CZ2020306A3 - Elektromechanický power-split systém s dvojvýstupovým planetovým mechanismem - Google Patents

Elektromechanický power-split systém s dvojvýstupovým planetovým mechanismem Download PDF

Info

Publication number
CZ2020306A3
CZ2020306A3 CZ2020306A CZ2020306A CZ2020306A3 CZ 2020306 A3 CZ2020306 A3 CZ 2020306A3 CZ 2020306 A CZ2020306 A CZ 2020306A CZ 2020306 A CZ2020306 A CZ 2020306A CZ 2020306 A3 CZ2020306 A3 CZ 2020306A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
output
motor generator
branch
speed
input
Prior art date
Application number
CZ2020306A
Other languages
English (en)
Inventor
Jan LUKÁŠ
Jan Ing. Lukáš
Jakub POSPÍŠIL
Jakub Ing. Pospíšil
Miroslav LUKEŠ
Miroslav Ing. Lukeš
Petr Němec
Petr Ing. Němec
Martin KRÁTKÝ
Martin Ing. Krátký
Original Assignee
Winning Steel S.R.O.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Winning Steel S.R.O. filed Critical Winning Steel S.R.O.
Priority to CZ2020306A priority Critical patent/CZ2020306A3/cs
Priority to BR112022024178A priority patent/BR112022024178A2/pt
Priority to EP21722376.7A priority patent/EP4107021B1/en
Priority to US17/926,734 priority patent/US11827101B2/en
Priority to CA3178598A priority patent/CA3178598C/en
Priority to MX2022015043A priority patent/MX2022015043A/es
Priority to PCT/CZ2021/050028 priority patent/WO2021239167A1/en
Publication of CZ2020306A3 publication Critical patent/CZ2020306A3/cs

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/40—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the assembly or relative disposition of components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/26—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K6/387—Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/54—Transmission for changing ratio
    • B60K6/547—Transmission for changing ratio the transmission being a stepped gearing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • 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
    • F16H3/724—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 using external powered electric machines
    • F16H3/725—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 using external powered electric machines with means to change ratio in the mechanical gearing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2200/00—Type of vehicle
    • B60Y2200/90—Vehicles comprising electric prime movers
    • B60Y2200/92—Hybrid vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/006—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion power being selectively transmitted by either one of the parallel flow paths
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Elektromechanický power-split systém s mechanickou větví zahrnuje spalovací motor (3) a elektrickou větev zahrnující první motorgenerátor (1) a druhý motorgenerátor (2). První motorgenerátor (1) je propojitelný se spalovacím motorem (3) a s druhým motorgenerátorem (2). V uvedeném systému je pro změnu poměru toku mechanické a elektrické větve umístěn planetový mechanismus (4) s dvojitými satelity (46) a čtyřmi vstupními/výstupními členy. Každý dvojitý satelit (46) je propojen s uvedenými čtyřmi vstupními/výstupními členy, kterými jsou první pár vstupních/výstupních členů tvořený centrálním kolem (41) první planetové řady a korunovým kolem (44), a druhý pár vstupních/výstupních členů tvořený centrálním kolem (43) druhé planetové řady a unášečem (45) satelitů. Každý ze dvou párů vstupních/výstupních členů zahrnuje dva vstupní členy planetového mechanismu (4). Jeden ze dvou vstupních členů je přitom propojen se spalovacím motorem (3) a druhý ze dvou vstupních členů je propojen s druhým motorgenerátorem (2). Zbývající druhý z uvedených dvou párů vstupních/výstupních členů zahrnuje dva výstupní členy planetového mechanismu (4).

Description

Název přihlášky vynálezu:
Elektromechanický power-split systém s dvojvýstupovým planetovým mechanismem
Anotace:
Elektromechanický power-split systém s mechanickou větví zahrnuje spalovací motor (3) a elektrickou větev zahrnující první motorgenerátor (1) a druhý motorgenerátor (2). První motorgenerátor (1) je propojitelný se spalovacím motorem (3) a s druhým motorgenerátorem (2). V uvedeném systému je pro změnu poměru toku mechanické a elektrické větve umístěn planetový mechanismus (4) s dvojitými satelity (46) a čtyřmi vstupními/výstupními členy. Každý dvojitý satelit (46) je propojen s uvedenými čtyřmi vstupními/výstupními členy, kterými jsou první pár vstupních/výstupních členů tvořený centrálním kolem (41) první planetové řady a korunovým kolem (44), a druhý pár vstupních/výstupních členů tvořený centrálním kolem (43) druhé planetové řady a unášečem (45) satelitů. Každý ze dvou párů vstupních/výstupních členů zahrnuje dva vstupní členy planetového mechanismu (4). Jeden ze dvou vstupních členů je přitom propojen se spalovacím motorem (3) a druhý ze dvou vstupních členů je propojen s druhým motorgenerátorem (2).
Zbývající druhý z uvedených dvou párů vstupních/výstupních členů zahrnuje dva výstupní členy planetového mechanismu (4).
CZ 2020 - 306 A3
Elektromechanický power-split system s dvojvýstupovým planetovým mechanismem
Oblast techniky
Vynález se týká elektromechanického hybridního pohonu kategorie power-split hybrid (hybridní pohon s děleným výkonem), resp. převodového ústrojí typu ECVT (diferenciální plynulá převodovka s elektrickou větví (electronic continuously variable transmission)), který je určen pro kategorii osobních a nákladních automobilů, autobusů, drážních vozidel, zemědělských, stavebních a speciálních pracovních strojů, popř. lodí.
Dosavadní stav techniky
Známá řešení hybridních pohonů typu power-split hybrid (ECVT) používají jako základní stavební prvek planetový mechanismus (planetový diferenciál), do kterého vstupují konstantní otáčky spalovacího motoru a variabilní otáčky elektromotoru. Výsledné výstupní otáčky jsou pak přiváděny přímo na poháněnou nápravu vozidla nebojsou doplněny o systém dalších planetových převodů vybavených soustavou spojek a brzd pro dosažení většího počtu převodových stupňů a pracovních rozsahů. Tato řešení jsou pak s ohledem na počet použitých planetových převodů, jejich lamelových či pásových spojek a brzd, ale výrobně složitá a poměrně nákladná. Řešení používající větší počet spojek a brzd zvyšuje celkové ztráty převodového ústrojí. Tyto ztráty jsou způsobeny třením rozepnutých třecích spojek a brzd, a také poměrně velkými momenty setrvačnosti všech spojek, jejichž otáčky se musí při změně převodu zvýšit či snížit.
Známá řešení CVT - diferenciálních převodovek s hydrostatickou větví mají nevýhodu v nízké účinnosti variabilní hydrostatické větve. Proto je výhodné takovou převodovku doplnit dalšími převody pro dosažení vyšší mechanické účinnosti.
Změna smyslu otáčení výstupních otáček je dosahována buďto pomocí hydrostatických jednotek, které ale musí mít značný regulační rozsah jak na straně hydrogenerátoru, tak na straně hydromotoru, což vede k dalšímu snížení účinnosti. Nebo je reverzace realizována přídavným mechanickým převodem pro zajištění lepší účinnosti.
