BR112016019516B1 - Método para dar partida em um motor a combustão e veículo - Google Patents

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Mathias Bjorkman
Niklas Pettersson
Johan Lindstrom
Mikael Bergquist
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Scania Cv Ab
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    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
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    • F02N2300/10—Control related aspects of engine starting characterised by the control output, i.e. means or parameters used as a control output or target
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Abstract

MÉTODO PARA DAR PARTIDA EM UM MOTOR A COMBUSTÃO EM UM SISTEMA DE TRANSMISSÃO HÍBRIDO. A invenção se refere a um método para dar partida em 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), conectada ao eixo de entrada (8) e 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); e 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), em que o eixo de entrada (8) é 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). O método compreende as etapas: a) conectar um eixo de saída (97) do motor a combustão (4) ao eixo de entrada (8) da caixa de engrenagens (2) por meio de um dispositivo de acoplamento (106) disposto entre o eixo de saída (97) e o eixo de entrada (8); e b) controlar a primeira e a segunda máquinas elétricas (14, 16) de tal maneira que o motor a combustão (4) seja inicializado. A presente invenção também se refere a um programa de computador (P) para dar partida em 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 dar partida em um motor a combustão de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. A invenção também se refere a um veículo, que compreende tal motor a combustão de acordo com o preâmbulo da reivindicação 13, um programa de computador para dar partida em tal motor a combustão de acordo com o preâmbulo da reivindicação 14 e um produto de programa de computador que compreende código de programa de acordo com o preâmbulo da reivindicação 15.
[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 estão dispostos de modo giratório um em relação ao outro, a saber, uma roda solar, um suporte de roda planetária e uma engrenagem anelar. Com conhecimento sobre o número de dentes na roda solar e na engrenagem anelar, 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 de 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 do 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, para alcançar a operação híbrida, conectado a um rotor de 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 rotação e/ou o torque da máquina elétrica podem ser controlados em etapas. Durante situações de operação em que o eixo de entrada para o dispositivo de transmissão deve ser dotado de uma velocidade de rotação e/ou um torque de desejados, 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 a velocidade de rotação 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 à relação 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 à relação 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 a caixa de engrenagens é limitado pela resistência da máquina elétrica. Isso também se torna evidente a partir da chamada equação planetária.
[0005] O uso de uma 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 o dispositivo de acionamento é frequentemente limitado. Se o dispositivo de acionamento compreende 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, os componentes no dispositivo de acionamento devem ser projetados com dimensões que tenham a capacidade para absorver as forças e o torque exigidos.
[0007] Para alguns tipos de veículos, especialmente veículos pesados e ônibus, é exigido um número grande de passos de engrenagem. Desse modo, o número de componentes 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 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] Durante algumas condições de operação, é desejável desligar o motor a combustão, com o objetivo de economizar combustível e evitar o resfriamento do sistema de pós-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. A roda solar de cada engrenagem planetária é conectada a uma máquina elétrica, e as engrenagens anelares das engrenagens planetárias são conectadas umas com as outras. O suporte de roda planetária em cada engrenagem planetária é conectado a um número de 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 de 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 híbrido 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 de técnica anterior no campo, há uma necessidade de desenvolver adicionalmente um método para dar partida em um motor a combustão em um trem de potência híbrido.
[0015] O objetivo dessa invenção é fornecer um método inovador e vantajoso para dar partida em um motor a combustão em um trem de potência híbrido.
[0016] Outro objetivo dessa invenção é fornecer um método inovador e vantajoso para dar partida em um motor a combustão em um trem de potência híbrido, quando o motor a combustão é desconectado.
[0017] Outro objetivo da invenção é fornecer um novo e vantajoso programa de computador para dar partida em um motor a combustão. 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 13.
[0019] Esses objetivos também são alcançados com o programa de computador para dar partida em o motor a combustão, que é distinguido pelos recursos especificados na porção caracterizante da reivindicação 14.
[0020] Esses objetivos também são alcançados com o produto de programa de computador para dar partida em o motor a combustão, que é distinguido pelos recursos especificados na porção caracterizante da reivindicação 15.
[0021] Com o método de acordo com a invenção, uma inicialização eficaz e confiável do motor a combustão é obtida quando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas alcançam um torque desejado no eixo de saída da caixa de engrenagens. Tal situação de operação pode ocorrer quando o trem de potência híbrido estiver disposto em um veículo e quando o veículo for acionado pela primeira e/ou pela segunda máquina elétrica. 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 exigida no trem de potência híbrido quando o veículo for acionado, ou quando o dispositivo de armazenamento de energia dever ser carregado, o motor a combustão pode ser iniciado de modo rápido e eficaz equilibrando-se a primeira e a segunda máquinas elétricas, de tal maneira que o torque desejado no eixo de saída e o torque exigido para dar partida em o motor a combustão sejam alcançados. A caixa de engrenagens compreende um eixo de entrada e um eixo de saída, uma primeira engrenagem planetária, que é conectada ao eixo de entrada, uma segunda engrenagem planetária, que é conectada à primeira engrenagem planetária, uma primeira máquina elétrica, conectada à primeira engrenagem planetária, uma segunda máquina elétrica, conectada à segunda engrenagem planetária, pelo menos um par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária e ao eixo de saída e pelo menos um par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária e ao eixo de saída.
[0022] Um eixo de saída do motor a combustão é adequadamente conectado a um primeiro suporte de roda planetária na primeira engrenagem planetária por meio do eixo de entrada da caixa de engrenagens, em que o primeiro suporte de roda planetária é conectado a uma segunda roda solar da segunda engrenagem planetária. Além disso, uma primeira roda solar da primeira engrenagem planetária é conectada de modo fixo a um primeiro eixo principal, e um segundo suporte de roda planetária da segunda engrenagem planetária é conectado de modo fixo a um segundo eixo principal.
[0023] É importante que o eixo de saída do motor a combustão esteja tão imóvel quanto possível durante a operação elétrica, quando o motor a combustão estiver desligado. Se o torque for transferido para o motor a combustão quando o mesmo estiver desligado, há um risco de que os eixos do motor a combustão se movam contra aos mancais sem qualquer provimento de óleo, o que pode resultar em desgaste e na eventual destruição dos mancais. O eixo de saída do motor a combustão é adequadamente mantido imóvel desconectando-se o eixo de saída do eixo de entrada da caixa de engrenagens por meio de um dispositivo de acoplamento, disposto entre o eixo de saída do motor a combustão e o eixo de entrada da caixa de engrenagens. Quando o dispositivo de acoplamento é aberto, o motor a combustão é, desse modo, desconectado do eixo de entrada da caixa de engrenagens e quando o dispositivo de acoplamento é fechado, o motor a combustão é conectado ao eixo de entrada da caixa de engrenagens.
