RU2806767C1 - Electromechanical transmission for hybrid vehicles - Google Patents

Electromechanical transmission for hybrid vehicles Download PDF

Info

Publication number
RU2806767C1
RU2806767C1 RU2023102910A RU2023102910A RU2806767C1 RU 2806767 C1 RU2806767 C1 RU 2806767C1 RU 2023102910 A RU2023102910 A RU 2023102910A RU 2023102910 A RU2023102910 A RU 2023102910A RU 2806767 C1 RU2806767 C1 RU 2806767C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
rotation
differential
generator
driven shaft
Prior art date
Application number
RU2023102910A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Равиль Гафиевич Хадеев
Original Assignee
Равиль Гафиевич Хадеев
Filing date
Publication date
Application filed by Равиль Гафиевич Хадеев filed Critical Равиль Гафиевич Хадеев
Application granted granted Critical
Publication of RU2806767C1 publication Critical patent/RU2806767C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: electromechanical transmission for a hybrid vehicle consists of three links connected in series, consisting of a generator connected to a differential, an electric motor and a gear changing the direction of rotation with a clutch to change the direction of rotation. The drive energy is supplied to the input of an asymmetrical planetary differential, which can rotate with the shaft. One differential output is connected to the driven shaft, and the second to the generator stator freely rotating on the shaft. The generator rotor is rigidly connected to the shaft. If there is an electrical load in the generator circuit, the stator is drawn behind the rotor by the Ampere force and partially blocks the differential.
EFFECT: limit of revolutions and torque on the output shaft is expanded and the smoothness of changes in gear ratio and torque is increased.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано на транспорте и в других областях техники. The invention relates to the field of mechanical engineering and can be used in transport and other fields of technology.

Недостатком зубчатых редукторов является то, что при их использовании передаточное отношение трансмиссии постоянно, двигатель в большинстве случаев не работает на оптимальном режиме, при этом ухудшается экономичность, увеличиваются нагрузки на двигатель и элементы трансмиссии. Внесение в конструкцию технологически сложных устройств, ступенчатых или бесступенчатых преобразователей передаточного отношения, а также специальных устройств, например, гидромоторов, приводят к удорожанию конструкции и к уменьшению степени надежности. Для электропривода известна возможность управления оборотами электродвигателя с помощью частотного регулирования. Однако при частотном управлении невозможно кардинально увеличить крутящий момент. Также известны различные схемы устройств синхронных электродвигателей. Они описаны в технической литературе. Например: Лищенко А.И. Синхронные двигатели с автоматическим регулированием возбуждения. Киев. Издательство «Техника» 1969, Копылов И.П. Электрические машины - 2-е издание, переработанное - Москва: Высшая школа; Логос, 2000, также в Ключев В.И. Теория электропривода. - Москва: Энергоатомиздат 1985. Наряду с многими положительными качествами электродвигателей они имеют главный недостаток, ограничивающий их применение, это сложность в широких пределах изменять частоту вращения.The disadvantage of gear reducers is that when they are used, the transmission ratio is constant; in most cases, the engine does not operate at optimal speed, while efficiency deteriorates, and the load on the engine and transmission elements increases. The introduction of technologically complex devices into the design, stepwise or stepless gear ratio converters, as well as special devices, for example, hydraulic motors, leads to an increase in the cost of the design and a decrease in the degree of reliability. For an electric drive, it is known that it is possible to control the speed of an electric motor using frequency control. However, with frequency control it is impossible to radically increase the torque. Various circuit diagrams of synchronous electric motors are also known. They are described in the technical literature. For example: Lishchenko A.I. Synchronous motors with automatic excitation control. Kyiv. Publishing house "Technology" 1969, Kopylov I.P. Electrical machines - 2nd edition, revised - Moscow: Higher School; Logos, 2000, also in V.I. Klyuchev. Electric drive theory. - Moscow: Energoatomizdat 1985. Along with many positive qualities of electric motors, they have the main drawback that limits their use: the difficulty of changing the rotation speed over a wide range.

