ES2307695T3 - Sistema de propulsion de vehiculo hibrido con dispositivo de incremento del par, y procedimiento de propulsion del mismo. - Google Patents

Sistema de propulsion de vehiculo hibrido con dispositivo de incremento del par, y procedimiento de propulsion del mismo. Download PDF

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ES2307695T3 ES02023461T ES02023461T ES2307695T3 ES 2307695 T3 ES2307695 T3 ES 2307695T3 ES 02023461 T ES02023461 T ES 02023461T ES 02023461 T ES02023461 T ES 02023461T ES 2307695 T3 ES2307695 T3 ES 2307695T3
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Toshifumi Takaoka
Masakiyo Kojima
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Abstract

Un sistema de propulsión de vehículo híbrido que incluye un motor de combustión interna, un primer motorgenerador y un segundo motor-generador, comprendiendo el sistema un dispositivo de distribución de potencia (3), a través del cual se conecta un árbol de salida (2) del motor de combustión interna al primer motor-generador (MG1) y a un árbol de propulsión de las ruedas del vehículo híbrido, estando conectado el árbol de propulsión de las ruedas al segundo motor-generador (MG2); un dispositivo de incremento del par, que incrementa un par del árbol de propulsión de las ruedas de forma independiente del segundo motor-generador para así mejorar el arranque del motor de combustión interna realizado por el primer motor-generador a través del dispositivo de distribución de potencia (3); y un embrague (55) en una parte intermedia del árbol de propulsión de las ruedas, dividiendo el embrague el árbol de propulsión de las ruedas en una primera parte más cercana al dispositivo de incremento del par y una segunda parte más cercana a las ruedas, estando conectado el segundo motor-generador (MG2) a la segunda parte del árbol de propulsión de las ruedas, caracterizado porque una función del embrague se obtiene mediante una función de embrague de una caja de cambios (100) prevista en el árbol de propulsión de las ruedas del vehículo híbrido.

Description

Sistema de propulsión de vehículo híbrido con dispositivo de incremento del par, y procedimiento de propulsión del mismo.
Antecedentes de la invención 1. Campo de la invención
La invención se refiere a mejoras en el rendimiento de arranque del sistema de propulsión de un vehículo híbrido, que propulsa las ruedas utilizando un motor de combustión interna y un motor o motores eléctricos en combinación.
2. Descripción de la técnica relacionada
Dado que el reducir la contaminación del aire y conservar los recursos petrolíferos se ha convertido en un tema importante en los últimos años, los vehículos híbridos, operados propulsando las ruedas mediante una combinación de un motor de combustión interna y un motor o motores eléctricos, han atraído gran atención. La publicación de patente japonesa abierta a consulta por el público 11-198669 describe un sistema de propulsión de vehículo híbrido. En el sistema, un primer motor-generador está conectado en serie a un cigüeñal de un motor de combustión interna para así constituir un árbol de transmisión, que es accionado por el motor de combustión interna y/o el primer motor-generador eléctrico actuando como un motor. El árbol de transmisión y un árbol de salida de un segundo motor-generador están conectados respectivamente a un engranaje anular y un engranaje central de un mecanismo de engranaje planetario. Un soporte del mecanismo de engranaje planetario está conectado a una caja de cambios, sirviendo así como un árbol de salida. El sistema de propulsión de vehículo híbrido con la estructura anterior permite que el motor-generador accione directamente el cigüeñal del motor de combustión interna aplicando simplemente corriente eléctrica al primer motor-generador. Como resultado, puede arrancarse fácilmente el motor de combustión interna.
Se ha propuesto otro sistema de propulsión de vehículo híbrido que está dotado de caja de cambios, y que normalmente se requiere que esté dispuesta entre un árbol de salida de un motor de combustión interna y un eje del vehículo. En este sistema de propulsión, un motor eléctrico está adaptado para absorber de forma diferencial las diferencias en la velocidad de giro entre un árbol de salida de un motor de combustión interna y un eje del vehículo. Las diferencias están ocasionadas por una diferencia entre el par de propulsión respecto a la velocidad de giro requerida para la rueda del vehículo y la que se obtiene del motor de combustión interna. El sistema de propulsión antes mencionado del vehículo híbrido se muestra de modo esquemático en la figura 1.
