ACCIONAMIENTO HIBRIDO PARA VEHICULOS, ASI COMO PROCEDIMIENTO PARA EL CONTROL DE UN ENGRANAJE PARA UN ACCIONAMIENTO HIBRIDO.

Accionamiento híbrido para vehículos, que comprende un motor principal (2),

especialmente una máquina de combustión interna, un generador (3), un electromotor (7), y un engranaje planetario (6) que presenta un piñón satélite (17), una corona (16), un soporte de piñón (19) así como ruedas planetarias (18) y que comprende al menos un árbol receptor (15), en el cual, para un primer intervalo de marcha del vehículo, para la adición de los pares, los árboles de accionamiento (9, 10) del motor principal (2) y del electromotor (7) están acoplados al piñón satélite (17) del engranaje planetario (6), y para otro intervalo de marcha, uno de los dos motores (2, 7) puede acoplarse según el principio de superposición, en unión forzada, con la corona (16) del engranaje planetario (6) para la adición mecánica de los números de revoluciones, pudiendo fijarse la corona (16) del engranaje planetario (6) para el primer intervalo de marcha, a través de al menos un freno (14)

La invención se refiere a un accionamiento híbrido para vehículos.

En las rúbricas Técnica y Economía de las noticias VDI del 21 de enero de 2005, número 3, se publicó un informe dedicado a accionamientos mixtos (accionamientos híbridos) de motores de combustión interna y eléctricos para la construcción automovilística. Se describe un accionamiento mixto compuesto por un motor de gasolina y un motor eléctrico. La potencia del motor se ramifica durante el funcionamiento normal. Una parte de la potencia fluye directamente a través de un engranaje planetario y la otra parte de potencia fluye a través de un generador y un electromotor, siendo alimentada una batería recargable. La ramificación correspondiente de la potencia se orienta por el máximo grado de eficacia alcanzable del conjunto del sistema.

En un informe de la Universidad Politécnica de Chemnitz, publicado en Internet, se describe un engranaje continuo para vehículos con ramificación mecánica de la potencia (SEL) que al principio se dedica al accionamiento mixto descrito anteriormente. Se considera una grave desventaja del engranaje mencionado anteriormente el hecho de que el par de salida nunca puede superar la suma de los pares de la corona y del electromotor en el lado de salida. En este concepto, el par de corona es siempre inferior al par ya de por sí pequeño del motor de combustión interna, de cómo máximo 150 Nm. Para elevadas aceleraciones y una alta capacidad ascensional, incluso un vehículo ligero requiere unos pares de salida de 600 Nm y más. Con el concepto de accionamiento mencionado anteriormente, esto requiere una máquina de accionamiento muy grande.

Con el concepto SEL que también se describe en el artículo de la Universidad Politécnica de Chemnitz, se pretende mantener el primer principio descrito eliminando las desventajas. Adicionalmente, se propone que para realizar elevados pares de salida, el par de corona del árbol se transmita a la salida en otra etapa del engranaje planetario con una alta multiplicación. De esta forma, se pretende que las dos etapas de rueda planetaria sumadas causen una elevada multiplicación, pudiendo generarse unos pares de accionamiento superiores a 1.000 Nm..

Aunque de esta manera se puede conseguir ya un desarrollo positivo en cuanto a los pares de salida, también en este caso resulta desventajoso que hay que emplear una segunda etapa de engranaje planetario, que encarece el engranaje.

El documento DE19818108 se considera el estado más próximo de la técnica y presenta las características del preámbulo de la reivindicación independiente 1.

El objeto de la invención tiene el objetivo de perfeccionar el estado de la técnica de tal forma que, a pesar de emplear un solo engranaje planetario, es decir, una sola etapa de engranaje planetario, en combinación activa con un electromotor relativamente pequeño y, además, con una necesidad de cambio de marchas sensiblemente reducida, pueda satisfacerse

la potencia máxima en los correspondientes intervalos de marcha del vehículo.

