RU2424919C1 - Combined power plant of transport facility (versions) - Google Patents
Combined power plant of transport facility (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2424919C1 RU2424919C1 RU2009141549/11A RU2009141549A RU2424919C1 RU 2424919 C1 RU2424919 C1 RU 2424919C1 RU 2009141549/11 A RU2009141549/11 A RU 2009141549/11A RU 2009141549 A RU2009141549 A RU 2009141549A RU 2424919 C1 RU2424919 C1 RU 2424919C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- drive shaft
- connection
- vehicle
- heat engine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Группа изобретений относится к области транспортного машиностроения, точнее к силовым установкам транспортных средств, предназначенным, преимущественно, для гибридных транспортных средств многоцелевого назначения.The group of inventions relates to the field of transport engineering, more specifically to the power plants of vehicles intended primarily for hybrid multi-purpose vehicles.
Из уровня техники известны комбинированные энергетические установки (КЭУ) транспортных средств (ТС), содержащие в качестве источников передаваемой на вал привода ведущих колес ТС энергии: тепловой двигатель, например двигатель внутреннего сгорания (ДВС), и две электромашины, которые могут работать и как мотор, и как генератор и подключены к накопителю электрической энергии/батарее через преобразователи, а также средства управления работой ДВС и электромашин. В них обеспечение требуемого скоростного и тягового диапазона ТС достигается путем трансформации входящего крутящего момента, т.е. регулирование выходных силовых параметров установки осуществляется путем изменения передаточного отношения в автоматических ступенчатых или бесступенчатых коробках передач, размещенных на оси вала привода между электромашинами (WO/CN 2004052672 A1; US 7004884 В2, 2006 г.) или за ними (WO/DE 2004037594 A1; US 6705416 B1, 2004 г.).The prior art combined power plants (KEU) of vehicles (TS), containing as sources of energy transmitted to the drive shaft of the drive wheels of the TS: heat engine, such as an internal combustion engine (ICE), and two electric machines that can operate as a motor , and as a generator and are connected to an electric energy storage device / battery through converters, as well as controls for the operation of internal combustion engines and electric machines. In them, the provision of the required speed and traction range of the vehicle is achieved by transforming the incoming torque, i.e. the output power parameters of the installation are controlled by changing the gear ratio in automatic stepless or continuously variable transmissions located on the axis of the drive shaft between the electric machines (WO / CN 2004052672 A1; US 7004884 B2, 2006) or behind them (WO / DE 2004037594 A1; US 6705416 B1, 2004).
Общий недостаток таких КЭУ обусловлен наличием коробок передач и дополнительных технических средств для обеспечения варьирования режимов подключения ДВС и электромашин к силовой линии «источник энергии - ведущие колеса» (например, одной или нескольких муфт сцепления), т.к. это, во-первых, усложняет их компоновочное решение и кинематику, а во-вторых, приводит к снижению КПД установки.The general disadvantage of such KEUs is due to the presence of gearboxes and additional technical means to ensure variation in the modes of connecting the internal combustion engines and electric machines to the power line “energy source - drive wheels” (for example, one or more clutches), because this, firstly, complicates their layout solution and kinematics, and secondly, reduces the efficiency of the installation.
Этот недостаток частично устранен в КЭУ ТС, известной из патента RU 2334624 С2, 2008 г. (фиг.1), содержащей тепловой двигатель и две электрические машины с функциями как генераторов, так и тяговых двигателей, в которой функции варьирования режимов подключения машин и регулирования силовых параметров установки осуществляются одним механизмом варьирования, представляющим собой трехвальный планетарный дифференциал в совокупности с генератором - первой электромашиной, содержит наружное солнечное колесо с внутренним зубчатым венцом, внутреннее солнечное колесо, соединенное с валом первой электромашины, сателлиты и водило, соединенное с валом ДВС, причем вал наружного зубчатого венца дифференциала служит одновременно валом привода оси ведущих колес и вторая электромашина подключена к нему через редуктор. Такая установка конструктивно усложнена и имеет сниженный функциональный диапазон - в ней нельзя реализовать, например, последовательную схему работы (когда ДВС работает только на привод генератора - первой электромашины) из-за постоянной механической связи между коленвалом ДВС и осью ведущих колес, т.е. конструктивно не предусмотрено их разобщение; или режим движения ТС только от ДВС без энергетических потерь, поскольку даже при выключенной второй электрической машине, первая электромашина всегда задействована в качестве привода трехвального планетарного механизма.This drawback is partially eliminated in the KEU TS, known from patent RU 2334624 C2, 2008 (Fig. 1), containing a heat engine and two electric machines with the functions of both generators and traction motors, in which the functions of varying the modes of connecting machines and regulation The power parameters of the installation are carried out by one variation mechanism, which is a three-shaft planetary differential in combination with a generator - the first electric machine, contains an external sun wheel with an internal gear ring, an internal salt a fixed wheel connected to the shaft of the first electric machine, a satellite and a carrier connected to the ICE shaft, the shaft of the outer differential gear ring serving simultaneously as the drive shaft of the drive wheel axle and the second electric machine connected to it through a gearbox. Such an installation is structurally complicated and has a reduced functional range - it is impossible to implement, for example, a sequential operation scheme (when the internal combustion engine works only to drive the generator - the first electric machine) due to the constant mechanical connection between the internal combustion engine crankshaft and the axle of the drive wheels, i.e. structurally not provided for their separation; or the mode of movement of the vehicle only from the internal combustion engine without energy loss, because even when the second electric machine is turned off, the first electric machine is always involved as a drive of a three-shaft planetary mechanism.
Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой группы изобретений определена установка по патенту JP 6144020 A, 1994 г., содержащая вал привода ведущей оси ТС, тепловой двигатель, первую и вторую обратимые электрические машины, установленные в направлении ведущей оси последовательно друг за другом вдоль общей оси, совпадающей с осью вала привода, с возможностью подключения к этому валу, при котором соединение теплового двигателя и первой электрической машины с валом привода выполнено с возможностью размыкания, а также исполнительный механизм варьирования, предназначенный для обеспечения требуемого по условиям движения транспортного средства варианта подключения двигателей к валу привода, представляющий собой комбинацию двух соединительных узлов, первый из которых размещен между тепловым двигателем и первой электрической машиной, а второй - между первой и второй электрическими машинами.The closest analogue (prototype) of the proposed group of inventions is defined by the installation of JP 6144020 A, 1994, containing the drive shaft of the drive axis of the vehicle, a heat engine, first and second reversible electric machines installed in the direction of the drive axis sequentially one after another along a common axis coinciding with the axis of the drive shaft, with the possibility of connecting to this shaft, in which the connection of the heat engine and the first electric machine with the drive shaft is made with the possibility of opening, as well as the actuator ism variation, designed to provide the option of connecting the engines to the drive shaft, required by the vehicle’s driving conditions, which is a combination of two connecting nodes, the first of which is located between the heat engine and the first electric machine, and the second between the first and second electric machines.
В прототипе подключение теплового двигателя и двух электрических машин к валу привода ведущих колес осуществляется через планетарную коробку передач с изменяемым передаточным отношением, которая необходима в этом решении для того, чтобы получить возможность использовать электромашины с разными характеристиками: первая электромашина низкомоментная и высокооборотная, а вторая - высокомоментная и низкооборотная,In the prototype, the connection of a heat engine and two electric machines to the drive shaft of the drive wheels is carried out through a planetary gearbox with a variable gear ratio, which is necessary in this solution in order to be able to use electric machines with different characteristics: the first electric machine is low-torque and high-speed, and the second high torque and low speed,
Однако в отдельных режимах, например в режиме разгона автомобиля с максимальной интенсивностью, является нерациональным использовать две такие машины одновременно, как это делается в прототипе. Этот режим требует создания на ведущих колесах автомобиля высоких крутящих моментов для обеспечения трогания автомобиля с места и быстрого разгона до определенной скорости, но при этом частота вращения колес и соответственно валов трансмиссии невысокая. Для второй электромашины этот режим является оптимальным, а первая электромашина при этом большую часть времени разгона с максимальной интенсивностью работает на режиме низкой эффективности, который характеризуется сниженным КПД, что обуславливает повышение энергозатрат на единицу производимой мощности и соответственно приводит к снижению энергоэффективности всей установки.However, in separate modes, for example, in a car acceleration mode with maximum intensity, it is irrational to use two such cars at the same time, as is done in the prototype. This mode requires the creation of high torques on the vehicle’s driving wheels to ensure that the vehicle starts off and quickly accelerates to a certain speed, but the frequency of rotation of the wheels and, accordingly, the transmission shafts is low. For the second electric machine, this mode is optimal, and the first electric machine in this case, most of the acceleration time with maximum intensity operates at low efficiency, which is characterized by reduced efficiency, which leads to an increase in energy consumption per unit of produced power and, accordingly, leads to a decrease in energy efficiency of the entire installation.
