SE514510C2 - Hybriddrivanordning samt hjulfordon försett med en hybriddrivanordning - Google Patents

Description

20 25 30 35 514 510 2 t gikälla via energiomvandlaren, och denna då således inte alls ger något tillskott till energin för drivande av drivaxeln.

Energikällan kan vara av vitt skilda slag, såsom ett elektriskt batteri eller ultrakondensatorer, men den måste inte heller vara någon energibuffert, utan den kan utgöras av en hjälpmotor. Likaså är det fullt tänkbart att energikällan är bildad av det allmänna elektriska nätet.

Ett speciellt intressant användningsområde för en hybriddrivanord- ning av detta slag är för drivande av hjulfordon, och denna speci- ella applikation kommer därför härefter att beskrivas i syfte att be- lysa uppfinningen och de problem som skall lösas genom den, men detta skall inte alls tolkas som begränsande för uppfinnlngens om- fång.

Hybriddrivanordningar för fordon används för att dra nytta av den fördel som förbränningsmotorer har vad gäller möjligheten att i for- donet föra med sig bränsle som räcker för en lång körsträcka och fördelen med batteridrift vad gäller frånvaro av emissioner (avga- ser) och skonsamhet för miljön. Således är det fördelaktigt att vid landsvägskörning vanligtvis köra fordonet med förbränningsmotorn under uppladdning av energikällan (batteriet eller batterierna) och eventuellt ibland, såsom vid omkörningar, uppförsbackar eller dy- likt, med ett energltillskott från energikällan, för att vid körning i stadstrafik ha tillräcklig mängd energi lagrad i batteriet för att där kunna köra fordonet med enbart elektrisk drivning. Därvid kan för- delningen av lasten mellan förbränningsmotorn och batteriet styras efter givna kriterier för att uppnå en optimal sådan fördelning med avseende på miljökrav och med avseende på drifttid och driftegen- skaper hos hybriddrivanordningen.

Hybriddrivanordningar av detta slag för hjulfordon är kända genom exempelvis DE-A1-41 18 678 och US-A-3 796 278. 10 15 20 25 30 35 514 510 3,., ...... , SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla en hybrid- drivanordning av inledningsvis definierat slag, vilken möjliggör ett till tidigare kända sådana hybriddrivanordningar förbättrat utnytt- jande av möjligheten att kombinera förbränningsmotorn och nämnda energikälla via energiomvandlaren, speciellt genom att uppnå en stor frihet att anpassa de olika energiflödena vad gäller storlek och riktning till rådande driftsbetingelser, såsom möjlighet att låta förbränningsmotorn arbeta vid givna optimala varvtal och moment.

Detta syfte uppnås enligt uppfinningen genom att hos en hybrid- drivanordning av inledningsvis definierat slag förse energiomvand- laren med en enhet anordnad att kunna påverka momentet hos en drivaxel utgående från energiomvandlaren utan förändring av denna axels varvtal eller förändring av varvtalet hos förbrännings- motorns utgående axel, och genom att anordningen innefattar en reglerinrättning anordnad att samordna styrning av energiflöden till eller från förbränningsmotorn, den elektriska maskinen och nämnda enhet Härigenom blir det möjligt att uppnå en hög verkningsgrad hos för- bränningsmotorn, eftersom förekomsten av nämnda enhet i kombi- nation med den elektriska energiomvandlaren ger en ökad frihet att låta förbränningsmotorn arbeta vid optimalt varvtal och moment, vilket dessutom har till följd att de av förbränningsmotorn avgivna emissionerna kan hållas på en förhållandevis låg nivå. Således blir det möjligt att påverka momentet hos drivaxeln utan förändring av denna axels varvtal, vilket gör det möjligt att bibehålla ett oföränd- rat varvtal om så önskas hos förbränningsmotorns utgående axel trots att momentet på nämnda drivaxel förändras. Detta kan åstad- kommas genom lämpligt styrande av energiomvandlaren (dess elektriska maskin). Ehuru den uppfinningsenliga hybriddrivanord- ningen egentligen är ett parallellhybridsystem erhålles på detta sätt en seriehybridfunktion i den meningen att varvtalet och vrid- 10 15 20 25 30 35 514 510 _,,4 momentet hos förbränningsmotorn inte bestäms av varvtalet och vridmomentet hos nämnda drivaxel - i fallet av ett hjulfordon detta fordons hjulaxel.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar nämnda enhet en andra elektrisk maskin med åtminstone en till nämnda utgående drivaxel ansluten rotor och en stator, varvid åt- minstone en av statorn och rotorn hos den andra elektriska maski- nen är försedd med lindningar och en energikälla är anordnad att utbyta elektrisk energi med sistnämnda lindningar via växelspän- ning i nämnda lindningar för magnetiskt kraftöverförande samver- kan av den andra maskinens rotor och stator och därmed mellan statorn och nämnda från energiomvandlaren utgående drivaxel.

Genom ett anordnande av en sådan andra elektrisk maskin hos energiomvandlaren blir det möjligt att via energitillförseln till denna maskins lindning giva ett momentbidrag till nämnda drivaxel helt oberoende av varvtalet hos förbränningsmotorns utgående axel.