Haciendo referencia a la figura 1, un motor de combustión interna 1 está montado en una estructura de vehículo (no mostrada). Un árbol de salida o un cigüeñal 2 del motor de combustión interna 1 está conectado a un soporte 7 de un mecanismo de engranaje planetario 3, que incluye un engranaje central 4, un engranaje anular 5 y engranajes planetarios 6. Un primer motor-generador (MG1) 8 incluye una bobina 9 y un rotor 10. El rotor 10 está conectado al engranaje central 4, mientras que la bobina 9 está soportada en la estructura del vehículo. Un extremo de un árbol propulsor 11 está conectado al engranaje anular 5. El mecanismo de engranaje planetario 3 sirve como un mecanismo de distribución de potencia para distribuir la potencia generada por el motor de combustión interna, a través del cigüeñal 2, al motor-generador 8 y al árbol propulsor 11, sirviendo así como una parte principal de un árbol de propulsión de las ruedas. Un segundo motor-generador (MG2) 12 está conectado a una parte intermedia del árbol propulsor 11. El segundo motor-generador 12 incluye una bobina 13, soportada en la estructura del vehículo, y un rotor 14. En el sistema de propulsión mostrado en la figura 1, por ejemplo, el rotor 14 está conectado al árbol propulsor 11 mediante el acoplamiento de un engranaje 16, soportado de forma giratoria en el rotor 14, a un engranaje 15 del árbol propulsor 11. Sin embargo, la conexión entre el rotor 14 y el árbol propulsor 11 puede realizarse de una forma arbitraria. El otro extremo del árbol propulsor 11 está conectado a un par de ejes 18 del vehículo a través de un diferencial 17. Una rueda 19 está unida a cada uno de los ejes 18 del vehículo.
En el sistema de propulsión mostrado en la figura 1, dado que el cigüeñal 2 y el soporte 7 giran de forma sincrónica, la velocidad de giro del cigüeñal 2 y el soporte 7 se denomina "Vc". Dado que el motor-generador 8 y el engranaje central 4 giran de forma sincrónica, la velocidad de giro del motor-generador 8 y el engranaje central 4 se denomina "Vs". El engranaje anular 5, el segundo motor-generador eléctrico 12 y las ruedas 19 giran unos respecto a otros, cada uno de ellos de forma correspondiente a la velocidad del vehículo. Las velocidades de giro del engranaje anular 5, el segundo motor-generador 12 y las ruedas 19 difieren en función de una relación entre el número de dientes de engranaje del engranaje 15 respecto al engranaje 16, una relación de reducción de velocidad en el diferencial 17, y el diámetro de neumático. Sin embargo, para mayor comodidad, en la siguiente descripción, la velocidad de giro del engranaje anular 5 se representará como la velocidad de giro de estos elementos, y se denominará "Vr".
La figura 2 muestra la relación entre la velocidad Vc de giro del motor de combustión interna y las velocidades Vs, Vr de giro de los dos motores-generadores MG1, MG2 en la estructura de propulsión para el vehículo híbrido con el motor de combustión interna y dos motores-generadores combinados con el mecanismo de engranaje planetario. La velocidad Vs de giro se obtiene de la siguiente ecuación:
Vs = (1+1/\rho)Vc - (1/\rho)Vr
donde \rho representa el número de dientes de engranaje del engranaje central respecto al engranaje anular (\rho<1), Vc se determina basándose en la velocidad de giro del motor de combustión interna, y Vr se determina basándose en la velocidad del vehículo.
Suponiendo que los pares ejercidos en el soporte, el engranaje central y la corona se denominan Tc, Ts y Tr, respectivamente, cada par se equilibra de la siguiente manera:
Ts : Tc : Tr = \rho/(1+\rho) : 1 : 1/(1+\rho)
Cuando cualquiera de estos elementos genera o absorbe el par, el par se transfiere entre estos elementos hasta que se equilibre la relación anterior.
En el vehículo híbrido que incluye el sistema de propulsión estructurado tal como se ha descrito anteriormente, las operaciones del motor de combustión interna, MG1 y MG2, se controlan mediante un controlador (no mostrado) basándose en comandos operativos proporcionados por un operario o conductor y el estado operativo del vehículo. Más concretamente, el controlador incluye un microprocesador para calcular una velocidad objetivo del vehículo y un par objetivo de propulsión de las ruedas basándose en un comando operativo del vehículo, emitido por el operario, y el estado operativo del vehículo, representado por la detección de señales de varios sensores. El controlador también calcula la corriente de salida disponible en un sistema de almacenamiento de potencia o la cantidad de potencia que es necesario generar y suministrar al sistema de almacenamiento de potencia basándose en un estado de carga del sistema de almacenamiento de potencia. El controlador determina además un modo operativo requerido del motor de combustión interna, que incluye un estado de suspensión y un modo operativo requerido o modo de generación de potencia de MG1 y MG2. El funcionamiento correspondiente del motor de combustión interna, MG1 y MG2, se controla basándose en los resultados calculados.
En el sistema de propulsión de vehículo híbrido estructurado tal como se indica anteriormente, cada uno de los valores de la velocidad de giro del motor de combustión interna Vc y la velocidad de giro correspondiente del vehículo Vr, y la correlación entre los valores correspondientes puede modificarse en gran medida si el cambio en estos valores puede ser absorbido mediante la velocidad Vs de giro de MG1. Éste es el motivo por el que el sistema de propulsión de vehículo híbrido 1 es capaz de operar sin una caja de cambios. Más concretamente, la relación entre las velocidades Vc y Vr de giro puede modificarse libremente mediante el ajuste del mecanismo de distribución de potencia. El sistema de propulsión de vehículo híbrido permite operar el motor (Vc>0) incluso cuando el vehículo está detenido, y permite detener el motor (Vc=0) incluso cuando el vehículo avanza (Vr>0). El sistema de propulsión de vehículo híbrido también permite que el vehículo se opere en sentido inverso (Vr<0) incluso cuando el motor está en funcionamiento o parado (Vc\geq0).
