ITBO20090261A1

ITBO20090261A1 - Metodo di avviamento di un motore termico di un veicolo ibrido

Info

Publication number: ITBO20090261A1
Application number: IT000261A
Authority: IT
Inventors: Franco Cimatti; Fabrizio Favaretto; Giovanni Stefani
Original assignee: Ferrari Spa
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2010-10-29
Also published as: EP2246230B1; US20100300391A1; US8366584B2; ATE544646T1; EP2246230A1

Description

DESCRIZIONE

del brevetto per invenzione industriale dal titolo:

“METODO DI AVVIAMENTO DI UN MOTORE TERMICO DI UN VEICOLO IBRIDO”

SETTORE DELLA TECNICA

La presente invenzione è relativa ad un metodo di avviamento di un motore termico di un veicolo ibrido.

ARTE ANTERIORE

Un veicolo ibrido comprende un motore termico a combustione interna, il quale trasmette la coppia motrice alle ruote motrici mediante una trasmissione provvista di un cambio, ed almeno una macchina elettrica che è collegata elettricamente ad un sistema di accumulo elettrico ed è collegata meccanicamente alle ruote motrici.

Durante la marcia del veicolo è possibile: una modalità di funzionamento termica, in cui la coppia motrice è generata solo dal motore termico ed eventualmente la macchina elettrica opera come generatore per ricaricare il sistema di accumulo; una modalità di funzionamento elettrica, in cui il motore termico è spento e la coppia motrice è generata solo dalla macchina elettrica operante come motore; oppure una modalità di funzionamento combinata, in cui la coppia motrice è generata sia dal motore termico, sia dalla macchina elettrica operante come motore. Inoltre, per aumentare l’efficienza energetica complessiva durante tutte le fasi di decelerazione, la macchina elettrica può venire utilizzata come generatore per realizzare una decelerazione rigenerativa in cui l’energia cinetica posseduta dal veicolo invece di venire completamente dissipata in attriti all’interno dei freni viene in parte convertita in energia elettrica che viene immagazzina nel sistema di accumulo.

Quando la macchina elettrica è scollegabile dalle ruote motrici, cioè quando la macchina elettrica è meccanicamente collegata ad un albero primario del cambio oppure è meccanicamente collegata direttamente ad un albero motore del motore termico, la macchina elettrica può venire utilizzata per avviare il motore termico stesso svolgendo quindi anche la funzione di motorino di avviamento (come ad esempio descritto nel brevetto US5337848A1 e nella domanda di brevetto GB2335404A). Quando il motore termico è “freddo”, l’avviamento del motore termico richiede l’applicazione all’albero motore di una coppia motrice di avviamento molto elevata (indicativamente anche 2-4 volte più grande della coppia motrice di avviamento necessaria ad avviare il motore termico “caldo”), in quanto a causa della bassa temperatura l’olio lubrificante presente all’interno del motore termico è poco fluido e quindi oppone una elevata resistenza meccanica. Un motorino di avviamento elettrico tradizionale è in grado di applicare all’albero motore del motore termico una coppia motrice di avviamento molto elevata grazie ad un rapporto di demoltiplicazione molto grande (ad esempio anche di 1:10) presente tra il motorino di avviamento elettrico e l’albero motore; invece, normalmente la macchina elettrica di un veicolo ibrido è meccanicamente collegata con l’albero motore del motore termico un rapporto di demoltiplicazione modesto (spesso unitario, cioè 1:1 e quindi senza alcuna demoltiplicazione). Di conseguenza, la macchina elettrica di un veicolo ibrido può non essere in grado di generare la coppia motrice di avviamento molto elevata necessario all’avviamento del motore termico quando il motore termico è “freddo”.

Per risolvere il sopra descritto inconveniente, nella domanda di brevetto US2002117860A1 è stato proposto di accoppiare meccanicamente la macchina elettrica all’albero motore del motore termico con due diversi rapporti di trasmissione selezionabili automaticamente: durante una fase di avviamento del motore termico viene selezionato un primo rapporto più demoltiplicato mentre per il restante utilizzato della macchina elettrica viene selezionato un secondo rapporto più diretto (cioè meno demoltiplicato). Tuttavia, questa soluzione risulta costruttivamente complessa dovendo interporre tra la macchina elettrica e l’albero motore del motore termico un cambio servocomandabile.

Per risolvere il sopra descritto inconveniente, nelle domande di brevetto WO2007131838A1, US2005155803A1, US6354974A1 e US2009017988A1 la macchina elettrica è separata dall’albero motore del motore termico da una frizione; per avviare il motore termico la frizione viene aperta, la macchina elettrica viene portata in rotazione “a vuoto”, e la frizione viene chiusa con la macchina elettrica in rotazione in modo tale da sfruttare anche l’inerzia (cioè l’energia cinetica) posseduta dalla macchina elettrica per portare in rotazione il motore termico. Tuttavia, anche tale modalità di avviamento “lanciato” potrebbe non essere sufficiente per avviare un motore termico sportivo ad alte prestazioni che presenta una cilindrata elevata abbinata ad un elevato numero di cilindri. Inoltre, la modalità di avviamento “lanciato” permette di applicare all’albero motore del motore termico una coppia motrice di avviamento elevata necessario ad avviare il motore termico “freddo” ma ridondante per avviare il motore termico “caldo”; di conseguenza, quando il motore termico è “caldo” la modalità di avviamento “lanciato” può inutilmente imporre delle sollecitazioni meccaniche elevate sui componenti della trasmissione e determina inutilmente un certo ritardo nell’avviamento del motore termico a causa del tempo necessario a portare in rotazione la macchina elettrica “a vuoto”.