Задачей изобретения является достижение изменения в широких пределах оборотов и крутящего момента на выходном валу устройства, управление работой двигателя в постоянном оптимальном режиме с плавным изменением передаточного отношения и крутящего момента.The objective of the invention is to achieve changes within a wide range of speed and torque on the output shaft of the device, control the operation of the engine in a constant optimal mode with a smooth change in the gear ratio and torque.

Трансмиссия состоит из последовательно соединенных трех звеньев передающих крутящий момент от привода к ведомому валу: генератора соединенного с дифференциалом, электродвигателя и зубчатой передачи, изменяющей направление вращения с муфтой, управляющей переключением направления вращения. Главное звено, в котором происходит преобразование передаточного числа и крутящего момента, состоит из генератора электрического тока, соединенного с планетарным дифференциалом. Вращение на ведомый вал передается через шестерни дифференциала и через вращение генератора с дифференциалом вокруг оси. При вращении вала двигателя вращается ротор генератора и центральное колесо дифференциала. Один выход дифференциала, передающий больший крутящий момент, соединен с ведомым валом, а второй выход соединен со статором генератора, который свободно вращается на валу и стремится вращаться в обратную сторону, но сила сцепления между статором и ротором, возникающая при наличии электрической нагрузки в цепи генератора увлекает статор за ротором, частично блокируя его и заставляет вращаться весь дифференциал с генератором вокруг вала привода, увеличивая скорость вращения ведомого вала. При увеличении нагрузки на ведомый вал, он тормозится, скольжение между ротором и статором увеличивается, и вращение в большей мере передается через шестерни дифференциала, при этом на ведомом валу уменьшаются обороты, увеличивается крутящий момент. Ток, вырабатываемый генератором, в. большей мере используется электродвигателем, установленным на валу и вращающим вал вместе с приводом, а также для зарядки батареи и питания иных потребителей транспортного средства. Устройство, изменяющее направление вращения ведомого вала имеет три положения: вращение ведомого вала в направлении вращения вала привода, обратное вращение, и нейтральное положение, при котором крутящий момент не передается на ведомый вал.The transmission consists of three links connected in series that transmit torque from the drive to the driven shaft: a generator connected to the differential, an electric motor and a gear train that changes the direction of rotation with a clutch that controls the switching of the direction of rotation. The main link, in which the gear ratio and torque are converted, consists of an electric current generator connected to a planetary differential. Rotation is transmitted to the driven shaft through the differential gears and through the rotation of the generator with the differential around the axis. When the engine shaft rotates, the generator rotor and the central differential wheel rotate. One output of the differential, transmitting more torque, is connected to the driven shaft, and the second output is connected to the stator of the generator, which rotates freely on the shaft and tends to rotate in the opposite direction, but the adhesion force between the stator and the rotor, which occurs when there is an electrical load in the generator circuit drags the stator behind the rotor, partially blocking it and forces the entire differential with the generator to rotate around the drive shaft, increasing the speed of rotation of the driven shaft. As the load on the driven shaft increases, it slows down, the slip between the rotor and stator increases, and rotation is transmitted to a greater extent through the differential gears, while the speed on the driven shaft decreases and the torque increases. Current generated by the generator, in. It is mostly used by an electric motor mounted on a shaft and rotating the shaft together with the drive, as well as for charging the battery and powering other consumers of the vehicle. The device that changes the direction of rotation of the driven shaft has three positions: rotation of the driven shaft in the direction of rotation of the drive shaft, reverse rotation, and a neutral position, in which torque is not transmitted to the driven shaft.