Således kan den första maskinen styras helt oberoende av den andra maskinen för att möjliggöra ett önskat varvtal hos förbrän- ningsmotorns utgående axel vid ett givet varvtal hos drivaxeln, vil- ket kan vara betingat av varvtalet hos en med drivaxeln samman- kopplad hjulaxel, och det möjliga varvtalet hos förbränningsmotorns utgående axel kan varieras genom styrande av den första elek- triska maskinen, och samtidigt kan momentet på drivaxeln varieras helt oberoende därav via styrande av energitillförseln till nämnda andra elektriska maskin. Således kan förbränningsmotorns varvtal manövreras med hjälp av den elektriska frekvensen som matas på den första elektriska maskinens rotorlindningar. Följaktligen kom- mer hos denna anordning effekten hos drivaxeln att bestå av via förbränningsmotorn tillförd effekt, via den första elektriska maski- nens rotorlindningar tillförd effekt samt via den andra elektriska maskinens lindning tillförd effekt, vilket möjliggör många möjlighe- ter till att kombinera dessa tre komponenter för uppnående av op- timal drift av anordningen. Därvid kan effekterna i nämnda lind- ningar i vissa driftfall vara negativa, det vill säga energi matas från dessa till nämnda energikälla. En annan fördel är att denna anord- 10 15 20 25 30 35 514 510 M5 . .. ning uppvisar trefaldig redundans genom möjlighet till eldrift via statorn, eldrift via rotorlindningarna och förbränningsmotordrift, ex- empelvis genom sammanläsning av de båda rotorerna hos den första elektriska maskinen.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen innefat- tar anordningen en inrättning för rotationsstyvt hoplåsande av rela- tivt varandra rörliga delar hos anordningen eller sådana delar med en stationär stomme, och den innefattar även en styrinrättning an- ordnad att styra låsinrättningen att intaga ett nämnda delar hoplå- sande eller från varandra frigivande läge i beroende av anordning- ens driftsbetingelser. Härigenom kan vid behov någon eller båda elektriska maskinerna eller förbränningsmotorn kopplas bort och drivanordningen ändå fungera och/eller eventuellt negativa följder av bortkopplande av någon av de elektriska maskinerna eller för- bränningsmotorn kan undvikas.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen som ut- gör en vidareutveckling av just nämnda utföringsform innefattar låsinrättningen organ anordnade att möjliggöra hoplåsning av den från förbränningsmotorn utgående axeln med nämnda drivaxel, var- vid detta företrädesvis sker genom att låsorganen är anordnade att rotationsstyvt hoplåsa nämnda första och andra rotor hos ener- giomvandlaren. Därigenom blir det möjligt att driva drivaxeln endast genom förbränningsmotorn om så önskas, men det är därvid även möjligt att endast den första elektriska maskinen är bortkopplad men vid behov effekt tillföres drivaxeln via statorlindningen.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är styrin- rättningen anordnad att göra läget hos nämnda låsorgan beroende av om energiutbyte föreligger mellan nämnda rotorlindningar och den därmed växelverkande energikällan och automatiskt bryta hoplåsningen vid etablerande av en elektrisk ström mellan energi- källan och rotorlindningarna och aktivera hoplåsningen när sådan ström försvinner. Härigenom uppnås en passiv driftsäkerhet genom att förbränningsmotorn blir direktkopplad till drivaxeln om möjlighet 10 15 20 25 30 35 514 510 M6 till energitillförsel via energikällan till rotorlindningarna uteblir, vil- ket i fallet vid en energikälla i form av ett batteri och en omriktare anordnad mellan batteriet och rotorlindningen kan uppstå vid ett bortfallande av omriktarens funktion.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen innefat- tar låsinrättningen organ anordnade att möjliggöra en rotationsstyv låsning av förbränningsmotorns utgående axel relativt en stationär stomme, och styrinrättningen är anordnad att styra sistnämnda lås- organ att åstadkomma sådan låsning så länge som förbrännings- motorn är avstängd. När förbränningsmotorn är avstängd kan på detta sätt dess utgående axel låsas fast för klarande av exempelvis ett rent eldriftsfall via rotorlindningarna i vilket förbränningsmotorns kompression inte skulle kunna hålla emot reaktionsmomentet från belastningen på drivaxeln, såsom i fordonsfallet via hjulaxeln vid körning.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är den första och andra rotorn väsentligen koncentriskt anordnade med den första mottagen i ett utrymme omslutet av den andra för alst- rande av väsentligen radiella magnetiska flöden däremellan, den andra rotorns axel är ihålig och anordnad att mottaga den första rotorns axel anordnad att skjuta igenom och ut förbi den andra ro- torns axel, släpringar för överföring av elektricitet mellan nämnda energikälla och den första rotorns lindningar är anordnade på den motsatt utrymmet ut ur den andra rotorns axel skjutande delen av den första rotorns axel, och den första rotorns axel är ihålig för hy- sande av ledningar för elektriskt förbindande av släpringarna med den första rotorns lindningar. Härigenom blir det trots utformandet av den elektriska maskinen som en så kallad radialmaskin med den lindningsförsedda rotorn omgiven av den andra rotorn med de för- delar ur kraftöverföringssynpunkt en sådan maskin har mycket en- kelt att åstadkomma anslutning av den första rotorns lindningar till elektricitet. 10 15 20 25 30 35 .514 _.5_1Û_.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen bildar den andra rotorn hos den första elektriska maskinen rotorn för den andra elektriska maskinen, och statorn är anordnad radiellt utvän- digt om den andra rotorn för påverkan därav via väsentligen radi- ella magnetflöden. En sådan så kallad dubbelradialmaskin uppvisar en rad fördelar, av vilka följande kan nämnas: den har ett kompakt utförande och ryms inom en konventionell växellåda hos ett hjulfor- don tack vare kort axial längd. Lager i energiomvandlaren kan und- vikas om lager hos förbränningsmotorn och en förefintlig växellåda utnyttjas. Släpringar ryms i navet på den roterande lindningen om detta önskas. De axiella krafterna i energiomvandlaren blir låga.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen bildar den andra rotorn hos den första elektriska maskinen rotorn för den andra elektriska maskinen, och statorn är anordnad att samverka med i riktningen av den andra rotorns rotationsaxel väsentligen axiellt riktade ytor hos den andra rotorn via ett väsentligen axiellt magnetflöde mellan statorn och denna rotor. Härigenom uppnås en så kallad radialaxialmaskin med bland annat följande fördelar. Ef- tersom det är möjligt att hos en hybriddrivanordning av detta slag utnyttja den med förbränningsmotorn utgående axel förbundna första, lindningsförsedda rotorn som svänghjul uppnås en bättre svänghjulsverkan vid denna utformning tack vare möjlighet till en större diameter hos den första rotorn. En annan fördel är att de båda magnetiska kretsarna separeras. Kombinationen av radial och axial maskin är intressant, genom att krav på markfri gång leder till krav på minimal diameter, medan det finns utrymme i axiell riktning.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken utgör en vidareutveckling av sistnämnda utföringsform, är statorn och den andra rotorn anordnade att samverka magnetiskt kraft- överförande via väsentligen axiella luftgap mellan ytor hos dessa, och antalet sådana axiella luftgap är 2n, varvid n är ett heltal z 1.

Härigenom uppnås ett utbalanserande av de axiella krafter som varje luftgap skapar och vilka vill dra samman rotorn och statorn, 10 15 20 25 30 35 514 510 .-.8 w _, så att kraftiga axiallager, som annars skulle krävas för att ta upp dessa axiella krafter, kan utelämnas.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen uppvisar den andra rotorn flera axiellt åtskilda rotorskivor och statorn flera axiellt åtskilda statordelar, och statordelarna och rotorskivorna är anordnade omväxlande i axiell riktning för magnetisk kraftöverfö- ring däremellan. På detta sätt blir det möjligt att uppnå mycket stora krafter och därmed moment på den andra rotorn och därmed drivaxeln via ett adderande av krafterna från varje par av ytor hos statordel och rotorskiva vid respektive axiella luftgap.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är sta- torn anordnad att verka på väsentligen axiellt riktade ytor hos den andra rotorn från i axiellt hänseende motsatt håll mot den första rotorns inverkan på den andra rotorn via väsentligen axiellt riktade magnetflöden. Härigenom uppnås en så kallad dubbelaxialmaskin, vilken bland annat har fördelen av att man kan ha mindre luftgap, vilket leder till ett högre möjligt moment för en given volym.

Dessutom kan svänghjulskàpans diameter utnyttjas maximalt när den lindningsförsedda rotorn utnyttjas som svänghjul, vilket ger bättre svänghjulsfunktion.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är den andra elektriska maskinen en reluktansmaskin med på sin rotor magnetiskt präglade poler för ökande av reaktansen mellan statorn och rotorn vid polerna i förhållande till mellan dessa poler. Härige- nom uppnås fördelen jämfört med en permanentmagnetmaskin, det vill säga anordnande av permanentmagneter på rotorn för samver- kande med statorns lindningar istället, att järnförlusterna elimineras när den andra maskinen är deaktiverad, det vill säga när man en- dast vill driva drivaxeln via förbränningsmotorn eller väljer att köra eldrift med endast den första maskinen aktiverad. En sådan maskin uppvisar även hög verkningsgrad, och dess rotor får en enkel ut- formning. En annan fördel med en reluktansmaskin i förhållande till en permanentmagnetmaskin är att det i reluktansmaskinfallet inte 10 15 20 25 30 35 514 510 , M9 M ,. behövs några rotorlägesavkännare, då rotorn hela tiden kommer att anpassa sig till statorn.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, vilken utgör en vidareutveckling av sistnämnda utföringsform, innefattar anord- ningen medel för att öka förhållandet mellan reaktansen för ett magnetiskt flöde via statorn, till en magnetiskt präglad pol hos ro- torn och åter till statorn via en intilliggande magnetiskt präglad pol hos rotorn i förhållande till reaktansen för ett magnetiskt flöde via statorn, till ett parti mellan magnetiskt präglade poler hos rotorn och sedan åter till statorn, varigenom det moment som via stator- lindningarna kan påföras rotorn och därmed drivaxeln ökas.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda medel bildade av väsentligen mitt för partierna mellan två intilliggande magnetiskt präglade poler i rotorn inlagda stycken av ett material anordnat att fungera som en barriär för magnetiskt flöde för att minska reaktansen för magnetiskt flöde som går mellan statorn och rotorn via nämnda partier. Härigenom ökas effektivt det moment som kan överföras på den andra maskinens rotor.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen uppvisar den andra rotorn permanentmagneter på motsatt sida därav mot de magnetiskt präglade polerna för samverkan med lindningarna hos den första rotorn, och den magnetiska präglingen på rotorns ena sida och anordnandet av permanentmagneter på dess motsatta sida är så avpassade efter varandra att magnetflöden genom rotorn härrörande å ena sidan från permanentmagneterna och å andra si- dan från reluktansmaskinen löper åt väsentligen motsatta håll och till väsentlig del tar ut varandra. Härigenom kan tjockleken hos den andra rotorn minimeras och därmed kostnader sparas, då man vad gäller mättningen i järnet endast behöver ta hänsyn till en maskin.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är den första rotorn anordnad på en på förbränningsmotorsidan av ener- giomvandlaren ingående axel, och den innefattar organ anordnade 10 15 20 25 30 35 514 510 1o att upprätta en elektrisk förbindning mellan den första rotorns lin~ dingar och energikällan parallellt med en förbindning av dessa via borstar anliggande mot släpringarna vid stillastående utgående axel hos förbränningsmotorn. Härigenom tillförsäkras att borstarna inte förstörs då förbränningsmotorn står stilla, eftersom i annat fall cirkulerande strömmar och borstspänningsfall skulle kunna bränna borstarna och/eller släpningarna när borstarna och släpringarna står stilla mot varandra och anordningen körs i eldrift.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda energikälla en likströmskälla, såsom ett elektriskt batteri, och denna är förbunden med nämnda lindningar via en omriktare.

