Tracción eléctrica.

Un sistema para un vehículo (300) que tiene:

un tren de transmisión que incluye un motor de combustión interna (302) acoplado a una transmisión (122) que tieneun puerto de toma de fuerza (124),

en el que el tren de transmisión incluye un embrague (120) acoplado a unaentrada de la transmisión,

un motor de tracción eléctrica (150) para accionar la transmisión por mediación del puerto de toma de fuerza (124),un dispositivo de transferencia que acopla el motor eléctrico (150) a la transmisión (122) por mediación del puerto(124),

un dispositivo de fuente para suministrar potencia al motor eléctrico, comprendiendo el dispositivo de fuente unabatería (170), y

un controlador de motor (406) de un sistema de control (160), en el que una salida de CA del controlador de motoralimenta directamente el motor de tracción eléctrica (150);

caracterizado porque el sistema de control (160) comprende un actuador de embrague (412) unido mecánicamentecon el embrague (120), en el que la transmisión (122) incluye un eje de entrada de transmisión (125), y en el que elsistema de control (160) está configurado para que el actuador de embrague (412) mueva automáticamente elembrague (120) a una posición en la que el motor de combustión interna (302) está desengranado del eje deentrada de transmisión (125) en respuesta a una señal que indica la inicialización de un modo de funcionamiento enel que el movimiento del vehículo (300) está impulsado por el motor de tracción eléctrica (150), y en el que un eje decigüeñal (110) está acoplado al motor de combustión interna (302) y el sistema comprende una articulación (520)que conecta el actuador (412) a un pedal de embrague (510) convencional del vehículo (300), y en el que moverautomáticamente el embrague (120) a una posición en la que el motor de combustión interna (302) estádesengranado del eje de entrada de transmisión (125) incluye que el actuador (412) accione la articulación haciauna posición de pedal presionado del pedal (510) en la que el eje de cigüeñal (110) está desembragado del eje deentrada de transmisión (125).

Tracción eléctrica Antecedentes Campo de la Invención La presente invención se refiere a un tren de transmisión que incluye un motor de combustión interna (“ICE”) acoplado a una transmisión que presenta una abertura, y, más particularmente, se refiere a un motor eléctrico y dispositivo de transferencia que acopla el motor eléctrico a la transmisión a través de la abertura, permitiendo al motor eléctrico impulsar selectivamente el tren de transmisión durante al menos ciertos intervalos en los que el ICE está apagado.

Descripción de la técnica relacionada En determinadas circunstancias, los camiones impulsados por ICE están a ralentí durante largos intervalos y, esporádicamente, se mueven. Esto puede ocurrir, por ejemplo, mientras esperan en puertos y otras zonas de escala temporal. Además, puede ocurrir tanto para la carga como para la descarga de las cargas y, asimismo, tanto para la entrada como para la salida de una zona de escala temporal. Este uso de los ICE es poco deseable en algunos aspectos. El gasto de combustible y las emisiones de calor, ruido y gases de escape en estas situaciones son muy grandes en relación con las distancias que se mueven las cargas. Sin embargo, no se ha desarrollado una alternativa económicamente factible, particularmente para cargas manejadas por camiones tractores de remolque de uso industrial.

Se conoce, por supuesto, el uso de un motor eléctrico en un vehículo eléctrico híbrido (“HEV”) relativamente pequeño como apoyo a un ICE o incluso para reemplazar brevemente el uso de un ICE para tracción, es decir, mover el vehículo. Existen, sin embargo, numerosos obstáculos para el uso de motores eléctricos, particularmente para aplicaciones tales como las descritas anteriormente para camiones. Por ejemplo, las cargas para camiones en zonas de escala temporal son potencialmente mucho mayores que las que manejan los HEV convencionales.