La velocidad de giro de MG2 cambia en función de la velocidad del vehículo. El estado de carga del sistema de almacenamiento de potencia básicamente no está relacionado con la velocidad del vehículo. Por tanto, resulta difícil utilizar MG2 como un generador de potencia para cargar el sistema de almacenamiento de potencia. MG1 sirve principalmente para cargar el sistema de almacenamiento de potencia, mientras que MG2 sirve principalmente para propulsar las ruedas del vehículo híbrido.
En el sistema de propulsión de vehículo híbrido con la estructura anterior, que se muestra en la figura 1, al arrancar el motor de combustión interna, se aplica electricidad a MG1 independientemente de si el vehículo está detenido (Vr=0) o en funcionamiento (Vr>0). Entonces, MG1 se opera en un sentido de avance hasta que la velocidad de giro Vs alcanza un valor predeterminado de acuerdo con el valor de la velocidad de giro Vr, de modo que la velocidad del motor Vc se aumenta a una velocidad que permite el arranque autónomo del motor de combustión interna.
Suponiendo que la línea que conecta Vs, Vc y Vr en la figura 2 se compara con una parte de una palanca, un extremo de la palanca, es decir, Vr, tiene que apoyarse en su lado inferior para elevar el punto correspondiente a Vc frente al arranque del motor de combustión interna elevando el otro extremo de la palanca, es decir, Vs. Vr se apoya en su lado inferior principalmente por medio del par en el sentido de propulsión hacia delante generado por MG2. El par de apoyo al arranque puede provocar insuficiencia en el par de propulsión generado por MG2 para operar el vehículo propulsando el eje. Un par de propulsión suficiente puede obtenerse incrementando la capacidad de MG2. Sin embargo, un incremento de capacidad de este tipo conduce a un aumento de los costes. Si MG2 no genera suficiente par de apoyo al arranque, el par de arranque se transfiere a las ruedas, produciendo así vibración en la estructura del vehículo. Tal como se ha descrito anteriormente, existen varias desventajas del sistema de propulsión empleado de forma general, en el que MG2 sirve principalmente para generar el par de arranque.
El documento EP1145896A1 describe una unidad de engranaje planetario, en la que un soporte planetario está unido a un motor, un engranaje central, a un motor y un engranaje anular, a un motor y un eje. Un embrague está dispuesto entre la unidad de engranaje planetario y el motor para conectar y desconectar la unidad de engranaje planetario con y del motor. También está previsto un freno para retener el engranaje anular en una posición liberada del embrague. El estado en el que el embrague está acoplado corresponde a la estructura de un vehículo híbrido paralelo. El estado en el que se libera el embrague y se activa el freno para retener el engranaje anular corresponde a la estructura de un vehículo híbrido en serie. La técnica de la presente invención cambia el modo de propulsión de acuerdo con el estado de conducción del vehículo híbrido, garantizando así una propulsión eficaz que saca ventaja de las características de los correspondientes modos de propulsión.
El documento WO01/07278 describe un sistema de propulsión electrodinámico para un vehículo que tiene, entre una fuente de propulsión y una caja de cambios, un accionamiento de engranaje planetario que incorpora tres elementos, en concreto, un engranaje central, un engranaje interno y un soporte de engranajes planetarios. Un primer elemento está conectado a la caja de cambios, un segundo elemento está conectado a la fuente de propulsión y un tercer elemento está unido a al menos un motor eléctrico, formándose así un elemento de arranque sin abrasión para el vehículo. Está previsto un convertidor de par de bloqueo (lock-up) para la formación del apoyo al par durante el procedimiento de arranque.
El objeto de la invención es proporcionar una estructura mejorada para un sistema de accionamiento de vehículo híbrido capaz de evitar vibraciones en una estructura de vehículo.
El objeto de la invención se alcanza mediante un aparato de propulsión según la reivindicación 1, y mediante un procedimiento según la reivindicación 6. Pueden implementarse realizaciones ventajosas de acuerdo con las reivindicaciones subordinadas.
Un sistema de propulsión para un vehículo híbrido que incluye un motor de combustión interna, un primer motor-generador, y un segundo motor-generador está dotado de un dispositivo de distribución de potencia, a través del cual un árbol de salida del motor de combustión interna está conectado con el primer motor-generador y un árbol de propulsión de las ruedas del vehículo híbrido. El árbol de propulsión de las ruedas está conectado con el segundo motor-generador y un dispositivo de incremento del par, que incrementa un par del árbol de propulsión de las ruedas de forma independiente del segundo motor-generador para apoyar el arranque del motor de combustión interna realizado por el motor-generador a través del dispositivo de distribución de potencia.