Härigenom kan energiutbyte enkelt ske på önskat sätt mellan lind- ningarna och energikällan och frekvensen hos en till lindningarna matad växelspänning varieras enligt önskemål.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är nämnda enhet en växel med varierbar utväxling ansluten till en av energlomvandlarens rotorer, och denna växel och en inrättning för styrande av energiutbytet mellan energikällan och den med lind- ningar försedda rotorn är anordnade att samverka, Härigenom åstadkommes exempelvis ett ökande av momentet hos drivaxeln genom en nedväxling hos nämnda växel, vilket egentligen skulle leda till ett lägre varvtal hos drivaxeln utan någon förändring av varvtalet hos förbränningsmotorns utgående axel, men för kompen- sering av detta styrs då den första elektriska maskinen att öka varvtalet, så att drivaxelns varvtal bibehàlles utan förändring av varvtalet hos förbränningsmotorns utgående axel.

Uppfinningen avser även olika utföringsformer av anordningen med olika egenskaper hos reglerinrättningen definierade i bifogade osjälvständiga patentkrav med fördelar som är speciellt accentue- rade vid användande av hybriddrivanordningen i ett hjulfordon, och dessa "driftsformer" kommer att beskrivas i den detaljerade be- skrivningen av föredragna utföringsformer av uppfinningen. 10 15 20 25 30 35 514 510 11 Uppfinningen avser även en farkost såsom ett hjulfordon, spårbundna fordon och ett fartyg, utrustat med en hybriddriv- anordning enligt något av bifogade patentkrav inriktade på en så- dan anordning. Fördelarna av utnyttjande av en sådan anordning speciellt vid hjulfordon framgår av ovanstående resonemang och efterföljande beskrivning.

Ytterligare fördelar med samt fördelaktiga särdrag hos uppfinningen framgår av övriga osjälvständiga patentkrav samt den efterföljande beskrivningen.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Härefter beskrivs endast i egenskap av exempel anförda, före- dragna utföringsformer av uppfinningen under hänvisning till bifo- gade ritningar, på vilka: Fig 1 är en förenklad vy av en hybriddrivanordning enligt en första föredragen utföringsform av uppfinningen, fig 2 är en något mera detaljerad vy av anordningen enligt fig 1, fig 3 är en fig 2 motsvarande vy av anordningen enligt fig 1 i relativt fig 2 något modifierad form, fig 4 är en mycket schematiserad vy illustrerande ett snitt ige- nom energiomvandlaren hos anordningen enligt fig 1, fig 5 är ett effektflödesdiagram för olika driftsformer hos en hyb- riddrivanordning av uppfinningsenligt slag, fig 6 är ett radiellt snitt igenom energiomvandlaren hos en hyb- riddrivanordning enligt en andra föredragen utföringsform av uppfinningen med den andra maskinen hos energiom- vandlaren i form av en synkron reluktansmaskin, 10 15 20 25 30 35 fig 7 fig 8 fig 9 fig 10 fig 11 fig 12 fig 13 fig 14 514 510 12 är en detaljvy av en del av rotorn hos den synkrona reluk- tansmaskinen enligt fig 6 i speciellt utförande, är en fig 7 motsvarande vy med annorlunda utformning hos rotorn, är en fig 7 motsvarande vy illustrerande magnetflödesba- nan i den rotor som är gemensam för de båda elektriska maskinerna hos energiomvandlaren enligt fig 6, är en fig 2 motsvarande vy av energiomvandlaren hos en hybrlddrivanordning enligt en andra föredragen utförings- form av uppfinningen, är en fig 10 motsvarande vy av energiomvandlaren hos en hybrlddrivanordning enligt en tredje föredragen utförings- form av uppfinningen, är en fig 2 motsvarande vy av hybriddrivanordningen enligt en fjärde föredragen utföringsform av uppfinningen, är en fig 2 motsvarande vy av en hybriddrivanorning enligt en femte föredragen utföringsform av uppfinningen , och är en fig 1 motsvarande vy av en hybrlddrivanordning en- ligt en sjätte föredragen utföringsform av uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGS- FORMER AV UPPFINNINGEN l fig 1 illustreras schematiskt principen för den uppfinningsenliga hybriddrivanordningen och hur en föredragen utföringsform därav kan vara uppbyggd. Anordningen innefattar en förbränningsmotor 1 med en utgående axel 2, vilken bildar en ingående axel hos en energiomvandlare 3 som i sin tur innefattar två elektriska maskiner, nämligen en första elektrisk maskin bildad genom en med nämnda 10 15 20 25 30 35 514 510 13 utgående axel 2 förbunden första rotor 4 och en denna omgivande andra rotor 5 och en andra elektrisk maskin bildad av den andra rotorn 5 och en denna omgivande stator 6. De två delarna hos res- pektive elektriska maskin är anordnade att samverka magnetiskt kraftöverförande med varandra. För att åstadkomma detta är den första rotorn 4 samt statorn försedd med lindningar, och anord- ningen innefattar en energikälla i form av ett elektriskt batteri 7, vil- ket är anslutet till nämnda lindningar via var sin omriktare 8, 9 för omvandlande av likspänningen från batteriet till en växelspänning hos lindningarna eller vid matning av energi åt motsatt håll en om- vandling av växelspänning till likspänning. Energi kan även matas mellan omriktarna. Vidare kan den andra rotorn 5 uppvisar invän- digt anordnade permanentmagneter för samverkan med mittemot dessa anordnade rotorlindningar och på den yttre sidan även per- manentmagneter för samverkande med statorlindningarna. Därvid kan omriktarna exempelvis vara anordnade att alstra en tre- fasspänning på nämnda lindningar, men annat fastal är även möj- ligt.

Den andra rotorn 5 är förbunden med en drivaxel 10 utgående från energiomvandlaren, vilken vid en utformning enligt fig 2 kan erhålla en varvtalsnedväxling i en reduktionsväxel 11 och genom denna överföra sitt rotationsmoment till hjulaxeln 12 hos ett schematiskt antytt hjulfordon 13, såsom en personbil, lastbil eller dylikt. En växel 11 kan dock istället, såsom visas i fig 1, vara anordnad mel- lan förbränningsmotorns utgående axel och den första rotorn, var- vid denna växel då normalt har till uppgift att växla upp förbrän- ningsmotorns varvtal för att minska skillnadsvarvtalet mellan roto- rerna. l normalfallet kommer växeln 11 att ligga ”efter” rotorerna, såsom är visat i fig 2, men växeln har i fig 1 ritats ”före” rotorerna för att illustrera att även denna möjlighet finnes.