La patente estadounidense n.o 5.558.588 (“Schmidt”) , aunque no trata todos estos asuntos, ilustra cómo se ha tratado un obstáculo relativo a la transferencia de carga en rotación en el contexto de los HEV. Como ilustra Schmidt, una transmisión híbrida para un HEV incluye un motor de tracción eléctrica y un equipo de engranaje planetario dentro del alojamiento de transmisión híbrida para transferir rotación desde el motor eléctrico al eje de salida de transmisión, que también puede accionarse por el ICE. Incluso simplemente en relación con este único obstáculo, las enseñanzas de Schmidt pueden ser de utilidad limitada para el problema descrito anteriormente en el presente documento y problemas similares. Es decir, para aplicar la disposición de Schmidt para impulsar un vehículo de ICE convencional mediante un motor eléctrico, la transmisión convencional del vehículo se sustituye por la transmisión híbrida. Puesto que existen múltiples camiones actualmente en servicio, este enfoque no proporciona una transición práctica para el uso de motores eléctricos para este servicio.

En otra disposición de la técnica anterior que trata el movimiento esporádico y relativamente lento, la patente estadounidense n.o 6.269.713 (“Ohke”) da a conocer la adición de un dispositivo de toma de fuerza (“PTO”) convencional para un vehículo de pasajeros con el fin de tomar potencia del ICE del vehículo para “avance lento”. Ohke da a conocer adicionalmente la adición de una bomba hidráulica, un motor hidráulico y una transmisión secundaria acoplados al eje de salida de transmisión convencional del vehículo para devolver potencia desde la PTO para mover el vehículo en el modo de avance lento. Aunque esta disposición no requiere la sustitución de la transmisión original del vehículo, presenta otras desventajas, de las cuales no es la menor que el ICE funciona a tiempo completo para suministrar potencia a la PTO para el avance lento. Asimismo son considerables las pérdidas de potencia a través de la bomba hidráulica, el motor hidráulico y la transmisión secundaria.

En referencia a la figura 1A de la técnica anterior, se muestran detalles de una disposición de PTO convencional tal como puede aplicarse a la patente de Ohke. Una transmisión 122 presenta una carcasa 127 que define un puerto 124, que se cubre mediante una placa de acceso retirable 121. El eje de cigüeñal 110 del motor de combustión interna (“ICE”) se conecta al eje de entrada de transmisión 125 a través del embrague 120. En otras palabras, el ICE está acoplado a través del eje de cigüeñal 110 a un tren de transmisión que incluye el embrague 120 acoplado a la entrada 125 de la transmisión 122.

La transmisión 122 presenta un engranaje de transferencia 130 acoplado al eje de entrada 125. Tal como se muestra en la figura 1B de la técnica anterior, una toma de fuerza (“PTO”) convencional 140, que es un tipo de dispositivo de transferencia, presenta una carcasa 142 que define una abertura que se corresponde con el puerto 124. La carcasa 142 está adaptada para atornillarse a la carcasa de transmisión 127 para alinear la carcasa 142 con el puerto 124 de modo que el engranaje 141 de la PTO 140 se engrana con el engranaje 130 de la transmisión 122, como es convencional. Esta disposición permite convencionalmente la toma de potencia desde el eje de cigüeñal 110 del ICE a través del eje de PTO 143.

La patente estadounidense n.o 2.923.171 (“Jedrzykowski”) también da a conocer el uso de una PTO para funcionamiento a velocidad muy baja. En las enseñanzas de Jedrzykowski, la aplicación es para un tractor y se hace referencia al funcionamiento a velocidad baja como “movimiento poco a poco”. Según Jedrzykowski, el embrague del tractor está desengranado para el modo de funcionamiento de movimiento poco a poco y la PTO se usa para transmitir potencia a su eje de transmisión desde un motor eléctrico montado externamente. El motor eléctrico se excita mediante un generador que a su vez, se acciona mediante el ICE del tractor. Como en las enseñanzas de Ohke, la descripción de Jedrzykowski sólo trata un conjunto de obstáculos limitado en relación con el presente problema y también presenta la desventaja de que el funcionamiento del ICE suministra en última instancia la potencia para el movimiento poco a poco, de modo que el ICE debe funcionar a tiempo completo.

Por tanto, debe apreciarse que existe la necesidad de un modo de reducir el gasto de combustible y las emisiones de calor, ruido y gases de escape en conexión con el uso de los ICE cuando están a ralentí o cuando se mueven distancias cortas o a velocidades relativamente bajas. La necesidad es especialmente acusada para el transporte de grandes cargas por camiones tractores de remolque de uso industrial, particularmente en situaciones tales como con mucho tráfico o en zonas de escala temporal, en las que el movimiento puede ser esporádico o relativamente lento. Los documentos EP 0 492 152 y JP 2004 136743 proponen disposiciones para convertir un vehículo convencional con una toma de fuerza un vehículo híbrido eléctrico.