[0024] Durante a operação elétrica, a necessidade por mudança de marcha é reduzida , uma vez que a primeira e a segunda máquinas elétricas, cada uma, têm uma faixa de velocidade de rotação maior, dentro da qual as mesmas operam efetivamente, em comparação ao motor a combustão. Tanto a primeira quanto a segunda máquinas elétricas, preferencialmente, acionam o veículo em uma direção de avanço durante a operação elétrica, o que resulta em um grande número de combinações possíveis de passos de engrenagem diferentes.
[0025] A mudança de marchas durante a operação elétrica significa que a injeção de torque de uma máquina elétrica sempre deve ser reduzida durante a mudança, a fim de conectar ou desconectar qualquer par de engrenagens de um contraeixo conectado ao eixo de saída e, desse modo, engatam uma engrenagem.
[0026] Durante a operação elétrica, o motor a combustão adequadamente é desconectado por meio de um dispositivo de acoplamento, disposto entre o eixo de saída do motor a combustão e o eixo de entrada da caixa de engrenagens, enquanto simultaneamente o primeiro suporte de roda planetária é conectado à primeira roda solar e o segundo suporte de roda planetária é conectado à segunda roda solar. Um par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária é conectado ao contraeixo e um par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária é desconectado do contraeixo ou vice-versa. Dessa maneira, a primeira máquina elétrica e a segunda máquina elétrica obtêm a mesma velocidade de rotação, o que resulta em uma distribuição de carga simples entre a primeira e a segunda máquinas elétricas.
[0027] Alternativamente, o motor a combustão é desconectado por meio do dispositivo de acoplamento, enquanto que ao mesmo tempo o primeiro suporte de roda planetária é conectado à primeira roda solar e o segundo suporte de roda planetária é desconectado da segunda roda solar. Alternativamente, o primeiro suporte de roda planetária e a primeira roda solar são desconectados um do outro e o segundo suporte de roda planetária e a segunda roda solar são conectados. Um par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária é conectado ao contraeixo e um par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária também é conectado aocontraeixo.
[0028] Alternativamente, o motor a combustão é desconectado por meio do dispositivo de acoplamento, enquanto que ao mesmo tempo o primeiro suporte de roda planetária e a primeira roda solar são desconectados um do outro e o segundo suporte de roda planetária é desconectado da segunda roda solar. Um par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária é conectado ao contraeixo e um par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária também é conectado ao contraeixo.
[0029] O método para dar partida em o motor a combustão compreende a etapa de conectar o eixo de saída do motor a combustão ao eixo de entrada da caixa de engrenagens, por meio do dispositivo de acoplamento disposto entre o eixo de saída e o eixo de entrada. O método também compreende a etapa de controlar a primeira e a segunda máquinas elétricas, de tal maneira que o motor a combustão seja inicializado.
[0030] De acordo com o método, o eixo de saída do motor a combustão é conectado ao eixo de entrada da caixa de engrenagens, controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas de tal maneira que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o eixo de saída do motor a combustão e o eixo de entrada da caixa de engrenagens. Visto que o eixo de saída do motor a combustão está em uma paralisação, a primeira máquina elétrica é controlada de tal maneira que o eixo de entrada da caixa de engrenagens pare. A velocidade de rotação síncrona é, desse modo, igual a zero. A segunda máquina elétrica é, enquanto isso, controlada de tal maneira que um torque desejado seja alcançado no eixo de saída da caixa de engrenagens. Adequadamente, a segunda máquina elétrica é controlada de tal maneira que a primeira máquina elétrica possa compensar o torque de reação alcançado pela segunda máquina elétrica e, ao mesmo tempo, alcançar uma velocidade de rotação síncrona entre o eixo de saída do motor a combustão e o eixo de entrada da caixa de engrenagens. Quando o eixo de entrada da caixa de engrenagens for interrompido, o dispositivo de acoplamento é controlado de tal maneira que o eixo de saída do motor a combustão e o eixo de entrada da caixa de engrenagens sejam conectados.
[0031] O motor a combustão é preferencialmente inicializado controlando a primeira e a segunda máquinas elétricas de tal maneira que um torque, exigido para dar partida em o motor a combustão, seja alcançado no eixo de saída do motor a combustão ao mesmo tempo que um torque predeterminado desejado é alcançado no eixo de saída da caixa de engrenagens. O modo como a primeira e a segunda máquinas elétricas, respectivamente, são controladas, é determinado por meio do equilíbrio entre o torque desejado do eixo de saída e o torque exigido para dar partida em o motor a combustão, para a engrenagem selecionada. Com valores predeterminados do torque exigido para dar partida em o motor a combustão e o torque de trem de potência desejado, pode ser determinado qual torque a primeira e a segunda máquinas elétricas, respectivamente, devem alcançar. Dessa maneira, o motor a combustão pode ser inicializado ao mesmo tempo que o trem de potência híbrido é operado eletricamente.
[0032] De acordo com uma modalidade, um primeiro suporte de roda planetária e uma primeira roda solar, dispostos na primeira engrenagem planetária, são conectados, enquanto um segundo suporte de roda planetária e uma segunda roda solar, dispostos na segunda engrenagem planetária, são desconectados. Além disso, um par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária é conectado ao contraeixo e um par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária também é conectado ao contraeixo. O método, então, compreende a etapa de, antes da etapa de conectar o eixo de saída do motor a combustão ao eixo de entrada da caixa de engrenagens, desconectar o primeiro suporte de roda planetária e a primeira roda solar um do outro. Preferencialmente isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas, de tal maneira que equilíbrio de torque seja alcançado na primeira engrenagem planetária, em que uma primeira unidade de acoplamento é deslocada, de modo que o primeiro suporte de roda planetária e a primeira roda solar sejam desconectados um do outro.
[0033] O equilíbrio de torque se refere a um estado em que um torque atua em uma engrenagem anelar disposta na engrenagem planetária, que representa o produto do torque que atua no suporte de roda planetária da engrenagem planetária e na relação de engrenagens 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 relação de engrenagens da engrenagem planetária). No caso de duas dentre as partes de componente da engrenagem planetária, isto é, a roda solar, a engrenagem anelar ou os suportes de roda planetária, serem conectados a uma unidade de acoplamento, essa unidade de acoplamento não transfere qualquer torque entre as partes da engrenagem planetária quando o equilíbrio de torque prevalece. Consequentemente, a unidade de acoplamento pode ser facilmente deslocada e as partes da engrenagem planetária são desconectadas.
[0034] De acordo com outra modalidade, o primeiro suporte de roda planetária e a primeira roda solar são desconectados, enquanto o segundo suporte de roda planetária e a segunda roda solar são conectados. Além disso, um par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária é conectado ao contraeixo e um par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária também é conectado ao contraeixo. O método, então, compreende a etapa de, antes da etapa de conectar o eixo de saída do motor a combustão ao eixo de entrada da caixa de engrenagens, desconectar o segundo suporte de roda planetária e a segunda roda solar um do outro. Preferencialmente, isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na segunda engrenagem planetária, em que uma segunda unidade de acoplamento é deslocada, de modo que o segundo suporte de roda planetária e a segunda roda solar sejam desconectados um do outro.