Anordningen innefattar vidare en schematiskt antydd reglerinrätt- ning 14 anordnad att samordna styrning av energiflöden till eller från förbränningsmotorn och de båda elektriska maskinerna. 10 15 20 25 30 35 514 510 14 Funktionen hos denna hybriddrivanordning och dess fördelar kom- mer att beskrivas längre fram. l fig 2 illustreras litet mera i detalj hur en hybriddrivanordning ar- betande enligt principen framställd i fig 1 kan se ut enligt en första föredragen utföringsform av uppfinningen, och här framgår den första rotorns och statorns lindningar 15 resp 16 samt de inre och yttre permanentmagneterna 17 resp 18 anordnade på den andra rotorn. Här visas hur släpringar 19 är anordnade pâ axeln hos den första rotorn inuti utrymmet avgränsat av den första rotorn för att elektriskt förbinda batteriet med den första rotorns lindningar. Där- vid görs detta på konventionellt sätt via mot släpringarna anlig- gande borstar 40, vilka kan lyftas bort från kontakt med släpring- arna via organ 39 (se fig 3). Därvid är schematiskt antydda organ 41 anordnade att vid sådant bortlyftande upprätta en metallisk kontakt mellan den första rotorns lindningar och energikällan. För att göra energiomvandlaren kompakt kan det vara en fördel att an- ordna släpringarna i nämnda utrymme, men för att komma åt dem bättre kan det även vara fördelaktigt att istället anordna dem på det sätt som är visat i fig 3.

Hos utföringsformen enligt fig 3 är den andra rotorns axel, det vill säga drivaxeln 10, gjord ihålig och anordnad att mottaga den första rotorns axel, det vill säga förbränningsmotorns utgående axel 2, anordnad att skjuta igenom och ut förbi den andra rotorns axel.

Släpringarna 19 är här anordnade på den ut ur den andra rotorns axel skjutande delen av den första rotorns axel för lätt åtkomlighet, medan även den första rotorns axel är gjord ihålig för hysande av ledningar 20 för elektriskt förbindande av släpringarna med den första rotorns lindningar 15.

Nu skall med hjälp av fig 4 sambandet mellan effektflöden och överförda moment i beroende av varvtalen hos förbränningsmotorn, det vill säga den första rotorn, och drivaxeln, det vill säga den andra rotorn, hos den uppfinningsenliga hybriddrivanordningen för- klaras. För den till drivaxeln överförda effekten P4 gäller att den är 10 15 20 25 30 35 514 510 15 P1 + P2 + P3, varvid P1, P2 och P3 är via förbränningsmotorn, den första rotorns lindningar resp statorns lindningar tillförd effekt. Där- vid gäller för dessa: P1: kT1 X n1 P2 = KT1XÜ12 -' H1) P3 = KT3 X H2 Där är k 211/60, medan T1 är det via förbränningsmotorns utgående axel överförda vridmomentet och T3 är det på den andra rotorn via statorlindningen överförda vridmomentet. n1 och n2 är varvtalen hos den första rotorn resp den andra rotorn.

Följaktligen gäller för vridmomentet T4 på drivaxeln att detta blir T1 + T3. l fig 5 visas effektflödet i beroende av olika varvtalsförhållanden mellan förbränningsmotorns utgående axel n1 och drivaxeln ng vid olika förhållanden mellan effekterna P1 och P4.

De raka pilarna 21 visar effektflödet från förbränningsmotorn till drivaxeln, medan "U-pilarna” 22 visar effektflödet mellan batteriet och den första maskinen och pilarna 23 effektflödet mellan stator- lindningen och batteriet. Här framgår exempelvis hur i fallet av nz > n1 och P4 = P1 rotorlindningarna matas genom pilen 22”. l fallet av n2 = n1 och P4 > P1 tillföres elektrisk energi drivaxeln via statorlind- ningarna enligt pilen 23', medan vid samma varvtalsförhållande och P4 < P1 energi matas i motsatt riktning till batteriet, såsom indikerat genom pilen 23”. l fig 6 illustreras en föredragen utföringsform av energiomvandlaren hos en hybriddrivanordningen enligt uppfinningen, hos vilken den andra elektriska maskinen utgörs av en synkron reluktansmaskin genom att den med drivaxeln förbundna andra rotorn 5 på sin yttre sida uppvisar magnetiskt präglade poler 24 för ökande av reaktan- sen mellan statorn 6 och rotorn vid polerna i förhållande till mellan dessa poler genom ett kortare luftgap där, så att en ström i stator- 10 15 20 25 30 35 514 510 16 lindningarna kommer att medföra att ett därav resulterande mag- netflöde kommer att söka sluta sig via rotorns järn på enklast möj- liga sätt, det vill säga där luftgapet mellan rotorn och statorn är minst, och står en pol snett i förhållande till det magnetiska flödet alstras ett moment på rotorn, vilket söker vrida in polen i inriktning relativt magnetflödet. Detta utgör konventionell teknik för synkrona reluktansmaskiner. Huvudfördelen med att använda sig av en syn- kron reluktansmaskin istället för en permanentmagnetmaskin som andra elektrisk maskin är att järnförlusterna elimineras när den andra elektriska maskinen är desaktiverad. l fallet av en perma- nentmagnetmaskin skulle dock statorlindningen 16 kunna utformas som en luftgapsförlagd lindning, såsom en ringlindning istället för en trumlindning. Genom att man slipper ”tänderna” 38 undviks flö- despulsationer och därmed värmealstring. l fig 7 visas hur stycken 25 av ett material, vilket kan vara luft, an- ordnat att fungera som en barriär för magnetiskt flöde för att minska reaktansen för magnetiskt flöde som går mellan statorn och rotorn via partier i rotorn mellan två intilliggande magnetiskt präg- lade poler är inlagda i rotorn. Härigenom kan reaktansen för ett magnetiskt flöde via statorn, till en magnetiskt präglad pol hos ro- torn och tillbaka till statorn via en intilliggande magnetiskt präglad pol hos rotorn i förhållande till reaktansen för ett magnetiskt flöde via statorn, till ett parti mellan magnetiskt präglade poler hos rotorn och sedan åter till statorn, ökas och därmed möjligheterna till mo- menttillskott via den andra elektriska maskinen förbättras. Här il- lustreras dessutom att mellanrummet mellan intilliggande poler fyllts igen med material 26 med låg permeabilitet för erhållande av en yttre slät yta hos rotorn, och genom detta visas att magnetiskt präglade poler inte måste innebära fysiskt präglade poler.

Vidare visar fig 8 en annan möjlighet att erhålla ett högt förhållande mellan nämnda reaktanser för möjlighet till god momentöverföring, vilken går ut på att rotorn innefattar flera i riktningen mot statorn på varandra lagda materialskikt 27, det vill säga rotorn är axiellt lami- nerad. Massiva eller laminerade poler är här instuckna för att föra 10 15 20 25 30 35 514 510 .f :al-T in flödet till de inre skikten. Det är även möjligt att utforma rotorn av ett anisotropt material, till exempel ett pulver, som har en hög permeabilitet i polriktningen och i rotorns tangentiella riktning samt en låg permeabilitet vinkelrätt mot dessa riktningar, för att uppnå ett högt nämnt förhållande. Således är då permeabiliteten hög i de med pilarna 28 och låg i de med pilarna 29 indikerade riktningarna i fig 9.

I fig 9 visas vidare hur anordnandet av permanentmagneterna 17 på den andra rotorns inre sida är samordnat med utformandet av den magnetiska präglingen på rotorns utsida, närmare bestämt ge- nom att permanentmagneterna är anordnade väsentligen mitt för de magnetiskt präglade polerna, sä att magnetflöden genom rotorn härrörande å ena sidan från permanentmagneterna och å andra si- dan från reluktansmaskinen löper åt väsentligen motsatta håll och till väsentlig del tar ut varandra, så att tjockleken hos rotorn kan göras mindre, då man endast måste ta hänsyn till en maskin vad gäller mättningen av järnet. Här kan följaktligen den magnetiska kretsen sägas vara sammanlänkad med både statorn och de två rotorerna. l fig 10 visas en utföringsform av energiomvandlaren enligt uppfin- ningen i form av en så kallad dubbelaxialmaskin, det vill säga sta- torn 6 är anordnad att via sina lindningar 16 verka på väsentligen axiellt riktade ytor, det vill säga permanentmagneter 18 hos den andra rotorn 5 från i axiellt hänseende motsatt håll mot den första rotorns 4 inverkan på den andra rotorn via väsentligen axiellt rik- tade magnetflöden härrörande från rotorlindningarna 15. Förde- larna med en sådan maskin har avhandlats högre upp. l fig 11 visas en ytterligare variant av energiomvandlaren i form av en så kallad radialaxialmaskin, vilken skiljer sig från den i fig 2 vi- sade energiomvandlaren genom att statorn 6 är anordnad i rikt- ningen av rotorernas rotationsaxel väsentligen efter den andra ro- torn 5 för att samverka med i riktningen av den andra rotorns rota- tionsaxel väsentligen axiellt riktade ytor hos den andra rotorn, var- 10 15 20 25 30 35 510 514 18 vid dessa ytor är försedda med permanentmagneter 18, via ett vä- sentligen axiellt magnetflöde mellan statorn och denna rotor. För- delarna med en sådan utformning har ävenledes diskuterats högre upp.