Использование разнотипных электромашин в тяговом режиме при необходимости управления процессом переключения в коробке передач значительно усложняет систему управления КЭУ. Это происходит из-за того, что процесс переключения необходимо согласовать и объединить с логикой работы отдельных компонентов установки на всех режимах ее функционирования, в т.ч. по текущим условиям движения ТС, соответственно, требуется достаточно сложный управляющий блок с более усложненным программным продуктом, что увеличивает затраты, не всегда оправданные. К тому же при передаче мощности на ведущие колеса посредством коробки передач имеются механические потери. Эти потери присутствуют в большинстве режимов работы силовой установки. Данные потери также приводят к снижению КПД и, следовательно, энергоэффективности КЭУ в целом.The use of different types of electric machines in traction mode, if necessary, control the switching process in the gearbox significantly complicates the control system of the KEU. This is due to the fact that the switching process must be coordinated and combined with the logic of the operation of the individual components of the installation in all modes of its operation, including according to the current traffic conditions, respectively, a rather complex control unit with a more complicated software product is required, which increases costs that are not always justified. In addition, when transmitting power to the drive wheels through the gearbox, there are mechanical losses. These losses are present in most power plant operating modes. These losses also lead to a decrease in efficiency and, consequently, energy efficiency of KEU as a whole.
Таким образом, к недостаткам прототипа следует отнести низкую энергоэффективность из-за неоптимального использования электрических машин; сложность системы управления ввиду необходимости управлять переключением в коробке передач в соответствии с логикой работы всей энергетической установки; снижение КПД при передаче мощности на ведущие колеса через коробку передач, а также сниженный функциональный диапазон, так как в нем отсутствует возможность реализации параллельной схемы работы, при которой предусмотрена совместная работа ДВС и одной либо двух электромашин в тяговом режиме.Thus, the disadvantages of the prototype should include low energy efficiency due to the non-optimal use of electric machines; the complexity of the control system due to the need to control the shift in the gearbox in accordance with the logic of the entire power plant; reduction of efficiency when transmitting power to the drive wheels through the gearbox, as well as a reduced functional range, since it does not allow the implementation of a parallel operation scheme, which provides for the joint operation of the internal combustion engine and one or two electric machines in traction mode.
Задача, решаемая предлагаемой группой изобретений, направлена на создание функционально и экономически эффективных комбинированных энергетических установок гибридных ТС.The problem solved by the proposed group of inventions is aimed at creating a functionally and cost-effective combined power plants of hybrid vehicles.
Технический результат, получаемый от реализации изобретений, состоит в обеспечении расширенного диапазона функциональных возможностей установки и повышении ее эффективности за счет энергосбережения, снижения потерь в кинематике и упрощения управления ею.The technical result obtained from the implementation of the inventions is to provide an expanded range of functionality of the installation and increase its efficiency due to energy saving, reducing losses in kinematics and simplifying its management.
Заявленный технический результат достигается тем, что в соответствии с первым вариантом в комбинированной энергетической установке транспортного средства, содержащей вал привода ведущей оси ТС, тепловой двигатель, первую и вторую обратимые электрические машины, установленные в направлении ведущей оси последовательно друг за другом вдоль общей оси, совпадающей с осью вала привода, с возможностью подключения к этому валу, при котором соединение теплового двигателя и первой электрической машины выполнено с возможностью размыкания, а также исполнительный механизм варьирования, предназначенный для обеспечения требуемого по условиям движения транспортного средства варианта подключения двигателей к валу привода, представляющий собой комбинацию двух соединительных узлов, первый из которых размещен между тепловым двигателем и первой электрической машиной, а второй - между первой и второй электрическими машинами, согласно изобретению электрические машины выполнены равнозначными по характеристикам, при этом общая ось размещения теплового двигателя и обеих электрических машин лежит на оси вала привода, расположенной перпендикулярно ведущей оси ТС, и соединение каждого из двигателей с валом привода выполнено с возможностью индивидуального подключения своим выходным валом напрямую с обеспечением постоянного (неизменяемого) соотношения их частот вращения, причем соединение второй электрической машины с валом привода выполнено постоянным.The claimed technical result is achieved by the fact that in accordance with the first option in a combined power plant of a vehicle containing a drive shaft of the drive axis of the vehicle, a heat engine, first and second reversible electric machines installed in the direction of the drive axis sequentially one after another along a common axis that coincides with the axis of the drive shaft, with the possibility of connecting to this shaft, in which the connection of the heat engine and the first electric machine is made with the possibility of opening, and that the same actuating mechanism of variation, designed to provide the option of connecting the engines to the drive shaft, required by the vehicle’s driving conditions, is a combination of two connecting nodes, the first of which is located between the heat engine and the first electric machine, and the second between the first and second electric machines, according to the invention, the electric machines are made equivalent in characteristics, while the common axis of the heat engine and both electrically x machines lies on the axis of the drive shaft located perpendicular to the driving axis of the vehicle, and the connection of each of the engines with the drive shaft is made with the possibility of individual connection with its output shaft directly to ensure a constant (unchanged) ratio of their rotational speeds, and the connection of the second electric machine with the drive shaft done constant.