[0035] De acordo com outra modalidade, um primeiro suporte de roda planetária e uma primeira roda solar, dispostos na primeira engrenagem planetária, são conectados, e um segundo suporte de roda planetária e uma segunda roda solar, dispostos na segunda engrenagem planetária, também são conectados. Além disso, um par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária é conectado ao contraeixo e os pares de engrenagem conectados à segunda engrenagem planetária são desconectados do contraeixo. O método, então, compreende a etapa de, antes da etapa de conectar o eixo de saída do motor a combustão ao eixo de entrada da caixa de engrenagens, desconectar o primeiro suporte de roda planetária e a primeira roda solar um do outro. Preferencialmente isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas de tal maneira que equilíbrio de torque seja alcançado na primeira engrenagem planetária, em que uma primeira unidade de acoplamento é deslocada, de modo que o primeiro suporte de roda planetária e a primeira roda solar sejam desconectados um do outro. O método preferencialmente também compreende, após o motor a combustão ter sido inicializado, conectar um par de engrenagens, que é conectado à segunda engrenagem planetária, ao contraeixo, a fim de, desse modo, engatar uma engrenagem e facilitar o movimento desativado. Adequadamente, a conexão do par de engrenagens é realizada controlando-se o motor a combustão para alcançar uma velocidade de rotação síncrona entre o par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária e o contraeixo.
[0036] De acordo com outra modalidade, um primeiro suporte de roda planetária e uma segunda roda solar, dispostos na primeira engrenagem planetária, são conectados, e um segundo suporte de roda planetária e uma segunda roda solar, dispostos na segunda engrenagem planetária, também são conectados. Além disso, um par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária é conectado ao contraeixo e os pares de engrenagem conectados à segunda engrenagem planetária são desconectados do contraeixo. O método, então, compreende a etapa de, antes da etapa de conectar o eixo de saída do motor a combustão ao eixo de entrada da caixa de engrenagens, desconectar o primeiro suporte de roda planetária e a primeira roda solar um do outro. Preferencialmente isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas de tal maneira que equilíbrio de torque seja alcançado na primeira engrenagem planetária, em que uma primeira unidade de acoplamento é deslocada, de modo que o primeiro suporte de roda planetária e a primeira roda solar sejam desconectados um do outro. Subsequentemente, um par de engrenagens, que é conectado à segunda engrenagem planetária, é conectado ao contraeixo. Adequadamente, a conexão do par de engrenagens é realizada controlando-se a segunda máquina elétrica para alcançar uma velocidade de rotação síncrona entre o par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária e ao contraeixo. Subsequentemente, o segundo suporte de roda planetária e a segunda roda solar são desconectados um do outro. Preferencialmente, isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas de tal maneira que equilíbrio de torque seja alcançado na segunda engrenagem planetária, em que uma segunda unidade de acoplamento é deslocada, de modo que o segundo suporte de roda planetária e a segunda roda solar sejam desconectados um do outro. O método, então, compreende as etapas de conectar o eixo de saída do motor a combustão ao eixo de entrada da caixa de engrenagens e de inicializar o motor a combustão conforme descrito anteriormente.
[0037] De acordo com outra modalidade, um primeiro suporte de roda planetária e uma segunda roda solar, dispostos na primeira engrenagem planetária, são conectados, e um segundo suporte de roda planetária e uma segunda roda solar, dispostos na segunda engrenagem planetária, e uma segunda roda solar também são conectados. Além disso, o par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária é desconectado do contraeixo, enquanto um par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária é conectado ao contraeixo. O método, então, compreende a etapa de, antes da etapa de conectar o eixo de saída do motor a combustão ao eixo de entrada da caixa de engrenagens, desconectar o segundo suporte de roda planetária e a segunda roda solar um do outro. Preferencialmente, isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas de tal maneira que equilíbrio de torque seja alcançado na segunda engrenagem planetária, em que uma segunda unidade de acoplamento é deslocada, de modo que o segundo suporte de roda planetária e a segunda roda solar sejam desconectados um do outro. O método preferencialmente também compreende, após o motor a combustão ter sido inicializado, conectar um par de engrenagens, que é conectado à primeira engrenagem planetária, ao contraeixo, a fim de, desse modo, engatar uma engrenagem e facilitar o movimento desativado. Adequadamente, a conexão do par de engrenagens é realizada controlando-se a velocidade de motor do motor a combustão para alcançar uma velocidade de rotação síncrona entre o par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária e o contraeixo.
[0038] De acordo com outra modalidade, um primeiro suporte de roda planetária e uma segunda roda solar, dispostos na primeira engrenagem planetária, são conectados, e um segundo suporte de roda planetária e uma segunda roda solar, dispostos na segunda engrenagem planetária, também são conectados. Além disso, os pares de engrenagens conectados à primeira engrenagem planetária são desconectados do contraeixo, enquanto um par de engrenagens, que é conectado à segunda engrenagem planetária, é conectado ao contraeixo. O método, então, compreende a etapa de, antes da etapa de conectar o eixo de saída do motor a combustão ao eixo de entrada da caixa de engrenagens, primeiro desconectar o segundo suporte de roda planetária e a segunda roda solar um do outro. Preferencialmente, isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na segunda engrenagem planetária, em que uma segunda unidade de acoplamento é deslocada, de modo que o segundo suporte de roda planetária e a segunda roda solar sejam desconectados um do outro. Subsequentemente, um par de engrenagens, que é conectado à primeira engrenagem planetária, é conectado ao contraeixo. Adequadamente, a conexão do par de engrenagens é realizada controlando-se a primeira máquina elétrica para alcançar uma velocidade de rotação síncrona entre o par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária e ao contraeixo. Subsequentemente, o primeiro suporte de roda planetária e a primeira roda solar são desconectados um do outro. Preferencialmente isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na primeira engrenagem planetária, enquanto que uma primeira unidade de acoplamento é deslocada, de modo que o primeiro suporte de roda planetária e a primeira roda solar sejam desconectados um do outro. O método, então, compreende as etapas de conectar o eixo de saída do motor a combustão ao eixo de entrada da caixa de engrenagens e de inicializar o motor a combustão conforme descrito anteriormente.
[0039] De acordo com outra modalidade, um primeiro suporte de roda planetária e uma segunda roda solar, dispostos na primeira engrenagem planetária, são desconectados um do outro, e um segundo suporte de roda planetária e uma segunda roda solar, dispostos na segunda engrenagem planetária, também são desconectados um do outro. Além disso, um par de engrenagens conectado à primeira engrenagem planetária é conectado ao contraeixo e um par de engrenagens conectado à segunda engrenagem planetária também é conectado ao contraeixo. O método para dar partida em o motor a combustão, então, compreende as etapas de conectar o eixo de saída do motor a combustão ao eixo de entrada da caixa de engrenagens e de controlar a primeira e a segunda máquinas elétricas, de tal maneira que o motor a combustão seja inicializado.