Устройство механизма поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 для примера показана схема механизма. Вал двигателя 1 соединен с центральным колесом планетарной передачи 6, которое посредством муфты 2 имеет возможность быть зафиксированным с водилом 3, для блокирования работы дифференциала. При этом вращение передается через сателлиты 4 на венец 5. Муфта 2 имеет нейтральное положение, при котором водило 3 с сателлитами 4 свободно вращается на валу. При этом крутящий момент на ведомый вал не передается. Также муфта 2 имеет возможность соединять водило с корпусом, тогда вращение ведомого вала изменяется на обратное. С венца планетарной передачи 5 вращение передается на ротор электродвигателя 7, статор которого 8 установлен на корпусе, на ротор генератора 9, статор которого 10 соединен с венцом планетарного дифференциала 11 и свободно вращается на валу, и с центральным колесом планетарного дифференциала 14. При вращении вала, и при наличии в цепи дифференциала электрической нагрузки, между статором и ротором возникает сила Ампера, увлекающая статор за ротором и частично блокирующая дифференциал. При этом крутящий момент передается на водило 13 и на ведомый вал 15. Электрический ток, вырабатываемый генератором, передается на ротор электродвигателя 7, который совместно с мотором вращает ведомый вал, а также в сеть транспортного средства. Электродвигатель также может быть использован как стартер для запуска мотора, в качестве генератора для зарядки аккумуляторов и питания потребителей транспортного средства на остановке и стоянке при работающем моторе, и для рекуперации при торможении.The structure of the mechanism is illustrated by the drawing, in which FIG. Figure 1 shows a diagram of the mechanism as an example. The engine shaft 1 is connected to the central wheel of the planetary gear 6, which, through the clutch 2, can be fixed to the carrier 3 to block the operation of the differential. In this case, rotation is transmitted through satellites 4 to the crown 5. Clutch 2 has a neutral position, in which carrier 3 with satellites 4 rotates freely on the shaft. In this case, no torque is transmitted to the driven shaft. Also, coupling 2 has the ability to connect the carrier to the body, then the rotation of the driven shaft is reversed. From the crown of the planetary gear 5, rotation is transmitted to the rotor of the electric motor 7, the stator of which 8 is mounted on the housing, to the rotor of the generator 9, the stator of which 10 is connected to the crown of the planetary differential 11 and rotates freely on the shaft, and to the central wheel of the planetary differential 14. When the shaft rotates , and if there is an electrical load in the differential circuit, an Ampere force arises between the stator and the rotor, dragging the stator behind the rotor and partially blocking the differential. In this case, the torque is transmitted to the carrier 13 and the driven shaft 15. The electric current generated by the generator is transmitted to the rotor of the electric motor 7, which together with the motor rotates the driven shaft, as well as to the vehicle network. The electric motor can also be used as a starter to start the engine, as a generator for charging batteries and powering vehicle consumers when stopping and parking when the engine is running, and for recuperation during braking.

Claims (2)

1. Электромеханическая трансмиссия для гибридного транспортного средства, отличающаяся тем, что механизм состоит из трех соединенных последовательно звеньев, состоящих из генератора, соединенного с дифференциалом, электродвигателя и зубчатой передачи, изменяющей направление вращения с муфтой для переключения направления вращения, при этом энергия привода подается на вход асимметричного планетарного дифференциала, имеющего возможность вращаться вместе с валом, один выход которого подключен к ведомому валу, а второй выход подключен к свободно вращающемуся на валу статору генератора, ротор которого жестко соединен с валом, и при наличии электрической нагрузки в цепи генератора, статор генератора, возникающей при этом силой Ампера увлекается за ротором и частично блокирует дифференциал, заставляя его вращаться с валом, изменяя передаточное отношение трансмиссии в соответствии с соотношением сил электрической индукции и силы, необходимой для движения транспортного средства.1. An electromechanical transmission for a hybrid vehicle, characterized in that the mechanism consists of three links connected in series, consisting of a generator connected to a differential, an electric motor and a gear changing the direction of rotation with a clutch for switching the direction of rotation, while the drive energy is supplied to the input of an asymmetrical planetary differential capable of rotating with the shaft, one output of which is connected to the driven shaft, and the second output is connected to a generator stator freely rotating on the shaft, the rotor of which is rigidly connected to the shaft, and in the presence of an electrical load in the generator circuit, the generator stator , the resulting Ampere force is carried behind the rotor and partially blocks the differential, forcing it to rotate with the shaft, changing the transmission ratio in accordance with the ratio of the forces of electrical induction and the force required to move the vehicle. 2. Электромеханическая трансмиссия для гибридного транспортного средства по п. 1, отличающаяся тем, что зубчатая передача, изменяющая направление вращения ведомого вала, соединенная с муфтой, имеет возможность включать прямое направление вращения ведомого вала, обратное вращение и имеет нейтральное положение, при котором крутящий момент от привода не передается на ведомый вал.2. The electromechanical transmission for a hybrid vehicle according to claim 1, characterized in that the gear changing the direction of rotation of the driven shaft connected to the clutch has the ability to include the forward direction of rotation of the driven shaft, reverse rotation and has a neutral position in which the torque from the drive is not transmitted to the driven shaft.
RU2023102910A 2023-02-08 Electromechanical transmission for hybrid vehicles RU2806767C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2806767C1 true RU2806767C1 (en) 2023-11-07

