[go: up one dir, main page]

RU2459719C2 - Automotive combined power plant and electric power converter there for - Google Patents

Automotive combined power plant and electric power converter there for Download PDF

Info

Publication number
RU2459719C2
RU2459719C2 RU2009143747/11A RU2009143747A RU2459719C2 RU 2459719 C2 RU2459719 C2 RU 2459719C2 RU 2009143747/11 A RU2009143747/11 A RU 2009143747/11A RU 2009143747 A RU2009143747 A RU 2009143747A RU 2459719 C2 RU2459719 C2 RU 2459719C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric machines
adder
vehicle
electric
gear
Prior art date
Application number
RU2009143747/11A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2009143747A (en
Inventor
Алексей Алексеевич Ипатов (RU)
Алексей Алексеевич Ипатов
Николай Анатольевич Хрипач (RU)
Николай Анатольевич Хрипач
Лев Юрьевич Лежнев (RU)
Лев Юрьевич Лежнев
Сергей Васильевич Бахмутов (RU)
Сергей Васильевич Бахмутов
Алексей Александрович Авдеев (RU)
Алексей Александрович Авдеев
Валерий Викторович Селифонов (RU)
Валерий Викторович Селифонов
Андрей Игоревич Филонов (RU)
Андрей Игоревич Филонов
Елена Евгеньевна Баулина (RU)
Елена Евгеньевна Баулина
Олег Викторович Маликов (RU)
Олег Викторович Маликов
Алексей Александрович Артёмов (RU)
Алексей Александрович Артёмов
Original Assignee
Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
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 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации
Priority to RU2009143747/11A priority Critical patent/RU2459719C2/en
Publication of RU2009143747A publication Critical patent/RU2009143747A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2459719C2 publication Critical patent/RU2459719C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Landscapes

  • Arrangement Of Transmissions (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

FIELD: transport.
SUBSTANCE: invention relates to automotive industry, particularly, to combined power plants of hybrid vehicles. Conversion module comprises two electric machines and transmitter made up of mechanical adder of torques. Said adder comprises case. Said case houses two input shafts to throw in electric machines, output shaft to engage with load and tooth gearing. Electric machines are attached to adder case and connected directly to its input shafts. Said tooth gearing is made up of two pairs of constant-mesh gears. Said pairs feature different gear ratio. Gear ratio of every pair is defined by matching electric machine frequency with vehicle rpm.
EFFECT: higher power output, reduced losses in transmission.
4 dwg

Description

Изобретения относятся к области транспортного машиностроения, точнее к комбинированным силовым установкам, предназначенным, преимущественно, для гибридных транспортных средств различного назначения и с разнообразными компоновочными решениями: с приводом на передние или задние колеса.The invention relates to the field of transport engineering, more specifically to combined power plants, designed primarily for hybrid vehicles for various purposes and with a variety of layout solutions: with front-wheel or rear-wheel drive.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, направлена на расширение арсенала эффективных комбинированных энергетических установок и модулей преобразования электроэнергии для них, экономичных при изготовлении за счет достигаемого уровня унификации и типизации и конструктивного упрощения, а при эксплуатации - за счет повышения КПД тяговых двигателей и снижения потерь в трансмиссии.The problem solved by the invention is aimed at expanding the arsenal of efficient combined power plants and power conversion modules for them, which are economical to manufacture due to the achieved level of unification and typification and structural simplification, and during operation, by increasing the efficiency of traction engines and reducing transmission losses .

Известна комбинированная энергетическая установка (КЭУ), содержащая вал привода ведущих колес транспортного средства (ТС) и связанные с ним тепловой двигатель, электромашину-генератор и тяговую электромашину, а также инвертор и накопитель энергии (ЕР 1433643, 1999 г.), в которой обе электромашины смонтированы внутри общего корпуса. Недостатком данной КЭУ является невозможность работы электромашины-генератора в тяговом режиме большую часть времени функционирования КЭУ и невозможность работы тяговой электромашины при этом в высокоэффективном диапазоне.Known combined power plant (KEU), containing the drive shaft of the drive wheels of the vehicle (TS) and associated with it a heat engine, electric machine-generator and traction electric machine, as well as an inverter and energy storage (EP 1433643, 1999), in which both electric machines are mounted inside a common housing. The disadvantage of this KEU is the inability to operate the electric machine-generator in traction mode most of the time the KEU operates and the inability to operate the traction electric machine in this highly efficient range.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемой комбинированной энергетической установки определена установка, содержащая вал привода его ведущих колес, двигатель - генераторный блок и блок преобразования электроэнергии, включающий в себя две электромашины и передающее устройство, выходной вал которого связан с валом привода ведущих колес, а также инвертор и накопители энергии (WO 2008/056067 A1, 2008 г.).The closest analogue (prototype) of the proposed combined power plant is defined installation, containing the drive shaft of its drive wheels, the engine is a generator unit and an electric power conversion unit that includes two electric machines and a transmitting device, the output shaft of which is connected to the drive shaft of the drive wheels, and inverter and energy storage devices (WO 2008/056067 A1, 2008).