Este objetivo se consigue mediante un accionamiento híbrido para vehículos, que comprende al menos un motor principal, especialmente un motor de combustión interna, un generador, un electromotor y un engranaje planetario que presenta un piñón satélite, una corona, un soporte de piñón, así como ruedas planetarias, incluyendo al menos un árbol receptor, y en el cual para un primer intervalo de marcha del vehículo, para la adición de los pares, los árboles de accionamiento del motor principal y del electromotor están acoplados al piñón satélite del engranaje planetario y, para otro intervalo de marcha, uno de los dos motores puede acoplarse en unión forzada con la corona del engranaje planetario, para la adición mecánica de los pares según el principio de superposición.

Algunas variantes ventajosas del objeto de invención figuran en las reivindicaciones subordinadas correspondientes.

Este objetivo se consigue también mediante un procedimiento para el control de un engranaje para un accionamiento híbrido, que comprende al menos dos motores conectados entre ellos a través de un embrague, y al menos un engranaje planetario que presenta al menos un árbol receptor y cuya corona puede fijarse a través de al menos un freno, de tal forma que, en un primer intervalo de marcha, los motores se interconectan sumando sus pares, y uno de los motores se cambia de marcha a través de al menos un embrague adicional, de tal forma que los motores operan en otro intervalo de marcha sumando sus pares.

Algunas variantes ventajosas del objeto de la invención figuran en las reivindicaciones subordinadas correspondientes del procedimiento.

En una variante del estado de la técnica, por tanto, se usa sólo un único engranaje planetario, es decir, una única etapa de engranaje planetario, en combinación activa con un electromotor de baja potencia.

En caso de necesidad, el accionamiento híbrido según la invención puede equiparse con un convertidor hidrodinámico convencional, usual en cajas de cambio automáticas, con embrague de puente, de modo que por una parte queda garantizado un buen comportamiento en ralentí y, por otra parte, se puede realizar un procedimiento de cambio suave del intervalo de marcha más bajo (el primero) al superior (siguiente), y viceversa.

Según la invención, mediante un control, el motor principal realizado como motor de combustión interna puede mantenerse siempre en el intervalo de número de revoluciones óptimo. Por lo tanto, de esta forma, además de las magnitudes de influencia positiva conocidas de por sí de un accionamiento híbrido, se consigue un ahorro de combustible.

El accionamiento híbrido según la invención puede emplearse en todo tipo de vehículos. Se refiere, entre otros, a turismos, camiones, autobuses, vehículos utilitarios, vehículos especiales, máquinas agrarias o similares. Con una adaptación correspondiente de los parámetros de potencia de una máquina de combustión interna y un electromotor, existe además la posibilidad de emplear dicho accionamiento híbrido en barcos (barcos deportivos y cargueros).

El objeto de la invención está representado en el dibujo con la ayuda de un ejemplo de realización y se describe a continuación. Muestran: La figura 1 un diagrama esquemático del esquema de accionamiento para un accionamiento

híbrido para vehículos, que puede moverse en un primer intervalo de marcha de baja velocidad;

la figura 2 un diagrama esquemático del esquema de accionamiento para un accionamiento híbrido para vehículos, que puede moverse en un segundo intervalo de marcha de velocidad más elevada;

la figura 3 un diagrama esquemático del esquema de accionamiento para un accionamiento híbrido para vehículos, que durante la carga de un depósito por un generador a través de una máquina de combustión interna, se acciona sólo con el electromotor;

la figura 4 un diagrama esquemático del esquema de accionamiento para un accionamiento híbrido para vehículos, que se acciona sólo con el electromotor, a saber, cuando está desconectado el motor de combustión interna durante el funcionamiento de batería.

Tabla 1 Comparación de los datos de potencia de un accionamiento de 4 marchas y del accionamiento híbrido según la invención.