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2357876C1 (en) * 2008-01-30 2009-06-10 Нурбей Владимирович Гулиа Hybrid power unit of vehicle
RU2730094C1 (en) * 2019-10-07 2020-08-17 Хадеев Равиль Гфиевич Transmission for hybrid transport
RU2771932C1 (en) * 2021-12-07 2022-05-13 Равиль Гафиевич Хадеев Transmission for hybrid vehicles

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2357876C1 (en) * 2008-01-30 2009-06-10 Нурбей Владимирович Гулиа Hybrid power unit of vehicle
RU2730094C1 (en) * 2019-10-07 2020-08-17 Хадеев Равиль Гфиевич Transmission for hybrid transport
RU2771932C1 (en) * 2021-12-07 2022-05-13 Равиль Гафиевич Хадеев Transmission for hybrid vehicles
RU2788457C1 (en) * 2022-09-05 2023-01-19 Равиль Гафиевич Хадеев Electromechanical transmission for hybrid vehicles

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6416437B2 (en) Transmission for hybrid electric vehicle
TWI584974B (en) Engine running at fixed speed incorporated controllable tnrasmission power system
EP3057818B1 (en) Electrically variable transmission
FR2760411A1 (en) HYBRID DRIVE SYSTEM FOR A MOTOR VEHICLE
CN102358158B (en) Hybrid drive system of heavy vehicle
US20050014600A1 (en) Methods and devices for altering the transmission ratio of a drive system
US8556769B1 (en) Hybrid transmission with single planetary gear set and multiple operating modes
JP2005509554A (en) Power transmission device with at least two planetary gear trains
CN115702088A (en) Parallel hybrid drive for a motor vehicle, motor vehicle and method for operating a parallel hybrid drive
RU2527625C1 (en) Hybrid drive
US10308234B2 (en) Control device
FR2787395A1 (en) "PARALLEL HYBRID" TRACTION DEVICE, PARTICULARLY FOR MOTOR VEHICLES
JP2021041798A (en) Hybrid vehicle system
US10247283B2 (en) Automatic transmission for hybrid vehicle and control method
KR20080033699A (en) Parallel type hybrid power train structure
RU2806767C1 (en) Electromechanical transmission for hybrid vehicles
CN111332113A (en) Electric vehicle double-motor planetary gear train stepless speed change electric drive system
ITVE940028A1 (en) VARIATOR WITH ELECTROMECHANICAL SYNERGIC INTEGRATION OF SPEED AND TORQUE.
RU2771932C1 (en) Transmission for hybrid vehicles
RU2730094C1 (en) Transmission for hybrid transport
RU2788457C1 (en) Electromechanical transmission for hybrid vehicles
KR102336402B1 (en) Power train for hybrid vehicles
CN210363358U (en) Automatic transmission with CVT unit, switchable transmission and motor-generator unit
RU2790299C1 (en) Transmission for electric vehicles
KR100624130B1 (en) The continuously variable transmission of hybrid emussion vehicleas