Дополнительное существенное отличие состоит в том, что в ней имеется блок управления, связанный с общей управляющей системой транспортного средства, и к нему подключены все управляемые составляющие установки, в т.ч. соединительные узлы исполнительного механизма варьирования.An additional significant difference is that it has a control unit associated with the general control system of the vehicle, and all the controlled components of the installation are connected to it, including connecting nodes of the actuating mechanism of variation.
В частных случаях исполнения:In special cases of execution:
- первый соединительный узел выполнен по типу нормально-замкнутого соединения или по типу нормально-разомкнутого соединения и может быть установлен на корпусе теплового двигателя;- the first connecting node is made as a normally closed connection or as a normally open connection and can be installed on the body of a heat engine;
- второй соединительный узел выполнен по типу нормально-замкнутого соединения или по типу нормально-разомкнутого соединения.- the second connecting node is made as a normally closed connection or as a normally open connection.
В соответствии со вторым вариантом технический результат достигается тем, что в комбинированной энергетической установке транспортного средства, содержащей вал привода ведущей оси транспортного средства, тепловой двигатель, первую и вторую обратимые электрические машины, установленные в направлении ведущей оси последовательно друг за другом с возможностью подключения к этому валу, при котором соединение теплового двигателя и первой электромашины с валом привода выполнено с возможностью размыкания, а также исполнительный механизм варьирования, предназначенный для обеспечения требуемого по условиям движения транспортного средства варианта подключения двигателей к валу привода колес, представляющий собой комбинацию двух соединительных узлов, первый из которых размещен между тепловым двигателем и первой электрической машиной, а второй - между первой и второй электрическими машинами, согласно изобретению электрические машины выполнены равнозначными по характеристикам, при этом общая ось размещения теплового двигателя и первой электрической машины лежит на оси вала привода, расположенной перпендикулярно упомянутой ведущей оси, а ось размещения второй электрической машины параллельна оси вала привода, и соединение каждого из двигателей с валом привода выполнено с возможностью индивидуального подключения своим выходным валом через установленное между второй электрической машиной и валом привода согласующее устройство, не требующее внешнего регулирования, с обеспечением постоянного (неизменяемого) соотношения их частот вращения, причем соединение второй электрической машины с валом привода выполнено постоянным.In accordance with the second embodiment, the technical result is achieved in that in a combined power plant of a vehicle comprising a drive shaft of a drive axle of a vehicle, a heat engine, first and second reversible electric machines mounted in a direction of the drive axle in series with each other with the possibility of connection to it the shaft, in which the connection of the heat engine and the first electric machine with the drive shaft is made with the possibility of opening, and the actuator in arching, designed to provide the required vehicle driving conditions for connecting engines to the wheel drive shaft, which is a combination of two connecting nodes, the first of which is located between the heat engine and the first electric machine, and the second between the first and second electric machines, according to the invention electric machines are made equivalent in characteristics, while the common axis of the placement of the heat engine and the first electric machine lies on the axis in drive axis located perpendicular to said driving axis, and the axis of placement of the second electric machine is parallel to the axis of the drive shaft, and the connection of each of the motors with the drive shaft is configured to individually connect its output shaft through a matching device installed between the second electric machine and the drive shaft, which does not require external regulation, ensuring a constant (unchanged) ratio of their rotational speeds, and the connection of the second electric machine with the drive shaft done constant.
Дополнительное существенное отличие состоит в том, что в ней имеется блок управления, связанный с общей управляющей системой транспортного средства, и к нему подключены все управляемые составляющие установки, в т.ч. соединительные узлы исполнительного механизма варьирования. An additional significant difference is that it has a control unit associated with the general control system of the vehicle, and all the controlled components of the installation are connected to it, including connecting nodes of the actuating mechanism of variation.
В частных случаях исполнения:In special cases of execution:
- первый соединительный узел выполнен по типу нормально-замкнутого соединения или по типу нормально-разомкнутого соединения и может быть установлен на корпусе теплового двигателя;- the first connecting node is made as a normally closed connection or as a normally open connection and can be installed on the body of a heat engine;
- второй соединительный узел выполнен по типу нормально-замкнутого соединения или по типу нормально-разомкнутого соединения;- the second connecting node is made as a normally closed connection or as a normally open connection;
- вторая электромашина установлена на корпусе согласующего устройства.- the second electric machine is installed on the housing matching device.