[0040] De acordo com uma modalidade, o torque desejado é alcançado no eixo de saída por meio de um quinto par de engrenagens, disposto entre o eixo de saída e o contraeixo.
[0041] 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 desconectadas 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, em que a roda dentada correspondente é desconectada do contraeixo e um par de engrenagens pode ser conectado, em que a roda dentada correspondente é conectada ao contraeixo. Alternativamente, as engrenagens de pinhão dos pares de engrenagens podem ser dispostas para serem traváveis com e desconectáveis do primeiro ou no segundo eixo principal.
[0042] Cada um dos pares de engrenagens tem uma relação de engrenagens, que é adaptado para as características de acionamento desejadas do veículo. O par de engrenagens com a maior relação de engrenagens, em relação aos outros pares de engrenagens, é conectado adequadamente quando a menor engrenagem for engatada.
[0043] O eixo de entrada é conectado a um suporte de roda planetária, disposto na primeira engrenagem planetária. 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 da 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.
[0044] O primeiro suporte de roda planetária da primeira engrenagem planetária é, preferencialmente, conectado com a segunda roda solar da segunda engrenagem planetária. A primeira roda solar da primeira engrenagem planetária está preferencialmente conectada ao primeiro eixo principal e o segundo suporte de roda planetária da segunda engrenagem planetária é preferencialmente conectado ao segundo eixo principal. Desse modo, é obtida uma transmissão, que muda de marchas sem interrupção de torque. Alternativamente, o primeiro suporte de roda planetária da primeira engrenagem planetária é conectado com a segunda engrenagem anelar da segunda engrenagem planetária. Alternativamente, o primeiro eixo principal é conectado a uma primeira engrenagem anelar disposta na primeira engrenagem planetária.
[0045] Ao conectar um primeiro suporte de roda planetária da primeira engrenagem planetária a uma segunda roda solar da segunda engrenagem planetária, conectar uma primeira roda solar da primeira engrenagem planetária ao primeiro eixo principal e conectar um segundo suporte de roda planetária da segunda engrenagem planetária ao segundo eixo principal, uma transmissão é obtida, que se desloca sem qualquer interrupção de torque.
[0046] Um primeiro e uma segunda unidade de acoplamento são dispostos entre o suporte de roda planetária e a roda solar das respectivas engrenagens planetárias. A tarefa das unidades 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, da unidade de acoplamento, da roda solar e prossegue mais adiante até a caixa de engrenagens, que implica que as rodas planetárias não absorvem qualquer torque. Isso implica que a dimensão das rodas planetárias pode ser adaptada apenas para o torque da máquina elétrica em vez do torque do motor a combustão, que, por sua vez, significa que as rodas planetárias podem ser projetadas com dimensões menores. Desse modo, é obtido um dispositivo de acionamento, de acordo com a invenção, que tem uma construção compacto, um peso baixo e um custo de fabricação baixo.
[0047] As unidades de acoplamento e os mecanismos de travamento compreendem preferencialmente uma manga anelar, 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.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0048] É apresentada abaixo uma descrição, como um exemplo, de modalidades preferidas da invenção com referência aos desenhos incluídos, nos quais:
[0049] A Figura 1 mostra uma vista lateral esquemática de um veículo que compreende 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,
[0050] 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,
[0051] A Figura 3 mostra uma vista esquemática simplificada do trem de potência híbrido na Figura 2, e
[0052] As Figuras 4a a 4b mostram fluxogramas de métodos para dar partida em um motor a combustão em um trem de potência híbrido de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERIDAS DA INVENÇÃO
[0053] A Figura 1 esquematicamente mostra uma vista lateral de um veículo 1, que compreende uma caixa de engrenagens 2 e um motor a combustão 4, que são compreendidos em um trem de potência híbrido 3. O motor a combustão 4 é conectado à caixa de engrenagens 2 e a caixa de engrenagens 2 é conectada adicionalmente às rodas de acionamento 6 do veículo 1 através de um eixo propulsor 9. As rodas de acionamento 6 são equipadas com dispositivos de frenagem 7 para frenar o veículo 1.
[0054] 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 anelar 22, à qual um primeiro rotor 24 da 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. A segunda engrenagem planetária 12 tem uma segunda engrenagem anelar 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 o primeiro eixo principal 34 em paralelo com e próximo do segundo eixo principal 36. Também é possível dispor a primeira e a segunda roda solares 26 e 32, respectivamente, em paralelo com e próximas uma à outra. 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.
[0055] 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 do 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 acionar uma a outra. As máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, podem, consequentemente, acionar 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.
[0056] A primeira engrenagem planetária 10 é equipada com um primeiro suporte de roda planetária 50, na qual um primeiro conjunto de rodas planetárias 52 é montado. A segunda engrenagem planetária 12 é equipada com um segundo suporte de roda planetária 51, na qual um segundo conjunto de rodas planetárias 54 é montado. O primeiro conjunto de rodas planetárias 52 interage com a primeira engrenagem anelar 22 e com a primeira roda solar 26. O segundo conjunto de rodas planetárias 54 interage com a segunda engrenagem anelar 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 eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 também é conectado ao eixo de saída 97 do motor a combustão 4 por meio de um dispositivo de acoplamento 106. Abrindo-se o dispositivo de acoplamento 106, o motor a combustão 4 pode ser desconectado da caixa de engrenagens 2 e o veículo 1 pode, desse modo, ser operado eletricamente por meio da primeira e da segunda máquinas elétricas 14, 16. O dispositivo de acoplamento 106 pode consistir em seções equipadas com estrias, que interagem com uma manga de acoplamento. Alternativamente, o dispositivo de acoplamento 106 pode consistir em uma embreagem de tração.
[0057] Uma primeira unidade de acoplamento 56 é disposta entre a primeira roda solar 26 e o primeiro suporte de roda planetária 50. Dispondo-se a primeira unidade 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, portanto, não podem girar um em relação ao outro, o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 girará com velocidades rotacionais iguais.
[0058] Uma segunda unidade de acoplamento 58 é disposta entre a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51. Dispondo-se a segunda unidade 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, portanto, não podem girar um em relação ao outro, o segundo suporte de roda planetária 51 e a primeira roda solar 32 girará com velocidades rotacionais iguais.
[0059] Preferencialmente, a primeira e a segunda unidades 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.
[0060] A primeira e a segunda unidade 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 uma unidade de acoplamento adicional ou alternativa (não exibida) entre a primeira engrenagem anelar 22 e o primeiro suporte de roda planetária 50, e também dispor uma unidade de acoplamento adicional ou alternativa (não exibida) entre a segunda engrenagem anelar 28 e o segundo suporte de roda planetária 51.
[0061] 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. 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.
[0062] 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.
[0063] 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.