Las diferentes figuras muestran diferentes regímenes del accionamiento híbrido para un vehículo, por ejemplo, para un turismo, describiéndose sólo el funcionamiento, pero no la estructura constructiva concreta del accionamiento híbrido.

La figura 1 muestra como diagrama esquemático el esquema de accionamiento para el accionamiento híbrido 1 según la invención. Están representados los siguientes componentes esenciales:

Una máquina de combustión interna, por ejemplo, un motor de carburador, un motor diesel o un motor de gas natural, un generador eléctrico 3, un control 4, un depósito 5, un engranaje planetario 6 (engranaje de cambio de marcha), un electromotor 7, así como un convertidor hidrodinámico 8. El convertidor hidrodinámico 9 que habitualmente se usa en este tipo de accionamientos híbridos garantiza que en el ralentí del vehículo no pueda transmitirse energía de accionamiento a las ruedas del vehículo. Constituye, por así decirlo, un embrague adicional. El motor principal 2 actúa sobre un árbol de accionamiento 9 situado en el lado de entrada, mientras que el electromotor 7 acciona un...

1. Accionamiento híbrido para vehículos, que comprende un motor principal (2), especialmente una máquina de combustión interna, un generador (3), un electromotor (7), y un engranaje planetario (6) que presenta un piñón satélite (17), una corona (16), un soporte de piñón

(19) así como ruedas planetarias (18) y que comprende al menos un árbol receptor (15), en el cual, para un primer intervalo de marcha del vehículo, para la adición de los pares, los árboles de accionamiento (9, 10) del motor principal (2) y del electromotor (7) están acoplados al piñón satélite (17) del engranaje planetario (6), y para otro intervalo de marcha, uno de los dos motores (2, 7) puede acoplarse según el principio de superposición, en unión forzada, con la corona (16) del engranaje planetario (6) para la adición mecánica de los números de revoluciones, pudiendo fijarse la corona (16) del engranaje planetario (6) para el primer intervalo de marcha, a través de al menos un freno (14).

2. Accionamiento híbrido según la reivindicación 1, caracterizado porque durante el transcurso de tiempo del procedimiento de cambio de al menos un embrague adicional (13, 20, 21) se suelta el freno (14) para generar un intervalo de marcha adicional.

3. Accionamiento híbrido según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el embrague (13, 20, 21) está configurado especialmente como embrague de discos múltiples húmedos.

4. Accionamiento híbrido según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el freno (14) está configurado especialmente como freno de discos múltiples húmedos.

5. Accionamiento híbrido según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por un elemento de accionamiento dispuesto sobre el árbol de accionamiento (10) del electromotor (7) y engranado con la corona (16) del engranaje planetario (6).

6. Accionamiento híbrido según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque entre el árbol de accionamiento (10) del electromotor (7) y el engranaje planetario (6) está previsto al menos un embrague adicional (20, 21).

7. Procedimiento para el control de un engranaje para un accionamiento híbrido, que comprende al menos dos motores (2, 7) que pueden conectarse entre sí a través de un

embrague (11), y al menos un engranaje planetario (6) que comprende al menos un árbol receptor (15) y cuya corona (16) puede fijarse a través de al menos un freno (14), de tal forma que, en un primer intervalo de marcha, los motores (2, 7) se interconectan sumando sus pares, y uno de los motores (2, 7) se cambia a través de al menos un embrague adicional (13, 20, 21) de tal forma que los motores (2, 7) operan en otro intervalo de marcha sumando sus pares, soltándose el freno (14) durante el transcurso de tiempo del cambio del embrague (13, 20, 21).

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el accionamiento híbrido

es mandado por una electrónica que se ocupa de la gestión del motor, de tal forma que, a través 10 de selectores, el accionamiento híbrido se hace funcionar para un consumo optimizado.

9. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el accionamiento híbrido es mandado por una electrónica que se ocupa de la gestión del motor, de tal forma que, a través de selectores, el accionamiento híbrido se hace funcionar en el régimen de la máxima capacidad

15 de aceleración.