V publikaci „BOSCH Automotive Handbook, R. Bosch GmbH, 2018“ (str. 817, 818, 828 a 829) je popsána architektura elektromechanických power-split hybridních systémů obecně zahrnujících mechanickou větev se spalovacím motorem, elektrickou větev s prvním a druhým motorgenerátorem, přičemž první motorgenerátor je propojitelný s mechanickou větví, dále planetový mechanismus a výstupní hřídel. Planetový mechanismus zajišťuje dělení výkonu, resp. jeho sumarizaci a u planetového mechanismu s centrálním kolem, korunovým kolem a jednoduchými satelity s unášečem satelitů jsou popsány dva módy dělení výkonu, a to na vstupu nebo na výstupu. V módu dělení výkonu na vstupu (input power-split) tvoří spalovací motor a první motorgenerátor vstupy do planetového mechanismu (např. spalovací motor na unášeč satelitů a první motorgenerátor na centrální kolo), zatímco druhý motorgenerátor tvoří výstup z planetového mechanismu (např. z korunového kola), a dále navazuje na výstupní hřídel. Naopak, v módu dělení výkonu na výstupu (output power-split) tvoří spalovací motor s prvním motorgenerátorem a druhý motorgenerátor vstupy do planetového mechanismu, zatímco výstupní hřídel tvoří výstup z planetového mechanismu. Dále je popsán princip a podmínky dělení výkonu mezi mechanickou a elektrickou větví u systémů typu ECVT.
V čínské patentové přihlášce CN 108215766 A je popsán třírozsahový elektromechanický powersplit hybridní systém s třemi zdroji energie, planetovým mechanismem, trojicí spojek, brzdou a redukčním převodovým mechanismem. Zařízení tedy zahrnuje první motorgenerátor (první zdroj energie), druhý motorgenerátor (druhý zdroj energie), spalovací motor (třetí zdroj energie), planetový mechanismus s dvojitými satelity, redukční převodový mechanismus a výstupní hřídel.
-1CZ 2020 - 306 A3
Planetový mechanismus zahrnuje korunové kolo propoj itelné se spalovacím motorem, brzdou a prvním motorgenerátorem přes třetí spojku; centrální kolo první planetové řady propojitelné s prvním motorgenerátorem přes první spojku; centrální kolo druhé planetové řady propojené s druhým motorgenerátorem; a dvojité satelity vždy duálním unášečem satelitů, který je na jedné straně propoj itelný s prvním motorgenerátorem přes druhou spojku a na druhé straně propoj itelný s redukčním převodovým mechanismem, výstupním hřídelem, a dále s poháněným členem. Zařízení má tři hybridní režimy dělící výkon, aby se přizpůsobily různým pracovním podmínkám a zlepšila se spotřeba paliva. Tří rozsahů je dosaženo za pomoci spínání a brzdění jednotlivých členů planetového mechanismu, k tomu je zapotřebí čtveřice spínacích/brzdících prvků, což zvyšuje složitost, nákladnost a snižuje spolehlivost a celého systému.
V japonské patentové přihlášce JP 2010208584 A je popsán jednorozsahový elektromechanický power-split hybridní systém zahrnující spalovací motor, první motorgenerátor, druhý motorgenerátor, brzdný mechanismus prvního motorgenerátoru, planetový mechanismus a převodový mechanismus. Planetový mechanismus zahrnuje korunové kolo propojitelné s převodovým mechanismem, druhým motorgenerátorem, a dále s poháněným členem; centrální kolo propojené s prvním motorgenerátorem ajeho brzdným mechanismem; a jednoduchý satelit s unášečem satelitů propojeným se spalovacím motorem. Díky jedinému pracovnímu rozsahu musí oba motorgenerátory pracovat v širokém otáčkovém rozsahu. Oblast jejich maximální účinnosti bývá ale obvykle užší. Maximální celkové účinnosti hybridního systému je dosaženo pouze při využití čistě mechanického přenosu výkonu, což je zde možné pouze v jednom bodě (tj. při jediné rychlosti vozidla).
Dále je v této přihlášce popsána varianta komplexního planetového mechanismu, který zahrnuje první a druhý planetový mechanismus pro propojení prvního motorgenerátoru s jeho brzdným mechanismem. První planetový mechanismus zahrnuje centrální kolo propojitelné s prvním motorgenerátorem, jednoduchý satelit s unášečem satelitů propojeným se vstupním hřídelem (a dále se spalovací motorem) a korunové kolo propojené s výstupním hřídelem (a dále s převodovým mechanismem, druhým motorgenerátorem a poháněným členem). Navazující druhý planetový mechanismus zahrnuje korunové kolo navazující na jednoduchý satelit prvního planetového mechanismu, dvojitý satelit s unášečem satelitů navazujícím na korunové kolo prvního planetového mechanismu a centrální kolo propojitelné s brzdným mechanismem prvního motorgenerátoru.
V americkém patentu US 8425377 B2 je popsán dvojrozsahový elektromechanický power-spilt hybridní systém zahrnující mechanickou větev se spalovacím motorem, elektrickou větev s generátorem, elektromotorem a trakčním akumulátorem, planetový mechanismus a dvoutokou převodovku s výstupním hřídelem. Planetový mechanismus zahrnuje centrální kolo propojitelné s generátorem přes brzdu, jednoduchý satelit s unášečem satelitů propojeným se spalovacím motorem a korunové kolo propojitelné s dvoutokou převodovkou přes první spojku. Dvoutoká převodovka má dva vstupy - přes první spojku z korunového kola planetového mechanismu a přes druhou spojku z elektromotoru, tj. elektromotor není přímo propojen s planetovým mechanismem. Systém má dva hybridní rozsahy, mechanickou reverzaci, možnost zablokování generátoru spojeného s centrálním kolem brzdou, čímž pak může pracovat jako motorgenerátor. Řešení využívá dva vstupy do dvoutoké převodovky, z nichž jeden je pomocí spojky propojen s hybridní větví a druhý je propojen s čistě elektrickou větví. Reverzace je řešena pomocí samostatného mechanismu pro změnu smyslu výstupních otáček. Počet součástí dvoutoké převodovky je vysoký v poměru k počtu dosažených rychlostních rozsahů, přitom není možná plynulá změna mezi rychlostními rozsahy.
V americké patentové přihlášce US 2019093737 AI je popsán vícerozsahový elektromechanický power-spilt hybridní systém zahrnující spalovací motor, první elektromotor, druhý elektromotor, výstupní hřídel a komplexní planetový mechanismus s prvním a druhým planetovým soukolím, které navzájem propojují ostatní prvky systému. Dvojice planetových soukolí je pomocí systému spojek a brzd vzájemně spojována, odpojována, nebo se blokují členy některých z těchto planet. Je
-2CZ 2020 - 306 A3 k tomu ale zapotřebí trojice nebo čtveřice třecích spojek a/nebo brzd značně komplikovaných tvarů pro vzájemné spojování prvků zmiňovaných planetových mechanismů, popř. k jejich blokaci.
Podstata vynálezu
Cílem tohoto vynálezu je poskytnout elektromechanický power-split systém, který ve srovnání jednak se stávajícími systémy s nízkým počtem pracovních rozsahů umožňuje jejich zvýšení, a tím i zvýšení účinnosti, a jednak se stávajícími systémy s vysokým počtem pracovních rozsahů umožňuje rovněž vyšší účinnost z důvodu jednodušší konstrukce s nižšími ztrátami.
Dalším cílem tohoto vynálezu je poskytnout způsob použití výše popsaného elektromechanického power-split systému.
V prvním aspektu tohoto vynálezu má uvedený elektromechanický power-split systém mechanickou větev zahrnující spalovací motor a elektrickou větev zahrnující první motorgenerátor a druhý motorgenerátor, přičemž první motorgenerátor je propojitelný (pevně, přes převod nebo pomocí spojky) se spalovacím motorem a propojitelný (elektricky) rovněž s druhým motorgenerátorem. Podstatou tohoto vynálezu je konstrukce elektromechanického power-split hybridního pohonu, která je nová v tom, že jako sumarizační člen je pro změnu poměru toku mechanické a elektrické větve použit planetový mechanismus s dvojím vstupem a s dvojím výstupem. Vstup mechanické větve do planetového mechanismu je reprezentován spalovacím motorem a vstup elektrické větve do planetového mechanismu je reprezentován druhým motorgenerátorem, ačkoliv oba vstupy mohou být s planetovým mechanismem propojeny pomocí dalších hřídelí a/nebo ozubených kol.
