ES3047983T3 - Hybrid powertrain comprising two electric motors and one combustion engine which are not coaxial, and methods for controlling the same - Google Patents

Hybrid powertrain comprising two electric motors and one combustion engine which are not coaxial, and methods for controlling the same

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ES3047983T3
ES3047983T3 ES20803604T ES20803604T ES3047983T3 ES 3047983 T3 ES3047983 T3 ES 3047983T3 ES 20803604 T ES20803604 T ES 20803604T ES 20803604 T ES20803604 T ES 20803604T ES 3047983 T3 ES3047983 T3 ES 3047983T3
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Abstract

La presente invención propone un sistema de propulsión de un vehículo híbrido (GMP) que comprende una máquina eléctrica principal (ME1), una máquina eléctrica secundaria (ME2) y un motor de combustión (MT), cuyos ejes son paralelos, y una caja de cambios (4) con ejes paralelos y con juegos de engranajes, que comprende tres ejes de entrada paralelos desplazados lateralmente (11, 5, 6), cada uno de los cuales está conectado a una de las tres fuentes de accionamiento (MT, ME1, ME2), y dos acopladores (C1, C2) para establecer selectivamente la transferencia del par proporcionado por el eje de entrada (11, 5, 6) de cada fuente de potencia (MT, ME1, ME2) a un eje de salida común (7) hacia las ruedas del vehículo, caracterizado porque, en la dirección axial común a los ejes de entrada (11, 5, 6), la caja de cambios (4) está dispuesta axialmente entre, por un lado, el motor de combustión (MT) y, por otro lado, las dos máquinas eléctricas (ME1, ME2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCION
[0003] Grupo motopropulsor híbrido que comprende dos motores eléctricos y un motor térmico no coaxiales, y sus procedimientos de control
[0005] Ámbito técnico de la invención
[0007] La presente invención concierne a una arquitectura general de un grupo motopropulsor denominado «híbrido», en particular para un vehículo automóvil de carretera.
[0009] La invención concierne más particularmente a un grupo motopropulsor híbrido que comprende dos máquinas eléctricas y un motor térmico.
[0011] La invención concierne también al procedimiento de control de tal grupo motopropulsor.
[0013] Técnica anterior
[0015] Se conoce por el documento FR-A1-3.034.386 un grupo motopropulsor híbrido de vehículo que comprende tres fuentes motrices entre las cuales una máquina eléctrica principal, una máquina eléctrica secundaria y un motor térmico cuyos árboles son paralelos, y una caja de cambios de árboles paralelos y de engranajes que comprende tres árboles de entrada paralelos y desplazados lateralmente, cada uno de los cuales está conectado a una de las tres fuentes motrices, y dos acopladores que permiten establecer selectivamente la transferencia del par facilitado por el árbol de entrada de cada fuente motriz a un árbol común de salida hacia las ruedas del vehículo.
[0017] Tal diseño permite disponer de una cadena de tracción o de propulsión denominada «multimodal» que permite, en particular, la utilización simultánea o desacoplada de tres fuentes motrices, para disponer de numerosos modos de funcionamiento diferentes, eléctricos, híbridos o térmicos.
[0019] La longitud total sin accesorios del grupo motopropulsor corresponde globalmente a la suma de las longitudes «axiales» del motor térmico, de la caja de cambios y de la máquina eléctrica principal, que están globalmente alineados.
[0021] La máquina eléctrica secundaria es lateralmente adyacente al motor térmico.
[0023] La implantación transversal de un grupo motopropulsor de este tipo, por ejemplo en el compartimiento delantero del motor de un vehículo automóvil, no es posible si los equipos del motor térmico, tales como un turbocompresor y/o un catalizador de descontaminación, son demasiado voluminosos e interfieren con la máquina eléctrica secundaria implantada a lo largo de uno de los lados del motor térmico.
[0025] Los documentos CN 108 725 178 A y AT 520 555 B1 divulgan otros grupos motopropulsores híbridos que comprenden tres fuentes motrices.
[0027] La invención pretende proponer un diseño de tal grupo motopropulsor que sea de longitud total reducida y de una gran compacidad lateral, al tiempo que conserve sus diferentes modos de funcionamiento.
[0029] Sumario de la invención
[0031] La invención propone un grupo motopropulsor híbrido de vehículo que comprende las características de la reivindicación 1.
[0033] Según otras características ventajosas del grupo motopropulsor:
[0035] • las dos máquinas eléctricas principal y secundaria están dispuestas sensiblemente en un mismo plano ortogonal a los árboles paralelos de la caja de cambios;
[0037] • el árbol de entrada de la máquina eléctrica principal está conectado permanentemente en rotación con el árbol común de salida por un piñón fijo llevado por su árbol de entrada que engrana con un piñón fijo llevado por el árbol común de salida;
[0039] • un piñón fijo llevado por el árbol de entrada de la máquina eléctrica secundaria engrana permanentemente con uno de los dos piñones locos que son llevados por el árbol de entrada del motor térmico;
[0040] • la caja de cambios comprende un árbol paralelo suplementario, que está desplazado lateralmente con respecto al árbol de entrada del motor térmico, y que lleva dos piñones fijos, cada uno de los cuales engrana permanentemente con un piñón que está conectado en rotación con un piñón loco asociado de los dos piñones locos que son llevados por el árbol de entrada del motor térmico.
[0041] La invención propone también un procedimiento de control de un grupo motopropulsor según la invención, comprendiendo el procedimiento las características de la reivindicación independiente 6.