В прототипе блок теплового двигателя объединен с блоком преобразования электроэнергии передающим устройством (сумматором), выполненным в виде планетарного механизма, содержащего два планетарных ряда и два дополнительных редуктора, также планетарных, по одному для каждого вала. Планетарный механизм передает на ведущие колеса транспортного средства общий суммированный крутящий момент от двух электрических машин и теплового двигателя в следующем порядке. Часть крутящего момента от теплового двигателя поступает на эпицикл первого планетарного ряда, а на солнечное колесо того же ряда поступает крутящий момент от первой электрической машины. Водило этого планетарного ряда связано с солнечной шестерней первого дополнительного планетарного редуктора, с эпициклического колеса которого суммированный крутящий момент посредством цепной передачи передается на эпициклическое колесо второго планетарного ряда, являющееся одновременно аналогичным элементом второго дополнительного планетарного редуктора, принимающего крутящий момент от второй электрической машины, вал которой связан с солнечным колесом этого редуктора. Солнечное колесо второго ряда посредством цепной передачи принимает оставшуюся часть крутящего момента от теплового двигателя, а водило второго планетарного ряда передает суммированный крутящий момент на вал, связанный с помощью зубчатой передачи с общей трансмиссией ТС, и передает суммированный крутящий момент на его ведущие колеса. При этом в прототипе невозможно использовать режим движения с использованием тяги только от теплового двигателя, что является недостатком такой КЭУ.In the prototype, the heat engine block is combined with a power conversion unit by a transmitting device (adder) made in the form of a planetary mechanism containing two planetary gear sets and two additional gearboxes, also planetary gears, one for each shaft. The planetary mechanism transmits to the driving wheels of the vehicle the total accumulated torque from two electric machines and a heat engine in the following order. A part of the torque from the heat engine is supplied to the epicycle of the first planetary gear set, and the torque from the first electric machine is supplied to the sun wheel of the same series. The carrier of this planetary gear set is connected with the sun gear of the first additional planetary gearbox, from the epicyclic wheel of which the summarized torque is transmitted via a chain drive to the epicyclic wheel of the second planetary gear set, which is at the same time a similar element of the second additional planetary gearbox that receives torque from a second electric machine, the shaft of which connected to the sun wheel of this gearbox. The second-row sun wheel through a chain drive receives the remainder of the torque from the heat engine, and the second planetary gear carrier transfers the summed torque to the shaft connected by a gear transmission to the common vehicle transmission, and transfers the summed torque to its drive wheels. Moreover, in the prototype it is impossible to use the driving mode using traction only from a heat engine, which is a disadvantage of such a KEU.

