo menos um par de engrenagens (G3, 21), conectado com um eixo lateral (18) e com o eixo de saída (20), em que o motor a combustão (4) por meio do eixo de entrada (8) está conectado a um primeiro suporte de roda planetária (50), disposto na primeira engrenagem planetária (10), e em que o segundo eixo principal (36) está conectado a um suporte de roda planetária (51), disposto na segunda engrenagem planetária (12), e os pares de engrenagens (G1, 60, 72; G2, 66, 78) são conectados com o eixo de saída (20) por meio de um contraeixo (18) e o par de engrenagens (G3, 21), que é conectado com o contraeixo (18) e com o eixo de saída (20) em que o trem de potência híbrido (3) compreende um dispositivo de controle eletrônico (48) disposto para controlar a inicialização do motor a combustão, de acordo com o método, tal como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 10.
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