I fig 12 illustreras en hybriddrivanordning enligt en utföringsform, som liksom utföringsformen enligt fig 11 har en energiomvandlare innefattande en så kallad radial-axial-maskin, men hos denna upp- visar den andra rotorn två rotorskivor 42, 43, vilka är anordnade på axiellt avstånd. Mellan dessa rotorskivor är statorn 6 anordnad, och denna är bildad av en ringformig kärna 44 i form av plàtband lin- dade likt en taperulle och kring denna utförd lindning 45, exempel- vis en trefaslindning. Denna maskin kan sägas vara av toroidtyp.

Statorn uppvisar ett axiellt luftgap 46, 47 mot respektive rotorskiva för magnetisk kraftöverföring där via väsentligen axiellt riktade flö- den. Genom anordnade av två sådana luftgap sker en utbalanse- ring av axiella krafter på rotorn och dyra axiallager erfordras därför ej. Kombinationen av radial och axial maskin är intressant, genom att krav på markfri gång leder till krav på minimal diameter, medan det finns utrymme i axiell riktning. Därvid är det fördelaktigt att maximera diametern på den första elektriska maskinen för att er- hålla så högt vridmoment som möjligt.

Den i fig 13 visade utföringsformen av hybriddrivanordningen skiljer sig i huvudsak från den enligt fig 12 genom att en planetväxel 11 används här istället för att växla ned varvtalet hos den andra ro- torns axel 10 mot hjulaxeln. En planetväxel kan komma ifråga i in- stallationer med längdställd motor (till exempel mindre lastbilar), medan personbilar normalt har tvärställd motor, och då finns ett behov av att ”sidoförflytta” till hjulen utgående drivaxlar, så att växelalternativet enligt fig 12 är att föredraga. l fig 14 illustreras en i förhållande till de ovan diskuterade utform- ningarna modifierad utformning av hybriddrivanordningen, vilken inte uppvisar någon andra elektrisk maskin, utan istället är försedd med en växel 30 med varierbar utväxling, exempelvis en växel med 10 15 20 25 30 35 514 510 19 kontinuerligt variabel utväxling, en så kallad CVT (continous variable transmission), vilken är ansluten till axeln hos den elektriska maskinens andra rotor. En inrättning 31 för styrande av energiutbytet mellan batteriet 7 och rotorlindningarna hos den första rotorn är anordnad att samverka med växeln 30, så att det blir möjligt att ändra momentet på drivaxeln 10 utan att för den skull ändra varvtalet eller momentet på förbränningsmotorns utgående axel på sätt som ovan beskrivits.

Genom anordnandet av växeln 30 respektive den andra elektriska maskinen hos hybriddrivanordningen enligt uppfinningen blir det möjligt att i givna situationer låta förbränningsmotorn arbeta på ett för verkningsgraden och avgasemissionerna optimalt varvtal och moment oberoende av det moment som drivaxeln 10 kräver. Det optimala varvtalet och momentet bestäms av förbränningsmotorns karaktäristik, vilken kan erhållas vid motorprov vid olika belast- ningar på motorn.

Hybriddrivanordningen innefattar även en i fig 3 schematiskt antydd låsinrättning 32 för rotationsstyvt hoplåsande av relativt varandra rörliga delar hos anordningen eller sådana delar med en stationär stomme, och denna låsinrättning innefattar schematiskt antydda organ 33 anordnade att möjliggöra hoplåsning av den från förbrän- ningsmotorn utgående axeln med drivaxeln. Härigenom kan då ex- empelvis ett hjulfordon drivas genom endast förbränningsmotorn.

Därvid är en styrinrättning 34 anordnad att göra läget hos låsorga- net 33 beroende av om energiutbyte föreligger mellan den första rotorns lindningar och den därmed växelverkande energikällan och automatiskt bryta hoplåsningen vid etablerande av en elektrisk ström mellan energikällan och rotorlindningarna och aktivera hop- låsningen när sådan ström försvinner. Detta kan uppnås genom att organ 35 är anordnade att känna av ström i rotorns lindningar och styra låsorganen i beroende av denna avkänning. Vidare innefattar làsinrättningen schematiskt antydda organ 36 anordnade att möj- liggöra en rotationsstyv låsning av förbränningsmotorns utgående axel relativt den stationära stommen 37, såsom ett fordonschassi, 10 15 20 25 30 35 514 510 2o och styrinrättningen 34 är anordnad att styra låsorganen 36 att åstadkomma sådan låsning så länge som förbränningsmotorn är avstängd. Härigenom undvikes att vid avstängd förbränningsmotor, det vill säga vid körande under eldrift, reaktionsmomentet från kör- ningen trycker tillbaka förbränningsmotorn. Det vore fullt möjligt att samordna funktionen av de båda organen 33 och 36 genom ett enda organ som kan intaga tre lägen, nämligen ett första som inne- bär en total frikoppling av rörliga delar, ett andra som innebär en fastlåsning av förbränningsmotorns utgående axel relativt stom- men, och ett tredje som innebär en vridstyv förbindning av de båda rotorerna med varandra.

Det inses att en mängd olika, vid skiljaktiga belastningssituationer fördelaktiga driftsformer hos hybriddrivanordningen enligt uppfin- ningen erbjuder sig, varav några kan nämnas här.

Vid körande med så kallad “cruise control”, det vill säga med en konstant hastighet vid landsvägskörning, kan reglerinrättningen se till att nämnda låsorgan kopplar ihop förbränningsmotorns utgående axel med drivaxeln och hjulaxeln på plant underlag drivs väsentli- gen endast av förbränningsmotorn, och elektrisk energi tillförs sta- torn vid plötsliga uppförsbackar för att ge ett momenttillskott till drivaxeln och möjliggöra en konstant hastighet där utan att för- ändra varvtal eller moment hos förbränningsmotorn.

Reglerinrättningen kan även vara anordnad att för startande av för- bränningsmotorn styra tillförsel av elektrisk energi till den första maskinens rotorlindningar för att driva runt den med förbrännings- motorn utgående axeln förbundna rotorn. Den kan även vara an- ordnad att vid frånkoppling av drivaxeln från yttre belastning (tom- gång) och gående förbränningsmotor styra av rotation hos förbrän- ningsmotorns utgående axel alstrad relativrörelse mellan den första och andra rotorn i den första maskinens rotorlindningar alstrad elektrisk energi till batteriet för uppladdning därav. 10 15 20 25 30 35 514 510 21 Reglerinrättningen är även anordnad att vid en låg yttre belastning på drivaxeln styra en del av energin tillförd energiomvandlaren via förbränningsmotorns utgående axel som elektrisk energi från rotor- lindningarna och statorlindingarna till batteriet för uppladdning därav. Vid en hög yttre belastning på drivaxeln styr reglerinrätt- ningen elektrisk energi från batteriet till såväl rotorlindningar som statorlindningar för energitillförsel till drivaxeln.

Reglerinrättningen är även anordnad att vid inbromsning av driv- axeln styra ett i fig 1 schematiskt antytt organ 48 att stänga av bränsletillförseln till förbränningsmotorn och den elektriska maski- nen/de elektriska maskinerna att mata rörelseenergi hos drivaxeln till energikällan. För att upprätthålla varvtalet kan man därvid mata in effekt i förbränningsmotorn via axeln, det vill säga samma effekt- riktning som vid start av förbränningsmotorn. Därvid kan man välja att precis upprätthålla varvtalet eller att mata in extra effekt och då erhålla en mekanisk motorbromsning precis som på en vanlig bil.