[0042] Según otras características ventajosas del procedimiento:
[0043] • el cierre del segundo acoplador permite desplazar el vehículo en modo eléctrico con solamente la máquina eléctrica secundaria según una u otra de dos relaciones de transmisión;
[0044] • el cierre del segundo acoplador permite desplazar el vehículo en modo eléctrico con la máquina eléctrica principal y el apoyo de la máquina eléctrica secundaria según una u otra de dos relaciones de transmisión; La invención propone también procedimientos de control que comprenden las características de las reivindicaciones independientes 9 a 11. Según otras características ventajosas del procedimiento según la reivindicación 11:
[0045] • para cualquiera de las cuatro relaciones de transmisión en modo térmico, el motor térmico puede accionar la máquina eléctrica primaria como generador de corriente, y/o la máquina eléctrica secundaria como generador de corriente según una u otra de dos relaciones, para recargar las baterías del vehículo en rodaje del vehículo. Breve descripción de las figuras
[0046] Otras características y ventajas de la invención aparecerán durante la lectura de la descripción detallada que sigue para cuya comprensión se hará referencia a los dibujos adjuntos en los cuales:
[0047] [Fig.1] - la figura 1 es una representación esquemática de la arquitectura general de un primer ejemplo de realización de un grupo motopropulsor según la invención;
[0048] [Fig.2] - la figura 2 ilustra un primer modo de funcionamiento puramente eléctrico en marcha adelante con el motor eléctrico principal solo del grupo motopropulsor representado en la figura 1;
[0049] [Fig.3] - la figura 3 ilustra el primer modo de funcionamiento puramente eléctrico con el motor eléctrico secundario solo y según una primera relación de velocidad en marcha adelante;
[0050] [Fig.4] - la figura 4 ilustra el primer modo de funcionamiento puramente eléctrico con el motor eléctrico secundario solo y según una segunda relación de velocidad en marcha adelante;
[0051] [Fig.5] - la figura 5 ilustra el primer modo de funcionamiento puramente eléctrico con los dos motores eléctricos principal y secundario asociados y según una primera relación de velocidad en marcha adelante;
[0052] [Fig.6] - la figura 6 ilustra el primer modo de funcionamiento puramente eléctrico con los dos motores eléctricos principal y secundario asociados y según una segunda relación de velocidad en marcha adelante;
[0053] [Fig.7] - la figura 7 ilustra un segundo modo de funcionamiento eléctrico denominado «Rango Extendido» - en vehículo rodando en marcha adelante con el motor eléctrico principal en modo tracción y la máquina eléctrica secundaria ME2 en modo generador de corriente según una primera relación de velocidad.
[0054] [Fig.8] - la figura 8 ilustra el segundo modo de funcionamiento denominado «Rango Extendido» - en vehículo rodando en marcha adelante - con el motor eléctrico principal en modo tracción y la máquina eléctrica secundaria ME2 en modo generador de corriente según una segunda relación de velocidad.
[0055] [Fig.9] - la figura 9 ilustra el segundo modo de funcionamiento denominado «Rango Extendido» - en vehículo parado - con la máquina eléctrica secundaria en modo generador de corriente según una primera relación; [Fig.10] - la figura 10 ilustra el segundo modo de funcionamiento denominado «Rango Extendido» - con el vehículo parado - con la máquina eléctrica secundaria en modo generador de corriente según una segunda relación; [Fig.11] - la figura 11 ilustra un tercer modo de funcionamiento denominado «híbrido» térmico y eléctrico con las tres fuentes motrices funcionando simultáneamente en modo tracción, con la potencia máxima disponible y según una primera combinación entre las relaciones del motor eléctrico secundario y del motor térmico;
[0056] [Fig.12] - la figura 12 ilustra el tercer modo de funcionamiento denominado «híbrido» según una segunda combinación entre las relaciones del motor eléctrico secundario y del motor térmico;
[0057] [Fig.13] - la figura 13 ilustra el tercer modo de funcionamiento denominado «híbrido» según una tercera combinación entre las relaciones del motor eléctrico secundario y del motor térmico;
[0058] [Fig.14] - la figura 14 ilustra el tercer modo de funcionamiento denominado «híbrido» según una cuarta combinación entre las relaciones del motor eléctrico secundario y del motor térmico;
[0059] [Fig.15] - la figura 15 ilustra un cuarto modo de funcionamiento puramente térmico según una primera relación en toma directa del motor térmico;
[0060] [Fig.16] - la figura 16 ilustra el cuarto modo de funcionamiento puramente térmico según una segunda relación en toma directa del motor térmico;
[0061] [Fig.17] - la figura 17 ilustra el cuarto modo de funcionamiento puramente térmico según una tercera relación en toma directa del motor térmico;
[0062] [Fig.18] - la figura 18 ilustra el cuarto modo de funcionamiento puramente térmico según una cuarta relación en toma directa del motor térmico;
[0063] [Fig.19] - la figura 19 es una representación esquemática de la arquitectura general de un segundo ejemplo de realización de un grupo motopropulsor según la invención;
[0064] [Fig.20] - la figura 20 es una representación esquemática de la arquitectura general de un primer ejemplo de realización de un grupo motopropulsor según la invención.
[0065] Descripción detallada de la invención
[0066] En la descripción que sigue, elementos idénticos, similares o análogos serán designados con los mismos números de referencia.
[0067] Primer ejemplo de realización
[0068] El grupo motopropulsor híbrido GMP de vehículo automóvil, representado esquemáticamente en la figura 1, está compuesto por tres fuentes motrices MT, ME1 y ME2, conectadas por árboles de entrada 11, 5 y 6, desplazados lateralmente, en una caja de cambios 4 de árboles paralelos y de engranajes. De acuerdo con las enseñanzas de la invención, según la dirección axial común a los árboles paralelos de entrada 11, 5 y 6 de la caja de cambios 4, el motor térmico MT, la caja de cambios 4 y las dos máquinas eléctricas ME1-ME2 están dispuestos axialmente y sucesivamente de derecha a izquierda.
[0069] En otras palabras, según la dirección axial común a los árboles paralelos de entrada 11, 5, 6 de la caja de cambios 4 esta está dispuesta axialmente entre el motor térmico MT por una parte y las dos máquinas eléctricas ME1-ME2 por otra.
