ITTO20100118A1 - Veicolo da lavoro con trazione ibrida e trasmissione variabile con continuita' - Google Patents

Veicolo da lavoro con trazione ibrida e trasmissione variabile con continuita' Download PDF

Info

Publication number
ITTO20100118A1
ITTO20100118A1 IT000118A ITTO20100118A ITTO20100118A1 IT TO20100118 A1 ITTO20100118 A1 IT TO20100118A1 IT 000118 A IT000118 A IT 000118A IT TO20100118 A ITTO20100118 A IT TO20100118A IT TO20100118 A1 ITTO20100118 A1 IT TO20100118A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
electric motor
internal combustion
combustion engine
vehicle according
electric
Prior art date
Application number
IT000118A
Other languages
English (en)
Inventor
Nicola Bosso
Amilcare Merlo
Aurelio Soma
Original Assignee
Movimatica Srl
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 Movimatica Srl filed Critical Movimatica Srl
Priority to IT000118A priority Critical patent/ITTO20100118A1/it
Priority to PCT/IB2011/000298 priority patent/WO2011101726A1/en
Priority to EP11721354.6A priority patent/EP2536583B1/en
Publication of ITTO20100118A1 publication Critical patent/ITTO20100118A1/it

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/18—Controlling the braking effect
    • 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
    • B60K6/42—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
    • B60K6/442—Series-parallel switching 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
    • B60K6/42—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
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • 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
    • 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
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Description

DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
“VEICOLO DA LAVORO CON TRAZIONE IBRIDA E TRASMISSIONE VARIABILE CON CONTINUITA'”
La presente invenzione è relativa a un gruppo di trasmissione di un veicolo da lavoro come una macchina da cantiere o movimento terra, una macchina di sollevamento provvista di un braccio telescopico, un carrello sollevatore, ad esempio a forca e un veicolo per la raccolta dei rifiuti. Nella descrizione e nelle rivendicazioni l’espressione ‘veicolo da lavoro’ designa veicoli non a impiego automobilistico per il solo trasporto delle persone. In particolare, in un veicolo da lavoro la potenza disponibile a bordo viene utilizzata non solo come potenza motrice ma anche per attrezzi o sistemi di lavoro come per i veicoli sopra elencati.
Recentemente, viene sentita l’esigenza di ridurre le emissioni inquinanti prodotte dai veicoli da lavoro.
Inoltre, i veicoli da lavoro possono anche essere utilizzati in operazioni di soccorso per liberare le carreggiate da detriti o rottami di veicoli coinvolti in incidenti. Quando le carreggiate sono ostruite all’interno di una galleria e l’incidente ha anche provocato un incendio, l’ossigeno disponibile all’interno della galleria può non essere sufficiente affinché un motore a combustione interna funzioni correttamente.
Viene pertanto sentita l’esigenza di realizzare un veicolo da lavoro provvisto di un sistema di trazione e di movimentazione del braccio e/o di una pala meccanica che non richieda il consumo di ossigeno almeno in un intervallo di tempo predeterminato.
Lo scopo della presente invenzione viene realizzato tramite un veicolo da lavoro secondo la rivendicazione 1.
L’invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano degli esempi di attuazione non limitativi, in cui la figura allegata è uno schema del gruppo di trasmissione di un veicolo da lavoro secondo la presente invenzione.
In figura è indicato con 1 nel suo insieme un gruppo di trasmissione di un veicolo da lavoro come un veicolo movimento terra provvisto di una pala meccanica, un trattore provvisto di una presa di forza o un veicolo provvisto di un braccio telescopico.
Il gruppo di trasmissione 1 del veicolo da lavoro comprende un motore endotermico 2, un generatore elettrico 3 condotto dal motore termico 2, un rotismo epicicloidale 4, un motore elettrico 5 collegato a una corona del rotismo epicicloidale 4 e una coppia di assi rispettivamente anteriore 6 e posteriore 7 comandati per la trazione del veicolo da lavoro tramite il rotismo epicicloidale 4. Preferibilmente, il motore elettrico 5 è un motore sincrono a magneti permanenti. Il motore 5 è collegato ad azionamenti elettrici che ne consentono il controllo di velocità e/o l’alimentazione. Preferibilmente, gli azionamenti elettrici comprendono un inverter I.
Il gruppo di trasmissione del veicolo da lavoro comprende inoltre un circuito idraulico per movimentare un attrezzo meccanico, ad esempio una pala meccanica e/o un braccio telescopico e/o una forca di sollevamento. Il circuito idraulico comprende una pompa 8 e un attuatore 9 lineare o rotativo comandato tramite la pompa 8 per azionare, ad esempio, una pala meccanica 10. La pompa 8 viene condotta tramite una trasmissione 18 in modo che la pompa 8 sia in parallelo al generatore elettrico 3 rispetto al motore endotermico 2.
Il gruppo di trasmissione 1 comprende inoltre una pluralità di frizioni per poter realizzare differenti modalità di funzionamento allo scopo di ridurre le emissioni e di mantenere le prestazioni desiderate. Le modalità di funzionamento del gruppo di trasmissione 1 sono controllate tramite un’unità di controllo 11 come verrà meglio specificato nel seguito.
In particolare, il gruppo di trasmissione 1 comprende una frizione 12 per disaccoppiare il motore a combustione interna 2 dal motore elettrico 3, dalla pompa 8 e dal rotismo epicicloidale 4 e un sincronizzatore 13 per disaccoppiare il generatore elettrico 3 dal motore elettrico 5.
In particolare, il sincronizzatore 13 presenta un albero d’ingresso 14 e un albero d’uscita 15 e svolge la funzione di accoppiare gli alberi 14, 15 quando la velocità di rotazione di entrambi è uguale o almeno comparabile, cioè funziona almeno come frizione fra l’albero di ingresso 14 condotto dal motore a combustione interna 2 e l’albero di uscita 15 collegato al rotismo epicicloidale 4. Vantaggiosamente, il sincronizzatore comprende un sensore di velocità angolare relativa per misurare la velocità angolare relativa fra gli alberi 14, 15 e un attuatore controllato sulla base del sensore di velocità angolare relativa. Quando il sensore misura una velocità relativa al di sotto di una soglia predefinita, comanda la chiusura della frizione in modo da poter collegare il motore a combustione interna 2 al solare 4 anche mentre il motore elettrico 5 è accoppiato in trazione agli assi 6, 7.