Обеспечение возможности механического соединения ТД и двух ЭМ с валом привода напрямую с возможностью размыкания этой связи позволяет расширить диапазон варьирования подключения этих двигателей к силовой линии установки, что необходимо для расширения функциональных возможностей КЭУ за счет реализации как последовательной, так и параллельной схемы работы, дополнительных режимов, требующих, например, отключение передачи мощности от ТД полностью или частично, и к тому же позволяет реализовать способ управления выходными скоростными и тяговыми характеристиками бесступенчатым изменением входящего крутящего момента без его трансформации. Это позволяет, во-первых, обеспечить работу ТД в режиме эффективной загрузки, и, во-вторых, значительно снизить потери в кинематике предлагаемой установки (в отличие от известных аналогов в ней нет необходимости в соответствующих узлах трансмиссии). Тому же способствует соединение выходных валов ТД и ЭМ с валом привода напрямую или через согласующее устройство с обеспечением постоянного соотношения их частот вращения и предлагаемое упрощенное конструктивное решение исполнительного узла. Размещение второй ЭМ на одной оси с ТД и первой ЭМ или параллельно им позволяет расширить конструктивный ряд проектируемых КЭУ. Выполнение обеих ЭМ равноценными по характеристикам (мощности и выполняемым функциям) необходимо для штатной загрузки ТД и повышения энергоэффективности установки, упрощения управления ею. Размещение всех трех машин последовательно вдоль общей оси в совокупности с возможностью их выборочного механического подключения к валу привода своими выходными валами напрямую позволяет значительно расширить диапазон реализуемых установкой схем и режимов работы, упрощением линии «источник мощности - ведущие колеса» снижает потери в этой линии.The possibility of mechanical connection of the AP and two EMs with the drive shaft directly with the possibility of opening this connection allows you to expand the range of variation of the connection of these motors to the power line of the installation, which is necessary to expand the functionality of the KEU by implementing both serial and parallel operation schemes, additional modes requiring, for example, disconnecting the power transmission from the AP in whole or in part, and also allows you to implement a way to control the output speed and Jagow features continuously variable incoming torque without transformation. This allows, firstly, to ensure the operation of the AP in the effective load mode, and, secondly, to significantly reduce the kinematics losses of the proposed installation (unlike the known analogues, it does not need the corresponding transmission units). The same is facilitated by the connection of the output shafts of the TD and the EM with the drive shaft directly or through a matching device to ensure a constant ratio of their rotational speeds and the proposed simplified design solution of the actuating unit. Placing the second EM on the same axis with the TD and the first EM or in parallel with them allows you to expand the design range of the designed KEU. The performance of both EMs with equivalent characteristics (power and performed functions) is necessary for the regular loading of the AP and to increase the energy efficiency of the installation, simplifying its management. Placing all three machines sequentially along a common axis together with the possibility of their selective mechanical connection to the drive shaft with their output shafts directly allows you to significantly expand the range of schemes and operating modes implemented by the installation, simplifying the line “power source - driving wheels” reduces losses in this line.
На представленных чертежах:In the drawings:
фиг.1 - примерная схема предлагаемой комбинированной энергетической установки по первому варианту; фиг.2 - то же по второму варианту.figure 1 is an exemplary diagram of the proposed combined power plant according to the first embodiment; figure 2 is the same in the second embodiment.
КЭУ по первому варианту содержит вал 1 привода ведущей оси ТС, связанный с источниками энергии: тепловым двигателем (ТД) 2, первой и второй электрическими машинами (ЭМ), соответственно, 3 и 4, которые установлены последовательно друг за другом в направлении ведущих колес и их общая ось размещения лежит на оси вала 1 привода, перпендикулярной при этом оси 5 ведущих колес.KEU according to the first embodiment contains a drive shaft 1 of the drive axis of the vehicle, connected with energy sources: a heat engine (TD) 2, first and second electric machines (EM), respectively, 3 and 4, which are installed sequentially one after another in the direction of the drive wheels and their common axis of placement lies on the axis of the drive shaft 1, perpendicular to the
Исполнительный механизм варьирования, предназначенный для обеспечения требуемых по условиям движения ТС вариантов подключения источников энергии к валу 1, представляет собой комбинацию двух управляемых соединительных узлов (СУ), первый из которых - СУ 6 размещен между ТД 2 и ЭМ 3, например, установлен на корпусе ТД, и связывает их с валом 1, а второй СУ 7 - между ЭМ 3 и ЭМ 4 и связывает обе электромашины между собой и с валом 1. Соединение выходных валов ТД 2, ЭМ 3, ЭМ 4 с валом 1 осуществляется напрямую и с обеспечением постоянного (неизменяемого) соотношения их частот вращения. Соединение ТД 2 и ЭМ 3 с валом 1 выполнено с возможностью размыкания. Выходной вал ЭМ 4 соединен с валом 1 постоянно.The actuating mechanism of variation, designed to provide the required options for connecting power sources to the shaft 1 under the conditions of the vehicle’s movement, is a combination of two controlled connecting nodes (CS), the first of which -
Обе электромашины равноценны по мощности, могут работать и как генераторы, и как тяговые двигатели, и подключены к накопителю 8 электрической энергии через преобразователь тока и напряжения 9. Все перечисленные составляющие установки подключены к управляющему блоку 10, связанному с общей управляющей системой ТС (на чертежах не показана).Both electric machines are equivalent in power, can operate both as generators and traction motors, and are connected to the electric
СУ 6 и СУ 7 выполняются по типу управляемых: нормально-замкнутых сцеплений или нормально-разомкнутых сцеплений, причем в любой целесообразной комбинации исполнения.