[0070] Se reduce así la anchura total LGMP del grupo motopropulsor GMP - que corresponde a la suma de las achuras transversales LMT+LBDV+LME, respectivamente del motor térmico MT, de la caja de cambios 4 y del conjunto de las dos máquinas eléctricas ME1 y ME2. Las dos máquinas eléctricas ME1 y ME2 están dispuestas a la izquierda de la caja de cambios 4, sensiblemente en el mismo plano ortogonal a los ejes de rotación de los árboles paralelos de entrada 11, 5 y 6 de la caja de cambios 4. La caja de cambios 4 comprende dos acopladores C1 y C2, que permiten establecer selectivamente la transferencia del par facilitado por el árbol de entrada de cada fuente motriz, a un árbol común de salida 7, hacia las ruedas del vehículo. En el modo de realización no limitativo de la invención, ilustrado por las figuras, las tres fuentes motrices son respectivamente una máquina eléctrica principal ME1, una máquina eléctrica secundaria ME2 y un motor térmico MT.
[0071] Los pares de las tres fuentes motrices MT, ME1 y ME2 se unen en la caja de cambios 4.
[0072] El árbol de entrada 11 del motor térmico MT no es concéntrico con los árboles de entrada 5, 6 de las máquinas eléctricas ME1 y ME2.
[0073] Los tres árboles de entrada 11, 5, 6 de las tres fuentes motrices MT, ME1 y ME2 están desplazados lateralmente uno con respecto a otro y están conectados al árbol común de salida 7.
[0074] La caja de cambios 4 comprende así:
[0075] • un árbol de entrada 5 conectado al rotor de la máquina eléctrica principal ME1;
[0076] • un árbol de entrada 6 conectado al rotor de la máquina eléctrica secundaria ME2;
[0078] • y un árbol de entrada 11 conectado directamente al volante 3 del cigüeñal del motor térmico MT.
[0079] El árbol común de salida 7, o árbol secundario, acciona una corona 8 de un diferencial 9 conectado a las ruedas del vehículo (no representadas).
[0080] El árbol de entrada 11 del motor térmico MT lleva dos piñones locos 17, 18, cada uno de los cuales engrana con un piñón loco, 22, 23 respectivamente, siendo llevados estos dos piñones locos 22 y 23 por el árbol común de salida 7.
[0081] La caja 4 comprende dos acopladores C1, C2.
[0082] El primer acoplador C1 está dispuesto axialmente entre los dos piñones locos 17 y 18, y establece selectivamente la transmisión del par del motor térmico MT por uno u otro de los dos piñones locos 17 o 18 a uno u otro de los dos piñones locos 23 o 22 respectivamente llevados por el árbol común de salida 7.
[0083] La transmisión por los piñones 18 y 23 se realiza según una primera relación R1, mientras que la transmisión del par por los piñones 17, 22 se realiza según una segunda relación R2.
[0084] La transmisión por los piñones 17-27-31-32-28-18-23 se realiza según una tercera relación R3, mientras que la transmisión del par por los piñones 18-28-32-31 -27-17-22 se realiza según una cuarta relación R4.
[0085] El segundo acoplador C2 está dispuesto axialmente entre los dos piñones locos 22 y 23, y establece selectivamente la conexión en rotación de uno o el otro de los dos piñones locos 22 o 23 con el árbol común de salida 7.
[0086] De derecha a izquierda, el árbol común de salida 7 hacia las ruedas del vehículo lleva sucesivamente un piñón fijo 19 de ataque a la corona 8 del diferencial 9, un piñón fijo de línea secundaria 21 y los dos piñones locos 23 y 22. El árbol de entrada 5 de la máquina eléctrica principal ME1 lleva un solo piñón fijo de reenvío 16 que engrana permanentemente con el piñón fijo de línea secundaria 21 conectado en rotación al árbol común de salida 7. El árbol de entrada 6 de la máquina eléctrica secundaria ME2 lleva un solo piñón fijo 12 de reenvío que engrana permanentemente con el piñón loco 18 llevado por el árbol de entrada 11 del motor térmico MT.
[0087] El piñón loco 17 llevado por el árbol de entrada 11 del motor térmico MT está conectado en rotación con otro piñón 27 para constituir un par de piñones locos 17-27.
[0088] De la misma manera, el piñón loco 18 llevado por el árbol de entrada 11 del motor térmico MT está conectado en rotación con otro piñón 28 para constituir otro par de piñones locos 18-28.
[0089] Así, de derecha a izquierda, el árbol de entrada 11 del motor térmico MT lleva sucesivamente el par de piñones locos 17-27 y el par de piñones locos 18-28 entre los cuales está dispuesto el primer acoplador C1.
[0090] La caja de cambios 4 lleva en rotación un árbol suplementario 30, que es paralelo a los árboles de entrada 11,5 y 6, que está montado loco en rotación y que:
[0091] • en su extremo derecho, lleva un piñón fijo 31 que engrana permanentemente con el piñón loco 27 del par de piñones locos 17-27;
[0092] • y en su extremo izquierdo, lleva un piñón fijo 32 que engrana permanentemente con el piñón loco 28 del par de piñones locos 18-28.
[0094] Los dos piñones 31 y 32 constituyen así un par de piñones 31-32 conectados en rotación.
[0095] El árbol suplementario 30 conecta así en rotación los piñones 27 y 28, y por tanto los pares de piñones locos 17­ 27 y 18-28.
[0096] El árbol suplementario 30, que está desplazado lateralmente, está ilustrado esquemáticamente en las figuras y el engrane de los piñones 31,32 con los piñones 27, 28 está representado por flechas.
[0097] Deberá observarse que cada máquina eléctrica ME1 o ME2 puede funcionar como motor eléctrico para participar en la tracción del vehículo o como generador eléctrico para recargar baterías de almacenamiento de energía eléctrica.
