Tren de accionamiento híbrido.

Tren de accionamiento híbrido de un vehículo, en particular de una máquina de trabajo móvil con un motor de combustión interna (1) y un motor eléctrico (2),

caracterizado por que el tren de accionamiento presenta, además, una máquina de trabajo hidráulica (4, 9), en el que la máquina eléctrica, dispuesta en paralelo, entre en el espacio en el lugar del volante de impulsión.

Tren de accionamiento híbrido

La invención se refiere a un tren de accionamiento híbrido de un vehículo, en particular de una máquina de trabajo móvil con un motor de combustión interna y un motor eléctrico.

Un tren de accionamiento híbrido de este tipo se conoce a partir de ATZ-7-8/22, páginas 664-674. En este caso, el motor eléctrico está conectado con el motor de combustión interna y, además, con un engranaje. El engranaje está conectado con las ruedas de accionamiento de un vehículo. En la configuración representada, el motor eléctrico se emplea en primer término como motor de arranque y generador integrados, estando prevista en extensión reducida una asistencia del par motor del motor de combustión interna.

La invención tiene el cometido de mejorar un tren de accionamiento híbrido de un vehículo de este tipo.

Esto se consigue porque el tren de accionamiento presenta, además, una máquina de trabajo hidráulica, en la que el motor eléctrico dispuesto en paralelo entra en el espacio en el lugar del volante de impulsión.

De acuerdo con la presente invención, se consiguen las siguientes ventajas:

ahorro de combustible a través del incremento de la carga normal media del motor de combustión interna, mejora de las propiedades dinámicas del accionamiento,

clasificación del motor de combustión interna en una clase de emisiones más favorable a través de la reducción de la potencia.

Disposición de los componentes

El tren de accionamiento convencional de una máquina de trabajo móvil, que está constituida por un motor de combustión interna y unidades de accionamiento hidráulicas, se amplía con un motor eléctrico dispuesto en paralelo, que entre en el lugar del volante de impulsión. El motor eléctrico es alimentado a través de una electrónica de potencia desde un acumulador de energía eléctrica y se puede accionar en todos los cuatro cuadrantes.

Tipo de funcionamiento

El híbrido-Diesel-eléctrico es accionado regulado en el número de revoluciones en la disposición dada. Es decir, que el deseo del conductor es interpretado como número de revoluciones teórico. Este tipo de funcionamiento se ha establecido sobre todo en el campo de las máquinas de trabajo móviles. En este caso, el híbrido-Diesel-eléctrico debe regular también en el caso de carga alterna (provocada por la hidráulica de trabajo, la carga de accionamiento y otros accionamientos de arrastre) a ser posible el número de revoluciones deseado por el operador del aparato, siendo adaptado de manera correspondiente el momento generado por el híbrido-Diesel-eléctrico.

Función Arranque/Parada

El arranque del motor de combustión interna (VKM) no se realiza, frente al accionamiento convencional, a través de un motor de arranque separado, sino directamente a través del motor eléctrico. A diferencia del tren de accionamiento convencional, el VKM se puede arrancar dentro de un espacio de tiempo muy corto (< 2 ms), de manera que se da la posibilidad de una función Arranque/Parada automática.

La función Arranque/Parada hace que el VKM solamente sea accionado cuando se necesita realmente. Es decir: si el VKM se encuentra durante un periodo de tiempo determinado en la marcha en ralentí baja, se desconecta del sistema.

Tan pronto como el operador del aparato activa un componente de mando (por ejemplo, pedal del acelerador, instalación de dirección, unidad de activación de la hidráulica de trabajo, etc.) se pone en marcha el VKM inmediatamente de nuevo, de manera que el operador casi no percibe ningún retraso.

A través de la prevención de tiempos de marcha en ralentí innecesarios, esta función conduce al ahorro de combustible.

Función Servo

En puntos de funcionamiento adecuados se acciona por motor el motor eléctrico para elevar el par motor de todo el accionamiento.

El par motor necesario, que se necesita para el mantenimiento del número de revoluciones deseado por el operador el aparato, se calcula a través de un algoritmo de regulación y se convierte por la electrónica de potencia. El sistema

tiene en cuenta en este caso todos los estados relevantes en el sistema, como por ejemplo el estado de carga de la batería, las temperaturas de los componentes individuales, etc.

Esta función posibilita el empleo de un motor de combustión Interna con potencia reducida. Las potencias punta que aparecen durante corto espacio de tiempo se pueden cubrir por medio de la asistencia del motor eléctrico accionado con motor, de manera que el motor de combustión interna no debe diseñarse ya para la potencia punta necesaria/deseada.

Además del turbo, en la cobertura de picos de potencia existe la posibilidad del utilizar el funcionamiento motor del motor eléctrico para el incremento de la dinámica del tren de accionamiento.