Другим недостатком прототипа является необходимость работы теплового двигателя при движении ТС на тяге от обеих электрических машин, что заметно ухудшает топливно-экономические показатели КЭУ, а также ограничения в использовании для привода ведущих колес тяги сразу от двух электрических машин, т.к. наличие механической связи теплового двигателя с блоком преобразования электрической энергии, а следовательно и с ведущими колесами ТС, вызывает необходимость использовать первую электрическую машину в качестве генератора. Это означает, что в такой КЭУ не может быть реализован принцип ее работы, при котором скоростной диапазон ТС обслуживается последовательно работающими в зоне эффективного КПД двумя равноценными электромашинами. Передача на вал привода ведущих колес ТС мощности от всех тяговых двигателей через передающий планетарный механизм с интеграцией линий передачи (по описанному выше алгоритму их приема, суммирования и выдачи) обусловило значительное конструктивное усложнению этого механизма. Использование в КЭУ сумматора такой конструкции не позволяет обеспечивать режим работы в зоне эффективного КПД, препятствует выполнению блока преобразования электроэнергии в ней в виде универсального унифицированного модуля.Another disadvantage of the prototype is the need for a heat engine to operate the vehicle on traction from both electric machines, which significantly worsens the fuel and economic performance of KEU, as well as restrictions on the use of traction wheels from two electric machines at once, because the mechanical connection of the heat engine with the electric energy conversion unit, and therefore with the drive wheels of the vehicle, necessitates the use of the first electric machine as a generator. This means that in such a KEU the principle of its operation cannot be realized, in which the vehicle speed range is serviced by two equivalent electric machines operating sequentially in the effective efficiency zone. The transmission of power from all the traction engines to the drive shaft of the drive wheels of the vehicle through a transmitting planetary mechanism with the integration of transmission lines (according to the above-described algorithm for their reception, summation and delivery) caused a significant structural complication of this mechanism. The use of an adder of such a design in the KEU does not allow to ensure the operation mode in the zone of effective efficiency, it prevents the implementation of the electric power conversion unit in it in the form of a universal unified module.

Наиболее близким аналогом (прототипом) предлагаемого модуля преобразования электроэнергии является устройство по патенту US 7186197, 2007 г., которое содержит две электромашины и передающее устройство в виде механического сумматора моментов, имеющего корпус с размещенными в нем двумя параллельными входными валами для подключения электромашин, выходным валом для подключения нагрузки, планетарным редуктором, выполненным в виде дифференциала и дополнительной понижающей передачей, предназначенной для согласования угловых скоростей связанных элементов. Электрические машины передают крутящие моменты на выходной вал устройства, работая одновременно и согласованно. Возможен режим передачи момента только от одной электрической машины, в то время как вал второй электрической машины не вращается. Передача крутящего момента на выходной вал от обеих электрических машин осуществляется при различном или одинаковом скоростном режиме их функционирования, и в планетарном редукторе обеспечивается согласование угловых скоростей их валов с угловой скоростью выходного вала устройства посредством дополнительной, расположенной на выходном валу, понижающей передачи. При одинаковом скоростном режиме работы электрических машин эпициклические шестерни редуктора вращаются в одном направлении и передают крутящий момент на выходной элемент дифференциала, а с него через дополнительную понижающую передачу на выходной вал устройства. Когда угловые скорости валов электрических машин различны, солнечные шестерни планетарного редуктора, вращаясь тоже с различными угловыми скоростями, приводят во вращение сателлиты в противоположных направлениях, что позволяет компенсировать разницу угловых скоростей валов электрических машин, приводя значение угловой скорости вращения водила планетарного механизма к средней между угловыми скоростями вращения сателлитов. С водила крутящий момент передается на выходной элемент дифференциала, а с него через дополнительную понижающую передачу на выходной вал устройства. Когда крутящий момент на выходной вал устройства передает одна электромашина сумматор функционирует аналогичным образом.The closest analogue (prototype) of the proposed electric power conversion module is the device according to patent US 7186197, 2007, which contains two electric machines and a transmitting device in the form of a mechanical totalizer of moments, having a housing with two parallel input shafts for connecting electric machines, an output shaft for connecting the load, a planetary gearbox made in the form of a differential and an additional reduction gear designed to coordinate the angular velocities associated elements. Electric machines transmit torques to the output shaft of the device, working simultaneously and in concert. The transmission of torque from only one electric machine is possible, while the shaft of the second electric machine does not rotate. The transmission of torque to the output shaft from both electric machines is carried out at different or the same speed modes of operation, and the planetary gearbox ensures coordination of the angular speeds of their shafts with the angular speed of the output shaft of the device through an additional downshift located on the output shaft. At the same high-speed mode of operation of electric machines, the epicyclic gears of the gearbox rotate in one direction and transmit torque to the output element of the differential, and from it through an additional reduction gear to the output shaft of the device. When the angular speeds of the shafts of electric machines are different, the sun gears of the planetary gearbox, rotating also with different angular speeds, cause the satellites to rotate in opposite directions, which makes it possible to compensate for the difference in the angular speeds of the shafts of electric machines, bringing the value of the angular velocity of rotation of the planetary gear carrier to the average between the angular speeds of rotation of satellites. From the carrier, the torque is transmitted to the output element of the differential, and from it through an additional reduction gear to the output shaft of the device. When the torque is transmitted to the output shaft of the device by one electric machine, the adder functions in a similar way.