[0098] La arquitectura del grupo motopropulsor GMP que se acaba de describir permite funcionar:
[0099] a) - en modo puramente eléctrico con el motor eléctrico principal ME1 solo, la máquina eléctrica secundaria ME2 sola o con los dos motores eléctricos ME1 y ME2 asociados y según dos relaciones de transmisión diferentes;
[0100] b) - en modo eléctrico denominado «Rango Extendido», en vehículo rodante con el motor eléctrico principal ME1 en modo tracción y la máquina eléctrica secundaria ME2 en modo generador de corriente, o en vehículo parado con la máquina eléctrica secundaria ME2 en modo generador de corriente;
[0101] c) - en modo «híbrido» térmico y eléctrico con los tres motores MT, ME1 y ME2 funcionando simultáneamente en modo tracción, con la potencia máxima disponible y según cuatro combinaciones posibles entre las relaciones del motor eléctrico secundario ME2 y del motor térmico MT;
[0102] d) - y en modo puramente térmico según cuatro relaciones posibles en toma directa del motor térmico MT. Primer modo de funcionamiento: puramente eléctrico
[0103] En la figura 2 los dos acopladores C1 y C2 están en posición neutra.
[0104] La máquina eléctrica principal ME1 es el único motor de tracción.
[0105] La transmisión del par es la siguiente:
[0106] ME1->16->21->19->8->9.
[0107] En la figura 3, el acoplador C1 está en posición neutra y el acoplador C2 está en posición acoplada hacia la derecha para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 22.
[0108] La máquina eléctrica secundaria ME2 es el único motor de tracción que transmite su par según una primera relación.
[0109] La transmisión del par es la siguiente:
[0110] ME2->12->18-28->32-31 ->27-17->22->C2->19->8->9.
[0111] En la figura 4, el acoplador C1 está en posición neutra y el acoplador C2 está en posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 23.
[0112] La máquina eléctrica secundaria ME2 es el único motor de tracción que transmite su par según una segunda relación.
[0113] La transmisión del par es la siguiente:
[0114] ME2->12->18->23->C2->19->8->9.
[0115] En la figura 5, el acoplador C1 está en posición neutra y el acoplador C2 está en posición acoplada hacia la derecha para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 22.
[0116] La máquina eléctrica principal ME1 y la máquina eléctrica secundaria ME2 están las dos asociadas como motores de tracción, con el motor eléctrico secundario ME2 según una primera relación.
[0117] La transmisión del par es la siguiente:
[0118] ME1 ->16->21 ->19->8->9
[0119] y
[0120] ME2->12->18-28->32-31 ->27-17->22->C2->19->8->9.
[0121] En la figura 6, el acoplador C1 está en posición neutra y el acoplador C2 está en posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 23.
[0122] La máquina eléctrica principal ME1 y la máquina eléctrica secundaria ME2 están las dos asociadas como motores de tracción, con el motor eléctrico secundario ME2 según una segunda relación.
[0123] La transmisión del par es la siguiente:
[0124] ME1 ->16->21 ->19->8->9
[0125] y
[0126] ME2->12->18->23->C2->19->8->9.
[0127] Segundo modo de funcionamiento: Eléctrico y «Rango Extendido»
[0128] En la figura 7, el acoplador C2 está en posición neutra y el acoplador C1 está en posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol 11 de entrada del motor térmico MT y el piñón 18.
[0129] La máquina eléctrica secundaria ME2 funciona como generador de corriente y es accionada por el motor térmico MT según una primera relación, por ejemplo para recargar una unidad de almacenamiento de energía eléctrica. La transmisión del par es la siguiente:
[0130] MT->C1 ->18->12->ME2
[0131] La primera máquina eléctrica ME1 es el solo motor de tracción para accionar el vehículo en marcha adelante. La transmisión del par es la siguiente:
[0132] ME1 ->16->21 ->19->8->9.
[0133] En la figura 8, el acoplador C2 está en posición neutra y el acoplador C1 está en posición acoplada a la derecha para conectar en rotación el árbol de entrada 11 del motor térmico MT y el par de piñones 17-27.
[0134] La máquina eléctrica secundaria ME2 funciona como generador de corriente y es accionada por el motor térmico MT, por ejemplo para recargar una unidad de almacenamiento de energía eléctrica.
[0135] La transmisión del par es la siguiente:
[0136] MT->C1 ->17-27->31 -32->28-18->12->ME2.
[0137] La primera máquina eléctrica ME1 es el único motor de tracción para accionar el vehículo en marcha adelante. La transmisión del par es la siguiente:
[0138] ME1 ->16->21 ->19->8->9.
[0139] En la figura 9, el vehículo está parado.
[0140] El acoplador C2 está en posición neutra y el acoplador C1 está en posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol de entrada 11 del motor térmico MT y el piñón 18.
[0141] La máquina eléctrica secundaria ME2 funciona como generador de corriente y es accionada por el motor térmico MT según una primera relación, por ejemplo para recargar una unidad de almacenamiento de energía eléctrica. La transmisión del par es la siguiente:
[0142] MT->18->12->ME2.
[0143] En la figura 10, el vehículo está parado.
[0144] El acoplador C2 está en posición neutra y el acoplador C1 está en posición acoplada hacia la derecha para conectar en rotación el árbol de entrada 11 del motor térmico MT y el par de piñones 17-27.
[0145] La máquina eléctrica secundaria ME2 funciona como generador de corriente y es accionada por el motor térmico MT según una segunda relación, por ejemplo para recargar una unidad de almacenamiento de energía eléctrica. La transmisión del par es la siguiente:
[0146] MT->C1 ->17-27->31 -32->28-18->12->ME2.
[0147] Tercer modo de funcionamiento: h íbrido
[0148] En la figura 11, el acoplador C1 está en posición acoplada hacia la derecha para conectar en rotación el árbol de entrada 11 del motor térmico MT y el par de piñones 17-27, y el acoplador C2 está en posición acoplada hacia la derecha para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 22.
[0149] Los tres motores MT, ME1 y ME2 funcionan simultáneamente en modo de tracción, según una primera relación para el motor térmico MT y según la primera relación para el motor eléctrico secundario ME2.
[0150] La transmisión del par es la siguiente:
[0151] MT->C1 ->17->22->C2->19->8->9
[0152] y
[0153] ME1->16->21->19->8->9
[0154] y
[0155] ME2->12->18-28->32-31 ->27-17->C1 ->22->C2->19->8->9.