El término "motor-generador" representa literalmente un dispositivo que tiene funciones tanto de un motor como de un generador eléctrico. La invención se refiere a un rendimiento de propulsión de un sistema de propulsión de vehículo híbrido en un corto intervalo de tiempo, en el que el árbol de salida del motor de combustión interna está conectado con el primer motor-generador y el árbol de propulsión de las ruedas a través del mecanismo de distribución de potencia, y el segundo motor-generador está conectado con el árbol de propulsión de las ruedas. Expresado de otra manera, la invención no está relacionada con un rendimiento de propulsión de un sistema de propulsión de vehículo híbrido en un largo intervalo de tiempo, en el que el accionamiento del motor de combustión interna, la operación de propulsión del motor y la operación de carga del sistema de almacenamiento de potencia se realizan correlativamente. Por tanto, el primer y el segundo motor-generador pueden estar realizados como motores eléctricos. Generalmente, el verdadero sistema de propulsión del vehículo sólo emplea el segundo motor-generador como motor (sin embargo, puede servir como el dispositivo de generación de potencia). El primer motor-generador tiene que tener una función de generación de potencia de modo que constituya el sistema de propulsión del vehículo que está disponible a largo plazo. Por tanto, el motor-generador puede no tener una función de generación de potencia, sino únicamente un motor eléctrico.
El dispositivo de incremento del par puede ser un freno que restringe el giro del árbol de propulsión de las ruedas durante el arranque del motor de combustión interna. Además, el freno puede ser un freno unidireccional que permite que el árbol de propulsión de las ruedas gire en un primer sentido de giro en el que la rueda se propulsa hacia delante, e impide que el árbol de propulsión de las ruedas gire en un segundo sentido de giro opuesto al primer sentido de giro.
El dispositivo de incremento del par puede ser un dispositivo de bloqueo, que bloquea el dispositivo de distribución de potencia durante el arranque del motor de combustión interna.
El sistema de propulsión para un vehículo híbrido está dotado de un embrague en una parte intermedia del árbol de propulsión de las ruedas, dividiendo el embrague el árbol de propulsión de las ruedas en una primera parte cercana al dispositivo de incremento del par y una segunda parte cercana a las ruedas.
El segundo motor-generador está conectado a un punto de la segunda parte del árbol de propulsión de las ruedas.
El embrague puede ser un embrague unidireccional que conecta la primera parte con la segunda parte cuando la primera parte gira en un primer sentido de giro en el que las ruedas se propulsan hacia delante en relación con la segunda parte, e impide que la segunda parte gire respecto a la primera parte en el segundo sentido de giro opuesto al primer sentido de giro.
Una función del embrague se obtiene mediante una función de embrague de una caja de cambios prevista en el árbol de propulsión de las ruedas del vehículo híbrido.
En un procedimiento de propulsión de un motor de combustión interna de un vehículo híbrido que incluye un primer motor-generador, un segundo motor-generador y un dispositivo de distribución de potencia, un árbol de salida del motor de combustión interna está conectado al primer motor-generador y a un árbol de propulsión de las ruedas a través del dispositivo de distribución de potencia, el segundo motor-generador está conectado con el árbol de propulsión de las ruedas, y una caja de cambios está dispuesta en un punto intermedio del árbol de propulsión de las ruedas, de modo que el motor de combustión interna se arranca en un estado de detección del vehículo híbrido. En el procedimiento de propulsión, la caja de cambios se ajusta a un engranaje alto, y el motor de combustión interna se arranca utilizando el primer motor-generador a través del dispositivo de distribución de potencia.
Según la realización antes mencionada de la invención, si se proporciona un dispositivo que incrementa el par de apoyo al arranque del árbol de propulsión de las ruedas, además del segundo motor-generador, cuando el motor de combustión interna se arranca mediante el primer motor-generador a través del mecanismo de distribución de potencia, el segundo motor-generador no tiene que soportar la carga de generar el par de apoyo al arranque. Incluso si el motor se arranca durante el funcionamiento del vehículo accionado por el segundo motor-generador, puede suministrarse par suficiente para propulsar el vehículo a partir del segundo motor-generador. Además, el par de arranque no se transfiere a las ruedas a través del segundo motor-generador, impidiendo así que se perjudique la comodidad de la marcha.
Es importante que, cuando se arranca el motor de combustión interna, el par de apoyo al arranque se incremente mediante un dispositivo distinto del segundo motor-generador, que propulsa el eje utilizando el freno que restringe el giro del árbol de propulsión de las ruedas durante el arranque del motor de combustión interna, y un bloqueo del mecanismo de distribución de potencia.