[0064] A primeira, a segunda, a terceira e a quarta rodas dentadas 64, 70, 76 e 82, respectivamente, podem ser travadas individualmente com e desconectadas a partir 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 desconectado, uma rotação relativa pode ocorrer entre as rodas dentadas 64, 70, 76 e 82 e o contraeixo 18. Os elementos de acoplamento 84, 86, 88 e 90, respectivamente, também podem consistir em embreagens por atrito. No contraeixo 18 uma quinta roda dentada 92 também é disposta, que engata com um uma sexta roda dentada 94, que é disposta no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2.
[0065] 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 ao 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 por meio de um quinto elemento de acoplamento 93.
[0066] Desconectando-se a quinta roda dentada 92, que é disposta para ser desconectável do contraeixo 18, é possível transferir torque a partir de uma segunda engrenagem planetária 12 ao contraeixo 18, por exemplo, através do segundo par de engrenagens 66, e para transferir, adicionalmente, torque do contraeixo 18 para o eixo de saída 20 através, por exemplo, do primeiro par de engrenagens 60. Desse modo, um número de passos de engrenagem é obtido, em que o torque a partir de uma dentre as engrenagens planetárias 10, 12 pode ser transferido para o contraeixo 18, e, adicionalmente, ao longo do contraeixo 18 para o eixo principal 34, 36 conectado com a segunda engrenagem planetária 10, 12, para 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.
[0067] A quinta roda dentada 92 pode ser travada a e desconectada 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 desconectado, 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.
[0068] 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 ocorre 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 ao 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, para finalmente transferir o torque através do mecanismo de acoplamento 96 para o eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2.
[0069] Durante a operação, a caixa de engrenagens 2 pode operar de modo que uma das rodas solares 26 e 32, respectivamente, sejam travadas com o primeiro e o segundo suportes de roda planetária 50 e 51, respectivamente, por meio da primeira e da segunda unidades 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 algumas situações de operação, as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, suprirão uma à outra com potência elétrica, independentemente do dispositivo de armazenamento de energia 46.
[0070] 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, aciona 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. 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. A desconexão do eixo de saída 97 do motor a combustão 4 pode ser realizada quando o veículo deve ser acionado por apenas uma ou ambas as máquinas elétricas 14 e 16, respectivamente, com o motor a combustão desligado. 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 à relação 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 e, portanto, torna-se necessário desconectar o eixo de saída 97 do motor a combustão 4.
[0071] 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 determinadas situações 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 outras situações 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 respectivos estatores 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 determinadas situações de operação, suprir uma à outra com potência elétrica, independentemente do dispositivo de armazenamento de energia 46.
[0072] A primeira e a segunda unidades de acoplamento 56 e 58, respectivamente, o primeiro, o segundo, o terceiro, o quarto e o quinto elementos de acoplamento 84, 86, 88, 90 e 93, respectivamente, o mecanismo de acoplamento 96 entre o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20, e o dispositivo de travamento 102 entre o primeiro suporte de roda planetária 50 e o alojamento de engrenagem 42, são conectados para o dispositivo de controle 48 através de suas respectivas mangas de acoplamento. 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 104 deslocar as mangas de acoplamento com elementos de potência alimentados eletricamente.
[0073] De acordo com 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.
[0074] 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. No entanto, é possível usar outro tipo de transmissão, tal como acionamentos por corrente e correia, para transferir velocidade de rotação e torque na caixa de engrenagens 2.
[0075] 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.
[0076] 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 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 ao 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 em diversos pares de engrenagens.
[0077] Abaixo, as modalidades para dar partida em o motor a combustão 4 são descritas.
[0078] De acordo com uma modalidade, o motor a combustão 4 é desconectado do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 por meio do dispositivo de acoplamento 106, enquanto simultaneamente o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 são desconectados um do outro e o segundo suporte de roda planetária 51 é desconectado da segunda roda solar 32. Um par de engrenagens G1, que é conectado à primeira engrenagem planetária 10, é conectado ao contraeixo 18 e um par de engrenagens G2, que é conectado à segunda engrenagem planetária 12, também é conectado ao contraeixo 18. O método para dar partida em o motor a combustão 4, então, compreende a etapa de conectar o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 ao eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 por meio do dispositivo de acoplamento 106. A primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 são controladas, de modo que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2, e, em seguida, o dispositivo de acoplamento 106 é controlado de modo que ambos os eixos 97, 8 sejam conectados. O método também compreende a etapa de controlar a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16, de modo que o motor a combustão 4 seja inicializado. Isso significa que a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16, respectivamente, são controladas de modo que um torque suficiente Tvolante seja obtido no eixo 97 par ao motor a combustão 4, enquanto um torque predeterminado desejado Tdrv é alcançado no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens. Como a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16, respectivamente, são controladas, é determinado equilibrando entre o torque desejado Tdrv no eixo de saída 20 e o torque exigido Tvolante para dar partida em o motor a combustão 4, para a engrenagem selecionada. O torque Tvolante obtido no motor a combustão 4 é determinado pela equação E1 abaixo:
Figure img0001
[0079] TEM1 é o torque fornecido pela primeira máquina elétrica 14 e Tem2 é o torque fornecido pela segunda máquina elétrica 16, S1 é o número de dentes na primeira roda solar 26, R1 é o número de dentes na primeira engrenagem anelar 22, S2 é o número de dentes na segunda roda solar e R2 é o número de dentes na segunda engrenagem anelar 28. Nos casos em que o par de engrenagens G3, que é conectado com o contraeixo 18 e ao eixo de saída 20, é conectado e travado no contraeixo 18, e de um mecanismo de acoplamento S6, 96, disposto entre o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20 é aberto, o torque TD desejado no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens, também chamado de torque de trem de potência, pode ser obtido através de uma combinação de torque da primeira e da segunda máquinas elétricas 14, 16, de acordo com a equação E2 abaixo:
Figure img0002
[0080] G1 é a relação de engrenagens entre o primeiro eixo principal 34 e o contraeixo 18, G2 é a relação de engrenagens entre o segundo eixo principal 36 e o contraeixo 18, e G3 é a relação de engrenagens entre o contraeixo 18 e o eixo de saída 20, para os pares de engrenagens conectados selecionados G1, G2, G3.
[0081] Nos casos em que o par de engrenagens G3, que é conectado com o contraeixo 18 e ao eixo de saída 20, é desconectado do contraeixo 18, e em que o mecanismo de acoplamento S6, 96 é travado e, desse modo, conecta o primeiro eixo principal 34 e o eixo de saída 20, o torque Tdvr no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens é determinado pela equação E2' abaixo:
Figure img0003
[0082] Com valores predeterminados do torque Tvolante, exigidos para dar partida em o motor a combustão 4 e o torque de trem de potência desejado Tdrv, as duas equações E1, E2 ou alternativamente E1, E2' podem ser solucionadas, a fim de determinar qual torque a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16, respectivamente, devem alcançar. Dessa maneira, o motor a combustão 4 pode ser inicializado ao mesmo tempo que o trem de potência híbrido é acionado eletricamente.