Especialmente cuando la cantidad de inyección del motor de combustión interna se limita a través de la limitación de llenado dependiente de la presión de carga por debajo de la curva de techo, se puede aplicar la potencia motora del motor eléctrico para le elevación de la dinámica hasta que esta limitación no es necesaria ya debido a la presión de carga suficiente.

Función de carga

La carga del acumulador de energía eléctrica se puede realizar a través de la generación de un par motor generador del motor eléctrico durante el funcionamiento. En este caso, el par motor generado depende del estado de carga de la batería, del régimen de carga del motor de combustión interna y de diferentes condiciones del sistema. El par motor se puede conectar como variable de ajuste de un regulador o también de manera controlada.

Función de recuperación

Por recuperación se entiende, en general, la recuperación de la energía de frenado mecánico en energía eléctrica.

En máquinas de trabajo móviles convencionales, se consigue casi toda la porción de la energía de frenado a través de la operación de arrastre del motor de combustión interna a altos números de revoluciones y a través de la conexión selectiva de cargas hidráulicas.

En esta configuración de un accionamiento híbrido, se consigue la energía de frenado a través de la conexión de un par de frenado sobre el motor eléctrico. De esta manera se evitan, por una parte, números de revoluciones altos del motor y, por otra parte, se alimenta la energía de frenado a través del motor eléctrico y la electrónica de potencia el acumulador de energía eléctrica.

Función de desplazamiento del punto de carga

En trenes de accionamiento híbridos de máquinas de trabajo móviles, que están constituidos por los componentes de acuerdo con la invención motor de combustión interna (motor Diesel), motor eléctrico con convertidor, acumulador de energía eléctrica y accionamiento de marcha y de trabajo hidráulico, se emplea para la reducción de emisiones de CO2 y del consumo de combustible, entre otras, la función de desplazamiento del punto de carga.

Por medio de esta función se desplazan los puntos de trabajo respectivos en el campo característico del motor de combustión interna (momento como función del número de revoluciones) a lo largo de las curvas de potencia constante (hipérboles de potencia), para desplazar los puntos de trabajo del motor de combustión interna a las zonas del consumo óptimo de combustible respectivo.

Para la aplicación de esta funcionalidad se necesitan unidades de accionamiento hidráulicas regulables electrónicamente (bombas hidráulicas y motores hidráulicos), por medio de la cuales se puede representar un desplazamiento continuo de la multiplicación. El número elevado de esta manera de los grados de libertad en el tren de accionamiento se puede utilizar para seleccionar libremente el número teórico de revoluciones del motor de combustión interna entro de límites determinados. Por lo demás, se adapta el volumen por revolución de las unidades de accionamiento hidráulico con el propósito de que la velocidad máxima de la marcha de la máquina de trabajo móvil se pueda representar en puntos de trabajo del motor de combustión interna con consumo óptimo de combustible.

Durante el desplazamiento del punto de carga se calcula el número teórico de revoluciones por el aparato de control del sistema híbrido, entre otras cosas, en función de los parámetros momento actual del motor de combustión interna momento actual del motor eléctrico, estado de carga del acumulador de energía y número de revoluciones actual del motor de combustión interna y del motor eléctrico, por medio de una estrategia de funcionamiento implementada en el aparato de control del sistema híbrido, y se transmite como valor teórico al... [Seguir leyendo]

1.- Tren de accionamiento híbrido de un vehículo, en particular de una máquina de trabajo móvil con un motor de combustión interna (1) y un motor eléctrico (2), caracterizado por que el tren de accionamiento presenta, además, una máquina de trabajo hidráulica (4, 9), en el que la máquina eléctrica, dispuesta en paralelo, entre en el espacio

en el lugar del volante de impulsión.

2.- Tren de accionamiento híbrido de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la máquina de trabajo es una bomba de pistón axial (4).

3.- Tren de accionamiento híbrido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que con la máquina de trabajo está conectado un motor hidráulico, en particular un motor de pistón axial (9).

4.- Tren de accionamiento híbrido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que con

la máquina de trabajo están conectados al menos un elemento de ajuste hidráulico, en particular un cilindro de trabajo (6), un cilindro elevador (7) y/o un cilindro de dirección (8), controlados especialmente a través de una o varias válvulas proporcionales (5).

5.- Tren de accionamiento híbrido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el 15 tren de accionamiento es accionado regulado en el número de revoluciones.

6.- Tren de accionamiento híbrido de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el tren de accionamiento híbrido es controlable de tal forma que en el motor de combustión interna (1) es regulable un desplazamiento del punto de carga.

7.- Tren de accionamiento híbrido de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que se realiza un 2 desplazamiento del punto de carga hasta la zona de la consecución del par motor máximo del motor de combustión

interna (1) y por que entonces se acciona con motor el motor eléctrico (2).