Puede emplearse el freno unidireccional que impide el giro del árbol de propulsión de las ruedas en el primer sentido de giro para propulsar la rueda hacia delante, e impide el giro del árbol de propulsión de las ruedas en el segundo sentido de giro opuesto al primer sentido de giro. En este caso, un freno unidireccional de este tipo puede operarse de forma automática para apoyar el par de arranque para arrancar el motor de combustión interna sin interferir con el funcionamiento normal de la rueda propulsada por el motor de combustión interna.
El embrague desacopla la segunda parte de la primera parte operando el dispositivo para incrementar el par de apoyo al arranque para arrancar el motor, de modo que se impide la transferencia de la fluctuación en el par de arranque a las ruedas.
Cuando el segundo motor-generador está conectado mediante el embrague al árbol de propulsión de las ruedas en la segunda parte, las ruedas pueden ser propulsadas sin ningún problema únicamente mediante el segundo motor-generador. El embrague puede realizarse como embrague unidireccional en el que la segunda parte está conectada a la primera parte con el objetivo de girar la primera parte en el primer sentido de giro con respecto a la segunda parte, de modo que las ruedas se propulsen hacia delante, y se permite a la segunda parte girar con respecto a la primera parte en el segundo sentido de giro opuesto al primer sentido de giro. Durante el arranque del motor de combustión interna, la segunda parte conectada a la rueda puede mantenerse independiente de la fluctuación en el par de arranque.
En el caso de que la caja de cambios esté dispuesta en una parte intermedia del árbol de propulsión de las ruedas, la función de embrague de la caja de cambios puede utilizarse para dividir el árbol de propulsión de las ruedas en una primera parte situada junto al dispositivo de incremento del par para aumentar el par de apoyo al arranque y una segunda parte situada cerca de las ruedas.
La caja de cambios antes mencionada se desplaza a un engranaje alto para arrancar el motor de combustión interna en un estado detenido del vehículo, de modo que la caja de cambios se utiliza como el dispositivo para incrementar el par de apoyo al arranque. Cuando el valor de la relación del engranaje alto es 1, no puede utilizarse la caja de cambios en sí misma como el dispositivo de incremento del par para incrementar el par de apoyo al arranque. Sin embargo, en el caso en el que la caja de cambios está dispuesta en un punto intermedio del árbol de propulsión de las ruedas, la relación del engranaje de reducción del diferencial puede ser menor que la obtenida cuando no se proporciona caja de cambios cuando el par de rueda máximo posible requerido se mantiene igual. Por tanto, la caja de cambios dispuesta en el árbol de propulsión de las ruedas puede incrementar el par de apoyo al arranque que actúa en el mecanismo de entrega de potencia durante la conexión directa a la caja de cambios, en comparación con el caso en el que no se proporciona caja de cambios.
Breve descripción de los dibujos
La fig. 1 es una vista esquemática que ilustra la estructura de un sistema de propulsión de vehículo híbrido convencional;
la fig. 2 es un gráfico que ilustra una relación entre una velocidad Vc de giro de un motor de combustión interna, una velocidad Vs de giro de un motor-generador MG1 eléctrico y una velocidad Vr de giro de otro motor-generador MG2 eléctrico;
la fig. 3 es una vista esquemática que ilustra la estructura de un sistema de propulsión de vehículo híbrido según un ejemplo comparativo;
la fig. 4 es una vista esquemática que ilustra la estructura de un sistema de propulsión de vehículo híbrido según un segundo ejemplo comparativo;
la fig. 5 es una vista esquemática que ilustra la estructura de un sistema de propulsión de vehículo híbrido según un tercer ejemplo comparativo;
la fig. 6 es una vista esquemática que ilustra la estructura de un sistema de propulsión de vehículo híbrido según un cuarto ejemplo comparativo;
la fig. 7 es una vista esquemática que ilustra una realización de la invención en la que una caja de cambios está instalada en el sistema de propulsión de vehículo híbrido mostrado en la figura 1;
la fig. 8 es una vista esquemática que ilustra otra realización de la invención en la que una caja de cambios está instalada en el sistema de propulsión de vehículo híbrido mostrado en la figura 1; y
la fig. 9 es una vista esquemática que ilustra una caja de cambios de ejemplo utilizada en los sistemas de propulsión de vehículo híbrido mostrados en las figuras 7 y 8.