Sumario de la invención La invención se define con precisión en la reivindicación 1. Las reivindicaciones dependientes indican realizaciones y características ventajosas de la invención.

Breve descripción de los dibujos Los objetivos, aspectos y ventajas anteriores y otros se entenderán mejor a partir de la siguiente descripción detallada de una realización (es) preferida (s) de la invención con referencia a los dibujos adjuntos. Los mismos números de referencia se usan a lo largo de todas las figuras para hacer referencia a componentes y características similares. En los dibujos:

La figura 1A ilustra aspectos de un tren de transmisión de la técnica anterior.

La figura 1B ilustra aspectos de un tren de transmisión de la técnica anterior con una PTO.

La figura 2 ilustra determinados componentes y determinados aspectos de montaje y engranado de un sistema de tracción eléctrica para un vehículo, según una realización de la presente invención.

Las figuras 3A y 3B son diagramas de bloques que ilustran aspectos adicionales de un sistema de tracción eléctrica para un vehículo, según una realización de la presente invención.

La figura 4 un diagrama esquemático eléctrico que ilustra determinados aspectos de control del sistema de tracción eléctrica de la figura 3, según una realización de la presente invención.

La figura 5 ilustra determinados aspectos de un actuador y una articulación a un embrague de motor principal para el vehículo de la figura 3, según una realización de la presente invención.

La figura 6 ilustra un sistema informático en el que al menos pueden... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para un vehículo (300) que tiene:

un tren de transmisión que incluye un motor de combustión interna (302) acoplado a una transmisión (122) que tiene un puerto de toma de fuerza (124) , en el que el tren de transmisión incluye un embrague (120) acoplado a una entrada de la transmisión,

un motor de tracción eléctrica (150) para accionar la transmisión por mediación del puerto de toma de fuerza (124) ,

un dispositivo de transferencia que acopla el motor eléctrico (150) a la transmisión (122) por mediación del puerto (124) ,

un dispositivo de fuente para suministrar potencia al motor eléctrico, comprendiendo el dispositivo de fuente una batería (170) , y

un controlador de motor (406) de un sistema de control (160) , en el que una salida de CA del controlador de motor alimenta directamente el motor de tracción eléctrica (150) ;

caracterizado porque el sistema de control (160) comprende un actuador de embrague (412) unido mecánicamente con el embrague (120) , en el que la transmisión (122) incluye un eje de entrada de transmisión (125) , y en el que el sistema de control (160) está configurado para que el actuador de embrague (412) mueva automáticamente el embrague (120) a una posición en la que el motor de combustión interna (302) está desengranado del eje de entrada de transmisión (125) en respuesta a una señal que indica la inicialización de un modo de funcionamiento en el que el movimiento del vehículo (300) está impulsado por el motor de tracción eléctrica (150) , y en el que un eje de cigüeñal (110) está acoplado al motor de combustión interna (302) y el sistema comprende una articulación (520) que conecta el actuador (412) a un pedal de embrague (510) convencional del vehículo (300) , y en el que mover automáticamente el embrague (120) a una posición en la que el motor de combustión interna (302) está desengranado del eje de entrada de transmisión (125) incluye que el actuador (412) accione la articulación hacia una posición de pedal presionado del pedal (510) en la que el eje de cigüeñal (110) está desembragado del eje de entrada de transmisión (125) .

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que ni el actuador (412) ni la articulación impiden que el pedal de embrague (510) se presione adicionalmente de modo manual si el pedal de embrague (510) no está ya totalmente presionado.

3. El sistema de la reivindicación 1 ó 2, en el que el sistema está configurado para posibilitar que el motor eléctrico impulse selectivamente el eje de salida del tren de transmisión durante al menos ciertos intervalos cuando el ICE está apagado.