Den primära fördelen med detta är att bränsle sparas under samt- liga inbromsningar. Samtidigt skapas ett maximalt utrymme för lag- ring av bromsenergi i energikällan, såsom batteriet, eftersom för- bränningsmotorn inte ”stjäl något utrymme” genom att mata ut ef- fekt. En annan fördel är att det går att få en förstärkt generativ ef- fektförmåga utan att använda extra elektriska motstånd för att dumpa energi i, då motorns kylsystem används som effektdump, och normalt finns det en god överkapacitet i detta. Det går dess- utom att enklare få ett entydigt uppträdande vid regenerativ broms- ning, då bromsförmågan inte blir kopplad till batteriets laddnings- grad, vilket normalt är ett problem.

Reglerinrättningen är även anordnad att vid gående förbrännings- motor och belastning på nämnda drivaxel kunna åstadkomma rege- nerativ bromsning därav via energitillförsel från nämnda lindningar till batteriet. Genom att tillföra elektrisk energi till rotorns lindningar på sådant sätt att den andra rotorn vid given rotationsriktning hos förbränningsmotorns utgående axel påverkas av denna att rotera åt annat håll än normalt kan reglerinrättningen uppnå en omkastning 10 15 20 25 30 35 514 510 22"' " av drivaxelns rotationsriktning, så att på detta sätt backning av ett hjulfordon kan ske utan att någon backväxel egentligen läggs in.

Uppfinningen är givetvis inte på något sätt begränsad till de ovan beskrivna föredragna utföringsformerna, utan en mängd möjligheter till modifikationer därav torde vara uppenbara för en fackman på området, utan att denne för den skull avviker från uppfinningens grundtanke, sådan denna definieras i bifogade patentkrav.

Exempelvis vore det möjligt att använda sig av en asynkronmotor som nämnda andra elektriska maskin. Energikällorna för de båda elektriska maskinerna skulle kunna vara helt andra än ovan disku- terats, och det vore även möjligt att ha en separat energikälla för varje elektrisk maskin. Därvid kan energikällan vara ett energilag- ringsorgan i form av ett svänghjul. Det är inte heller nödvändigt med omriktare, utan det skulle vara fullt möjligt att knyta ihop växelspänningssystem med olika frekvenser. Det går således mycket bra att använda sig av en växelspänningskälla som energi- buffert eller energikälla, varvid denna till och med skulle kunna vara "vägguttag" anslutet till det allmänna elektriska nätet eller nå- got industrinät.

Exempelvis vore det möjligt att förse den andra rotorn med lind- ningar och ej ha några lindningar på statorn, och istället förse denna med permanentmagneter, en magnetisk lindning eller ut- forma den som en reluktansmaskin, men i ett sådant fall blir det nödvändigt med släpringar för båda rotorerna.

Det påpekas att regenerering kan ske både vid ren eldrift och vid hybriddrift.

Reluktansmaskinen måste inte vara en synkron reluktansmaskin, utan den skulle mycket väl kunna vara en så kallad switched re- luktansmaskin, vilken matas med en fyrkantsvågsliknande ström och har utpräglade poler även i statorn, varvid antalet poler i sta- torn och rotorn normalt skiljer sig åt. 514 510 23 Det påpekas att det mycket väl kan förekomma en likspännning istället för en växelspänning i en rotorlindning, men i ett sådant fall måste det förekomma en växelspänning i den andra rotorns lind- ning, och definitionen i patentkravet 1 ”att utbyta elektrisk energi med nämnda lindningar via växelspänning i nämnda lindningar” av- ses inbegripa även det fallet.

Claims (51)

10 15 20 25 30 35 514510 å!! Patentkrav

1. Hybriddrivanordning innefattande en förbränningsmotor (1), en energiomvandlare (3) anordnad att samverka med en utgående axel (2) hos förbränningsmotorn och vilken innefattar åtminstone en elektrisk maskin med en första (4) och en andra (5) rotor, vilka är anordnade att samverka magnetiskt kraftöverförande med varandra och kan rotera med olika varvtal, av vilka åtmins- tone en är försedd med en eller flera lindningar (15), och en energikälla (7) anordnad att utbyta elektrisk energi med nämnda lindningar via växelspänning i nämnda lindningar för magnetiskt kraftöverförande samverkan mellan rotorerna, varvid energiom- vandlaren innefattar en enhet (5, 6, 30) anordnad att kunna på- verka momentet hos en drivaxel (10) utgående från energiom- vandlaren utan förändring av denna axels varvtal eller förändring av varvtalet hos förbränningsmotorns utgående axel, samt varvid anordningen innefattar en reglerinrättning (14) anordnad att sam- ordna styrning av energiflöden till eller från förbränningsmotorn, den elektriska maskinen och nämnda enhet, känngtecknad därav, att den första (4) och andra (5) rotorn är anordnade med sina rotationsaxlar väsentligen sammanfallande och med ytor för magnetiskt kraftöverförande samverkan riktade väsentligen i rikt- ningen av nämnda rotationsaxlar för väsentligen axiella magnet- flöden mellan de båda rotorerna.

2. Anordning enligt krav 1, kännetecknad därav, att åtminstone en av rotorerna uppvisar flera rotorskivor (42, 43) med ytor för magnetiskt kraftöverförande samverkan med ytor hos den andra rotorn riktade väsentligen i riktningen av nämnda rotationsaxlar, så att flera par ytor samverkar kraftöverförande med ett axiellt luftgap (46, 47) mellan dem.

3. Anordning enligt krav 2, kähgetegknag därav, att antalet nämnda axiella luftgap är 2n, varvid n är ett heltal z 1.

4. Anordning enligt krav 1, känngtegknad därav, att nämnda enhet innefattar en andra elektrisk maskin med åtminstone en till 10 15 20 25 30 35 514- 510 25 nämnda drivaxel (10) ansluten rotor (5) och en stator (6), att åt- minstone en av statorn och rotorn hos den andra elektriska ma- skinen är försedd med lindningar och att en energikälla (7) är anordnad att utbyta elektrisk energi med sistnämnda lindningar (16) via växelspänning i nämnda lindningar för magnetiskt kraft- överförande samverkan av den andra maskinens rotor och stator och därmed mellan statorn och nämnda från energiomvandlaren utgående drivaxel.

5. Anordning enligt krav 4 och eventuellt något eller några av kraven 2 och 3, kännetgcknad därav, att en av den första elek- triska maskinens rotorer bildar även rotor (5) för den andra elek- triska maskinen.

6. Anordning enligt något av kraven 1-5, därav, att den första (4) och andra (5) rotorn är väsentligen koncentriskt anordnade med den första mottagen i ett utrymme omslutet av den andra för alstrande av väsentligen radiella magnetiska flöden däremellan.

7. Anordning enligt krav 6, kännetecknad därav, att den första rotorn (4) är försedd med |indningar(15), att släpringar (19) är anordnade på en axel (2) hos den första rotorn inuti ett utrymme avgränsat av den första rotorn för att elektriskt förbinda nämnda energikälla (7) med den första rotorns lindningar.

8. Anordning enligt krav 6, käflngtggkngd därav, att den första rotorn (4) är försedd med lindningar, att den andra rotorns (5) axel (10) är ihålig och anordnad att mottaga den första rotorns axel (2) anordnad att skjuta igenom och ut förbi den andra ro- torns axel, att släpringar (19) för överföring av elektricitet mellan nämnda energikälla (7) och den första rotorns lindningar är an- ordnade på den motsatt utrymmet ut ur den andra rotorns axel skjutande delen av den första rotorns axel, och att den första rotorns axel är ihålig för hysande av ledningar (20) för elektriskt förbindande av släpringarna med den första rotorns lindningar. 10 15 20 25 30 35 514510 36»

9. Anordning enligt krav 5 och något av kraven 6-8, känneteck- g_a_d därav, att den andra rotorn (5) hos den första elektriska ma- skinen bildar rotorn för den andra elektriska maskinen, och att statorn (6) är anordnad radiellt utvändigt om den andra rotorn för påverkan därav via väsentligen radiella magnetflöden.