Descripción detallada de las realizaciones preferidas
Lo anterior y/u otros objetos, características y ventajas de la invención resultarán más claros a partir de la siguiente descripción de realizaciones preferidas en relación con los dibujos adjuntos, en los que se utilizan los mismos números para representar los mismos elementos y en los que:
la figura 3 es una vista esquemática de un ejemplo comparativo del sistema de propulsión de vehículo híbrido tal como se muestra en la figura 1, en el que un árbol de salida 2 de un motor de combustión interna 1 está conectado a un primer motor-generador 8 y un árbol de propulsión 11 de las ruedas a través de un mecanismo de distribución de potencia 3, y un segundo motor-generador 12 está conectado al árbol de propulsión 11 de las ruedas tal como en el sistema de propulsión mostrado en la figura 1. El sistema de propulsión está dotado de un dispositivo de incremento del par, que aumenta el par de arranque durante el arranque del motor de combustión interna 1, aparte del segundo motor-generador 12. Haciendo referencia a la figura 3, los elementos iguales o equivalentes a los mostrados en la figura 1 se designan mediante los mismos números y caracteres de referencia. El sistema de propulsión según el ejemplo comparativo está dotado de un embrague 51 en una parte intermedia del árbol de propulsión 11 de las ruedas. El embrague 51 divide el árbol de propulsión 11 de las ruedas en una primera parte, situada cerca del dispositivo de incremento del par de apoyo al arranque, y una segunda parte, situada junto a las ruedas 19 del vehículo.
Haciendo referencia a la figura 3, un árbol propulsor 11, como parte del árbol de propulsión 2 de las ruedas, está dividido en un punto intermedio situado más cerca del motor de combustión interna 1 que un engranaje 15 al que está conectado el motor-generador MG2 12. Más concretamente, el árbol propulsor 11 está dividido en una primera parte 11a situada más cerca del motor de combustión interna 1, y una segunda parte 11b situada más lejos del motor de combustión interna 1. Estas partes 11a y 11b pueden acoplarse o desacoplarse mediante un embrague 11. Un freno 52 restringe selectivamente el giro de la primera parte 11a.
Cuando el motor de combustión interna se arranca operando MG1 8 como un motor eléctrico, el freno 52 está acoplado para restringir el giro de la primera parte 11a para así restringir el giro del engranaje anular 5 del mecanismo de distribución de potencia 3. Como resultado, se obtiene apoyo reactivo en el engranaje anular 5, de modo que el motor de combustión interna puede arrancarse por medio de MG1 a través del mecanismo de distribución de potencia 3. El freno 52 que restringe el giro de la primera parte 11a puede impedir la transferencia de fluctuaciones en el par de arranque a la estructura del vehículo en forma de vibraciones. El desacoplamiento del embrague 51 puede impedir adicionalmente la transferencia de las fluctuaciones en el par de arranque a las ruedas a través de la segunda parte 11b. El embrague 51 está desacoplado durante el arranque del motor de combustión interna 1 para así realizar el arranque en un modo constante, independientemente del estado de funcionamiento del vehículo.
La figura 4 es una vista que muestra esquemáticamente un segundo ejemplo comparativo en el que el embrague 51 y el freno 52 del sistema de propulsión mostrado en la figura 3 se sustituyen por un embrague unidireccional 53 y un freno unidireccional 54, respectivamente. En la figura 4, elementos iguales o equivalentes a los mostrados en la figura 1 se designan mediante los mismos números y caracteres de referencia. Si se supone que el motor de combustión interna 1 se opera para girar el árbol de salida 2 en el sentido horario, visto desde el lado izquierdo de la figura 4, el engranaje anular 5 se propulsa en el sentido anti-horario, visto desde el lado izquierdo de la figura 4, mediante la fuerza de reacción generada por el motor MG1 8 para arrancar el motor de combustión interna 1. Si el freno unidireccional 54 está estructurado para impedir que la primera parte 11a del árbol de propulsión 11 de las ruedas gire en su sentido de giro, se permite que la primera parte 11a gire lo largo de la dirección de giro del motor de combustión interna 1, y el apoyo de reacción requerido para el engranaje anular 5 se obtiene únicamente cuando MG1 8 se opera para arrancar el motor de combustión interna 1. El embrague unidireccional 53 está acoplado cuando la primera parte 11a va a girar en el sentido horario, vista desde el lado izquierdo de la figura 4, con respecto a la segunda parte 11b, y permite el giro de la segunda parte 11b en el sentido anti-horario, visto desde el lado izquierdo, respecto a la primera parte 11a, de modo que la segunda parte 11b puede ser propulsada por el motor de combustión interna 1 y/o el MG1 8 en el sentido de avance. En el caso anterior, la rueda puede propulsarse en el sentido inverso por el MG2 12. Por tanto, incluso cuando el giro de la primera parte 11a en el sentido opuesto está bloqueado por el freno unidireccional 54, el giro de la segunda parte 11b en el sentido opuesto está permitido por el embrague unidireccional 53.