Secondo una forma preferita di realizzazione, l’albero di ingresso 14 è collegato a un solare del rotismo 4. Un portatreno del rotismo 4 è collegato agli assi anteriore e posteriore 6, 7 tramite rispettivi differenziali (non illustrati). Gli assi posteriore e anteriore 6, 7 possono essere cinematicamente collegati fra loro tramite una trasmissione omocinetica, come ad esempio un doppio giunto cardanico.
Preferibilmente, il generatore elettrico 3 e il motore elettrico 5 sono collegati a un pacco batterie 16 impiegato quando il veicolo viene movimentato mentre il motore a combustione interna 2 è spento. Vantaggiosamente, il pacco batterie 16 è collegato agli inverter I tramite un’unità elettronica di potenza 21 configurata per controllare il caricamento del pacco batterie.
Secondo una forma preferita di realizzazione, il gruppo di trasmissione 1 comprende inoltre un freno 19 disposto per bloccare selettivamente l’albero di uscita 15 e una seconda frizione 20 disposta per scollegare selettivamente il sincronizzatore 13 dalla trasmissione 18 e in particolare dal generatore elettrico 3 e/o dalla pompa 8.
Il funzionamento del veicolo da lavoro comprendente il gruppo di trasmissione 1 è il seguente.
La struttura del gruppo di trasmissione 1 è ottimizzata per consentire il maggior numero di spostamenti del veicolo a un regime di bassa velocità impiegando il motore elettrico 5 mentre il motore a combustione interna 2 non contribuisce alla trazione meccanica del veicolo e funziona in condizioni ottimali per caricare il pacco batterie 16 tramite il generatore elettrico 3 e/o per condurre la pompa 8. Preferibilmente, quando la pompa 8 non assorbe coppia dal motore a combustione interna 2 quest’ultimo ruota a una velocità angolare costante corrispondente a una condizione di massimo rendimento per caricare il pacco batterie 16.
In particolare l’unità di controllo 11 è programmata affinché, quando l’utente richiede una velocità di spostamento del veicolo inferiore a una soglia preimpostata, gli assi anteriore e posteriore 6, 7 siano azionati tramite il motore elettrico 5 e il motore a combustione interna 2 funzioni a un numero di giri costante per caricare il pacco batterie 16. In tale condizione di funzionamento, il sincronizzatore 13 scollega l’albero d’ingresso 14 dall’albero di uscita 15 e blocca quest’ultimo alla rotazione tramite il freno 19. In questo modo, il rotismo epicicloidale 4 funziona come un rotismo ordinario. In caso di marcia indietro, il motore elettrico 5 viene controllato per invertire la direzione di rotazione. Ad esempio, se il veicolo 1 è impiegato in un cantiere, la potenza del motore elettrico 5 viene utilizzata per tutti gli spostamenti all’interno del cantiere. Tali spostamenti richiedono velocità per la maggior parte inferiori ai 10km/h. Quando il veicolo funziona tramite il motore elettrico 5, la potenza elettrica viene fornita o tramite il pacco batterie 16 oppure tramite la presa di corrente collegata a una sorgente, ad esempio la rete elettrica. Nel primo caso, l’inverter è collegato all’unità di controllo 11 per controllare la velocità angolare del motore elettrico 5. Nel secondo caso, il raddrizzatore è collegato alla presa di corrente per caricare il pacco batterie 16 che riceve corrente continua.
Quando la potenza richiesta dall’utente è maggiore della detta soglia predeterminata, l’unità di controllo 11 collega il motore a combustione interna 2 all’albero di uscita 15 in modo che possa contribuire con il motore elettrico 5 alla trazione e/o alla azionamento della pala meccanica 10. In questo caso la marcia indietro può essere realizzata tramite l’intervento del sincronizzatore 13 che inverte le direzioni di rotazione fra l’albero d’ingresso 14 e l’albero di uscita 15 in modo che il motore a combustione interna contribuisca anche alla marcia indietro. Ad esempio, tale condizione di funzionamento viene impiegata quando il veicolo 1 transita fuori dal cantiere a una velocità tale da non essere di intralcio eccessivo per il traffico, ad esempio di 40km/h. Tale velocità di crociera può essere raggiunta tramite la combinazione della potenza del motore a combustione interna 2 e del motore elettrico 5 opportunamente controllati.
Secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il motore elettrico 5 interviene anche quando la potenza richiesta per la marcia del veicolo 1 è inferiore a quella massima. In questo modo, il motore 2 può essere controllato per ottimizzarne il rendimento.
Il funzionamento descritto in precedenza viene ottenuto poiché il motore a combustione interna 3 è collegato al solare e gli assi 6, 7 sono collegati al portatreno del rotismo epicicloidale 4. Infatti, secondo la formula di Willis, il rapporto di trasmissione espresso come rapporto fra la velocità angolare del portatreno e quella del solare sia inferiore a 1 quando la corona è bloccata, cioè il numero di giri del portatreno è inferiore al numero di giri del solare quando il motore a combustione interna 2 è collegato in trazione agli assi 6 e 7 e il motore elettrico 5 blocca la corona del rotismo epicicloidale.
Inoltre, il motore elettrico 5 è collegato alla corona in modo che il motore elettrico 5 eroghi una potenza massima inferiore alla potenza massima trasferibile complessivamente agli assi 6, 7. In altre parole, quando un utente richiede la potenza massima al veicolo 1, le potenze del motore a combustione interna 2 e del motore elettrico 5 si compongono in modo che la potenza trasferita agli assi 6, 7 sia la somma dei valori assoluti delle potenze erogate dai motori 2, 5.
Secondo una forma preferita di realizzazione, il gruppo di trasmissione 1 comprende un sensore di velocità per rilevare la velocità di rotazione di un albero di uscita del motore elettrico 5. La potenza istantanea assorbita dal motore elettrico 5 viene approssimata dal prodotto fra la velocità rilevata dal sensore e la coppia massima erogabile dal motore elettrico 5, essendo tale coppia massima un valore costante e memorizzato a bordo dell’unità di controllo 11. L’unità di controllo 11 è pertanto programmata per confrontare il valore di potenza richiesta da un utente tramite il pedale dell’acceleratore e la potenza calcolata tramite il prodotto fra la velocità angolare del motore elettrico 5 la coppia massima del motore elettrico 3. Se la coppia richiesta è superiore al valore di potenza massima erogabile dal motore elettrico 5, l’unità di controllo 11 comanda il collegamento in parallelo del motore a combustione interna 2. Se il valore di potenza richiesta dall’utente è inferiore alla potenza massima del motore elettrico 5, la trazione del veicolo pesante è gestita tramite il solo motore elettrico 5.
Infine, quando l’utente richiede che gli assi anteriore e posteriore 6, 7 siano azionati quando il motore a combustione interna 2 è spento, o la frizione 12 o il sincronizzatore 13 sono aperti e l’albero di ingresso 14 viene bloccato. In questo caso la marcia indietro del veicolo è garantita dalla controllo del motore elettrico 5.
Quando occorre che la pala meccanica 10 sia azionata mentre il motore a combustione interna 2 è spento, viene aperta anche la frizione 12. In quest’ultimo caso il sincronizzatore 13 viene controllato dall’unità di controllo 11 per distribuire la coppia fra l’albero di uscita 15 e la pompa 8.
I vantaggi del veicolo da lavoro comprendente un gruppo di trasmissione secondo la presente invenzione sono i seguenti.
Tramite il sistema di collegamento rivendicato, i motori termico ed elettrico sono dimensionabili in un modo ottimizzato rispetto alla potenza disponibile per la trazione. Infatti, solamente quando la potenza richiesta è massima, il collegamento consente di sommare il valore assoluto delle potenze di ciascuno dei due motori e quindi di poter dividere la potenza massima richiesta a progetto in modo semplice fra i due motori.
In particolare, si intende ‘potenza disponibile alla trazione’ la potenza erogata dai motori termico ed elettrico sottratta a quanto richiesto per la movimentazione di accessori eventualmente collegati o al motore termico o al motore elettrico come ad esempio un compressore per un impianto di aria condizionata del veicolo. Quando tutti gli accessori sono spenti, la potenza massima in uscita dal portatreno del rotismo 4 è la somma dei valori assoluti delle rispettive potenze massime dei motori termico ed elettrico a meno degli attriti.