10. Anordning enligt något av kraven 1-9, kännetggknad därav, att den innefattar en inrättning (32) för rotationsstyvt hoplåsande av relativt varandra rörliga delar hos anordningen eller sådana delar med en stationär stomme (37), och att den även innefattar en styrinrättning (34) anordnad att styra låsinrättningen att intaga ett nämnda delar hoplåsande eller från varandra frigivande läge l beroende av anordningens driftsbetingelser.

11. Anordning enligt krav 10, kännetecknad därav, att låsinrätt- ningen innefattar organ (33) anordnade att möjliggöra hoplåsning av den från förbränningsmotorn utgående axeln (2) med nämnda drivaxel (10).

12. Anordning enligt krav 11, kännetecknad därav, att nämnda låsorgan (33) är anordnade att kunna rotationsstyvt hoplåsa nämnda första (4) och andra (5) rotor hos energiomvandlaren för att på så vis låsa ihop den från förbränningsmotorn utgående ax- eln med drivaxeln.

13. Anordning enligt krav 12, kännetecknad därav, att styrinrätt- ningen (34) är anordnad att göra läget hos nämnda låsorgan be- roende av om energiutbyte föreligger mellan nämnda rotorlind- ningar och den därmed växelverkande energikällan och automa- tiskt bryta hoplåsníngen vid etablerande av en elektrisk ström mellan energikällan och rotorlindningarna och aktivera hoplås- ningen när sådan ström försvinner.

14. Anordning enligt krav 13, känngtggknag därav, att styrinrätt- ningen innefattar organ (35) anordnade att känna av ström i ro- torns lindningar och styra låsorganen i beroende av denna av- känning. 10 15 20 25 30 35 514. 510 å?

15. Anordning enligt krav 4 och något eller några av kraven 10- 14, därav, att styrinrättningen är anordnad att styra låsinrättningen (34) att åstadkomma nämnda hoplåsning vid ett driftsfall hos anordningen i vilket det finns önskemål om driv- ning av drivaxeln via endast förbränningsmotorn med assistans av den andra elektriska maskinen vid behov av tillskott av vrid- moment på drivaxeln.

16. Anordning enligt något av kraven 10-14, kännetgçknad därav, att låsinrättningen innefattar organ (36) anordnade att möjliggöra en rotationsstyv låsning av förbränningsmotorns utgå- ende axel (2) relativt en stationär stomme (37), och att styrinrätt- ningen är anordnad att styra sistnämnda làsorgan att åstad- komma sådan låsning så länge som förbränningsmotorn är av- stängd.

17. Hybriddrivanordning innefattande en förbränningsmotor (1), en energiomvandlare (3) anordnad att samverka med en utgå- ende axel (2) hos förbränningsmotorn och vilken innefattar åt- minstone en elektrisk maskin med en första (4) och en andra (5) rotor, vilka är anordnade att samverka magnetiskt kraftöverfö- rande med varandra och kan rotera med olika varvtal, av vilka åtminstone en är försedd med en eller flera lindningar (15), och en energikälla (7) anordnad att utbyta elektrisk energi med nämnda lindningar via växelspänning i nämnda lindningar för magnetiskt kraftöverförande samverkan mellan rotorerna, varvid energiomvandlaren innefattar en enhet (5, 6, 30) anordnad att kunna påverka momentet hos en drivaxel (10) utgående från energiomvandlaren utan förändring av denna axels varvtal eller förändring av varvtalet hos förbränningsmotorns utgående axel, anordningen innefattar en reglerinrättning (14) anordnad att sam- ordna styrning av energiflöden till eller från förbränningsmotorn, den elektriska maskinen och nämnda enhet, varvid nämnda enhet innefattar en andra elektrisk maskin med åtminstone en till nämnda drivaxel drivaxel (10) ansluten rotor (5) och en stator (6), samt varvid åtminstone en av statorn och rotorn hos den 10 15 20 25 30 35 514 510 2? andra elektriska maskinen är försedd med Iindningar och att en energikälla (7) är anordnad att utbyta elektrisk energi med sist- nämnda Iindningar (16) via växelspänning i nämnda Iindningar för magnetiskt kraftöverförande samverkan av den andra maskinens rotor och stator och därmed mellan statorn och nämnda från energiomvandlaren utgående drivaxel, kännetggknad därav, att statorn (6) är försedd med nämnda för utbyte av elektrisk energi med energikällan (7) anordnade Iindningar (16), att den första (4) och andra (5) rotorn är väsentligen koncentriskt anordnade med den första mottagen i ett utrymme omslutet av den andra för alst- rande av väsentligen radiella magnetiska flöden däremellan och att den andra rotorn (5) hos den första elektriska maskinen bildar rotorn för den andra elektriska maskinen, och att statorn (6) är anordnad att samverka med i riktningen av den andra rotorns rotationsaxel väsentligen axiellt riktade ytor hos den andra rotorn via ett väsentligen axiellt magnetflöde mellan statorn och denna rotor.

18. Anordning enligt krav 17, känneteçknad därav, att statorn (6) och den andra rotorn (5) är anordnade att samverka magne- tiskt kraftöverförande via väsentligen axiella luftgap (46, 47) mellan ytor hos dessa, och att antalet sådana axiella luftgap är 2n, varvid n är ett heltal z 1.

19. Anordning enligt krav 18, känngtegkngd därav, att den andra rotorn (5) uppvisar flera axiellt åtskilda rotorskivor (42, 43) och statorn flera axiellt åtskilda statordelar, och att statordelarna och rotorskivorna är anordnade omväxlande i axiell riktning för magnetisk kraftöverföring däremellan.

20. Anordning enligt krav 18 eller 19, kënngtgçknad därav, att att statorn (6) innefattar en ringkärna (44) med centrumaxlen vä- sentligen sammanfallande med den andra rotorns (5) rotations- axel, och att en lindning (45) är anordnad runt kärnan och anord- nad att samverka magnetiskt kraftöverförande med axiellt på ömse sidor därom anordnade rotorskivor hos den andra rotorn. 10 15 20 25 30 35 514-510 i?

21. Anordning enligt något av föregående krav, därav, att den andra rotorn (5) är försedd med permanentmag- neter för nämnda magnetiskt kraftöverförande samverkan.

22. Anordning enligt krav 4, därav, att statorn (6) är anordnad att verka på väsentligen axiellt riktade ytor hos den andra rotorn (5) från i axiellt hänseende motsatt håll mot den första rotorns (4) inverkan på den andra rotorn via väsentligen axiellt riktade magnetflöden.

23. Anordning enligt krav 4, därav, att den andra elektriska maskinen är en reluktansmaskin med på sin rotor (5) magnetiskt präglade poler (24) för ökande av reaktansen mellan statorn (6) och rotorn vid polerna i förhållande till mellan dessa poler.

24. Anordning enligt krav 23, känneteçkgad därav, att den inne- fattar medel (25, 27) för att öka förhållandet mellan reaktansen för ett magnetiskt flöde via statorn (6), till en magnetiskt präglad pol (24) hos rotorn (5) och åter till statorn via en intilliggande magnetiskt präglad pol hos rotorn i förhållande till reaktansen för ett magnetiskt flöde via statorn, till ett parti mellan magnetiskt präglade poler hos rotorn och sedan åter till statorn.

25. Anordning enligt krav 24, kähnetggkgad därav, att nämnda medel är bildade av väsentligen mitt för partierna mellan två intil- liggande magnetiskt präglade poler (24) i rotorn inlagda stycken (25) av ett material anordnat att fungera som en barriär för mag- netiskt flöde för att minska reaktansen för magnetiskt flöde som går mellan statorn och rotorn via nämnda partier.