ТД может быть любым - двигатель внутреннего сгорания: бензиновый или дизельный; газотурбинный, паровой.TD can be anything - an internal combustion engine: gasoline or diesel; gas turbine, steam.
Тип накопителя электрической энергии может быть любым - электрохимический накопитель (аккумуляторная батарея), конденсатор.The type of electrical energy storage device can be any - an electrochemical storage device (storage battery), a capacitor.
Описание режимов работы первого варианта КЭУ дано на конкретном примере исполнения, в котором ТД - двигатель внутреннего сгорания (ДВС), СУ 6 выполнен по типу нормально-замкнутого сцепления в виде сухого одно-двух-дискового сцепления, а СУ 7 - по типу нормально-разомкнутого сцепления и представляет собой электромагнитную муфту. Последовательный режим (подключены к валу 1: ТД 2, ЭМ 3, ЭМ 4, т.к. включен СУ 6; СУ 7 отключен).The description of the operating modes of the first option of the KEU is given on a specific performance example, in which the TD is an internal combustion engine (ICE),
В этом режиме ТД 2 связан с валом первой ЭМ 3, поскольку СУ 6 замкнут. При этом ЭМ 3, вал которой приводится от вала ТД 2, работает в режиме генератора и производит электрический ток, который через преобразователь 9 поступает во вторую ЭМ 4, работающую в режиме тягового электромотора при разгоне и равномерном движении транспортного средства. Поскольку муфта 7 разомкнута, между ЭМ 3 и ЭМ 4 нет механической связи, следовательно, нет механической связи между ДВС 2 и валом 1, поэтому ДВС 2 не передает свою мощность на ось 5 ведущих колес и работает независимо от изменения текущих условий движения ТС. Скоростной и силовой диапазоны ТС реализуются ЭМ 4, механически связанной с валом 1. При торможении ТС возможна зарядка накопителя 8 с помощью ЭМ 4, которая в этом случае работает как генератор: преобразует кинетическую энергию ТС в электрическую и направляет ее через преобразователь 9 в накопитель 8. Также возможна зарядка накопителя 8 с помощью первой ЭМ 3, если существует избыток мощности генерируемого ей тока, при разгоне и равномерном движении или при стоянке ТС.In this mode, TD 2 is connected to the shaft of the
Параллельный режим (подключены ТД 2, ЭМ 3, ЭМ 4, т.к. включены СУ 6 и СУ 7).Parallel mode (TD 2,
Коленвал ДВС 2 связан с валом первой ЭМ 3, поскольку СУ 6 замкнут и замкнута муфта 7. Следовательно, существует механическая связь между первой ЭМ 3 и второй ЭМ 4. Значит, в этом режиме ДВС, ЭМ 3 и ЭМ 4 имеют механическую связь с валом 1 и могут передавать свою мощность на ось 5. При этом режим работа теплового двигателя 2 зависит от изменения текущих условий движения ТС. ЭМ 3 и ЭМ 4 могут работать при разгоне как тяговые электрические моторы, расходуя энергию накопителя электрической энергии, при этом могут работать как обе машины одновременно, так и по отдельности. В данном режиме возможна зарядка накопителя 8 с помощью ЭМ 3 и ЭМ 4, или с помощью каждой из них в отдельности, которые в данном случае становятся генераторами и преобразуют кинетическую энергию ТС в электрическую и направляют ее через преобразователь 9 в накопитель 8 при разгоне и равномерном движении или при торможении ТС, если существует избыток мощности теплового двигателя 2 для привода колес.The crankshaft of the ICE 2 is connected to the shaft of the
Режим электромобиля.Electric car mode.
В данном режиме отключен ДВС 2 от вала 1, т.к. разомкнут СУ 6. При трогании ТС с места и разгоне до определенной скорости, а также при движении со скоростями ниже определенной скорости при условии достаточного запаса энергии в накопителе 8, возможно движение транспортного средства только с помощью тяги от ЭМ 3 и ЭМ 4, или только от ЭМ 4. Если тяги ЭМ 4 недостаточно в конкретных условиях движения транспортного средства, то подключается ЭМ 3. Когда ЭМ 3 не задействована, то для уменьшения механических потерь размыкается сцепление 7.In this mode, ICE 2 is disconnected from shaft 1, because SU 6 is open. When the vehicle starts and accelerates to a certain speed, as well as when moving at speeds below a certain speed, provided that there is a sufficient supply of energy in
При торможении ТС зарядка накопителя 8 возможна с помощью ЭМ 3 и ЭМ 4, или с помощью каждой из них в отдельности, которые в данном случае становятся генераторами.When braking the vehicle, charging the
Режим обычного автомобиля (привод только от ДВС).Regular car mode (only ICE drive).