[0156] En la figura 12, el acoplador C1 está en posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol de entrada 11 del motor térmico MT y el par de piñones 18-28, y el acoplador C2 está en posición acoplada hacia la derecha para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 22.
[0157] Los tres motores MT, ME1 y ME2 funcionan simultáneamente en modo de tracción, según una segunda relación para el motor térmico MT y según la primera relación para el motor eléctrico secundario ME2.
[0158] La transmisión del par es la siguiente:
[0159] MT->C1 ->18-28->32-31 ->27-17->22->C2->19->8->9
[0160] y
[0161] ME1->16->21->19->8->9
[0162] y
[0163] ME2->12->18-28->32-31 ->27-17->C1 ->22->C2->19->8->9.
[0164] En la figura 13 el acoplador C1 está en posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol de entrada 11 del motor térmico MT y el par de piñones 1828, y el acoplador C2 está en posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 23.
[0165] Los tres motores MT, ME1 y ME2 funcionan simultáneamente en modo de tracción, según una tercera relación para el motor térmico MT.
[0166] La transmisión del par es la siguiente:
[0167] MT->C1 ->18->23->C2->19->8->9
[0168] y
[0169] ME1 ->16->21 ->19->8->9
[0170] y
[0171] ME2->12->18->23->C2->19->8->9.
[0172] En la figura 14, el acoplador C1 está en posición acoplada hacia la derecha para conectar en rotación el árbol de entrada 11 del motor térmico MT y el par de piñones 17-27, y el acoplador C2 está en posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 23.
[0173] Los tres motores MT, ME1 y ME2 funcionan simultáneamente en modo de tracción, según una cuarta relación para el motor térmico MT y según la segunda relación para el motor eléctrico secundario ME2.
[0174] La transmisión del par es la siguiente:
[0175] MT ->C 1 ->27-17 ->31 -32->28-18->23->C2->19->8->9
[0176] y
[0177] ME1 ->16->21 ->19->8->9
[0178] y
[0179] ME2->12->18->23->C2->19->8->9.
[0180] Cuarto modo de funcionamiento: híbrido con el motor térm ico en toma directa
[0181] En la figura 15, el acoplador C1 está en posición acoplada hacia la derecha para conectar en rotación el árbol de entrada 11 del motor térmico MT y el par de piñones 17-27, y el acoplador C2 está en posición acoplada hacia la derecha para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 22.
[0182] Sólo el motor térmico MT está en modo tracción según una primera relación.
[0183] La transmisión del par es la siguiente:
[0184] MT->C1 ->17->22>C2->19->8->9.
[0185] Es posible también utilizar la máquina eléctrica principal ME1 como generador de corriente transmitiéndole el par de la manera siguiente: MT->C1->17->22-> C2->16->ME1.
[0186] Es posible también utilizar la máquina eléctrica secundaria ME2 como generador de corriente transmitiéndole el par de la manera siguiente: MT->C1-> 17-27->31-32> 28-18->12->ME2.
[0187] En la figura 16, el acoplador C1 está en posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol de entrada 11 del motor térmico MT y el par de piñones 18-28, y el acoplador C2 está en posición acoplada hacia la derecha para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 22.
[0188] Sólo el motor térmico MT está en modo tracción según una segunda relación.
[0189] La transmisión del par es la siguiente:
[0190] MT->C1 ->28-18->32-31 >27-17->22->C2->19->8->9.
[0191] Es posible también utilizar la máquina eléctrica principal ME1 como generador de corriente transmitiéndole el par de la manera siguiente: MT->C1->28-18->32-31->27-17->22->C2->21->16->ME1.
[0192] Es posible también utilizar la máquina eléctrica secundaria ME2 como generador de corriente transmitiéndole el par de la manera siguiente: MT->C1-> 18-28-> 12->ME2.
[0193] En la figura 17, el acoplador C1 está en posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol de entrada 11 del motor térmico MT y el par de piñones 18-28, y el acoplador C2 está en posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 23.
[0194] Sólo el motor térmico MT está en modo tracción según una tercera relación.
[0195] La transmisión del par es la siguiente:
[0196] MT->C1 ->18->23->C2->19->8->9.
[0197] Es posible también utilizar la máquina eléctrica principal ME1 como generador de corriente transmitiéndole el par de la manera siguiente: MT->C1-> 18->23-> C2->21->16->ME1.
[0198] Es posible también utilizar la máquina eléctrica secundaria ME2 como generador de corriente transmitiéndole el par de la manera siguiente: MT->C1 ->18->->12->ME2.
[0199] En la figura 18, el acoplador C1 está en posición acoplada hacia la derecha para conectar en rotación el árbol de entrada 11 del motor térmico MT y el par de piñones 17-27, y el acoplador C2 está en la posición acoplada hacia la izquierda para conectar en rotación el árbol común de salida 7 y el piñón 23.
[0200] Sólo el motor térmico MT está en modo tracción según una cuarta relación.
[0201] La transmisión del par es la siguiente:
[0202] MT->C1 ->17-27->31 -32->28-18->23->C2->19->8->9.
[0203] Es posible también utilizar la máquina eléctrica principal ME1 como generador de corriente transmitiéndole el par de la manera siguiente: MT->C1->17-27->31 -32->28-18->23->C2->21 ->16->ME1.
[0204] Es posible también utilizar la máquina eléctrica secundaria ME2 como generador de corriente transmitiéndole el par de la manera siguiente: MT->C1->17-27->31-32->28-18->12->ME2.
[0205] Quinto modo de funcionamiento: marcha atrás
[0206] De manera general, un vehículo equipado con un grupo motopropulsor según la invención, que no comprende embrague arranca únicamente en modo puramente eléctrico, ya sea en marcha adelante o bien en marcha atrás. En comparación con un arranque en marcha adelante, para arrancar en marcha atrás es necesario naturalmente invertir el sentido de rotación de la o de las máquinas eléctricas utilizadas como motores eléctricos de tracción. En principio, para el arranque en marcha atrás, la máquina eléctrica secundaria EM2 es la que se utiliza con el acoplador C1 en posición neutra y el acoplador C2 activado hacia la derecha con el piñón 22.