26. Anordning enligt krav 25, känneteçknad därav, att nämnda barriärmaterial är luft.

27. Anordning enligt krav 24, därav, att nämnda medel är åstadkomna genom att rotorn (5) innefattar flera i rikt- ningen mot statorn på varandra lagda materialskikt (27). 10 15 20 25 30 35 514 5-10 30

28. Anordning enligt krav 5 och något av kraven 23-27, känne- Leggnad därav, att den andra rotorn (5) uppvisar permanentmag- neter (17) på motsatt sida därav mot de magnetiskt präglade po- lerna (24) för samverkan med Iindningarna hos den första rotorn.

29. Anordning enligt krav 6 och 28, kännggegknad därav, att per- manentmagneterna (17) är anordnade på den radiellt sett inre si- dan av den andra rotorn (5).

30. Anordning enligt krav 28 eller 29, kännetecknad därav, att den magnetiska präglingen på rotorns ena sida och anordnandet av permanentmagneter (17) på dess motsatta sida är så avpas- sade efter varandra att magnetflöden genom rotorn härrörande å ena sidan från permanentmagneterna och å andra sidan från re- luktansmaskinen löper åt väsentligen motsatta håll och till vä- sentlig del tar ut varandra.

31. Anordning enligt krav 30, känneteçknad därav, att perma- nentmagneterna (17) är anordnade väsentligen mitt för de mag- netiskt präglade polerna (24).

32. Anordning enligt något av kraven 23-31, kännetegknad därav, att den andra elektriska maskinen är en synkron reluk- tansmaskin.

33. Anordning enligt krav 7 eller 8, kainnetegknad därav, att den första rotorn (4) är anordnad på en på förbränningsmotorsidan av energiomvandlaren ingående axel (2), och att den innefattar or- gan (41) anordnade att upprätta en elektrisk förbindning mellan den första rotorns (4) lindningar och energikällan (7) parallellt med en förbindning av dessa via borstar (40) anliggande mot släpringarna (19) vid stillastående utgående axel (2) hos för- bränningsmotorn.

34. Anordning enligt krav 33, kännetgcknad därav, att den inne- fattar organ (39) anordnade att lyfta upp borstarna (40) från 10 15 20 25 30 35 514 510 zi kontakt med släpringarna (19) vid stillastående utgående axel (2) hos förbränningsmotorn.

35. Anordning enligt något av kraven 1-34, kännetegknad därav, att nämnda energikälla (7) är en likströmskälla, såsom ett elek- triskt batteri, och att denna är förbunden med nämnda lindningar via en omriktare (8, 9).

36. Anordning enligt något av kraven 1-35, känngteçknad därav, att den innefattar en växel (11) anordnad att reducera varvtalet mellan förbränningsmotorns utgående axel och nämnda drivaxel, och att denna växel är anordnad antingen mellan förbrännings- motorn (1) och energiomvandlaren (3) eller på samma sida om energiomvandlaren som drivaxeln (10).

37. Anordning enligt något av kraven 6-8, 10-14, 35 och 36, Lim ngtggknad därav, att nämnda enhet är en växel (30) med varier- bar utväxling ansluten till en av energiomvandlarens rotorer (5), och att denna växel och en inrättning (31) för styrande av ener- giutbytet mellan energikällan och den med lindningar försedda rotorn är anordnade att samverka.

38. Anordning enligt något av föregående krav, därav, att reglerinrättningen (14) är anordnad att styra energitill- försel från energikällan till lindningarna och strypa energitillför- seln till förbränningsmotorn och hålla dennas utgående axel stilla för att åstadkomma enbart elektrisk drivning av drivaxeln (10).

39. Anordning enligt krav 4, därav, att reglerin- rättningen (14) är anordnad att strypa energitillförseln till förbrän- ningsmotorn och hålla dennas utgående axel stilla, styra i stator- lindningen via tröghetskrafter hos med drivaxeln i kraftöverfö- ringsrelation stående del och som roterar den andra maskinens rotor alstrad elektrisk energi till energikällan för elektrisk broms- ning av drivaxelns rörelse. 10 15 20 25 30 35 514 5410 za

40. Anordning enligt något av föregående krav, kännetegknad därav, att reglerinrättningen (14) är anordnad att vid inbromsning av drivaxeln (10) styra ett organ (48) att stänga av bränsietiliför- seln till förbränningsmotorn (1) och den elektriska maskinen/de elektriska maskinerna att mata rörelseenergi hos drivaxeln till nämnda energikälla (7).

41. Anordning enligt krav 40, därav, att reglerin- rättningen (14) är anordnad att vid inbromsningen även styra överföring av en del av drivaxelns rörelseenergi till förbrän- ningsmotorns axel (2) för motorbromsning.

42. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att reglerinrättningen (14) är anordnad att för startande av förbränningsmotorn styra tillförsel av elektrisk energi till den första maskinens rotorlindningar (15) för att driva runt den med förbränningsmotorns utgående axel (2) förbundna rotorn (4).

43. Anordning enligt krav 4 och 42, kännetegknad därav, att reglerinrättningen (14) är anordnad att vid startande av förbrän- ningsmotorn styra den andra elektriska maskinen att skapa mo- mentmothåll och den första elektriska maskinen att åstadkomma önskat varvtal hos förbränningsmotorns utgående axel (2).

44. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att reglerinrättningen (14) är anordnad att vid frånkoppling av drivaxeln (10) från yttre belastning (tomgång) och gående för- bränningsmotor styra av rotationen hos förbränningsmotorns ut- gående axel alstrad relativrörelse mellan den första (4) och andra (5) rotorn i den första maskinens rotorlindningar alstrad elektriska energi till nämnda energikälla för uppladdning därav.

45. Anordning enligt krav 4, därav, att reglerin- rättningen (14) är anordnad att vid en låg yttre belastning på drivaxeln styra en del av energin tillförd energiomvandlaren via förbränningsmotorns utgående axel (2) som elektrisk energi från 10 15 20 25 30 35 514 510 33 rotorlindningarna (15) och statorlindningarna (16) till nämnda energikälla (17) för uppladdning därav.

46. Anordning enligt krav 4, därav, att reglerin- rättningen (14) är anordnad att vid en hög yttre belastning på drivaxeln (10) styra elektrisk energi från nämnda energikälla (7) till såväl rotorlindningarna (15) som statorlindningarna (16) för energitillförsel till drivaxeln.

47. Anordning enligt krav 15, därav, att reglerin- rättningen (14) är anordnad att vid önskemål om fastlåsning av driv-axelns rotationshastighet på en bestämd nivå styra energi- tillförseln till förbränningsmotorn så att denna är konstant och förbrän-ningsmotorns utgående axel (2) har ett bestämt varvtal och vid ökande av belastningen på drivaxeln (10) styra tillförsel av elektrisk energi från energikällan till statorns lindningar (16) för att bibehålla samma varvtalsrelation mellan den andra rotorn och den första driven av förbränningsmotorn.

48. Anordning enligt något av föregående krav, kännetegknad därav, att reglerinrättningen (14) är anordnad att vid gående för- bränningsmotor (1) och belastning på nämnda drivaxel (10) åstadkomma regenerativ bromsning därav via energitillförsel från nämnda lindningar (15, 16) till energikällan (7).

49. Anordning enligt något av föregående krav, kännetecknad därav, att reglerinrättningen (14) är anordnad att tillföra elektrisk energi till nämnda lindningar (15) på sådant sätt att den andra ro- torn (5) vid given rotationsriktning hos förbränningsmotorns utgå- ende axel (2) påverkas av denna att rotera åt annat håll än nor- malt för att uppnå en omkastning av drivaxelns rotationsriktning.

50. Anordning enligt krav 37, kännetegknad därav, att reglerin- rättningen (14) är anordnad att vid behov av förändrande av mo- mentet hos drivaxeln (10) styra växeln (30) att ändra utväxlingen och samtidigt styra energiutbytet mellan den elektriska maskinen och energikällan (7) så att den inverkan nämnda förändring av 10 5-14 510 Zll växelns utväxling har på drivaxelns varvtal kompenseras genom en varvtalsförändring hos den rotor (5) hos den elektriska maski- nen som är sammankopplad med nämnda växel.

51. Anordning enligt något av kraven 1-50, känneteçknad därav, att nämnda drivaxel (10) är en drivaxel för drivande av en hjul- axel (12) hos ett hjulfordon (13).