Inoltre, un veicolo da lavoro viene utilizzato per la maggior parte del tempo a bassa velocità. Il motore elettrico 5 presenta le caratteristiche adatte a soddisfare un gran numero di usi e presenta una elevata fluidità di movimentazione. In tali condizioni, il motore a combustione interna 2 viene usato nell’intorno di una condizione di ottimo rendimento in modo da limitare le emissioni inquinanti e di aumentare allo stesso tempo l’autonomia del veicolo rispetto a una configurazione solo elettrica. In tale configurazione, risulta particolarmente semplice, secondo il tipo di collegamento fra rotismo 4, motore termico 2 e motore elettrico 5 impiegare il motore elettrico 5 con il rapporto di riduzione definito dal rotismo 4 quando il solare è bloccato. Preferibilmente, il solare 4 viene bloccato tramite il freno 19.
Il rotismo epicicloidale 4 consente l’innesto del motore termico 2 quando la richiesta di potenza dell’utente sono tali da superare quelle offerte dal motore elettrico. In questo modo, il veicolo da lavoro presenta una trazione ibrida elettromeccanica che per effetto del controllo risulta essere una Trasmissione con rapporto di trasmissione Variabile con Continuità (CVT Continuous Variable Transmission).
Tramite lo schema di collegamento fra motori 2 e 5 e il rotismo epicicloidale, inoltre, il motore elettrico 5 può essere dimensionato per soddisfare le potenze richieste per l’ordinaria movimentazione all’interno di un cantiere e pertanto essere particolarmente compatto e poco costoso.
Inoltre il motore a combustione interna 2 può essere controllato per rimanere il più a lungo possibile in condizioni ottimali di funzionamento e quindi in modo da ridurre le relative emissioni acustiche.
Inoltre, il gruppo di trasmissione 1 presenta una struttura semplice da realizzare e da controllare ed è particolarmente adatto a veicoli di taglia media o piccola in modo da ridurre i costi di produzione e offrire allo stesso tempo i vantaggi di una trazione ibrida. Inoltre tale trasmissione si applica a monte degli assi mantenendo inalterate le soluzioni attuali con differenziali e si può applicare anche a veicoli con un solo asse motore.
Quando il veicolo manovra nell’intorno della velocità nulla fra marcia indietro e marcia avanti la trazione viene controllata elettricamente al di sotto di un valore di soglia senza interruzioni dovute ad innesti. La frizione 20 viene impiegata per innestare il motore a combustione interna 2 alla velocità corretta. In una forma di realizzazione la frizione 20 è configurata per collegare in parallelo il motore a combustione interna 2 e il motore elettrico 5 solo per la marcia avanti quando la potenza richiesta supera una soglia predeterminata mentre per la marcia indietro la trazione è solo elettrica tramite il motore elettrico 5.
Risulta infine chiaro che il gruppo di trasmissione qui descritto e illustrato può subire modifiche o aggiornamenti schematici senza per questo uscire dall’ambito di tutela come specificato dalle rivendicazioni allegate.
Ad esempio il generatore elettrico 3 e/o il motore elettrico 5 possono essere della macchine elettriche reversibili. In questo modo è possibile migliorare ulteriormente l’efficienza del veicolo da lavoro.
Infatti la macchina elettrica reversibile 3 può essere utilizzata per comandare la pompa 8 quando la frizione 12 è aperta e così il sincronizzatore 13 può presentare una struttura interna più semplice.
La macchina elettrica reversibile 5 può funzionare da generatore durante una frenata del veicolo pensante in modo da caricare ulteriormente il pacco batterie 16.
Il pacco batterie 16 può essere assente. In questo caso, il generatore 3 alimenta il motore elettrico 5 e il motore a combustione interna 2 non può essere spento quando il motore elettrico 5 è in funzione.
Nella descrizione e nelle rivendicazioni il termine ‘collegato’ è da intendersi nel senso più generale, cioè prevedendo anche elementi intermedi che possono modificare/ottimizzare il rapporto di trasmissione oppure che possono comandare un accoppiamento/disaccoppiamento alla rotazione. Il termine ‘collegato permanentemente’ si riferisce invece al fatto che gli elementi sono collegati in modo che ci sia sempre un trasferimento di coppia quando la trasmissione è in funzione.
La frizione 20 può essere sostituita da una trasmissione più complessa configurata per invertire selettivamente la direzione di rotazione fra un proprio ingresso e una propria uscita in modo da consentire il collegamento in parallelo fra il motore a combustione interna 2 e il motore elettrico 5 anche in retromarcia quando la potenza richiesta supera una soglia predeterminata.