[0083] De acordo com outra modalidade, o motor a combustão 4 é desconectado por meio do dispositivo de acoplamento 106, enquanto simultaneamente o primeiro suporte de roda planetária 50 é conectado à primeira roda solar 26 e o segundo suporte de roda planetária 51 é desconectado da segunda roda solar 32. Alternativamente, o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 são desconectados um do outro e o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32 são conectados. Um par de engrenagens G1, que é conectado à primeira engrenagem planetária 10, é conectado ao contraeixo e um par de engrenagens G2, que é conectado à segunda engrenagem planetária 12, também é conectado ao contraeixo. O quinto par de engrenagens G3 é adequadamente conectado e travado no contraeixo 18. O método de inicializar o motor a combustão 4, então, compreende a etapa de desconectar o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 um do outro ou, alternativamente, de desconectar o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32 um do outro, dependendo em qual estão conectados. A desconexão é alcançada controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas 14, 16 de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na engrenagem planetária atual 10, 12, e, em seguida, uma unidade de acoplamento 56, 58 é deslocada, de modo que o suporte de roda planetária 50, 51 e a roda solar 26, 32 sejam desconectados um do outro. Subsequentemente, o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 é conectado ao eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2, por meio do dispositivo de acoplamento 106 e a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 são controladas para dar partida em o motor a combustão 4 de acordo com a modalidade descrita acima.
[0084] De acordo com outra modalidade, o motor a combustão 4 é desconectado do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 por meio do dispositivo de acoplamento 106, enquanto simultaneamente o primeiro suporte de roda planetária 50 é conectado à primeira roda solar 26 e o segundo suporte de roda planetária 51 é conectado à segunda roda solar 32. Um par de engrenagens G1, que é conectado à primeira engrenagem planetária 10, é conectado ao contraeixo 18 e os pares de engrenagens G2, que são conectados à segunda engrenagem planetária 12, são desconectados do contraeixo 18. O quinto par de engrenagens G3 é adequadamente conectado e travado no contraeixo 18. O método, então, compreende a etapa de desconectar o primeiro suporte de roda planetária 50, disposto na primeira engrenagem planetária 10 e a primeira roda solar 26 um do outro. Isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas 14, 16 de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na primeira engrenagem planetária 10, em que a primeira unidade de acoplamento 56 é deslocada, de modo que o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 sejam desconectados um do outro. O método também compreende a etapa de conectar um par de engrenagens G2, que é conectado à segunda engrenagem planetária 12, ao contraeixo 18. A segunda máquina elétrica 16 é controlada de modo que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o par de engrenagens G2, conectado à segunda engrenagem planetária 12 e o contraeixo 18. Subsequentemente, um elemento de acoplamento (por exemplo 86, 90) é controlado de modo que o par de engrenagens G2 é conectado ao contraeixo 18. O método também compreende a etapa de desconectar o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32 um do outro, controlando a primeira e/ou a segunda máquina elétrica 14, 16 de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na segunda engrenagem planetária 12, em que a segunda unidade de acoplamento 58 é deslocada, de modo que o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32 sejam desconectados um do outro. O método também compreende as etapas para subsequentemente conectar o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 ao eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2, por meio do dispositivo de acoplamento 106 e controlar a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 para dar partida em o motor a combustão 4 de acordo com as modalidades descritas acima.
[0085] De acordo com outra modalidade, o motor a combustão 4 é desconectado do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 por meio do dispositivo de acoplamento 106, enquanto simultaneamente o primeiro suporte de roda planetária 50 é conectado à primeira roda solar 26 e o segundo suporte de roda planetária 51 é conectado à segunda roda solar 32. Um par de engrenagens G1, que é conectado à primeira engrenagem planetária 10, é conectado ao contraeixo 18 e os pares de engrenagens G2, que são conectados à segunda engrenagem planetária 12, são desconectados do contraeixo 18. O quinto par de engrenagens G3 é adequadamente conectado e travado no contraeixo 18. O método, então, compreende a etapa de desconectar o primeiro suporte de roda planetária 50, disposto na primeira engrenagem planetária 10 e a primeira roda solar 26 um do outro. Isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas 14, 16 de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na primeira engrenagem planetária 10, em que a primeira unidade de acoplamento 56 é deslocada, de modo que o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 sejam desconectados um do outro. O método também compreende as etapas de conectar o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 ao eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2, por meio do dispositivo de acoplamento 106 e de controlar a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 para dar partida em o motor a combustão 4 de acordo com as modalidades descritas acima, com a diferença de que a segunda máquina elétrica 16 não tem impacto sobre as equações E2 e E2’. O método também adequadamente compreende a etapa de conectar um par de engrenagens G2, que é conectado à segunda engrenagem planetária 12, ao contraeixo 18. O motor a combustão 4 é, desse modo controlado, de modo que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o par de engrenagens G2, conectado à segunda engrenagem planetária 12 e ao contraeixo 18. Subsequentemente, um elemento de acoplamento (por exemplo 86, 90) é controlado, de modo que o par de engrenagens G2 é conectado ao contraeixo 18. Dessa maneira, o acionamento após o motor a combustão ter sido inicializado é permitido.
[0086] De acordo com outra modalidade, o motor a combustão 4 é desconectado do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 por meio do dispositivo de acoplamento 106, enquanto simultaneamente o primeiro suporte de roda planetária 50 é conectado à primeira roda solar 26 e o segundo suporte de roda planetária 51 é conectado à segunda roda solar 32. Um par de engrenagens G2, que é conectado à segunda engrenagem planetária 12, é conectado ao contraeixo 18 e os pares de engrenagens G1, conectados à primeira engrenagem planetária 10, são desconectados do contraeixo 18. O quinto par de engrenagens G3 é adequadamente conectado e travado no contraeixo 18. O método compreende as etapas de desconectar o segundo suporte de roda planetária 51, disposto na segunda engrenagem planetária 12 e a segunda roda solar 32 um do outro. Isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas 14, 16 de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na primeira engrenagem planetária 12, em que a segunda unidade de acoplamento 58 é deslocada, de modo que o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32 sejam desconectados um do outro. O método também compreende a etapa de conectar um par de engrenagens G1, que é conectado à primeira engrenagem planetária 10, ao contraeixo 18. A primeira máquina elétrica 14 é controlada de modo que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o par de engrenagens G1, conectado à primeira engrenagem planetária 10 e o contraeixo 18. Subsequentemente, um elemento de acoplamento (por exemplo 84, 88) é controlado de modo que o par de engrenagens G1 é conectado ao contraeixo 18. O método também compreende a etapa de desconectar o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 um do outro, controlando a primeira e/ou a segunda máquina elétrica 14, 16 de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na primeira engrenagem planetária 10, em que a primeira unidade de acoplamento 56 é deslocada, de modo que o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 sejam desconectados um do outro. O método também compreende as etapas de subsequentemente conectar o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 ao eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2, por meio do dispositivo de acoplamento 106 e controlar a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 para dar partida em o motor a combustão 4 de acordo com as modalidades descritas acima.