La figura 5 es una vista que muestra esquemáticamente un tercer ejemplo comparativo. En la figura 5, elementos iguales o equivalentes a los mostrados en la figura 1 se designan mediante los mismos números o caracteres de referencia. Aquí, el árbol de propulsión 11 de las ruedas está dividido en la primera parte 11a y la segunda parte 11b con el embrague 51 interpuesto en medio, tal como se muestra en la figura 3. En el tercer ejemplo comparativo, el engranaje central 4 y el soporte 6 del mecanismo de distribución de potencia 3 están dispuestos para conectarse selectivamente entre sí mediante un embrague 55 de modo que bloqueen el mecanismo de distribución de potencia 3. Con esta disposición, cuando el mecanismo de distribución de potencia 3 se bloquea mediante el acoplamiento del embrague 55, el par de propulsión generado por MG1 8 puede transferirse al motor de combustión interna 1 para ser arrancado por el MG1 8. Mientras tanto, el desacoplamiento del embrague 51 durante el arranque del motor de combustión interna 1 puede impedir que las fluctuaciones en el par de arranque se transfieran a las ruedas 19 a través del árbol de propulsión de las ruedas. Aquí, el embrague 51 puede sustituirse por el embrague unidireccional 53 utilizado en el segundo ejemplo comparativo mostrado en la figura 4.
La figura 6 es una vista que muestra de forma esquemática un cuarto ejemplo comparativo. En la figura 6, los elementos iguales o equivalentes a los mostrados en la figura 1 se designan mediante los mismos números y caracteres de referencia. Aquí, el árbol de propulsión 11 de las ruedas está dividido en la primera parte 11a y la segunda parte 11b con el embrague 51 interpuesto en medio. El engranaje anular 5 y el soporte 6 del mecanismo de distribución de potencia 3 están dispuestos para conectarse selectivamente entre sí mediante un embrague 56 para bloquear el mecanismo de distribución de potencia 3 tal como en el primer ejemplo comparativo mostrado en la figura 3. Con esta disposición, cuando el mecanismo de distribución de potencia 3 está bloqueado mediante el acoplamiento del embrague 56, el par de propulsión de MG1 8 puede transferirse al motor de combustión interna 1 para ser arrancado por MG1 8. Mientras tanto, el desacoplamiento del embrague 51 durante el arranque del motor de combustión interna 1 puede impedir que las fluctuaciones en el par de arranque se transfieran a las ruedas 19 a través del árbol de propulsión 11 de las ruedas. En este caso, el embrague 51 puede sustituirse por el embrague unidireccional 53 utilizado en el segundo ejemplo comparativo mostrado en la figura 4.
La figura 7 es una vista que muestra esquemáticamente un sistema de propulsión según la invención, que incluye una transmisión 100 dispuesta en una parte intermedia del árbol propulsor 11 tal como en el sistema de propulsión de vehículo híbrido propuesto en la publicación de patente japonesa abierta a consulta por el público 2001-323578. En la figura 7, los elementos iguales o equivalentes a los mostrados en la figura 1 se designan mediante los mismos números y caracteres de referencia. Puede utilizarse una caja de cambios construida tal como se muestra en la figura 9 como caja de cambios 100. Haciendo referencia a la figura 9, un engranaje central 20, un engranaje anular 22, engranajes planetarios 24 y un soporte 26 constituyen un mecanismo de engranaje planetario. Un engranaje central 21, un engranaje anular 23, engranajes planetarios 25 y un soporte 27 constituyen otro mecanismo de engranaje planetario. La caja de cambios incluye embragues 28(C1), 29(C2) y frenos 30(B1), 31(B2), y un embrague unidireccional 32(F1). Estos elementos giratorios se combinan para conectarse a un árbol de entrada 33 y un árbol de salida 34 tal como se muestra en la figura 9. Con la caja de cambios de la estructura anterior, el engranaje se desplaza a la primera fase con la máxima relación de reducción de velocidad mediante el acoplamiento del embrague C1. El engranaje se desplaza a la segunda fase con la relación de reducción de velocidad intermedia mediante el acoplamiento del embrague C1 con el freno B1. El engranaje se desplaza a la tercera fase con la relación mínima de reducción de velocidad (=1) mediante el acoplamiento del embrague C1 con el embrague C2. El engranaje se desplaza a la fase de sentido inverso acoplando el embrague C2 con el freno B2.
En el sistema de propulsión antes mencionado en el que la caja de cambios se proporciona en una parte intermedia del árbol de propulsión 11 de las ruedas, puede obtenerse un par incrementado para la propulsión de potencia transferida del mecanismo de distribución de potencia 3 antes de arrancar el motor de combustión interna desplazando el engranaje al engranaje superior, preferiblemente el máximo engranaje. Se comprenderá que varios tipos de dispositivos de control de transmisión conocidos son capaces de desplazar fácilmente el engranaje a un engranaje superior predeterminado de acuerdo con el arranque del motor de combustión interna.
En el caso de que la caja de cambios 100 se proporcione en una parte intermedia del árbol de propulsión 11 de las ruedas, la caja de cambios 100 puede combinarse con el freno 52, el freno unidireccional 54, el embrague de bloqueo 55 ó 56, respectivamente, utilizados en los ejemplos comparativos mostrados en las figuras 3 y 6, utilizando la función neutra de los mismos para así sustituir el embrague 51 o el embrague unidireccional 53 en los ejemplos comparativos mostrados en las figuras 3 y 6.