Основной недостаток прототипа - это отсутствие у него функции вывода электромашин на режим работы в зоне с максимальной эффективностью, т.к. в нем невозможно обеспечить скоростной диапазон его выходного вала в соответствии со скоростным диапазоном ТС. Также к его недостаткам следует отнести использование в сумматоре в качестве передающих зубчатых зацеплений специального, насыщенного большим числом элементов и связей, планетарного редуктора, конструктивно достаточно усложненного. По этой же причине применение сумматора с таким выполнением зацепления в модуле преобразования электроэнергии для КЭУ ТС и наличие в нем понижающей дополнительной передачи в виде эпициклического редуктора на выходном валу обуславливает вероятность непроизводительных потерь мощности в установке.The main disadvantage of the prototype is its lack of a function to bring electric machines to the operating mode in the zone with maximum efficiency, because it is impossible to ensure the speed range of its output shaft in accordance with the speed range of the vehicle. Also its disadvantages include the use in the adder as transmitting gears of a special planetary gearbox saturated with a large number of elements and connections, which is structurally rather complicated. For the same reason, the use of an adder with such a gearing in the electric power conversion module for the KEU TS and the presence of a reduction gear in it in the form of an epicyclic reducer on the output shaft causes the probability of unproductive power losses in the installation.

Технический результат, получаемый при использовании изобретений, заключается в реализации поставленной задачи.The technical result obtained by using the inventions is to implement the task.

Сущность изобретений состоит в следующем.The invention consists in the following.

- В комбинированной энергетической установке транспортного средства, содержащей вал привода его ведущих колес, двигатель-генераторный блок и включающий в себя две электрические машины и передающее устройство, выходной вал которого связан с валом привода ведущих колес, блок преобразования электроэнергии, по меньшей мере один, а также инвертор и буферные накопители энергии, согласно изобретению, блок преобразования электроэнергии выполнен в виде закрепленного на несущей системе транспортного средства унифицированного модуля, обеспечивающего при работе установки вывод каждой из электрических машин в зону высокого КПД путем согласования ее частотного диапазона со скоростным диапазоном транспортного средства, в котором передающее устройство представляет собой механический сумматор моментов, не требующий внешнего управления, и обе электрические машины установлены на корпусе сумматора.- In a combined power plant of a vehicle containing a drive shaft of its driving wheels, an engine-generator unit and including two electric machines and a transmission device, the output shaft of which is connected to the drive shaft of the drive wheels, at least one electric power conversion unit, and also the inverter and buffer energy storage devices, according to the invention, the electric power conversion unit is made in the form of a unified module mounted on the vehicle carrier system ayuschego during plant operation output of each of the electrical machine in a high efficiency zone by matching its frequency range from the vehicle speed range in which the transmitting device is a mechanical totalizer moments, requiring no external control, and the two electrical machines are mounted on the housing of the adder.

При этом установка может содержать несколько модулей преобразования электроэнергии, размещенных со стороны его ведущих колес и составляющие ее основу компоненты, такие как двигатель-генераторный блок, инвертор и буферные накопители энергии также могут быть выполнены в виде унифицированных модульных блоков.Moreover, the installation may contain several electric power conversion modules located on the side of its drive wheels and the components that make up its basis, such as the engine-generator unit, the inverter and buffer energy storage devices, can also be made in the form of unified modular units.

- В модуле преобразования электроэнергии, например, для комбинированной энергетической установки, содержащем две электрические машины и передающее устройство в виде механического сумматора моментов, имеющего корпус с размещенными в нем двумя параллельными входными валами для подключения электрических машин, выходным валом для подключения нагрузки и зубчатыми передаточными зацеплениями, согласно изобретению, электрические машины закреплены на корпусе сумматора и подключены к его входным валам напрямую, а в качестве зубчатых передаточных зацеплений сумматор содержит две шестеренчатые пары постоянного зацепления, выполненные с разными величинами передаточных чисел и передаточное число каждой пары определяется соотношением граничной линейной скорости, соответствующей угловой скорости вала электрической машины, определяющей границу зоны работы с максимальной эффективностью, и максимальной линейной скорости движения транспортного средства с учетом передаточного числа главной передачи его трансмиссии, соответствующей начальной или конечной границам зоны работы электрических машин с максимальной эффективностью, по формуле