Uvedený planetový mechanismus zahrnuje dvě planetové řady s dvojitými satelity a má čtyři vstupní/výstupní členy, které jsou rozděleny do dvou párů, přičemž každý dvojitý satelit je propojen se všemi uvedenými čtyřmi vstupními/výstupními členy. První pár vstupních/výstupních členů je tvořen centrálním kolem první planetové řady a korunovým kolem a druhý pár vstupních/výstupních členů je tvořen centrálním kolem druhé planetové řady a unášečem satelitů. Planetový mechanismus může zahrnovat alespoň dva dvojité satelity, např. dva, tři, čtyři nebo více dvojitých satelitů. Pod výrazem „planetová řada“ se rozumí planetové soukolí, které si lze představit pomocí rovin rovnoběžných s čely a procházejících jednotlivými záběry ozubených kol, která jsou součástí planetového mechanismu - kolik rovin procházejících jednotlivými záběry, tolik řad.
Obecně je možné čtveřici vstupních/výstupních členů planetového mechanismu propojit tak, že dva členy v rámci jednoho páru tvoří vstup od spalovacího motoru a druhého motorgenerátoru, zatímco zbývající členy v rámci druhého páru jsou pak výstupní. S odkazem na podstatu tohoto vynálezu tedy platí, že kterýkoliv jeden z uvedených dvou párů vstupních/výstupních členů zahrnuje dva vstupní členy planetového mechanismu, přičemž jeden ze dvou vstupních členů je propojen se spalovacím motorem a druhý ze dvou vstupních členů je propojen s druhým motorgenerátorem, zatímco zbývající druhý z uvedených dvou párů vstupních/výstupních členů zahrnuje dva výstupní členy planetového mechanismu. Oba výstupní členy přitom tvoří ekvivalentní výstupy z planetového mechanismu, lišící se pouze reprezentací sudých a lichých rychlostních rozsahů. Výstupní členy planetového mechanismu jsou propojitelné s výstupním blokem o dvou větvích, a mechanicky dále s výstupním hřídelem, přičemž každý z výstupních členů je propojitelný právě s jednou z větví výstupního bloku.
Při ekvivalenci výstupních členů a rozdělení čtyř vstupních/výstupních členů na dva páry existují celkem 4 kombinace (označené písmeny a) až d)) vstupních členů planetového mechanismu:
a) spalovací motor je propojen s centrálním kolem první planetové řady a druhý motorgenerátor je propojen s korunovým kolem.
-3CZ 2020 - 306 A3
b) spalovací motor je propojen s korunovým kolem a druhý motorgenerátor je propojen s centrálním kolem první planetové řady.
c) spalovací motor je propojen s centrálním kolem druhé planetové řady a druhý motorgenerátor je propojen s unášečem satelitů.
d) spalovací motor je propojen s unášečem satelitů a druhý motorgenerátor je propojen s centrálním kolem druhé planetové řady.
Systém je osazen dvojicí elektrických strojů - prvním a druhým motorgenerátorem. Motorgenerátory jsou elektricky spojeny a řízeny pomocí alespoň jednoho frekvenčního měniče či regulátoru. Systém může být dále osazen trakčním akumulátorem, sloužícím pro navýšení výkonu Power boost nebo pro rekuperační ukládání energie nebo pro čistě elektrický pohon systému při stojícím spalovacím motoru. Trakční akumulátor může sloužit pro kombinaci výše zmíněných funkcí a může být dobíjen i mimo jízdu, při stojícím vozidle z vnější elektrické sítě, tzv. plug-in hybrid. Dvojice elektrických strojů (motorgenerátorů), vzájemně elektricky propojených a doplněných možným elektrickým příslušenstvím tak tvoří regulační větev sloužící k plynulé změně velikosti i smyslu otáček a tím i převodového poměru celého elektromechanického power-split systému.
Elektromechanický power-split systém s dvojicí motorgenerátorů pomocí tohoto uspořádání umožní výstupní členy planetového mechanismu propojit s dvoutokou převodovkou, zvýšit tak počet pracovních rozsahů, což vede k optimalizaci otáčkových rozsahů prvního a druhého motorgenerátorů, čímž je možno dosáhnout nižších ztrát než u výše uvedených řešení hybridních pohonů. Další předností je schopnost udržovat spalovací motor v režimu nejnižší měrné spotřeby paliva a tím docílit významné snížení spotřeby paliva a také emisí CO2, což je hlavním cílem hybridních pohonů. Toto uspořádání je výhodné i ve své výrobní jednoduchosti a poměrně nízkém počtu součástí, takže i jeho výroba by v rámci vzájemného porovnání sofistikovaných pohonných systémů měla být méně nákladná než dnes známá hybridní řešení, což má v neposlední řadě význam i z hlediska spotřebované energie a surovin pro jeho výrobu.
Na výstupní členy planetového mechanismu navazuje výstupní blok o dvou větvích, který s výhodou zahrnuje jednak spojku první větve a spojku druhé větve, a jednak dvoutokou převodovku nebo převod. Výstupní blok je dále mechanicky propoj itelný s výstupním hřídelem, na který může navazovat poháněný člen, např. nápravu vozidla, lodní šroub, poháněnou část stroje apod. Každý z výstupních členů je propojitelný právě s jednou z větví výstupního bloku, přičemž první větev výstupního bloku zahrnuje jednak první větev dvoutoké převodovky nebo převodu a jednak spojku první větve, zatímco druhá větev výstupního bloku zahrnuje jednak druhou větev dvoutoké převodovky nebo převodu a jednak spojku druhé větve. Je nutno doplnit, že první větev dvoutoké převodovky nebo převodu může zahrnovat sudé převodové stupně a druhá větev liché převodové stupně, nebo naopak první větev může zahrnovat liché převodové stupně a druhá větev sudé převodové stupně, čímž je zabezpečena ekvivalence obou větví výstupního bloku v rámci kinematického uspořádání systému. Samotné sudé a liché převodové stupně se liší pouze v převodových poměrech, nikoliv v kinematickém uspořádání.
Pod výrazem „propojitelný“ se v celém rozsahu této přihlášky myslí propojení, které jednak může být pevné (např. hřídel a ozubené kolo), otočné (např. dvě ozubená kola) nebo odnímatelné, resp. spínatelné (např. spojka), jednak může být elektrické nebo mechanické nebo elektromechanické, a jednak může být přímé (dva bezprostředně sousedící prvky) nebo nepřímé (dva bezprostředně nesousedící prvky).
V jednom provedení je kterýkoliv jeden ze dvou výstupních členů planetového mechanismu propojen se spojkou první větve, zatímco zbývající druhý ze dvou výstupních členů planetového mechanismu je propojen se spojkou druhé větve, které jsou tedy uspořádány paralelně. Na ně navazuje dvoutoká převodovka nebo převod o dvou větvích, která/který je mechanicky
-4CZ 2020 - 306 A3 propoj itelná/ý s výstupním hřídelem. Pod výrazem „převod“ je myšlen jednoduchý převod ve srovnání se složitější dvoutokou převodovkou.
V dalším provedení jsou oba výstupní členy planetového mechanismu propojitelné s dvoutokou převodovkou nebo převodem. Platí, že kterýkoliv jeden ze dvou výstupních členů je propojen s jednou z větví dvoutoké převodovky nebo převodu, zatímco zbývající druhý ze dvou výstupních členů je propojen s druhou z větví dvoutoké převodovky nebo převodu. Na dvoutokou převodovku nebo převod navazují spojka první větve a spojka druhé větve, které mohou být uspořádány koaxiálně nebo paralelně a jsou mechanicky propoj itelné s výstupním hřídelem.