La figura 8 es una vista que muestra de forma esquemática otro sistema de propulsión según la invención, en el que una caja de cambios 101 está dispuesta en una parte intermedia del árbol de propulsión 11 de las ruedas y está situada más alejada del dispositivo de combustión interna 1 que del MG2 12. En la figura 8, elementos iguales o equivalentes a los mostrados en la figura 1 se designan mediante los mismos números y caracteres de referencia. Una caja de cambios estructurada tal como se muestra en la figura 9, por ejemplo, puede utilizarse como la caja de cambios 101. Ha de entenderse que la caja de cambios 101 proporciona las dos funciones antes descritas derivadas de la caja de cambios 100.
A pesar de que la invención se ha descrito de forma detallada en relación con las realizaciones de la misma, ha de entenderse que la invención no está limitada a las realizaciones o construcciones, por lo que resultará obvio para un experto en la técnica que la invención puede realizarse de varias maneras sin salirse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones.
En un sistema de propulsión de vehículo híbrido, un árbol de salida (2) de un motor de combustión interna está conectado con un primer motor-generador (MG1) y un árbol de propulsión de las ruedas a través de un mecanismo de distribución de potencia, y el árbol de propulsión de las ruedas está conectado con un segundo motor-generador (MG2). El sistema de propulsión de vehículo híbrido está dotado de un dispositivo que incrementa el par del árbol de propulsión de las ruedas de forma independiente del segundo motor-generador cuando el motor de combustión interna se arranca por medio del primer motor-generador.

Claims (6)

1. Un sistema de propulsión de vehículo híbrido que incluye un motor de combustión interna, un primer motor-generador y un segundo motor-generador, comprendiendo el sistema un dispositivo de distribución de potencia (3), a través del cual se conecta un árbol de salida (2) del motor de combustión interna al primer motor-generador (MG1) y a un árbol de propulsión de las ruedas del vehículo híbrido, estando conectado el árbol de propulsión de las ruedas al segundo motor-generador (MG2); un dispositivo de incremento del par, que incrementa un par del árbol de propulsión de las ruedas de forma independiente del segundo motor-generador para así mejorar el arranque del motor de combustión interna realizado por el primer motor-generador a través del dispositivo de distribución de potencia (3); y un embrague (55) en una parte intermedia del árbol de propulsión de las ruedas, dividiendo el embrague el árbol de propulsión de las ruedas en una primera parte más cercana al dispositivo de incremento del par y una segunda parte más cercana a las ruedas, estando conectado el segundo motor-generador (MG2) a la segunda parte del árbol de propulsión de las ruedas, caracterizado porque una función del embrague se obtiene mediante una función de embrague de una caja de cambios (100) prevista en el árbol de propulsión de las ruedas del vehículo híbrido.
2. Un sistema de propulsión de vehículo híbrido según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de incremento del par comprende un freno (52) que restringe el giro del árbol de propulsión de las ruedas durante el arranque del motor de combustión interna.
3. Un sistema de propulsión de vehículo híbrido según la reivindicación 2, en el que el freno es un freno unidireccional que permite que el árbol de propulsión de las ruedas gire en un primer sentido de giro en el que la rueda se propulsa hacia delante, e impide que el árbol de propulsión de las ruedas gire en un segundo sentido de giro opuesto al primer sentido de giro.
4. Un sistema de propulsión de vehículo híbrido según la reivindicación 1, en el que el dispositivo de incremento del par comprende un dispositivo de bloqueo que bloquea el dispositivo de distribución de potencia durante el arranque del motor de combustión interna.
5. Un sistema de propulsión de vehículo híbrido según la reivindicación 1, en el que el embrague comprende un embrague unidireccional (53), que conecta la primera parte con la segunda parte cuando la primera parte gira en un primer sentido de giro en el que las ruedas se propulsan hacia delante respecto a la segunda parte, e impide que la segunda parte gire respecto a la primera parte en el segundo sentido de giro opuesto al primer sentido de giro.
6. Un procedimiento de propulsión para un vehículo híbrido, que incluye un motor de combustión interna (1), un primer motor-generador (MG1), un segundo motor-generador (MG2) y un dispositivo de distribución de potencia (3), en el que un árbol de salida (2) del motor de combustión interna está conectado al primer motor-generador (MG1) y al árbol de propulsión (11) de las ruedas a través del dispositivo de distribución de potencia (3), el segundo motor-generador (MG2) está conectado al árbol de propulsión de las ruedas (11), y una caja de cambios (100, 101) está dispuesta en un punto intermedio del árbol de propulsión de las ruedas (11) de modo que el motor de combustión interna (1) puede arrancarse en un estado detenido del vehículo híbrido, comprendiendo además el procedimiento el ajustar la caja de cambios (100, 101) a un engranaje alto; y arrancar el motor de combustión interna (1) utilizando el primer motor (MG1) generador a través del dispositivo de distribución de potencia (3).
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