[0087] De acordo com outra modalidade, o motor a combustão 4 é desconectado do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 por meio do dispositivo de acoplamento 106, enquanto simultaneamente o primeiro suporte de roda planetária 50 é conectado à primeira roda solar 26 e o segundo suporte de roda planetária 51 é conectado à segunda roda solar 32. Um par de engrenagens G2, que é conectado à segunda engrenagem planetária 12, é conectado ao contraeixo 18 e os pares de engrenagens G1, conectados à primeira engrenagem planetária 10, são desconectados do contraeixo 18. O quinto par de engrenagens G3 é adequadamente conectado e travado no contraeixo 18. O método, então, compreende a etapa de desconectar o segundo suporte de roda planetária 51, disposto na segunda engrenagem planetária 12 e a segunda roda solar 32 um do outro. Isso é alcançado controlando a primeira e/ou a segunda máquinas elétricas 14, 16 de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na primeira engrenagem planetária 12, em que a segunda unidade de acoplamento 58 é deslocada, de modo que o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32 sejam desconectados um do outro. O método, então, compreende as etapas de conectar o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 ao eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2, por meio do dispositivo de acoplamento 106 e de controlar a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 para dar partida em o motor a combustão 4 de acordo com as modalidades descritas acima, com a diferença de que a primeira máquina elétrica 14 não tem impacto sobre as equações E2 e E2’. O método também compreende adequadamente a etapa de conectar um par de engrenagens G1, que é conectado à primeira engrenagem planetária 10, ao contraeixo 18. O motor a combustão 4 é, desse modo, controlado de modo que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o par de engrenagens G1, conectado à primeira engrenagem planetária 10 e ao contraeixo 18. Subsequentemente, um elemento de acoplamento (por exemplo 84, 88) é controlado de modo que o par de engrenagens G1 é conectado ao contraeixo 18. Dessa maneira, o acionamento após o motor a combustão ter sido inicializado é permitido.
[0088] A Figura 4a mostra um método para dar partida em 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, 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; e 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, em que o eixo de entrada 8 é conectado a um suporte de roda planetária 50, disposto na primeira engrenagem planetária 10 e o segundo eixo principal 36 é conectado a um suporte de roda planetária 51, disposto na segunda engrenagem planetária 12, sendo que o método compreende as etapas de:
[0089] a) conectar um eixo de saída 97 do motor a combustão 4 ao eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2, por meio de um dispositivo de acoplamento 106, disposto entre o eixo de saída 97 e o eixo de entrada 8; e
[0090] b) controlar a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 de modo que o motor a combustão 4 seja dado a partida.
[0091] Adequadamente, o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 é conectado ao eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2, controlando a primeira máquina elétrica 14 de modo que velocidade de rotação assíncrona seja alcançada entre o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2. Visto que o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 está em uma paralisação quando o dispositivo de acoplamento 106 é aberto, a primeira máquina elétrica 14 é controlada de modo que o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 pare. Quando o eixo de entrada 8 for interrompido, o dispositivo de acoplamento 106 é controlado de modo que o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 sejam conectados.
[0092] O motor a combustão é preferencialmente inicializado controlando a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16, de modo que um torque Tvolante, exigido para dar partida em o motor a combustão 4 seja alcançado no eixo de saída 97 do motor a combustão 4, enquanto simultaneamente um torque predeterminado desejado Tdrv é alcançado no eixo de saída 20 da caixa de engrenagens 2. Como a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16, respectivamente, são controladas, é determinado equilibrando entre o torque desejado Tdrv no eixo de saída 20 e o torque exigido Tvolante para dar partida em o motor a combustão 4, para a engrenagem selecionada.
[0093] A Figura 4b mostra um fluxograma relacionado a um método para dar partida em um motor a combustão 4 em um trem de potência híbrido 3, em que a primeira roda solar 26, e o primeiro suporte de roda planetária 50, dispostos na primeira embreagem planetária 10 são conectados e a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51, dispostos na segunda engrenagem planetária 12 são conectados. O par de engrenagens G1, 60, 72, que é conectado à primeira engrenagem planetária 10, é conectado ao contraeixo 18 por meio do elemento de acoplamento 84, 88 (consulte a Figura 2) e o par de engrenagens G2, 66, 78, que é conectado à segunda engrenagem planetária 12, é desconectado do contraeixo 18. O motor a combustão 4 é desconectado do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 por um dispositivo de acoplamento 106, disposto entre o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2. O motor a combustão 4 está, desse modo, em uma paralisação.
[0094] O método para dar partida em o motor a combustão 4 compreende a etapa c) de desconectar o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 um do outro, controlando a primeira e/ou a segunda máquina elétrica 14, 16 de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na primeira engrenagem planetária 10. Subsequentemente, uma segunda unidade de acoplamento 56 é deslocada, de modo que o primeiro suporte de roda planetária 50 e a primeira roda solar 26 sejam desconectados um do outro.
[0095] O método também compreende a etapa e) de conectar um par de engrenagens G2, 66, 78, que é conectado à segunda engrenagem planetária 12, ao contraeixo 18, controlando a segunda máquina elétrica 16, de modo que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o par de engrenagens G2, 66, 78, conectado à segunda engrenagem planetária 12 e o contraeixo 18. Subsequentemente, um elemento de acoplamento (por exemplo 86 ou 90) é controlado de modo que o par de engrenagens G2 66, 78 é conectado ao contraeixo 18.
[0096] O método, então, compreende a etapa d) de desconectar o segundo suporte de roda planetária 51, disposto na segunda engrenagem planetária 12 e uma segunda roda solar 32 um do outro, controlando a primeira e/ou a segunda máquina elétrica 14, 16 de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na segunda engrenagem planetária 12 e, em seguida, uma segunda unidade de acoplamento 58 é deslocada, de modo que o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32 sejam desconectados um do outro.
[0097] O método, então, compreende a etapa a) de conectar o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 ao eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 por meio do dispositivo de acoplamento 106. A primeira máquina elétrica 14 é controlada de modo que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 e, em seguida, o dispositivo de acoplamento 106 é controlado de modo que o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 sejam conectados.
[0098] O método também compreende a etapa b) de controlar a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 de modo que o motor a combustão 4 seja inicializado, equilibrando um torque desejado Tdrv no eixo de saída 20 e o torque exigido Tvolante para dar partida em o motor a combustão 4, para a engrenagem selecionada.
[0099] A Figura 4c mostra um fluxograma relacionado a um método para dar partida em um motor a combustão 4 em um trem de potência híbrido 3, em que a primeira roda solar 26 e o primeiro suporte de roda planetária 50, dispostos na primeira embreagem planetária 10 são conectados e a segunda roda solar 32 e o segundo suporte de roda planetária 51, dispostos na segunda engrenagem planetária 12 são conectados. O par de engrenagens G1, 60, 72, que é conectado à primeira engrenagem planetária 10, é desconectado do contraeixo 18 enquanto o par de engrenagens G2, 66, 78, que é conectado à segunda engrenagem planetária 12, é conectada ao contraeixo 18 por meio de elementos de acoplamento 86, 90 (consulte a Figura 2). O motor a combustão 4 é desconectado do eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 por um dispositivo de acoplamento 106, disposto entre o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2. O motor a combustão 4 está, desse modo, em uma paralisação.
