PL207072B1

PL207072B1 - Hybrid driving system

Info

Publication number: PL207072B1
Application number: PL380718A
Authority: PL
Inventors: Antoni Szumanowski; Yuhua Chang; Piotr Piórkowski; Arkadiusz Hajduga
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2010-10-29
Also published as: PL380718A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowy układ napędowy do napędu pojazdów.The subject of the invention is a hybrid drive system for propulsion of vehicles.

Celem wynalazku jest zwiększenie przełożeń mechanicznych napędu hybrydowego. Z polskiego opisu zgłoszeniowego P- 376338 znany jest hybrydowy układ napędowy dwuźródłowy, w którym wał silnika spalinowego jest połączony ze stojanem silnika elektrycznego, zaś stojan ten jest połączony z kołem koronowym przekładni planetarnej, natomiast wirnik silnika elektrycznego jest połączony z kołem słonecznym przekładni planetarnej.The aim of the invention is to increase the mechanical ratios of the hybrid drive. From the Polish application description P-376338, a two-source hybrid drive system is known, in which the shaft of the internal combustion engine is connected to the stator of the electric motor, and the stator is connected to the ring gear of the planetary gear, while the rotor of the electric motor is connected to the sun gear of the planetary gear.

Istota wynalazku polega na tym, że silnik elektryczny zasilany baterią akumulatorów, poprzez wał z hamulcem ciernym jest połączony z kołem słonecznym reduktora planetarnego, którego jarzmo oraz koło koronowe poprzez układ sprzęgło-hamulec są połączone trwale wspólnym wałem łączącym koło koronowe i jarzmo oraz napędzające przekładnię redukcyjną połączoną z przekładnią planetarną główną, a ta przekładnia jest połączona poprzez koło słoneczne, sprzęgło i hamulec z silnikiem napędowym, natomiast jarzmo przekładni jest połączone wałem z reduktorem planetarnym tak, że koło koronowe tego reduktora poprzez układ sprzęgło-hamulec połączone jest trwale z jarzmem reduktora planetarnego, a jego koło słoneczne jest połączone wałem poprzez przekładnię redukcyjną zmieniającą kierunek obrotów wału, z przekładnią główną.The essence of the invention consists in the fact that the electric motor powered by a battery of accumulators is connected through a shaft with a friction brake to the sun gear of the planetary reducer, the yoke of which and the ring gear through the clutch-brake system are permanently connected by a common shaft connecting the ring gear and the yoke and driving the reduction gear. connected to the main planetary gear, and this gear is connected via the sun gear, clutch and brake to the drive motor, while the gear yoke is connected by a shaft to the planetary gear reducer, so that the ring gear of this reducer is permanently connected to the planetary reducer yoke through the clutch-brake system and its sun gear is connected by a shaft through a directional reversing reduction gear to the main gear.

Układ napędowy według wynalazku zapewnia właściwy dobór przełożeń dla określonych silników elektrycznych/spalinowych, co umożliwia znaczne zmniejszenie zużycia paliwa przez silnik spalinowy i energii elektrycznej przez silnik elektryczny, a to oznacza możliwość zainstalowania mniejszych baterii lub mniejszego ich wyładowania. Rozwiązanie według wynalazku zapewnia zwiększenie przełożeń mechanicznych, co umożliwia pojazdowi pokonywanie wzniesień i uzyskiwanie większej prędkości jazdy. Wynalazek został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku w ujęciu schematycznym.The drive system according to the invention provides the correct selection of gear ratios for specific electric / internal combustion engines, which makes it possible to significantly reduce the fuel consumption of the internal combustion engine and the electric energy of the electric motor, which means that smaller batteries can be installed or less discharged. The solution according to the invention provides an increase in mechanical gear ratios, which enables the vehicle to overcome inclines and obtain a higher speed of travel. The invention has been illustrated in a schematic drawing as an exemplary embodiment.

Silnik elektryczny EM zasilany baterią akumulatorów BAT poprzez wał z hamulcem ciernym BM jest połączony z kołem słonecznym reduktora planetarnego RP1. Jarzmo oraz koło koronowe tego reduktora planetarnego poprzez układ sprzęgło-hamulec C1-B1 są trwale połączone wspólnym wałem łączącym koło koronowe i jarzmo napędzają przekładnię redukcyjną RP1. Jest ona połączona z przekładnią główną PPG. Ta przekładnia zaś poprzez układ koło słoneczne, sprzęgło C i hamulec B jest połączona z silnikiem napędowym ICE. Jarzmo przekładni PPG jest połączone wałem z reduktorem planetarnym RP2 tak, że koło koronowe tego reduktora RP2 poprzez układ sprzęgło-hamulec C2, B2 jest trwale połączone z jarzmem reduktora planetarnego RP2. Koło słoneczne tego reduktora jest połączone wałem za pośrednictwem przekładni redukcyjnej R z przekładnią główną PG.The EM electric motor powered by the BAT battery bank is connected via a shaft with a BM friction brake to the sun gear of the RP1 planetary reducer. The yoke and the ring gear of this planetary reducer through the C1-B1 clutch-brake system are permanently connected by a common shaft connecting the ring gear and the yoke drive the RP1 reduction gear. It is connected to the PPG main gear. This transmission is connected to the drive motor ICE via a sun gear, clutch C and brake B. The yoke of the PPG gearbox is connected by a shaft to the RP2 planetary reducer, so that the ring gear of this RP2 reducer is firmly connected to the RP2 planetary reducer yoke via the C2, B2 clutch-brake system. The sun gear of this reducer is connected by a shaft via a reduction gear R to the main gear PG.