В данном режиме все тяговое усилие на ведущие колеса передается ДВС 2 и весь скоростной и силовой диапазоны ТС реализуются этим двигателем, т.к. СУ 6 и муфта 7 замкнуты и обеспечивают механическую связь коленвала ДВС с валом 1. При этом на ЭМ 3 и ЭМ 4 электрическая энергия из накопителя 8 не подается.In this mode, all the traction on the drive wheels is transmitted to ICE 2 and the entire speed and power ranges of the vehicle are implemented by this engine, because
Режим запуска теплового двигателя 2.Heat start mode 2.
При работе в режиме электромобиля и в случае отключения ДВС при стоянке транспортного средства возникает необходимость запуска ДВС 2. Для этого возможно использовать ЭМ 3, работающую как электрический мотор с функцией стартера. При этом узел сцепления 6 замкнут, а муфта сцепления 7 разомкнута.When operating in electric vehicle mode and in the event of engine shutdown when the vehicle is stationary, it is necessary to start ICE 2. For this, it is possible to use
Согласно второму варианту КЭУ содержит так же как и в первом варианте вал 1 привода ведущей оси ТС, связанный с источниками энергии: тепловым двигателем (ТД) 2, первой и второй электрическими машинами (ЭМ), соответственно, 3 и 4, которые установлены последовательно друг за другом в направлении ведущих колес и ось вала 1 привода при этом перпендикулярна оси 5 ведущих колес.According to the second option, the KEU contains, as in the first embodiment, the drive shaft 1 of the drive axis of the vehicle, connected with energy sources: a heat engine (TD) 2, the first and second electric machines (EM), respectively, 3 and 4, which are installed in series with each other one after the other in the direction of the drive wheels and the axis of the drive shaft 1 is perpendicular to the
Исполнительный механизм варьирования, предназначенный для обеспечения требуемых по условиям движения ТС вариантов подключения источников энергии к валу 1, представляет собой комбинацию двух управляемых соединительных узлов (СУ), первый из которых СУ 6 размещен между ТД 2 и ЭМ 3, например установлен на корпусе ТД, и связывает их с валом 1, а второй СУ 7 - между ЭМ 3 и ЭМ 4 и связывает обе электромашины между собой и с валом 1. Обе электромашины равноценны по мощности, могут работать и как генераторы, и как тяговые двигатели, и подключены к накопителю 8 электрической энергии через преобразователь тока и напряжения 9. Все перечисленные составляющие установки подключены к управляющему блоку 10, связанному с общей управляющей системой ТС (на чертежах не показана).The actuating mechanism of variation, designed to provide the required options for connecting power sources to the shaft 1 under the conditions of the vehicle’s movement, is a combination of two controlled connecting nodes (CS), the first of which
СУ 6 и СУ 7 выполняются по типу управляемых нормально-замкнутых или нормально-разомкнутых сцеплений, причем в любой целесообразной комбинации исполнения.
ТД может быть любым - двигатель внутреннего сгорания: бензиновый или дизельный; газотурбинный, паровой.TD can be anything - an internal combustion engine: gasoline or diesel; gas turbine, steam.
Тип накопителя электрической энергии может быть любым - электрохимический накопитель (аккумуляторная батарея), конденсатор.The type of electrical energy storage device can be any - an electrochemical storage device (storage battery), a capacitor.
В отличие от первого варианта во втором варианте реализации изобретения ТД 2 и ЭМ 3 размещены на общей оси, лежащей на оси вала 1, а ЭМ 4 размещена на оси 11 параллельно им. Соединение выходных валов ТД 2, ЭМ 3, ЭМ 4 с валом 1 осуществляется также с обеспечением постоянного (неизменяемого) соотношения их частот вращения, но через согласующее устройство 12, установленное между ЭМ 4 и валом 1, при этом соединение ТД 2 и ЭМ 3 с валом 1 выполнено с возможностью размыкания, а ЭМ 4 - постоянным. Корпус ЭМ 4 может быть закреплен на корпусе согласующего устройства 12.In contrast to the first embodiment, in the second embodiment of the invention, TD 2 and
Режимы работы КЭУ по второму варианту осуществляется аналогично описанным для первого варианта с той лишь разницей, что в передаче мощности от источников энергии на вал 1 привода оси ведущих колес участвует согласующее устройство, не требующее внешнего регулирования, например шестеренчатый редуктор с неизменяемым соотношением угловых скоростей его входного и выходного звеньев.The KEU operating modes according to the second variant are carried out similarly to those described for the first variant, with the only difference being that a matching device that does not require external regulation is involved in the transmission of power from energy sources to the drive shaft 1 of the drive wheel, for example, a gear reducer with an unchanged ratio of angular velocities of its input and output links.