Figure 00000001
, где UM - передаточное число шестеренчатой пары модуля, UГП - передаточное число главной передачи трансмиссии транспортного средства,
Figure 00000002
- граничная линейная скорость,
Figure 00000003
- линейная скорость транспортного средства.- In a power conversion module, for example, for a combined power plant containing two electrical machines and a transmission device in the form of a mechanical moment totalizer, having a housing with two parallel input shafts located therein for connecting electrical machines, an output shaft for connecting the load and gear transmission gears , according to the invention, electric machines are mounted on the adder casing and connected to its input shafts directly, and as gears gearing, the adder contains two gear pairs of constant gearing made with different gear ratios and the gear ratio of each pair is determined by the ratio of the boundary linear speed corresponding to the angular velocity of the shaft of the electric machine, which determines the boundary of the working area with maximum efficiency, and the maximum linear speed of the vehicle with taking into account the gear ratio of the main transmission of its transmission, corresponding to the initial or final boundaries of the work zone electrical machines with maximum efficiency, according to the formula
Figure 00000001
where U M is the gear ratio of the gear pair of the module, U GP is the gear ratio of the main transmission of the vehicle’s transmission,
Figure 00000002
- boundary linear velocity,
Figure 00000003
- linear speed of the vehicle.

На представленных чертежах:In the drawings:

фиг.1 - примерная схема КЭУ с использованием предлагаемого модуля преобразования электроэнергии, с приводом на задние колеса ТС;figure 1 is an exemplary diagram of KEU using the proposed module for converting electricity, with rear-wheel drive vehicles;

фиг.2 - модуль преобразования электроэнергии (схема);figure 2 - power conversion module (circuit);

фиг.3 - сумматор моментов (схема);figure 3 - adder of moments (diagram);

фиг.4 - график вывода работающих электромашин в зону эффективного КПД.figure 4 is a graph of the output of operating electric machines in the zone of effective efficiency.

Предлагаемая КЭУ содержит вал 1 привода ведущих колес ТС и следующие, составляющие ее основу, компоненты: двигатель-генераторный блок 2, универсальный унифицированный модуль преобразования электроэнергии 3, инвертор 4 и буферные накопители энергии 5 и может быть построена по модульному принципу, при котором перечисленные компоненты выполняются в виде унифицированных блоков, составляющих оптимальный типоразмерный ряд, что будет способствовать снижению затрат на изготовление таких установок при повышении уровня ремонтопригодности за счет взаимозаменяемости узлов, расширению диапазона компоновочных решений КЭУ.The proposed KEU contains a drive shaft 1 of the drive wheel of the vehicle and the following components: a motor-generator unit 2, a universal unified module for converting electricity 3, an inverter 4 and energy storage buffers 5 and can be built on a modular principle, in which the listed components are made in the form of unified blocks that make up the optimal size range, which will help reduce the cost of manufacturing such plants while increasing maintainability due to t interchangeability nodes expansion layout DEs decision range.

Модуль преобразования электроэнергии 3 состоит из двух тяговых с одинаковыми скоростными характеристиками электромашин 6 и 7 и не требующего внешнего управления механического сумматора моментов 8, имеющего собственный корпус 9 с размещенными в нем параллельно друг другу входными валами 10 и 11 и выходным валом 12, который связан с валом 1. Две параллельные друг другу шестеренчатые пары 13 и 14 постоянного зацепления выполнены с разными величинами передаточных чисел, которые подобраны таким образом, чтобы скоростной диапазон работы машин 6 и 7 был согласован со скоростным диапазоном ТС. Для каждой пары зацепления передаточное число определяется соотношением граничной линейной скорости, соответствующей угловой скорости вала электромашины, определяющей границу зоны работы с максимальной эффективностью, и максимальной линейной скорости движения транспортного средства с учетом передаточного числа главной передачи его трансмиссии, соответствующей начальной или конечной границам зоны работы электромашин с максимальной эффективностью по формуле