Inoltre, i termini ‘motore’ e ‘generatore’ devono essere intesi in senso funzionale e non strutturale. In particolare una macchina elettrica reversibile è contemporaneamente sia un motore che un generatore.
Inoltre, è possibile prevedere una presa di corrente P collegata a un raddrizzatore R. In questo caso il raddrizzatore R è collegato al pacco batterie 16 e/o all’unità di potenza 21 per controllare gli inverter I.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Veicolo da lavoro, comprendente un motore a combustione interna (2), un motore elettrico (5), un generatore elettrico(3), almeno un asse di trazione (6; 7) e un rotismo epicicloidale (4) collegato ai detti motore a combustione interna (2), motore elettrico (5) e almeno un asse (6), caratterizzato dal fatto che il detto motore a combustione interna (2) conduce in parallelo il detto generatore elettrico (3) ed un solare del detto rotismo, dal fatto che il detto motore elettrico (5) conduce una corona del detto rotismo e dal fatto che il detto almeno un asse (6; 7) è condotto da un portatreno del detto rotismo in modo che la potenza massima trasferita al detto almeno un asse (6; 7) sia la somma dei valori assoluti delle potenze massime disponibili alla trazione dei detti motore a combustione interna (2) e motore elettrico (5).
  2. 2. Veicolo da lavoro secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere una prima frizione (12) per scollegare il detto motore a combustione interna (2) dal detto solare, un sincronizzatore (13) configurato per accoppiare il detto solare al detto motore a combustione interna (2) mentre quest’ultimo è in moto e un freno (19) per bloccare il detto solare.
  3. 3. Veicolo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che il detto sincronizzatore (13) è configurato per accoppiare un primo albero (14) uscente dalla detta prima frizione (12) e un secondo albero (15) collegato al detto solare quando la velocità angolare dei detti primo e secondo albero (14, 15) è sostanzialmente uguale.
  4. 4. Veicolo secondo una delle rivendicazioni 2 o 3, caratterizzato dal fatto di comprendere una pompa idraulica (8), almeno un attuatore idraulico (9) collegato alla detta pompa idraulica (8), in cui la detta pompa idraulica (8) è collegata in trasferimento di coppia al detto solare in parallelo rispetto alla detta prima frizione (12).
  5. 5. Veicolo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto di comprendere una seconda frizione (20) per disaccoppiare la detta pompa idraulica (8) dal detto solare.
  6. 6. Veicolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 2 alla 5, caratterizzato dal fatto di comprendere un’unità di controllo (11) configurata in modo da comandare la trazione del detto veicolo tramite il detto motore elettrico (5) e di comandare l’accoppiamento fra il detto rotismo epicicloidale (4) e il detto motore a combustione interna (2) tramite il detto sincronizzatore (13) quando la potenza e/o la velocità richiesta da un utente è superiore a un valore di soglia preimpostato.
  7. 7. Veicolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che almeno uno dei detti generatore e motore elettrico (3, 5) è una macchina elettrica reversibile.
  8. 8. Veicolo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un accumulatore di energia elettrica (16) collegato funzionalmente agli azionamenti (I) dei detti motore e generatore elettrici (3, 5).
  9. 9. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto di comprendere un unità di controllo di potenza (21) configurata in modo tale da controllare l’accumulo delle batterie (16).
  10. 10. Veicolo secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un alimentatore (P) comprendente una presa di corrente esterna in modo da consentire di fornire energia almeno al detto motore elettrico (5) tramite una sorgente di energia elettrica esterna.
IT000118A 2010-02-17 2010-02-17 Veicolo da lavoro con trazione ibrida e trasmissione variabile con continuita' ITTO20100118A1 (it)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000118A ITTO20100118A1 (it) 2010-02-17 2010-02-17 Veicolo da lavoro con trazione ibrida e trasmissione variabile con continuita'
PCT/IB2011/000298 WO2011101726A1 (en) 2010-02-17 2011-02-17 Industrial vehicle with a hybrid drive and continuous variable transmission
EP11721354.6A EP2536583B1 (en) 2010-02-17 2011-02-17 Industrial vehicle with a hybrid drive and continuous variable transmission