Оба представленных варианта равноценны с точки зрения реализации поставленной задачи. Целесообразность использования того или иного варианта определяется в основном типом и габаритами ТС, позволяющими рационально разместить составляющие КЭУ.Both options presented are equivalent in terms of the implementation of the task. The feasibility of using one or another option is determined mainly by the type and dimensions of the vehicle, allowing rational placement of the components of KEU.
Предлагаемые КЭУ эффективны в работе, а также не требуют дополнительных капитальных затрат при постановке гибридных ТС на производство.The proposed KEUs are efficient in operation, and also do not require additional capital costs when setting up hybrid vehicles for production.
Claims (11)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009141549/11A RU2424919C1 (en) | 2009-11-12 | 2009-11-12 | Combined power plant of transport facility (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009141549/11A RU2424919C1 (en) | 2009-11-12 | 2009-11-12 | Combined power plant of transport facility (versions) |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009141549A RU2009141549A (en) | 2011-05-20 |
| RU2424919C1 true RU2424919C1 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=44733371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009141549/11A RU2424919C1 (en) | 2009-11-12 | 2009-11-12 | Combined power plant of transport facility (versions) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2424919C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2570847C1 (en) * | 2014-07-28 | 2015-12-10 | Александр Петрович Миронов | Electromechanical drive of vehicle propulsors (versions) |
| RU2669660C1 (en) * | 2015-06-03 | 2018-10-12 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Mode change control apparatus for hybrid vehicle |
| RU190257U1 (en) * | 2019-02-26 | 2019-06-25 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | ENERGY INSTALLATION OF VEHICLE TRAILER STRUCTURE |
| RU2750345C1 (en) * | 2019-12-30 | 2021-06-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Cooling system of combined power plant of sequential type |
-
2009
- 2009-11-12 RU RU2009141549/11A patent/RU2424919C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2570847C1 (en) * | 2014-07-28 | 2015-12-10 | Александр Петрович Миронов | Electromechanical drive of vehicle propulsors (versions) |
| RU2669660C1 (en) * | 2015-06-03 | 2018-10-12 | Ниссан Мотор Ко., Лтд. | Mode change control apparatus for hybrid vehicle |
| RU190257U1 (en) * | 2019-02-26 | 2019-06-25 | Публичное акционерное общество "КАМАЗ" | ENERGY INSTALLATION OF VEHICLE TRAILER STRUCTURE |
| RU2750345C1 (en) * | 2019-12-30 | 2021-06-28 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Cooling system of combined power plant of sequential type |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009141549A (en) | 2011-05-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2567844B1 (en) | Hybrid vehicle driving system | |
| CN106696676B (en) | Powertrain comprising a modular transmission unit | |
| KR100969983B1 (en) | Hybrid driving apparatus, and control method thereof | |
| CN102348568B (en) | Power transmitting device for hybrid vehicle | |
| KR100369135B1 (en) | Power transmit apparatus for hybrid electric vehicle | |
| KR101500356B1 (en) | Power transmission system of hybrid electric vehicle | |
| US8597146B2 (en) | Powertrain with two planetary gear sets, two motor/generators and multiple power-split operating modes | |
| CN101495774B (en) | Electrically variable transmission with multiple interconnected gearsets | |
| CN101837722B (en) | For system and the manufacture method thereof of vehicle propulsion | |
| WO2011108408A1 (en) | Hybrid drive device | |
| KR101459466B1 (en) | Power transmission system of hybrid electric vehicle | |
| KR101405232B1 (en) | Power transmission system of hybrid electric vehicle | |
| KR101500357B1 (en) | Power transmission system of hybrid electric vehicle | |
| KR101500355B1 (en) | Power transmission system of hybrid electric vehicle | |
| WO2012074726A2 (en) | Reconfigurable hybrid gear train | |
| CN111306263B (en) | Hybrid power system | |
| US8790201B2 (en) | Hybrid transmission with three planetary gear sets and three interconnecting members and with synchronous shift between series and compound-split operating modes | |
| RU2424919C1 (en) | Combined power plant of transport facility (versions) | |
| CN108944412A (en) | hybrid power module for vehicle | |
| EP2934929A1 (en) | Multi-mode hybrid variable drive unit | |
| CN102673368B (en) | Variable ratio power-split hybrid transmission | |
| CN110816248B (en) | Power transmission system of hybrid vehicle and hybrid vehicle | |
| US8414437B2 (en) | Hybrid transmission with synchronous shift between series and compound-split operating modes | |
| JP2005138802A (en) | Drive device of hybrid car | |
| CN219618898U (en) | Hybrid power driving device, system and vehicle |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131113 |