Použití dvoutoké převodovky se spojkou první větve a spojkou druhé větve v těchto provedeních (ve srovnání s převodem) zvyšuje počet převodových rozsahů měnitelných pod zatížením, což vede ke zvýšení účinnosti hybridního pohonu. Řešení zahrnující dvoutokou převodovku je vhodné obzvláště pro vozidla s širokým rozsahem pracovních rychlostí.
Pro vozidla a pracovní stroje s malým rozsahem pracovních rychlostí je konstrukce výstupního bloku jednodušší v tom, že obsahuje spojku první větve, spojku druhé větve a převod. V obou těchto provedeních je pak výstupní blok propojitelný s výstupním hřídelem.
Z důvodů rozměrů a okolní zástavby systému lze uspořádat spojky první a druhé větve před nebo až za dvoutokou převodovku, resp. převod.
Obecně ve všech provedeních platí, že při rostoucích otáčkách druhého motorgenerátoru je otáčkový trend u jednoho ze dvou výstupních členů planetového mechanismu vzestupný (rostoucí) a u druhého ze dvou výstupních členů planetového mechanismu sestupný (klesající). Převodové poměry první a druhé větve výstupního bloku jsou takové, že v průběhu regulace otáček druhého motorgenerátoru se otáčkové trendy první a druhé větve výstupního bloku protnou v jednom bodě pro umožnění plynulého přechodu mezi rychlostními rozsahy bez skokové změny otáček a točivého momentu.
Dalším aspektem tohoto vynálezu je způsob použití výše popsaného elektromechanického powersplit systému, kde:
• planetový mechanismus sumarizuje vstupní otáčky ze spalovacího motoru a vstupní otáčky z druhého motorgenerátoru, přičemž dva výstupní členy planetového mechanismu jsou propojeny s výstupním blokem a pouze jedna ze dvou větví výstupního bloku je využita pro přenos výkonu na výstupní hřídel, zatímco druhá ze dvou větví výstupního bloku je nevyužita pro přenos výkonu na výstupní hřídel; a • plynulá změna výstupních otáček z výstupního bloku je regulována změnou vstupních otáček z druhého motorgenerátoru.
Otáčkový rozsah výstupních členů planetového mechanismu, daný regulací otáček druhého motorgenerátoru v kombinaci s jednotlivými převodovými poměry dvoutoké převodovky nebo převodu, tedy dává jednotlivé rychlostní rozsahy hybridního systému. Pod výrazem „využití větve výstupního bloku pro přenos výkonu na výstupní hřídel“ se rozumí sepnutí spojky první nebo druhé větve, a v případě dvoutoké převodovky rovněž kterékoliv jedné synchronizační spojky v rámci dané větve. Pod výrazem „nevyužití větve výstupního bloku pro přenos výkonu na výstupní hřídel“ se rozumí rozepnutí alespoň jedné spojky v rámci první nebo druhé větve, včetně spojky první nebo druhé větve a/nebo kterékoliv jedné synchronizační spojky v rámci dané větve.
S výhodou jsou vstupní otáčky ze spalovacího motoru v planetovém mechanismu konstantní a vstupní otáčky z druhého motorgenerátoru v planetovém mechanismu variabilní.
-5CZ 2020 - 306 A3
S výhodou je dále vyrovnání vstupních a výstupních otáček té spojky první, případně druhé větve, která je rozepnutá, regulováno změnou vstupních otáček z druhého motorgenerátoru. Po vyrovnání otáček před a za uvedenou rozepnutou spojkou dojde k sepnutí rozepnuté a k rozepnutí sepnuté spojky, čímž dojde k výměně spojek a k přeřazení rychlostního rozsahu bez skokové změny točivého momentu a výstupních otáček z výstupního bloku a vstupních otáček ze spalovacího motoru.
S výhodou je smysl otáčení výstupních otáček výstupního bloku při lichém pracovním rozsahu reverzován pomocí regulace smyslu otáček druhého motorgenerátoru v rozsahu záporných hodnot, zatímco smysl otáčení výstupních otáček výstupního bloku při sudém pracovním rozsahu je reverzován pomocí regulace otáček druhého motorgenerátoru v rozsahu kladných hodnot. Pod výrazem „regulace otáček“ se rozumí zvyšování nebo snižování otáček.
Ke změně smyslu otáček dochází už na výstupu z planetového mechanismu za pomoci vhodné regulace otáček druhého motorgenerátoru, tomu odpovídá smysl otáčení výstupního hřídele výstupního bloku navazujícího na výstupní hřídel. K reverzaci otáček výstupního hřídele výstupního bloku tak dojde bez pomoci dodatečných zařízení jako jsou ozubená soukolí s vloženým kolem spínaná pomocí synchronizačních spojek nebo mokrých či suchých třecích spojek.
V provedení se stojícím spalovacím motorem (tj. při čistě elektrickém pohonu) jsou oba výstupní členy planetového mechanismu poháněny pouze druhým motorgenerátorem. Plynulou změnu výstupních otáček, přeřazení nebo reverzaci lze dosáhnout jak v hybridním, tak i v elektrickém pracovním režimu, kdy spalovací motor stojí a těchto úkonů je dosaženo regulací otáček druhého motorgenerátoru.
Objasnění výkresů
Vynález je blíže osvětlen pomocí výkresů, kde:
• na obr. 1 je znázorněno propojení mechanické a elektrické větve s planetovým mechanismem sloužícím pro sumarizaci vstupních otáček spalovacího motoru a druhého motorgenerátoru;
• na obr. 2a-d jsou znázorněny příklady propojení (kombinace a, b, c, d) jednotlivých vstupních/výstupních členů planetového mechanismu s prvky reprezentujícími vstup ze spalovacího motoru a druhého motorgenerátoru a výstup ke spojce první a druhé větve;
• na obr. 3a je znázorněno vícerozsahové uspořádání výstupního bloku s dvoutokou převodovkou, kde výstupní členy planetového mechanismu přímo navazují na spojku první a druhé větve v paralelním uspořádání;
• na obr. 3b je znázorněno dvourozsahové uspořádání výstupního bloku s převodem, kde výstupní členy planetového mechanismu přímo navazují na spojku první a druhé větve v paralelním uspořádání;
• na obr. 3c je znázorněno vícerozsahové uspořádání výstupního bloku s dvoutokou převodovkou, kde výstupní členy planetového mechanismu přímo navazují na dvoutokou převodovku, a až dále na spojku první a druhé větve v koaxiálním uspořádání;
• na obr. 3d je znázorněno dvourozsahové uspořádání výstupního bloku s převodem, kde výstupní členy planetového mechanismu přímo navazují na převod, a až dále na spojku první a druhé větve v koaxiálním uspořádání;
-6CZ 2020 - 306 A3 • na obr. 3e je znázorněn detail převodu z obr. 3b, analogicky i z obr. 3d;
• na obr. 4a je znázorněno celkové kinematické uspořádání jednoho provedení elektromechanického hybridního power-split systému, na základě kombinací z obr. 2a a 3 a;
• na obr. 4b je znázorněno celkové kinematické uspořádání dalšího provedení elektromechanického hybridního power-split systému, na základě kombinací z obr. 2b a 3a; a • na obr. 4c je znázorněno celkové kinematické uspořádání jednoho provedení elektromechanického hybridního power-split systému, na základě kombinací z obr. 2a a 3a, přičemž všechny vstupy a výstupy z planetového mechanismu jsou s odpovídajícími navazujícími prvky propojeny přes dva páry vstupních, resp. výstupních hřídelí.