[0207] Para un arranque en pendiente pronunciada es posible asociar los dos motores eléctricos ME1 y ME2.
[0208] Es posible también la utilización del motor eléctrico ME1, pero con una eficiencia más reducida para hacer «despegar» el vehículo y maniobrar a velocidad reducida.
[0209] Segundo ejemplo de realización
[0210] El grupo motopropulsor híbrido GMP de vehículo automóvil, representado esquemáticamente en la figura 19, está compuesto por tres fuentes motrices MT, ME1 y ME2, conectadas por árboles de entrada 11, 5 y 6, desplazados lateralmente, en una caja de cambios 4 de árboles paralelos y de engranajes. De acuerdo con las enseñanzas de la invención, según la dirección axial común a los árboles paralelos de entrada 11, 5 y 6 de la caja de cambios 4, el motor térmico MT, la caja de cambios 4 y las dos máquinas eléctricas ME1-ME2 están dispuestos axialmente y sucesivamente de derecha a izquierda.
[0211] En otras palabras, según la dirección axial común a los árboles paralelos de entrada 11, 5, 6 la caja de cambios 4 está dispuesta axialmente entre el motor térmico MT por una parte y las dos máquinas eléctricas ME1-ME2 por otra.
[0212] Se reduce así la anchura total LGMP del grupo motopropulsor GMP - que corresponde a la suma de las achuras<transversales LMT LBDV LME, respectivamente del motor térmico>M<t>,<de la caja de cambios 4 y del conjunto>de las dos máquinas eléctricas ME1 y ME2. Las dos máquinas eléctricas ME1 y ME2 están aquí dispuestas a la izquierda de la caja de cambios 4.
[0213] La caja de cambios 4 comprende dos acopladores C1 y C2, que permiten establecer selectivamente la transferencia del par facilitado por el árbol de entrada de cada fuente motriz, a un árbol común de salida 7, hacia las ruedas del vehículo. En este modo de realización de la invención ilustrado por la figura 19, las tres fuentes motrices son, respectivamente, una máquina eléctrica principal ME1, una máquina eléctrica secundaria ME2 y un motor térmico MT. Los pares de las tres fuentes motrices MT, ME1 y ME2 se unen en la caja de cambios 4. El árbol de entrada 11 del motor térmico MT no es concéntrico con los árboles de entrada 5, 6 de las máquinas eléctricas ME1 y ME2.
[0214] Los tres árboles de entrada 11,5, 6 de las tres fuentes motrices MT, ME1 y ME2 están desplazados lateralmente uno con respecto a otro y están conectados al árbol común de salida 7.
[0215] La caja de cambios 4 comprende así:
[0216] • un árbol de entrada 5 conectado al rotor de la máquina eléctrica principal ME1;
[0217] • un árbol de entrada 6 conectado al rotor de la máquina eléctrica secundaria ME2;
[0219] • y un árbol de entrada 11 conectado directamente al volante 3 del cigüeñal del motor térmico MT.
[0220] El árbol común de salida 7, o árbol secundario, acciona una corona 8 de un diferencial 9 conectado a las ruedas del vehículo (no representadas).
[0221] El árbol de entrada 11 del motor térmico MT lleva dos piñones locos 17, 18, cada uno de los cuales engrana con un piñón loco, 22, 23 respectivamente, siendo llevados estos dos piñones locos 22 y 23 por el árbol común de salida 7.
[0222] La caja 4 comprende dos acopladores C1, C2.
[0223] El primer acoplador C1 está dispuesto axialmente entre los dos piñones locos 17 y 18, y establece selectivamente la transmisión del par del motor térmico MT por uno u otro de los dos piñones locos 17 o 18 a uno u otro de los dos piñones locos 23 o 22 respectivamente llevados por el árbol común de salida 7.
[0224] La transmisión por los piñones 17 y 22 se realiza según una primera relación R1, mientras que la transmisión del par por los piñones 18, 23 se realiza según una segunda relación R2.
[0225] La transmisión por los piñones 17-27-31-32-28-18-23 se realiza según una tercera relación R3, mientras que la transmisión del par por los piñones 18-28-32-31 -27-17-22 se realiza según una cuarta relación R4.
[0226] El segundo acoplador C2 está dispuesto axialmente entre los dos piñones locos 22 y 23, y establece selectivamente la conexión en rotación de uno u otro de los dos piñones locos 22 o 23 con el árbol común de salida 7.
[0227] De izquierda a derecha, el árbol común de salida 7 hacia las ruedas del vehículo lleva sucesivamente un piñón fijo 19 de ataque a la corona 8 del diferencial 9, los dos piñones locos 23 y 22, y un piñón fijo de línea secundaria 21. El árbol de entrada 5 de la máquina eléctrica principal ME1 lleva un solo piñón fijo 16 de reenvío, el cual, por intermedio de un piñón 13 que está montado loco en rotación en el árbol de entrada 11 del motor térmico MT, engrana permanentemente e indirectamente con el piñón fijo de línea secundaria 21 conectado en rotación con el árbol común de salida 7.
[0228] El árbol de entrada 6 de la máquina eléctrica secundaria ME2 lleva un solo piñón fijo 12 de reenvío que engrana permanentemente con el piñón loco 23 llevado por el árbol común de salida 7.
[0229] De derecha a izquierda, el árbol de entrada 11 del motor térmico MT lleva sucesivamente el piñón loco 13, y los dos piñones locos 18 y 17 entre los cuales está dispuesto el primer acoplador C1.
[0230] La caja de cambios 4 lleva en rotación un árbol suplementario 30, que es paralelo a los árboles de entrada 11,5 y 6, que está montado loco en rotación y que:
[0231] • en su extremo izquierdo lleva un piñón fijo 31 que engrana permanentemente con el piñón loco 17;
[0232] • y en su extremo derecho, lleva un piñón fijo 32 que engrana permanentemente con el piñón loco 18.