Figure 00000004
, где UM - передаточное число модуля, UГП - передаточное число главной передачи,
Figure 00000005
- граничная линейная скорость,
Figure 00000006
- линейная скорость транспортного средства.The electric power conversion module 3 consists of two traction motors with the same speed characteristics of electric machines 6 and 7 and not requiring external control of a mechanical moment accumulator 8, having its own housing 9 with input shafts 10 and 11 and an output shaft 12 arranged in parallel thereto, which is connected with shaft 1. Two parallel gear pairs 13 and 14 of constant gearing are made with different gear ratios, which are selected so that the speed range of the machines 6 and 7 would be l is consistent with the vehicle speed range. For each pair of gears, the gear ratio is determined by the ratio of the boundary linear speed corresponding to the angular velocity of the electric machine shaft, which defines the boundary of the working area with maximum efficiency, and the maximum linear speed of the vehicle, taking into account the gear ratio of the main transmission of its transmission, corresponding to the initial or final boundaries of the working area of electric machines with maximum efficiency according to the formula
Figure 00000004
where U M is the gear ratio of the module, U GP is the gear ratio of the main gear,
Figure 00000005
- boundary linear velocity,
Figure 00000006
- linear speed of the vehicle.

Модуль 3 установлен на несущей системе ТС (на чертежах условно не показана) по месту расположения ведущих колес ТС. В зависимости от назначения, типа, мощностных параметров и габаритов гибридных ТС установка может содержать один или несколько модулей 3.Module 3 is installed on the vehicle support system (not shown conventionally in the drawings) at the location of the drive wheels of the vehicle. Depending on the purpose, type, power parameters and dimensions of hybrid vehicles, the installation may contain one or more modules 3.

Универсальность модуля 3 состоит в том, что простым варьированием его характеристик можно добиться оптимальной и согласованной работы электромашин различных типов, смонтированных в КЭУ для установки на транспортные средства разных классов и назначения. Предлагаемый модуль может быть использован не только в КЭУ ТС, но и в качестве самостоятельного приводного агрегата в разных отраслях промышленности.The universality of module 3 lies in the fact that by simply varying its characteristics, it is possible to achieve optimal and coordinated operation of electric machines of various types mounted in KEU for installation on vehicles of different classes and purposes. The proposed module can be used not only in KEU TS, but also as an independent drive unit in various industries.

Выполнение и размещение двигатель-генераторного блока 2 и его подключение к валу привода ведущих колес ТС в данной заявке не регламентируется, т.к. определяется разумной целесообразностью в каждом конкретном варианте построения КЭУ.The implementation and placement of the engine-generator unit 2 and its connection to the drive shaft of the drive wheels of the vehicle in this application is not regulated, because determined by reasonable feasibility in each specific design option KEU.

Как следует из представленной на фиг.4 схемы, каждая электромашина имеет зону работы с наивысшим КПД, характеризуемую определенным диапазоном частот вращения ее вала. При управлении движением ТС его скоростной режим разбивается на два условных участка. Поскольку машины 6 и 7 имеют одинаковый скоростной диапазон, на каждом из этих участков используется одинаковый диапазон частот вращения вала электромашин, соответствующий зоне высоких КПД каждой электрической машины, потому что валы электромашин связаны с ведущими колесами ТС через зубчатые зацепления с разными, но специально подобранными, передаточными числами.As follows from the diagram shown in figure 4, each electric machine has a zone of work with the highest efficiency, characterized by a certain range of frequencies of rotation of its shaft. When controlling the movement of the vehicle, its speed mode is divided into two conventional sections. Since machines 6 and 7 have the same speed range, each of these sections uses the same frequency range of electric machine shaft rotation, corresponding to the high efficiency zone of each electric machine, because the electric machine shafts are connected to the drive wheels of the vehicle through gears with different, but specially selected, gear ratios.

В работу электрические машины включаются последовательно: на первом участке скоростного диапазона ТС, характеризуемом скоростями от нулевой до граничной для данного участка