Příklady uskutečnění vynálezu
Vynález bude blíže osvětlen na příkladu jeho provedení s odkazem na příslušné výkresy. Je nasnadě, že níže uvedené popisy jsou ilustrativním vyjádřením aplikace principů tohoto vynálezu. Přitom je možné realizovat natémže principu více ze sebe vzájemně vycházejících provedení, které se mohou navzájem odlišovat použitím nebo nepoužitím některých součástí, vzájemnou záměnou propojení spalovacího motoru 3, a druhého motorgenerátoru 2 s jednotlivými vnitřními členy planetového mechanismu 4, nebo použitím různého počtu rychlostních rozsahů a synchronizačních spojek dvoutoké převodovky 32.
Obecné uspořádání tohoto vynálezu je znázorněno na obr. 1, kde je znázorněna mechanická větev se spalovacím motorem 3, elektrická větev s prvním motorgenerátorem 1 a druhým motorgenerátorem 2 a planetový mechanismus 4. V elektrické větvi jsou mezi prvním motorgenerátorem 1 a druhým motorgenerátorem 2 zapojeny jednotlivé frekvenční měniče 51, 52 a trakční akumulátor 53, jejíž funkce je popsána níže. Vstup mechanické větve do planetového mechanismu 4 je reprezentován spalovacím motorem 3 a vstup elektrické větve do planetového mechanismu 4 je reprezentován druhým motorgenerátorem 2, zatímco výstup z planetového mechanismu 4 do dvou větví výstupního bloku 38 je reprezentován spojkou 5 první větve a spojkou 6 druhé větve.
Planetový mechanismus 4 podle kombinací na obr. 2a až 2d zahrnuje dvě planetové řady s dvojitými satelity 46 a čtyřmi vstupními/výstupními členy, které jsou rozděleny do dvou párů. První pár vstupních/výstupních členů je tvořen centrálním kolem 41 první planetové řady a korunovým kolem 44 a druhý pár vstupních/výstupních členů je tvořen centrálním kolem 43 druhé planetové řady a unášečem 45 satelitů.
Na obr. 2a je spalovací motor 3 propojen s centrálním kolem 41 první planetové řady a druhý motorgenerátor 2 propojen s korunovým kolem 44. Centrální kolo 43 druhé planetové řady je propojeno s první větví výstupní bloku 38 a unášeč 45 satelitů je propojen s druhou větví výstupního bloku 38, i když v tomto případě můžou být první a druhá větev výstupního bloku 38 navzájem zaměněny.
Na obr. 2b je spalovací motor 3 je propojen s korunovým kolem 44 a druhý motorgenerátor 2 je propojen s centrálním kolem 41 první planetové řady. Centrální kolo 43 druhé planetové řady je propojeno s první větví výstupní bloku 38 a unášeč 45 satelitů je propojen s druhou větví výstupního bloku 38, i když v tomto případě můžou být první a druhá větev výstupního bloku 38 navzájem zaměněny.
-7 CZ 2020 - 306 A3
Na obr. 2c je spalovací motor 3 je propojen s centrálním kolem 43 druhé planetové řady a druhý motorgenerátor 2 je propojen s unášečem 45 satelitů. Korunové kolo 44 je propojeno s první větví výstupního bloku 38 a centrální kolo 41 první planetové řady je propojeno s druhou větví výstupní bloku 38, i když v tomto případě můžou být první a druhá větev výstupního bloku 38 navzájem zaměněny.
Na obr. 2d je spalovací motor 3 je propojen s unášečem 45 satelitů a druhý motorgenerátor 2 je propojen s centrálním kolem 43 druhé planetové řady. Korunové kolo 44 je propojeno s první větví výstupního bloku 38 a centrální kolo 41 první planetové řady je propojeno s druhou větví výstupní bloku 38, i když v tomto případě můžou být první a druhá větev výstupního bloku 38 navzájem zaměněny.
Výstupní blok 38 podle kombinací na obr. 3a až 3d zahrnuje dvě větve, přičemž první větev výstupního bloku 38 zahrnuje jednak první větev dvoutoké převodovky 32 nebo převodu 33 a jednak spojku 5 první větve, zatímco druhá větev výstupního bloku 38 zahrnuje jednak druhou větev dvoutoké převodovky 32 nebo převodu 33 a jednak spojku 6 druhé větve. Každý z výstupních členů planetového mechanismu 4 je propojitelný právě s jednou z větví výstupního bloku 38. Detail převodu 33 je znázorněn na obr. 3e, kde lze vidět hřídel A 35 a hřídel B 36 na vstupu, přičemž tyto jsou propojeny přes svá ozubení s ozubeními 37 na výstupním hřídeli JO.
Na obr. 3a je jeden ze dvou výstupních členů planetového mechanismu 4 propojen se spojkou 5 první větve, zatímco zbývající druhý ze dvou výstupních členů planetového mechanismu 4 je propojen se spojkou 6 druhé větve, které jsou tedy uspořádány paralelně. Na ně navazuje dvoutoká převodovka 32 o dvou větvích, která je mechanicky propojitelná s poháněným členem 34, např. nápravou vozidla nebo lodním šroubem. Na obr. 3b je analogický výstupní blok 38 k obr. 3a, přičemž dvoutoká převodovka 32 je nahrazena převodem 33.
Na obr. 3c je jeden ze dvou výstupních členů planetového mechanismu 4 propojen s jednou z větví dvoutoké převodovky 32, zatímco zbývající druhý ze dvou výstupních členů je propojen s druhou z větví dvoutoké převodovky 32. Na dvoutokou převodovku 32 navazují spojka 5 první větve a spojka 6 druhé větve, které jsou uspořádány koaxiálně a jsou mechanicky propojitelné s poháněným členem 34, např. nápravou vozidla nebo lodním šroubem. Na obr. 3d je analogický výstupní blok 38 k obr. 3c, přičemž dvoutoká převodovka 32 je nahrazena převodem 33.
Konkrétní provedení vynálezu odpovídá uspořádání dle obr. 4a, kde je znázorněno kinematické schéma elektromechanického hybridního pohonu kategorie power-split hybrid se dvěma výstupními hřídeli, které odpovídá kombinaci uspořádání z obr. 2a a 3 a. V tomto provedení pohon zahrnuje spalovací motor 3, jenž je pomocí prvního hřídele 11 spojen s centrálním kolem 41 první planetové řady planetového mechanismu 4 a zajišťuje konstantní větev vstupních otáček.
První motorgenerátor 1 je pevně propojen se spalovacím motorem 3 a slouží jako zdroj či spotřebič elektrické energie řídící se dle potřeby druhého motorgenerátoru 2 nebo pro dobíjení akumulátorů. Umožňuje také funkci E-powerboost, která zvyšuje vstupní točivý moment sloučením točivých momentů prvního motorgenerátoru 1 a spalovacího motoru 3.
Druhý motorgenerátor 2 slouží pro změnu (zvyšování či snižování) otáček korunového kola 44 planetového mechanismu 4, se kterým je spojen přes převod tvořený ozubením 16 a ozubením 17 a zajišťuje tak variabilní větev vstupních otáček.
Planetový mechanismus 4 slouží ke sloučení vstupů od spalovacího motoru 3 a druhého motorgenerátoru 2. Je opatřen dvojicí výstupních členů, které tvoří unášeč 45 satelitů, propojený přes převod tvořený ozubením 18 a ozubením 19 s pátým hřídelem 20 a centrální kolo 43 druhé planetové řady, propojené přes převod tvořený ozubením 21 a ozubením 22 s šestým hřídelem 23.
-8CZ 2020 - 306 A3
Pátý hřídel 20 je propojen se spojkou 6 druhé větve a šestý hřídel 23 je propojen se spojkou 5 první větve. Obě tyto spojky slouží ke změně rychlostního rozsahu bez přerušení toku točivého momentu, čímž je umožněno další plynulé zvyšování či snižování výstupních otáček převodovky v následujícím zvoleném rychlostním rozsahu. Před vlastní změnou rychlostního rozsahu, danou vystřídáním přenosu momentu mezi spojkou 6 druhé větve a spojkou 5 první větve, dojde k předvolení vhodného vyššího či nižšího převodového stupně dvoutoké převodovky 32 pomocí elektromagneticky, hydraulicky, či pneumaticky ovládaných synchronizačních spojek 15, 9 první a druhé větve, tj. lichých převodových stupňů a sudých převodových stupňů.