[0234] Los dos piñones 31 y 32 constituyen así un par de piñones 31-32 conectados en rotación.
[0235] El árbol suplementario 30 conecta así en rotación los piñones 27 y 28, y por tanto los pares de piñones locos 17­ 27 y 18-28.
[0236] Deberá observarse que cada máquina eléctrica ME1 o ME2 puede funcionar como motor eléctrico para participar en la tracción del vehículo o como generador eléctrico para recargar baterías de almacenamiento de energía eléctrica.
[0237] Tercer ejemplo de realización
[0238] El grupo motopropulsor híbrido GMP de vehículo automóvil, representado esquemáticamente en la figura 20, está compuesto por tres fuentes motrices MT, ME1 y ME2, conectadas por árboles de entrada 11, 5 y 6, desplazados lateralmente, en una caja de cambios 4 de árboles paralelos y de engranajes. De acuerdo con las enseñanzas de la invención, según la dirección axial común a los árboles paralelos de entrada 11, 5 y 6 de la caja de cambios 4, el motor térmico MT, la caja de cambios 4 y las dos máquinas eléctricas ME1-ME2 están dispuestos axialmente y sucesivamente de derecha a izquierda.
[0239] En otras palabras, según la dirección axial común a los árboles paralelos de entrada 11, 5, 6 de la caja de cambios 4 esta está dispuesta axialmente entre el motor térmico MT por una parte y las dos máquinas eléctricas ME1-ME2 por otra.
[0240] Se reduce así la anchura total LGMP del grupo motopropulsor GMP - que corresponde a la suma de las achuras transversales LMT+LBDV+LME respectivamente del motor térmico MT, de la caja de cambios 4 y del conjunto de las dos máquinas eléctricas ME1 y ME2.
[0241] Las dos máquinas eléctricas ME1 y ME2 están dispuestas aquí a la izquierda de la caja de cambios 4, sensiblemente en un mismo plano ortogonal a los ejes de rotación de los árboles paralelos de entrada 11,5 y 6 de la caja de cambios 4. La caja de cambios 4 comprende dos acopladores C1 y C2, que permiten establecer selectivamente la transferencia del par facilitado por el árbol de entrada de cada fuente motriz, a un árbol común de salida 7, hacia las ruedas del vehículo. En el modo de realización no limitativo de la invención, ilustrado por las figuras, las tres fuentes motrices son respectivamente una máquina eléctrica principal ME1, una máquina eléctrica secundaria ME2 y un motor térmico MT.
[0242] Los pares de las tres fuentes motrices MT, ME1 y ME2 se unen en la caja de cambios 4.
[0243] El árbol de entrada 11 del motor térmico MT no es concéntrico con los árboles de entrada 5, 6 de las máquinas eléctricas ME1 y ME2.
[0244] Los tres árboles de entrada 11, 5, 6 de las tres fuentes motrices MT, ME1 y ME2 están desplazados lateralmente uno con respecto a otro y están conectados al árbol común de salida 7.
[0245] La caja de cambios 4 comprende así:
[0246] • un árbol de entrada 5 conectado al rotor de la máquina eléctrica principal ME1;
[0247] • un árbol de entrada 6 conectado al rotor de la máquina eléctrica secundaria ME2;
[0249] • y un árbol de entrada 11 conectado directamente al volante de inercia 3 del cigüeñal del motor térmico MT. El árbol común de salida 7, o árbol secundario, acciona una corona 8 de un diferencial 9 conectado a las ruedas del vehículo (no representadas).
[0250] El árbol de entrada 11 del motor térmico MT lleva dos piñones locos 17, 18, cada uno de los cuales engrana con un piñón loco, 22, 23 respectivamente, siendo llevados estos dos piñones locos 22 y 23 por el árbol común de salida 7.
[0251] La caja 4 comprende dos acopladores C1, C2.
[0252] El primer acoplador C1 está dispuesto axialmente entre los dos piñones locos 17 y 18, y establece selectivamente la transmisión del par del motor térmico MT por uno u otro de los dos piñones locos 17 o 18 a uno u otro de los dos piñones locos 23 o 22 respectivamente llevados por el árbol común de salida 7.
[0253] La transmisión por los piñones 18 y 22 se realiza según una primera relación R1, mientras que la transmisión del par por los piñones 17, 23 se realiza según una segunda relación R2.
[0254] El segundo acoplador C2 está dispuesto axialmente entre los dos piñones locos 22 y 23, y establece selectivamente la conexión en rotación de uno u otro de los dos piñones locos 22 o 23 con el árbol común de salida 7.
[0255] De izquierda a derecha, el árbol común 7 de salida hacia las ruedas del vehículo lleva sucesivamente un piñón fijo 19 de ataque a la corona 8 del diferencial 9, un piñón fijo de línea secundaria 21 y los dos piñones locos 23 y 22. El árbol de entrada 5 de la máquina eléctrica principal ME1 lleva un solo piñón fijo 16 de reenvío que engrana permanentemente con el piñón fijo de línea secundaria 21 conectado en rotación al árbol común de salida 7. El piñón loco 18 llevado por el árbol de entrada 11 del motor térmico MT está conectado en rotación con otro piñón 28 para constituir un par de piñones locos 18-28.
[0256] El árbol de entrada 6 de la máquina eléctrica secundaria ME2 lleva un solo piñón fijo 12 de reenvío que engrana permanentemente con el piñón loco 28 del par de piñones locos 18-28 llevado por el árbol de entrada 11 del motor térmico MT.
[0257] Así, de derecha a izquierda, el árbol de entrada 11 del motor térmico MT lleva sucesivamente el piñón loco 17 y el par de piñones locos 18-28 entre los cuales está dispuesto el primer acoplador C1.