[0100] O método de inicializar o motor a combustão 4 compreende a etapa d) de desconectar o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32 um do outro, controlando a primeira e/ou a segunda máquina elétrica 14, 16 de modo que equilíbrio de torque seja alcançado na segunda engrenagem planetária 12 e, em seguida, uma segunda unidade de acoplamento 58 é deslocada, de modo que o segundo suporte de roda planetária 51 e a segunda roda solar 32 sejam desconectados um do outro.
[0101] O método, então, compreende a etapa a) de conectar o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 ao eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 por meio do dispositivo de acoplamento 106. A primeira máquina elétrica 14 é controlada de modo que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 e, em seguida, o dispositivo de acoplamento 106 é controlado de modo que o eixo de saída 97 do motor a combustão 4 e o eixo de entrada 8 da caixa de engrenagens 2 sejam conectados.
[0102] O método também compreende a etapa b) de controlar a primeira e a segunda máquinas elétricas 14, 16 de modo que o motor a combustão 4 seja inicializado, equilibrando um torque desejado Tdrv no eixo de saída 20 e o torque exigido Tvolante para dar partida em o motor a combustão 4, para a engrenagem selecionada.
[0103] Após o motor a combustão 4 ter sido inicializado, o método adequadamente compreende a etapa f) de conectar um par de engrenagens G1, 60, 72, que é conectado à primeira engrenagem planetária 10, ao contraeixo 18, controlando o motor a combustão 4, de modo que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o par de engrenagens G1, 60 72, conectado à primeira engrenagem planetária 10 e o contraeixo 18. Dessa maneira, o acionamento é habilitado.
[0104] 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 dar partida em o motor a combustão 4 de acordo com a presente invenção.
[0105] 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.
[0106] 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.
[0107] Os componentes e os recursos especificados acima podem, na estrutura da invenção, serem combinados entre modalidades diferentes especificadas.

Claims (12)

1. Método para dar partida em 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), 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 ao eixo de saída (20); e um dispositivo de acoplamento (106) disposto entre um eixo de saída (97) do motor a combustão (4) e o eixo de entrada (8) da caixa de engrenagens (2), em que o 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 diretamente a um suporte de roda planetária (51), disposto na segunda engrenagem planetária (12), o método caracterizado pelas etapas de: a) conectar o eixo de saída (97) do motor a combustão (4) com o eixo de entrada (8) da caixa de engrenagens (2), por meio do dispositivo de acoplamento (106), em que conectar o eixo de saída (97) do motor a combustão (4) ao eixo de entrada (8) da caixa de engrenagens (2) compreende controlar a primeira máquina elétrica (14), de modo que o eixo de entrada (8) da caixa de engrenagens (2) pare, e controlar a segunda máquina elétrica (16), de modo que um torque desejado (Tdrv) no eixo de saída (20) é alcançado; e b) controlar as primeira e segunda máquinas elétricas (14, 16) de tal maneira que ao motor a combustão (4) seja dada a partida, equilibrando o torque desejado (Tdrv) no eixo de saída (20) e um torque exigido (Tvolante) para dar partida no motor a combustão (4), para uma engrenagem selecionada.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, na etapa a), controlar a primeira máquina elétrica (14) de tal maneira que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o eixo de saída (97) do motor a combustão (4) e o eixo de entrada (8) da caixa de engrenagens (2) e, em seguida, o dispositivo de acoplamento (106) é controlado de tal maneira que o eixo de saída (97) e o eixo de entrada (8) sejam conectados.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende, antes da etapa a): c) desconectar o primeiro suporte de roda planetária (50), disposto na primeira engrenagem planetária (10) e uma primeira roda solar (26), um do outro.
4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende, na etapa c), controlar a primeira e/ou a segunda máquina elétrica (14; 16) de tal maneira que equilíbrio de torque seja alcançado na primeira engrenagem planetária (10) e, em seguida, uma primeira unidade de acoplamento (56) seja deslocada, de modo que o primeiro suporte de roda planetária (50) e uma primeira roda solar (26) sejam desconectados um do outro.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende, antes da etapa a): d) desconectar o segundo suporte de roda planetária (51), disposto na segunda engrenagem planetária (12) e a segunda roda solar (32), um do outro.
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende, na etapa d), controlar a primeira e/ou a segunda máquina elétrica (14; 16) de tal maneira que equilíbrio de torque seja alcançado na segunda engrenagem planetária (12) e, em seguida, uma segunda unidade de acoplamento (58) seja deslocada, de modo que o segundo suporte de roda planetária (51) e uma segunda roda solar (32) sejam desconectados um do outro.
7. Método, de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que compreende, antes da etapa d): c) desconectar o primeiro suporte de roda planetária (50), disposto na primeira engrenagem planetária (10) e a primeira roda solar (26), um do outro e, subsequentemente, e) conectar um par de engrenagens (G2, 66, 78), que é conectado à segunda engrenagem planetária (12), a um contraeixo (18), que é conectado ao eixo de saída (20).
8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende, na etapa e), controlar a segunda máquina elétrica (16), de tal maneira que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o par de engrenagens (G2, 66, 78) conectado à segunda engrenagem planetária (12) e o contraeixo (18).
9. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende, antes da etapa a): d) desconectar um segundo suporte de roda planetária (51), disposto na segunda engrenagem planetária (12) e uma segunda roda solar (32), um do outro; e após a etapa b), f) conectar um par de engrenagens (G1, 60, 72), que é conectado à primeira engrenagem planetária (10) a um contraeixo (18), que é conectado ao eixo de saída (20).
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende, na etapa f), controlar a primeira máquina elétrica (14) de tal maneira que uma velocidade de rotação síncrona seja alcançada entre o par de engrenagens (G1, 60, 72) conectado à primeira engrenagem planetária (10) e ao contraeixo (18).
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o torque desejado (TD™) no eixo de saída (20) é alcançado por meio de um quinto par de engrenagens (G3, 21), disposto entre o eixo de saída (20) e o contraeixo (18).
12. Veículo caracterizado pelo fato de que compreende um sistema de transmissão 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), e um dispositivo de acoplamento (106) disposto entre um eixo de saída (97) do motor a combustão (4) e o eixo de entrada (8) da caixa de engrenagens (2), em que o motor a combustão é conectado a um primeiro suporte de roda planetária (50), disposto na primeira engrenagem planetária (10) por meio do eixo de entrada (8), e em que o segundo eixo principal (36) é conectado diretamente a um segundo suporte de roda planetária (51), disposto na segunda engrenagem planetária (12), em que o trem de potência híbrido (3) é disposto para ser controlado de acordo com o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.
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