Na obr. 4c je znázorněno uspořádání dle obr. 4a, přičemž vstupy a výstupy planetového mechanismu 4 jsou prodlouženy pomocí vstupních hřídelí 11, 12 a výstupních hřídelí 13, 14. V tomto uspořádání je přitom vstupní hřídel 11 (první hřídel 11) propojen s centrálním kolem 41 první planetové řady, vstupní hřídel 12 (druhý hřídel 12) s korunovým kolem 44, výstupní hřídel 13 (třetí hřídel 13) s unášečem 45 satelitů a výstupní hřídel 14 (čtvrtý hřídel 14) s centrálním kolem 43 druhé planetové řady.
Analogicky k obr. 4a, na obr. 4b je znázorněno další konkrétní provedení s kinematickým schématem elektromechanického hybridního pohonu kategorie power-split hybrid se dvěma výstupními hřídeli, které odpovídá kombinaci uspořádání z obr. 2b a 3a. Od obr. 4a se liší pouze vstupem spalovacího motoru 3 na korunové kolo 44 přes převod tvořený ozubením 16 a ozubením 17, a vstupem druhého motorgenerátoru 2 na centrální kolo 41 první planetové řady pomocí prvního hřídele 11. Vstupy konstantní a variabilní větve vstupních otáček jsou tedy na planetovém mechanismu 4 prohozeny v rámci jednoho páru vstupních/výstupních členů.
Popis pracovních režimů
Vynález umožňuje provoz v hybridním režimu, kdy poměr toku výkonu elektrickou a mechanickou větví se v průběhu provozu mění, nebo provoz v čistě elektrickém režimu pohonu. V hybridním režimu slouží k primární výrobě energie pro pohon spalovací motor 3, elektrický režim pohonu využívá jako zdroj energie pohonu trakční akumulátor 53. Trakční akumulátor 53 umožňuje při dostatečném nabití funkci E-powerboost, kde při poklesu otáček a nárůstu zatížení spalovacího motoru 3 dodává elektrickou energii do frekvenčního měniče 51 prvního motorgenerátoru i do frekvenčního měniče 52 druhého motorgenerátoru a díky tomu za pomoci prvního motorgenerátoru 1 a druhého motorgenerátoru 2 umožňuje dosáhnout maximální výkon pohonu, který je vyšší, než výkon spalovacího motoru 3. Pro oba režimy, hybridní i elektrický dále platí, že pro sudé lychlostní rozsahy vpřed i vzad je v činnosti spojka 5 první větve a synchronizační spojka 9 první větve. Dále jsou pro liché rychlostní rozsahy v činnosti spojka 6 druhé větve a synchronizační spojka 15 druhé větve. V hybridním režimu je vždy v činnosti spalovací motor 3, první motorgenerátor 1, i druhý motorgenerátor 2, přičemž oba motorgenerátory pracují dle schématu popsaného v tabulce obr. 5. V elektrickém režimu je spalovací motor 3 nečinný a první motorgenerátor 1 je v brzdném režimu. V obou režimech (hybridním i elektrickém) toto uspořádání umožňuje reverzaci otáček výstupů planetového mechanismu pomocí řízení otáček druhého motorgenerátoru 2, funkce prvního motorgenerátoru 1 přitom závisí na potřebě druhého motorgenerátoru 2.
Příklad činnosti vynálezu
Jako příklad pro zrychlování můžeme použít situaci, kdy převodovka pracuje při sepnuté spojce 6 druhé větve na zařazený první převodový stupeň, kdy osmé ozubení 25, které je součástí osmého hřídele 8, je v trvalém záběru se spoluzabírajícím druhým ozubeným kolem 27 převodovky připojeným pomocí synchronizační spojky 15 druhé větve na výstupní hřídel 10 převodovky.
Současně pomocí synchronizační spojky 9 první větve dojde k zařazení druhého rychlostního stupně, který je realizován pomocí záběru desátého ozubení 31, které je součástí sedmého hřídele 7 převodovky se spoluzabírajícím čtvrtým ozubeným kolem 29, které se tím rovněž spojí s výstupním hřídelem 10 převodovky. Pak následuje vystřídání přenosu momentu ze spojky 6 druhé
- 9 CZ 2020 - 306 A3 větve na spojku 5 první větve bez přerušení toku točivého momentu a elektronickou regulací otáček druhého motorgenerátoru 2 pokračuje plynulé zvyšování otáček výstupního hřídele 10 převodovky při zařazeném druhém rozsahu.
Při zrychlování s přechodem do třetího a čtvrtého rychlostního stupně je situace obdobná, jak bylo osvětleno na příkladu výše.
Jako příklad pro zpomalování můžeme použít situaci, kdy převodovka pracuje při sepnuté spojce 5 první větvena zařazený čtvrtý převodový stupeň, kdy deváté ozubení 30, které je součástí sedmého hřídele 7, je v trvalém záběru se spoluzabírajícím třetím ozubeným kolem 28 převodovky připojeným pomocí synchronizační spojky 9 první větvena výstupní hřídel 10 převodovky.
Současně pomocí synchronizační spojky 15 druhé větve dojde k zařazení třetího rychlostního stupně, který je realizován pomocí záběru sedmého ozubení 24, které je součástí osmého hřídele 8 převodovky se spoluzabírajícím prvním ozubeným kolem 26 převodovky, které se tím rovněž spojí s výstupním hřídelem 10 převodovky. Pak následuje vystřídání přenosu momentu ze spojky 5 první větvena spojku 6 druhé větve bez přerušení toku točivého momentu a elektronickou regulací otáček druhého motorgenerátoru 2 pokračuje plynulé snižování otáček výstupního hřídele 10 převodovky při zařazeném třetím rozsahu.
Příklad výstupního bloku
Pro stroje s nízkou maximální rychlostí může být konstrukce výstupního bloku 38 jednodušší v tom, že obsahuje pouze spojky 5 první větve, spojky 6 druhé větve a převod 33. V takovém případě by se jednalo o dvojrozsahové provedení. Pro vozidla s vyšší maximální rychlostí je možno výstupy planetového mechanismu přivést do dvoutoké převodovky 32, která umožní zvýšení počtu rychlostních rozsahů s cílem zvýšení celkové účinnosti systému pro danou aplikaci.
Příklad regulace výstupních otáček z výstupního bloku 38
Planetový mechanismus 4 je využitý pro sumarizaci konstantních otáček spalovacího motoru 3 a variabilních otáček od druhého motorgenerátoru 2 a spojuje své dva výstupní členy 43 a 45 s dvoj icí vstupů do převodovky 23 a 20, kde pomocí spojky 5 první větve a spojky 6 druhé větve umožňuje přeřazení rychlostního rozsahu, aniž by došlo ke skokové změně vstupních a výstupních otáček. Navazující plynulá změna výstupních otáček nastává díky regulaci otáček druhého motorgenerátoru 2.
Při stojícím spalovacím motoru 3 je pohon pátého hřídele 20 a šestého hřídele 23 planetového mechanismu 4 realizován čistě elektrickou cestou - druhým motorgenerátorem 2.
Příklad reverzace výstupních otáček z výstupního bloku 38
K reverzaci otáček dochází už na výstupu z planetového mechanismu 4 za pomoci vhodné regulace otáček druhého motorgenerátoru 2. Tím dojde ke změně smyslu otáček unášeče 45 satelitů a centrálního kola 43 druhé planetové řady (viz obr. 4a), a díky tomu i výstupního hřídele JO převodovky. K reverzaci otáček výstupního hřídele převodovky 10 tak dojde bez pomoci dodatečných zařízení jako jsou ozubená soukolí s vloženým kolem spínaná pomocí synchronizačních spojek nebo mokrých či suchých třecích spojek.