4. Un sistema para un vehículo (300) de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el vehículo (300) incluye un subsistema (304) que incluye los subsistemas de aire acondicionado, embrague, frenado y dirección, en el que un refrigerante para la refrigeración del subsistema (304) se comprime mediante un compresor (342) accionado por el motor de combustión interna (302) , en el que el subsistema de frenado del subsistema (304) se controla mediante aire que se comprime mediante un compresor de aire (346) accionado por el motor de combustión interna (302) y almacenado en un depósito (347) , y en el que el subsistema de dirección del subsistema (304) se controla mediante un actuador hidráulico alimentado desde un depósito (355) forzado por una bomba hidráulica (354) accionada por el motor de combustión interna (302) , y en el que el sistema incluye controladores auxiliares (306) controlados por el sistema de control (160) y alimentados por las baterías (170) para el funcionamiento del aire acondicionado, el embrague, el frenado y la dirección cuando el motor de combustión interna (302) no está en marcha.

5. El sistema de la reivindicación 4, en el que el sistema de control (160) proporciona un mecanismo mediante el cual se suministra presión de aire para el frenado incluso si el motor de combustión interna (302) está apagado.

6. El sistema de la reivindicación 4 ó 5, en el que el sistema de control (160) proporciona un mecanismo mediante el cual se bombea fluido hidráulico para la dirección incluso si el motor de combustión interna (302) está apagado.

7. El sistema de la reivindicación 4 en un modo eléctrico de funcionamiento: el compresor de aire acondicionado se acciona directamente mediante un motor eléctrico auxiliar (344) controlado por el sistema de control (160) ; un compresor de aire auxiliar (348) está acoplado al depósito de aire (347) mediante una válvula de retención (352) y está accionado por el motor eléctrico auxiliar (350) bajo el control del sistema de control (160) ; y una bomba de fluido hidráulico auxiliar (356) está acoplada al depósito de fluido hidráulico (355) mediante una válvula de retención (360) y accionada por el motor eléctrico auxiliar (358) bajo el control del sistema de control (160) .

8. El sistema de una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema (160) de control incluye diversos

controles que proporcionan funciones de interbloqueo lógicas, que reciben señales de unos sensores (330) , para garantizar el funcionamiento seguro del vehículo (300) , que incluye el motor de tracción eléctrica (150) , los controladores auxiliares (306) y los subsistemas de aire acondicionado, embrague, frenado y dirección del sistema (304) .

9. El sistema de una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de control (160) incluye un conmutador de llave de motor diesel de vehículo (402) que tiene posiciones “en marcha”, “apagado” y “accesorio”, y un conmutador de llave de sistema de tracción eléctrica (404) que tiene una posición “en marcha”.

10. El sistema de la reivindicación 9, en el que el sistema de control (160) comprende relés AC, V, KR y MC que cooperan para proporcionar una lógica de control tal que, para el funcionamiento del controlador de motor (406) , el conmutador de motor diesel de vehículo (402) no debe estar en la posición “en marcha”, sino que, en su lugar, debe estar en la posición “accesorio”, mientras que el conmutador de tracción eléctrica (404) debe estar en la posición “en marcha”.

11. El sistema de una de las reivindicaciones 4 a 10, en el que el sistema de control (160) comprende controles para garantizar la operatividad de los subsistemas de frenado y de dirección del subsistema (304) durante un modo de funcionamiento de sistema de tracción eléctrica.

12. El sistema de una de las reivindicaciones anteriores, en el que el sistema de control (160) comprende un conmutador de fin de carrera de pedal de acelerador (420) accionable para cerrar sus contactos en respuesta a la detección de que el conductor ha presionado el pedal de acelerador convencional del vehículo.

13. El sistema de una de las reivindicaciones 4 a 12, en el que el sistema de control (160) comprende un conmutador de presión de aire acoplado al depósito de suministro de aire (347) y que responde a la detección de que la presión de aire en el depósito (347) ha caído por debajo de un límite predeterminado.

14. El sistema de una de las reivindicaciones 4 a 13, en el que el sistema de control (160) comprende un relé (S)

para iniciar la demanda de presión de fluido hidráulico suplementario para el sistema de dirección de vehículo 30 convencional.

15. El sistema de una de las reivindicaciones anteriores, que comprende adicionalmente un sistema informático que incluye un procesador y un dispositivo de almacenamiento conectado al procesador, teniendo el dispositivo de almacenamiento un programa que controla el procesador y, cuando se ejecuta mediante el sistema informático, el

ordenador implementa procesos para controlar un sistema tal como se describe en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.