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT000118A ITTO20100118A1 (it) 2010-02-17 2010-02-17 Veicolo da lavoro con trazione ibrida e trasmissione variabile con continuita'

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ITTO20100118A1 true ITTO20100118A1 (it) 2011-08-18

Family

ID=42735741

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT000118A ITTO20100118A1 (it) 2010-02-17 2010-02-17 Veicolo da lavoro con trazione ibrida e trasmissione variabile con continuita'

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2536583B1 (it)
IT (1) ITTO20100118A1 (it)
WO (1) WO2011101726A1 (it)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017219799A1 (de) * 2017-11-08 2019-05-09 Zf Friedrichshafen Ag Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine
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
IT201800001308A1 (it) * 2018-01-18 2019-07-18 Soma Aurelio Veicolo da lavoro ibrido con cambio di velocità CVT
CA3050527A1 (en) 2018-07-27 2020-01-27 Manitou Italia S.R.L. Improved electric telehandler

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020082136A1 (en) * 2000-12-25 2002-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for drive system
US20020091028A1 (en) * 1997-12-26 2002-07-11 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Power transmitting system a hybrid motor vehicle
US20050061564A1 (en) * 2003-09-22 2005-03-24 Ford Global Technologies, Llc A controller and control method for a hybrid electric vehicle powertrain

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020091028A1 (en) * 1997-12-26 2002-07-11 Fuji Jukogyo Kabushiki Kaisha Power transmitting system a hybrid motor vehicle
US20020082136A1 (en) * 2000-12-25 2002-06-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control apparatus for drive system
US20050061564A1 (en) * 2003-09-22 2005-03-24 Ford Global Technologies, Llc A controller and control method for a hybrid electric vehicle powertrain

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011101726A1 (en) 2011-08-25
EP2536583A1 (en) 2012-12-26
EP2536583B1 (en) 2014-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10514087B2 (en) Driving system
JP5495086B2 (ja) 電動車両用駆動装置
CN101450609B (zh) 混合动力驱动系统及其驱动方法
ITTO20100310A1 (it) Veicolo sollevatore ibrido elettro-idraulico
CN101417606B (zh) 混合动力驱动系统及其驱动方法
WO2011043421A1 (ja) 建設機械
US20140095002A1 (en) Electric Hybrid Drive for Retrofitting to Internal Combustion Automobiles
ITTO20110924A1 (it) Macchina da lavoro ibrido elettro-idraulico
JP2016533960A (ja) 車両をハイブリッド電気自動車および電気自動車（ｅｖ）の１つに改造するためのレトロフィットシステム
CN108544910B (zh) 一种双电机电动拖拉机动力传动装置
JP6841255B2 (ja) ハイブリッド車両用駆動装置
CN101293478A (zh) 插电式集成起动发电机混合动力轿车驱动系统
JPWO2012117623A1 (ja) 電動車両用駆動装置
WO2019129000A1 (zh) 混合动力驱动系统及车辆
WO2019128968A1 (zh) 混合动力驱动系统及车辆
CN202243044U (zh) 一种电动车驱动与能量回收系统
CN103978883A (zh) 采用双离合与行星齿轮相结合的增程式电动汽车动力系统
CN110949114A (zh) 减速器、电动汽车的驱动系统及电动汽车
WO2022183835A1 (zh) 双电机混合动力系统及混合动力汽车
CN109606094A (zh) 一种双电机混合动力驱动系统及其控制方法
CN102225684A (zh) 混合动力汽车动力传动系统
CN112572122A (zh) 一种纯电动装载机动力总成
ITTO20100118A1 (it) Veicolo da lavoro con trazione ibrida e trasmissione variabile con continuita'
CN106965664A (zh) 一种单电机汽车混合动力系统
JP6228369B2 (ja) 差動システム