Kinematické uspořádání planetového mechanismu 4 podle obr. 4a umožňuje reverzaci otáček unášeče 45 satelitů a centrálního kola 43 druhé planetové řady planetového mechanismu 4. Reverzace lze dosáhnout jak v hybridním, tak i v elektrickém pracovním režimu, kdy spalovací motor 3 stojí a reverzace je dosaženo vhodným způsobem regulace otáček druhého motorgenerátoru 2.
-10CZ 2020 - 306 A3
Tabulka základních pracovních režimů pro jízdu vpřed a vzad s kladným zatížením
režim 3 1 2 53 rychlostní rozsah vpřed i vzad
hybridní + - + +/0/- 1
+ + - 4-/0/- 2
+ - + 4-/0/- 3
+ + - 4-/0/- 4
elektrický 0 B + + 1
0 B + + 2
0 B + + 3
0 B + + 4
Kladné zatížení odkazuje na pohon, ze kterého je výkon na výstupní straně (tj. na výstupním hřídeli 10) odebírán, zatímco případné záporné zatížení odkazuje na pohon, do kterého je na výstupní straně (tj. na výstupním hřídeli 10) výkon dodáván.
V případě použití dvoutoké převodovky 32 ve výstupním bloku 38:
rychlostní rozsah vpřed i vzad 6 5 15 9
1 1 0 1 0
2 0 1 0 1
3 1 0 1* 0
4 0 1 0
V případě použití převodu 33 ve výstupním bloku 38:
rychlostní rozsah vpřed i vzad 6 5
1 1 0
2 0 1
Legenda:
+ motorický režim motorgenerátorů, přeměna elektrické energie na mechanickou, v případě spalovacího motoru 3 dodání mechanické energie do systému, v případě trakčního akumulátoru 53 dodávka energie do systému
0 vypnutý stav
1 sepnutý stav
- brzdný, resp. generátorický režim motorgenerátorů, přeměna mechanické energie na elektrickou, v případě spalovacího motoru 3 odběr energie ze systému (brzdění motorem), v případě trakčního akumulátoru 53 odběr energie ze systému trakčním akumulátorem
B člen je zabrzděn
* synchronizační spojka 15 je ve třetím rozsahu sepnuta na opačné straně jako u prvního rozsahu
** synchronizační spojka 9 je ve čtvrtém rozsahu sepnuta na opačné straně jako u druhého rozsahu
Průmyslová využitelnost
Tento typ elektromechanického power-split systému může být použit pro pohon nákladních automobilů, autobusů, drážních vozidel, zemědělských, stavebních a speciálních pracovních strojů, ale i osobních automobilů, popř. lodí.
-11CZ 2020 - 306 A3

Claims (12)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Elektromechanický power-split systém s mechanickou větví zahrnující spalovací motor (3) a s elektrickou větví zahrnující první motorgenerátor (1) a druhý motorgenerátor (2), přičemž první motorgenerátor (1) je propojitelný se spalovacím motorem (3) a s druhým motorgenerátorem (2), přičemž v uvedeném systému je pro změnu poměru toku mechanické a elektrické větve umístěn planetový mechanismus (4) s dvojitými satelity (46) a čtyřmi vstupními/výstupními členy, přičemž každý dvojitý satelit (46) je propojen s uvedenými čtyřmi vstupními/výstupními členy, kterými jsou první pár vstupních/výstupních členů tvořený centrálním kolem (41) první planetové řady a korunovým kolem (44), a druhý pár vstupních/výstupních členů tvořený centrálním kolem (43) druhé planetové řady a unášečem (45) satelitů, vyznačující se tím, že kterýkoliv jeden z uvedených dvou párů vstupních/výstupních členů zahrnuje dva vstupní členy planetového mechanismu (4), přičemž jeden ze dvou vstupních členů je propojen se spalovacím motorem (3) a druhý ze dvou vstupních členů je propojen s druhým motorgenerátorem (2), zatímco zbývající druhý z uvedených dvou párů vstupních/výstupních členů zahrnuje dva výstupní členy planetového mechanismu (4), přičemž výstupní členy planetového mechanismu (4) jsou propojitelné s výstupním blokem (38) o dvou větvích, a mechanicky dále s výstupním hřídelem (10), přičemž každý z výstupních členů je propojitelný právě s jednou z větví výstupního bloku (38).
  2. 2. Elektromechanický power-split systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že spalovací motor (3) je propojen s centrálním kolem (41) první planetové řady a druhý motorgenerátor (2) je propojen s korunovým kolem (44).
  3. 3. Elektromechanický power-split systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že spalovací motor (3) je propojen s korunovým kolem (44) a druhý motorgenerátor (2) je propojen s centrálním kolem (41) první planetové řady.
  4. 4. Elektromechanický power-split systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že spalovací motor (3) je propojen s centrálním kolem (43) druhé planetové řady a druhý motorgenerátor (2) je propojen s unášečem (45) satelitů.
  5. 5. Elektromechanický power-split systém podle nároku 1, vyznačující se tím, že spalovací motor (3) je propojen s unášečem (45) satelitů a druhý motorgenerátor (2) je propojen s centrálním kolem (43) druhé planetové řady.
  6. 6. Elektromechanický power-split systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že první větev výstupního bloku (38) zahrnuje první větev dvoutoké převodovky (32) a spojku (5) první větve, zatímco druhá větev výstupního bloku (38) zahrnuje druhou větev dvoutoké převodovky (32) a spojku (6) druhé větve.
  7. 7. Elektromechanický power-split systém podle kteréhokoliv z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že první větev výstupního bloku (38) zahrnuje první větev převodu (33) a spojku (5) první větve, zatímco druhá větev výstupního bloku (38) zahrnuje druhou větev převodu (33) a spojku (6) druhé větve.
  8. 8. Elektromechanický power-split systém podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že při rostoucích otáčkách druhého motorgenerátoru (2) je otáčkový trend u jednoho ze dvou výstupních členů planetového mechanismu (4) vzestupný a u druhého ze dvou výstupních členů planetového mechanismu (4) sestupný pro umožnění plynulého přechodu mezi rychlostními rozsahy bez skokové změny otáček a točivého momentu.
  9. 9. Způsob použití elektromechanického power-split systému podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačující se tím, že planetový mechanismus (4) sumarizuje vstupní otáčky ze spalovacího motoru (3) a vstupní otáčky z druhého motorgenerátoru (2), přičemž dva výstupní
    -12CZ 2020 - 306 A3 členy planetového mechanismu (4) jsou propojeny s výstupním blokem (38) a pouze jedna ze dvou větví výstupního bloku (38) je využita pro přenos výkonu na výstupní hřídel (10), zatímco druhá ze dvou větví výstupního bloku (38) je nevyužita pro přenos výkonu na výstupní hřídel (10), přičemž plynulá změna výstupních otáček z výstupního bloku (38) je regulována změnou vstupních otáček z druhého motorgenerátoru (2).
  10. 10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že vyrovnání vstupních a výstupních otáček té spojky (5, 6) první, případně druhé větve, která je rozepnutá, je regulováno změnou vstupních otáček z druhého motorgenerátoru (2), přičemž po vyrovnání otáček před a za uvedenou rozepnutou spojkou dojde k sepnutí rozepnuté a k rozepnutí sepnuté spojky, čímž dojde k přeřazení rychlostního rozsahu bez skokové změny točivého momentu a výstupních otáček z výstupního bloku (38) a vstupních otáček ze spalovacího motoru (3).