Figure 00000007
, определяемой граничной по параметру эффективности частотой вращения вала электромашины, работает та электрическая машина, которая передает крутящий момент на ведущие колеса ТС через зубчатую пару с большим передаточным числом, например, 6. При этом режим ее работы характеризуется высокими КПД, т.к. диапазон частот вращения вала электромашины, которому соответствует диапазон линейных скоростей от нулевой до
Figure 00000008
, согласован через передаточное число передающего устройства UM1 со скоростным диапазоном транспортного средства. Как только скорость транспортного средства превышает граничную для первой части диапазона
Figure 00000009
, электромашина 6 отключается и в работу включается электромашина 7, связанная с ведущими колесами транспортного средства через зубчатое зацепление с меньшим передаточным числом UM2. При этом она полностью реализует всю вторую часть скоростного диапазона ТС от граничной скорости
Figure 00000010
до максимальной для транспортного средства
Figure 00000011
. Режим ее работы при этом также характеризуется высокими КПД, т.к. частотный диапазон электромашины, которому соответствует диапазон линейных скоростей от
Figure 00000012
до
Figure 00000013
, также согласован через передаточное число передающего устройства со скоростным диапазоном транспортного средства. Таким образом, повышается общий КПД работы комбинированной энергетической установки.Electric machines are switched on in series: in the first section of the vehicle’s speed range, characterized by speeds from zero to the boundary for this section
Figure 00000007
that is determined by the rotational speed of the shaft of the electric machine, which is limited by the efficiency parameter, the electric machine that transmits the torque to the drive wheels of the vehicle through a gear pair with a large gear ratio, for example, 6. Moreover, its operation mode is characterized by high efficiency, because the frequency range of rotation of the shaft of an electric machine, which corresponds to a range of linear speeds from zero to
Figure 00000008
, matched through the gear ratio of the transmitter U M1 with the speed range of the vehicle. As soon as the vehicle speed exceeds the boundary for the first part of the range
Figure 00000009
, the electric machine 6 is turned off and the electric machine 7 is connected to the operation, connected with the drive wheels of the vehicle through gearing with a lower gear ratio U M2 . Moreover, it fully implements the entire second part of the vehicle speed range from the boundary velocity
Figure 00000010
to maximum for a vehicle
Figure 00000011
. The mode of its operation is also characterized by high efficiency, because the frequency range of the electric machine, which corresponds to a range of linear speeds from
Figure 00000012
before
Figure 00000013
, also matched through the gear ratio of the transmitting device with the speed range of the vehicle. Thus, the overall efficiency of the combined power plant is increased.

При необходимости обеспечения требуемой повышенной динамики ТС в работу одновременно могут включаться обе электрических машины, таким образом реализуется максимальная сила тяги на ведущих колесах ТС. В этом случае появляется возможность преодоления транспортным средством максимальных сопротивлений движению. Такой получаемый результат значительно перекрывает некоторое вероятное при этом отклонение режима работы электрических машин от максимально эффективного.If it is necessary to ensure the required increased dynamics of the vehicle, both electric machines can be simultaneously switched on, thus maximizing the traction force on the drive wheels of the vehicle. In this case, it becomes possible to overcome the maximum resistance to movement by the vehicle. This result obtained significantly overlaps some likely deviation of the operation mode of electric machines from the most efficient one.

Благодаря предлагаемому решению модуля преобразования электроэнергии, открывающему новые возможности в создании комбинированных энергетических установок, достигается:Thanks to the proposed solution of the electric power conversion module, which opens up new possibilities in creating combined power plants, it is achieved:

- упрощение и удешевление их конструкций;- simplification and cheapening of their designs;

- возможность унифицировать и типизировать основные компоненты установки на высоком уровне, повысить их надежность и ремонтопригодность;- the ability to unify and typify the main components of the installation at a high level, to increase their reliability and maintainability;

- повышение эффективности КЭУ за счет повышения КПД ее тяговых машин и снижения потерь в трансмиссии.- improving the efficiency of KEU by increasing the efficiency of its traction machines and reducing losses in the transmission.

Достигаемое улучшение эксплуатационных параметров КЭУ способствует созданию гибридных транспортных средств на более высоком качественном уровне.The achieved improvement in the operational parameters of KEU contributes to the creation of hybrid vehicles at a higher quality level.

Реализация предлагаемой группы изобретений позволяет снизить затраты при производстве новых моделей гибридных транспортных средств, а также сроки постановки их на производство и последующего изготовления за счет возможности использования модульного принципа построения КЭУ.Implementation of the proposed group of inventions can reduce costs in the production of new models of hybrid vehicles, as well as the terms of putting them into production and subsequent manufacture due to the possibility of using the modular principle of building KEU.

Также это позволяет получать новые модели гибридных транспортных средств разных классов модернизацией существующих без значительного увеличения капитальных затрат только путем замены или перестановки унифицированных модулей основных компонентов КЭУ, наладив отдельное, по меньшей мере мелкосерийное, производство таких модулей.It also allows you to get new models of hybrid vehicles of different classes by upgrading existing ones without a significant increase in capital costs only by replacing or rearranging the unified modules of the main components of the KEU, having established a separate, at least small-scale, production of such modules.