[0258] La caja de cambios 4 lleva en rotación un árbol suplementario 30, que es paralelo a los árboles de entrada 11,5 y 6, que está montado loco en rotación y que:
[0259] • en su extremo derecho, lleva un piñón fijo 31 que engrana permanentemente con el piñón loco 17;
[0261] • y en su extremo izquierdo, lleva un piñón fijo 32 que engrana permanentemente con el piñón loco 28 del par de piñones locos 18-28.
[0263] Los dos piñones 31 y 32 constituyen así un par de piñones 31-32 conectados en rotación.
[0265] El árbol suplementario 30, que está desplazado lateralmente, está ilustrado esquemáticamente en las figuras y el engrane de los piñones 31,32 con los piñones 27, 28 está representado por flechas.
[0267] Deberá observarse que cada máquina eléctrica ME1 o ME2 puede funcionar como motor eléctrico para participar en la tracción del vehículo o como generador eléctrico para recargar baterías de almacenamiento de energía eléctrica.

Claims (12)

1. REIVINDICACIONES
1. Grupo motopropulsor híbrido de vehículo que comprende:
- tres fuentes motrices (MT, ME1, ME2) entre las cuales una máquina eléctrica principal (ME1), una máquina eléctrica secundaria (ME2) y un motor térmico (MT) cuyos árboles son paralelos;
- y una caja de cambios (4) de árboles paralelos y de engranajes que comprende tres árboles de entrada paralelos y desplazados lateralmente (11,5, 6), cada uno de los cuales está conectado a una de las tres fuentes motrices, y dos acopladores (C1, C2) que permiten establecer selectivamente la transferencia del par facilitado por el árbol de entrada (11, 6) de la máquina eléctrica secundaria (ME2) y del motor térmico (MT) a un árbol común (7) de salida hacia las ruedas del vehículo,
en el que, según la dirección axial común a los árboles de entrada (11,5, 6) de la caja de cambios (4), la caja de cambios (4) está dispuesta axialmente entre, por una parte, el motor térmico (MT) y, por otra, las dos máquinas eléctricas (ME1, ME2),
caracterizado por que el par del motor térmico (MT) es enviado hacia el árbol común (7) de salida por intermedio:
- de dos piñones locos (17, 18) que son llevados por el árbol de entrada del motor térmico (MT) y entre los cuales está interpuesto el primer acoplador (C1);
- y de dos piñones locos (22, 23) que son llevados por el árbol común (7) de salida, entre los cuales está interpuesto el segundo acoplador (C2), y en el que cada uno engrana permanentemente con un piñón loco asociado (17, 18) llevado por el árbol de entrada del motor térmico (MT).
2. Grupo motopropulsor (GMP) según la reivindicación 1, caracterizado por que las dos máquinas eléctricas (ME1, ME2) están dispuestas sensiblemente en un mismo plano ortogonal a los árboles paralelos (11,5, 6) de la caja de cambios (4).
3. Grupo motopropulsor según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el árbol de entrada (5) de la máquina eléctrica principal (M1) está conectado permanentemente en rotación con el árbol común (7) de salida por un piñón fijo (16) llevado por su árbol de entrada (5) que engrana con un piñón fijo (21) llevado por el árbol común (7) de salida.
4. Grupo motopropulsor según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que un piñón fijo (12) llevado por el árbol de entrada (6) de la máquina eléctrica secundaria (M2) engrana permanentemente con uno de los dos piñones locos (17, 18) que son llevados por el árbol de entrada del motor térmico (MT).
5. Grupo motopropulsor según la reivindicación 1, caracterizado por que la caja de cambios (4) comprende un árbol paralelo suplementario (30) que está desplazado lateralmente con respecto al árbol de entrada (11) del motor térmico (MT) y que lleva dos piñones fijos (31,32), cada uno de los cuales engrana permanentemente con un piñón (27, 28) que está conectado en rotación con un piñón loco asociado (17, 18) de los dos piñones locos (17, 18) que son llevados por el árbol de entrada (11) del motor térmico (MT).
6. Procedimiento de control de un grupo motopropulsor según las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que la abertura de los dos acopladores (C1, C2) permite desplazar el vehículo con solamente la máquina eléctrica principal (EM1).
7. Procedimiento de control de un grupo motopropulsor según la reivindicación 6, caracterizado por que el cierre del segundo acoplador (C2) permite desplazar el vehículo en modo eléctrico con solamente la máquina eléctrica secundaria (EM2) según una u otra de las dos relaciones de transmisión.
8. Procedimiento de control de un grupo motopropulsor según la reivindicación 6, caracterizado por que el cierre del segundo acoplador (C2) permite desplazar el vehículo en modo eléctrico con la máquina eléctrica principal (EM1) y el apoyo de la máquina eléctrica secundaria (EM2) según una u otra de las dos relaciones de transmisión.
9. Procedimiento de control de un grupo motopropulsor según las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que el cierre del primer acoplador (C1) permite al motor térmico (MT) accionar la máquina eléctrica secundaria (ME2) como generador de corriente según una u otra de las dos relaciones para recargar las baterías del vehículo, en rodaje y en parada del vehículo.
10. Procedimiento de control de un grupo motopropulsor según las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que el cierre simultáneo de los dos acopladores (C1, C2) permite desplazar el vehículo en modo híbrido con la acumulación del motor térmico (MT), de la máquina eléctrica principal (ME1) y de la máquina eléctrica secundaria
(ME2) según cuatro combinaciones diferentes de relaciones de transmisión del motor térmico (MT) y de la máquina eléctrica secundaria (ME2).
11. Procedimiento de control de un grupo motopropulsor según las reivindicaciones 3 a 5, caracterizado por que el cierre simultáneo de los dos acopladores (C1, C2) permite desplazar el vehículo en modo térmico con solamente el motor térmico (MT) según una u otra de cuatro relaciones de transmisión.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado por que, para cualquiera de las citadas cuatro relaciones de transmisión, el motor térmico (MT) puede accionar la máquina eléctrica principal (ME1) como generador de corriente, y/o la máquina eléctrica secundaria (ME2) como generador de corriente según una u otra de dos relaciones, para recargar las baterías del vehículo en rodaje del vehículo.
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