  11. 11. Způsob podle kteréhokoliv z nároků 9 až 10, vyznačující se tím, že smysl otáčení výstupních otáček výstupního bloku (38) při lichém pracovním rozsahu je reverzován pomocí regulace smyslu otáček druhého motorgenerátoru (2) v rozsahu záporných hodnot, zatímco smysl otáčení výstupních otáček výstupního bloku (38) při sudém pracovním rozsahu je reverzován pomocí regulace smyslu otáček druhého motorgenerátoru (2) v rozsahu kladných hodnot.
  12. 12. Způsob podle nároků 9 až 11, vyznačující se tím, že při stojícím spalovacím motoru (3) jsou oba výstupní členy planetového mechanismu (4) poháněny pouze druhým motorgenerátorem (2).
    5 výkresů
    Seznam vztahových značek
    1 první motorgenerátor
    2 druhý motorgenerátor
    3 spalovací motor
    4 planetový mechanismus
    5 spojka první větve
    6 spojka druhé větve
    7 sedmý hřídel
    8 osmý hřídel
    9 synchronizační spojka první větve
    10 výstupní hřídel výstupního bloku 3 8
    11 první hřídel
    12 druhý hřídel
    13 třetí hřídel
    14 čtvrtý hřídel
    15 synchronizační spojka druhé větve
    16 první ozubení
    17 druhé ozubení
    18 třetí ozubení
    19 čtvrté ozubení
    20 pátý hřídel
    21 páté ozubení
    22 šesté ozubení
    23 šestý hřídel
    24 sedmé ozubení
    25 osmé ozubení
    26 první ozubené kolo dvoutoké převodovky 32
    27 druhé ozubené kolo dvoutoké převodovky 32
    28 třetí ozubené kolo dvoutoké převodovky 32
    -13CZ 2020 - 306 A3 čtvrté ozubené kolo dvoutoké převodovky 32 deváté ozubení desáté ozubení dvoutoká převodovka převod poháněný člen hřídel A s ozubením hřídel B s ozubením ozubení výstupního hřídele 10 výstupní blok centrální kolo první planetové řady centrální kolo druhé planetové řady korunové kolo unášeč satelitů dvojitý satelit frekvenční měnič prvního motorgenerátoru 1 frekvenční měnič druhého motorgenerátoru 2 trakční akumulátor
    -14CZ 2020 - 306 A3
CZ2020306A 2020-05-28 2020-05-28 Elektromechanický power-split systém s dvojvýstupovým planetovým mechanismem CZ2020306A3 (cs)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020306A CZ2020306A3 (cs) 2020-05-28 2020-05-28 Elektromechanický power-split systém s dvojvýstupovým planetovým mechanismem
BR112022024178A BR112022024178A2 (pt) 2020-05-28 2021-03-10 Sistema eletromecânico de distribuição de potência
EP21722376.7A EP4107021B1 (en) 2020-05-28 2021-03-10 Electromechanical power-split system
US17/926,734 US11827101B2 (en) 2020-05-28 2021-03-10 Electromechanical power-split system and method of operating the same
CA3178598A CA3178598C (en) 2020-05-28 2021-03-10 Electromechanical power-split system with a two-output planetary gearset
MX2022015043A MX2022015043A (es) 2020-05-28 2021-03-10 Sistema electromecanico de division de potencia con un tren de engranajes planetarios de dos salidas.
PCT/CZ2021/050028 WO2021239167A1 (en) 2020-05-28 2021-03-10 Electromechanical power-split system and method of operating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2020306A CZ2020306A3 (cs) 2020-05-28 2020-05-28 Elektromechanický power-split systém s dvojvýstupovým planetovým mechanismem

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ2020306A3 true CZ2020306A3 (cs) 2022-01-26

Family

ID=75746100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2020306A CZ2020306A3 (cs) 2020-05-28 2020-05-28 Elektromechanický power-split systém s dvojvýstupovým planetovým mechanismem

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11827101B2 (cs)
EP (1) EP4107021B1 (cs)
BR (1) BR112022024178A2 (cs)
CA (1) CA3178598C (cs)
CZ (1) CZ2020306A3 (cs)
MX (1) MX2022015043A (cs)
WO (1) WO2021239167A1 (cs)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7252611B2 (en) * 2005-02-18 2007-08-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically variable transmission having two planetary gear sets with one interconnecting member and clutched input
ATE533969T1 (de) 2007-10-02 2011-12-15 Zahnradfabrik Friedrichshafen Leistungsverzweigungsgetriebe
KR101000132B1 (ko) * 2008-10-01 2010-12-10 현대자동차주식회사 차량의 하이브리드 구동장치
AT11545U1 (de) 2009-05-19 2010-12-15 Heinz Dipl Ing Aitzetmueller Leistungsverzweigungsgetriebe
US10086686B2 (en) * 2016-01-14 2018-10-02 Deere & Company Transmission with a mode selection apparatus
CN108116217B (zh) * 2017-12-20 2019-10-15 广州汽车集团股份有限公司 双行星排的混合动力耦合机构及机动车辆
CN107933285B (zh) * 2017-12-20 2019-10-18 广州汽车集团股份有限公司 新型混合动力耦合机构及机动车辆
CN113665346B (zh) * 2021-09-03 2023-06-23 哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司 一种行星轮系混合动力车辆传动装置
KR20230095296A (ko) * 2021-12-22 2023-06-29 현대자동차주식회사 하이브리드 차량용 동력전달장치
KR20230099044A (ko) * 2021-12-27 2023-07-04 현대자동차주식회사 하이브리드 차량용 동력전달장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP4107021C0 (en) 2023-09-20
MX2022015043A (es) 2023-01-24
US11827101B2 (en) 2023-11-28
CA3178598C (en) 2023-06-13
BR112022024178A2 (pt) 2023-01-24
EP4107021A1 (en) 2022-12-28
CA3178598A1 (en) 2021-12-02
EP4107021B1 (en) 2023-09-20
US20230191892A1 (en) 2023-06-22
WO2021239167A1 (en) 2021-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100523546C (zh) 具有六种固定速度比的电调变速箱
US7942776B2 (en) Two-mode electrically variable transmission
CN1898482B (zh) 具有四个固定传动比的双模式的复合分配模式的混合型机电变速器
CN101194114B (zh) 具有两个行星齿轮组连同一个互连部件和离合器联接输入部件的电动变速器
US8465387B2 (en) Output-split electrically-variable transmission with two planetary gear sets and two motor/generators
CN101563252B (zh) 混合驱动装置
CN107654591B (zh) 包含双行星齿轮组的多模式功率分流式混合动力变速器
CN102126425A (zh) 单个马达混合动力变速器
CN112440722B (zh) 混合动力装置和车辆
CN112440720B (zh) 混合动力装置和车辆
CN207683320U (zh) 一种双行星排双电机集成式混合动力传动装置
CZ2020306A3 (cs) Elektromechanický power-split systém s dvojvýstupovým planetovým mechanismem
KR20200022236A (ko) 차량용 동력전달장치
EP3145742B1 (en) Multi-mode modular electrically variable transmission
WO2022096041A1 (en) Electric power-split system with a two-output planetary gearset
CN112440717B (zh) 混合动力装置和车辆
CN112440718B (zh) 混合动力装置和车辆
US20190234492A1 (en) Vehicle drive device
CN112440715B (zh) 混合动力装置和车辆
CN216300765U (zh) 混合动力系统及车辆
CN112440716B (zh) 混合动力装置和车辆
CN111819097B (zh) 特别是作为传动系一部分的专用混动传动装置以及所述传动系的运行方式
CN112440719B (zh) 混合动力装置和车辆
CN116336143A (zh) 用于作业车辆的电子可变双路动力换挡变速器
CN112440724A (zh) 混合动力装置和车辆