Claims (1)

Модуль преобразования электроэнергии комбинированной энергетической установки, содержащий две электромашины и передающее устройство в виде механического сумматора поворотных моментов, имеющего корпус, в котором размещены параллельно два входных вала для подключения электромашин, выходной вал для подключения нагрузки и зубчатые передачи, отличающийся тем, что электромашины закреплены на корпусе сумматора и подключены к его входным валам напрямую, а в качестве зубчатых передач сумматор содержит две пары шестерен постоянного зацепления, выполненные с разными величинами передаточных чисел, передаточное число каждой пары определяется путем согласования частотного диапазона каждой электромашины со скоростным диапазоном транспортного средства. An electric power conversion module of a combined power plant comprising two electric machines and a transmitting device in the form of a mechanical rotary moment adder having a housing in which two input shafts for connecting electric machines are placed in parallel, an output shaft for connecting the load and gear drives, characterized in that the electric machines are mounted on the adder case and are directly connected to its input shafts, and as gears the adder contains two pairs of gears of constant gearing tions formed with different values of gear ratios, gear ratio of each pair is determined by matching the frequency band of each electric machine with high-speed range of the vehicle.
RU2009143747/11A 2009-11-26 2009-11-26 Automotive combined power plant and electric power converter there for RU2459719C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009143747/11A RU2459719C2 (en) 2009-11-26 2009-11-26 Automotive combined power plant and electric power converter there for

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009143747/11A RU2459719C2 (en) 2009-11-26 2009-11-26 Automotive combined power plant and electric power converter there for

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009143747A RU2009143747A (en) 2011-09-20
RU2459719C2 true RU2459719C2 (en) 2012-08-27

Family

ID=44758202

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009143747/11A RU2459719C2 (en) 2009-11-26 2009-11-26 Automotive combined power plant and electric power converter there for

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2459719C2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1318439A1 (en) * 1986-02-28 1987-06-23 Научно-производственное объединение по тракторостроению Vehicle transmission
JP2008150023A (en) * 2006-12-13 2008-07-03 Hyundai Motor Co Ltd Method for controlling power train of hybrid vehicle

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1318439A1 (en) * 1986-02-28 1987-06-23 Научно-производственное объединение по тракторостроению Vehicle transmission
JP2008150023A (en) * 2006-12-13 2008-07-03 Hyundai Motor Co Ltd Method for controlling power train of hybrid vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009143747A (en) 2011-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1608890B1 (en) Four branch differential transmission systems
CN102439331B (en) Transmission systems
JP3330900B2 (en) Electromechanical powertrain
CN102844588B (en) Continuously variable transmission device having power split
CN100377903C (en) Electrically variable transmission with transfer gear between motor/generator
US8491431B2 (en) Reconfigurable hybrid gear train
US8469850B2 (en) Superposition transmission
CN106956581B (en) With the dynamical system with the compound-split hybrid gearbox for simplifying drawing Wella formula gear set
CN101135359B (en) Hybrid architecture incorporating three interconnected gear sets and brakes
CN101898509A (en) In-vehicle power transmission device and driving system for vehicle
US10744865B2 (en) Hybrid transaxle
CN102529677B (en) Variable ratio power-split hybrid transmission
CN109318704B (en) Electric drive transmission device
US7347797B2 (en) Electro-mechanical transmission with six speed ratios and a method of redesigning a transmission
JP2013036539A (en) Drive unit for oil pump
CN103216588B (en) Hybrid powertrain
CN102673366A (en) Integrated hybrid power driving device
US8556758B1 (en) Hybrid powertrain
US20190092156A1 (en) Lockup Clutch for Powersplit Hybrid Transmission
KR102575179B1 (en) Power transmission system of vehicle
RU2459719C2 (en) Automotive combined power plant and electric power converter there for
CN106536980A (en) Multimode electromechanical variable speed transmission apparatus and method of control
CN100544165C (en) Hybrid transmissions with planetary gearsets of three motor/generators and three interconnection
CN100405707C (en) Electrically adjustable transmission with enhanced gradeability
CN111439118A (en) Coaxial two-gear planetary row electric drive axle for automobile

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20131127

RH4A Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation

Effective date: 20150805