Podstawą działania reduktorów planetarnych RP1 i RP2 jest sterowanie układem sprzęgło-hamulec, odpowiednio C1-B1 oraz C2-B2 tak, że jeżeli np: sprzęgło C1 jest rozłączone, a hamulec B1 blokuje koło koronowe w RP1, to przełożenie mechanizmu reduktora jest większe od 1. Jeśli natomiast sprzęgło C1 jest włączone, a z warunków konstrukcyjnych wynika, że wtedy koło koronowe oraz koło słoneczne w reduktorze RP1 są połączone trwale poprzez wał łączący te koła i przekładnię redukcyjną połączoną z kołem koronowym w PPG otrzymamy przełożenie mechaniczne równe 1. Ponieważ wał koła słonecznego przekładni PPG jest połączony z reduktorem RP2, który konstrukcyjnie jest taki sam jak reduktor RP1, przy czym wejście - wyjście jest odwrócone względem RP1, to działanie RP2 jest takie same jak RP1, przy czym przełożenia mechaniczne są odwrotne do przełożeń w RP1.The basis of the operation of RP1 and RP2 planetary reducers is the control of the clutch-brake system, C1-B1 and C2-B2, respectively, so that if, for example: clutch C1 is disengaged, and brake B1 blocks the ring gear in RP1, the gear ratio of the reducer is greater than 1 If, on the other hand, the C1 clutch is engaged, and the design conditions indicate that the ring gear and the sun gear in the RP1 reducer are permanently connected through the shaft connecting these wheels and the reduction gear connected with the ring gear in PPG, the mechanical gear ratio is 1. The PPG gearbox is connected to the RP2 reducer, which is structurally the same as the RP1 reducer, the input - output is reversed to RP1, the operation of RP2 is the same as RP1, with the mechanical gear ratios opposite to the RP1 gear ratios.

Z zasady przełożeń mechanicznych RP1 ma zwiększać moment wyjściowy czyli przełożenie między silnikiem elektrycznym EM, a przekładnią PPG, co jest potrzebne podczas rozruchu pojazdu wyłącznie silnikiem elektrycznym (a szczególnie przy rozruchu do pokonania wzniesień), natomiast rolą przekładni RP2 jest zmniejszenie w czasie jazdy po płaskim przełożeń między PPG, a przekładnią główną PG, celem uzyskania większych prędkości jazdy. Natomiast podczas pokonywania wzniesień lub rozruchu pojazdu, przekładnia RP2 jest przełączana w stan blokowania wału koronowego, a przy włączonym sprzęgle C2, co odpowiada przełożeniu mechanicznemu 1. W stanie, gdy sprzęgło C2 jest rozłączone, a hamulec B2 blokuje koło koronowe, przełożenie reduktora RP2 jest mniejsze niż 1.As a rule, the RP1 mechanical gear ratios are to increase the output torque, i.e. the ratio between the EM electric motor and the PPG transmission, which is needed when starting the vehicle with the electric motor only (and especially when starting to overcome slopes), while the role of the RP2 transmission is to reduce it during flat driving gear ratios between the PPG and the PG main gear for higher ground speeds. On the other hand, when climbing hills or starting the vehicle, the RP2 gearbox is switched to the locking state of the crown shaft, and with the clutch C2 engaged, which corresponds to the mechanical gear 1. In the state when the clutch C2 is disengaged and the brake B2 blocks the ring gear, the gear ratio of the RP2 reducer is less than 1.

Biorąc pod uwagę takie działanie układu oraz odpowiednio do warunków rozruchu pojazdu (np: prędkość maksymalna, przyspieszenia itp) sekwencyjne włączanie oraz wyłączanie układu C1-B1 oraz C2-B2 można uzyskać w odniesieniu do PPG cztero-biegową automatyczną skrzynię biegów.Taking into account such operation of the system and according to the vehicle start-up conditions (e.g. maximum speed, acceleration, etc.), the sequential switching on and off of the C1-B1 and C2-B2 systems can be obtained in relation to the PPG with a four-speed automatic transmission.

Układ według wynalazku ma właściwość hamowania odzyskowego, czyli odzyskiwania energii kinetycznej pojazdu. Wtedy układ hybrydowy działa jak w rozwiązaniu według opisu zgłoszeniowegoThe system according to the invention has the property of regenerative braking, i.e. recovering the kinetic energy of the vehicle. Then the hybrid system works as in the solution according to the application description

PL 207 072 B1PL 207 072 B1

P-376338. Możliwe jest podczas hamowania odzyskowego pojazdu połączenie sekwencyjnym reduktorów RP1 i RP2, co może wpłynąć na poprawę sprawności hamowania odzyskowego.P-376338. During the regenerative braking of the vehicle, it is possible to connect the RP1 and RP2 reducers sequentially, which may improve the efficiency of regenerative braking.

Claims

Patent claim

A hybrid drive system, consisting of an internal combustion engine and an electric motor powered by a battery of batteries, a final gear and a planetary gear with two degrees of freedom with a system of clutches and brakes, characterized in that the electric motor (EM) is powered by a battery of batteries (BAT) through a shaft with a friction brake ( BM) is connected to the sun gear of the planetary reducer (RP1), the yoke and the ring gear through the clutch-brake system (C1, B1) are permanently connected by a common shaft connecting the ring gear and the yoke and driving the reduction gear (RP1) connected with the main planetary gear ( PPG), and this transmission (PPG) is connected via the sun gear, clutch (C) and brake (B) to the drive (internal combustion) motor (ICE), while the transmission yoke (PPG) is connected by the shaft to the planetary reducer (RP2) so that the ring gear of this reducer is permanently connected with the yoke of the planetary reducer (RP2) through the clutch-brake system (C2, B2), and its gear wheel is It is connected by a shaft via a reduction gear (R) to the main gear (PG).