DESCRIZIONE DELLA INVENZIONE

Scopo della presente invenzione è di fornire un metodo di avviamento di un motore termico di un veicolo ibrido, il quale metodo sia privo degli inconvenienti sopra descritti e sia nel contempo di facile ed economica implementazione.

Secondo la presente invenzione viene fornito un metodo di avviamento di un motore termico di un veicolo ibrido secondo quanto rivendicato dalle rivendicazioni allegate.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La presente invenzione verrà ora descritta con riferimento ai disegni annessi, che ne illustrano alcuni esempi di attuazione non limitativi, in cui:

• la figura 1 è una vista schematica di un veicolo stradale con propulsione ibrida che implementa il metodo di avviamento di un motore termico oggetto della presente invenzione;

• la figura 2 è una vista schematica di una alternativa forma di attuazione del veicolo stradale della figura 1;

• la figura 3 è una vista schematica di una ulteriore forma di attuazione del veicolo stradale della figura 1; e

• la figura 4 è una vista schematica di un cambio a doppia frizione del veicolo stradale della figura 3.

FORME DI ATTUAZIONE PREFERITE DELL’INVENZIONE

Nella figura 1, con il numero 1 è indicato nel suo complesso un veicolo stradale con propulsione ibrida provvisto di due ruote 2 anteriori e di due ruote 3 posteriori motrici, che ricevono la coppia motrice da un sistema 4 di motopropulsione ibrido.

Il sistema 4 di motopropulsione ibrido comprende un motore 5 termico a combustione interna, il quale è disposto in posizione anteriore longitudinale ed è provvisto di un albero 6 motore, una trasmissione 7 servocomandata, la quale trasmette la coppia motrice generata dal motore 5 termico verso le ruote 3 posteriori motrici, ed una macchina 8 elettrica reversibile (cioè che può funzionare sia come motore elettrico assorbendo energia elettrica e generando un coppia meccanica motrice, sia come generatore elettrico assorbendo energia meccanica e generando energia elettrica) che è meccanicamente collegata alla trasmissione 7 servocomandata.

La trasmissione 7 servocomandata comprende un albero 9 di trasmissione che è da un lato è angolarmente solidale all’albero 6 motore e dall’altro lato è meccanicamente collegato ad un cambio 10 servocomandato, il quale è disposto in posizione posteriore e trasmette il moto alle ruote 3 posteriori motrice mediante due semiassi 12 che ricevono il moto da un differenziale 11. La macchina 8 elettrica reversibile è meccanicamente collegata all’albero 9 di trasmissione come verrà meglio descritto in seguito ed è pilotata da un convertitore 13 elettronico di potenza collegato ad un sistema 14 di accumulo elettrico tipicamente costituito da un pacco di batterie chimiche eventualmente collegate in parallelo ad uno o più supercondensatori.

La trasmissione 7 servocomandata comprende una frizione 15 servocomandata, la quale è interposta tra l’albero 6 motore del motore 5 termico e l’albero 9 di trasmissione ha la funzione di scollegare l’albero 9 di trasmissione dal motore 5 termico, ed è preferibilmente alloggiata all’interno di una campana 16 solidale al basamento del motore 5 termico.

Secondo quanto illustrato nella figura 1, la macchina 8 elettrica comprende un rotore 17, il quale è direttamente calettato all’albero 9 di trasmissione, ed uno statore 18, il quale è disposto attorno al rotore 16 ed è elettricamente collegato all’azionamento 13 elettrico. In altre parole, l’albero 9 di trasmissione svolge anche la funzione di albero della macchina 8 elettrica che quindi è priva di un albero dedicato. Preferibilmente, il rotore 17 e lo statore 18 della macchina 8 elettrica presentano una forma tronco-conica che si rastrema progressivamente lungo l’albero 9 di trasmissione dal motore 5 termico verso il cambio 10 (cioè il diametro maggiore è rivolto verso il motore 5 termico ed il diametro minore è rivolto verso il cambio 10). La macchina 8 elettrica è alloggiata all’interno della campana 16; poiché la forma della campana 16 non è cilindrica a causa degli ingombri che sono tipici per queste architetture di veicolo si può occupare in modo efficiente lo spazio disponibile all’interno della campana 16 stessa solo se la macchina 8 elettrica è conformata in modo da seguire la forma della campana 16, cioè solo se la macchina 8 elettrica presenta una forma tronco-conica.

Secondo l’alternativa forma di attuazione illustrata nella figura 2, la macchina 8 elettrica non è direttamente accoppiata all’albero 9 di trasmissione, ma è accoppiata al cambio 10. In particolare, il cambio 10 comprende un albero 19 primario che è permanentemente solidale all’albero 9 di trasmissione ed un albero secondario (non illustrato) che è meccanicamente accoppiato all’albero 19 primario mediante una pluralità di coppie di ingranaggi, ciascuna delle quali definisce una rispettiva marcia e comprende un ingranaggio primario montato sull’albero 19 primario ed un ingranaggio secondario montato sull’albero secondario che ingrana con l’ingranaggio primario. L’albero 19 del cambio 10 è permanentemente solidale ad un albero 20 della macchina 8 elettrica; quindi la macchina 8 elettrica è meccanicamente vincolata all’albero 19 primario del cambio 10.

Secondo l’alternativa forma di attuazione illustrata nella figura 3, il cambio 10 è a doppia frizione e quindi integra al suo interno due frizioni 15 coassiali disposte in serie (illustrate nella figura 4). Con riferimento alla figura 4, il cambio 10 a doppia frizione comprende una coppia di alberi 19 primari (uno dei quali è meccanicamente collegato all’albero 20 della macchina 8 elettrica) tra loro coassiali indipendenti ed inseriti uno all’interno dell’altro. Inoltre, il cambio 10 a doppia frizione comprende due frizioni 15 coassiali e disposte in serie, ciascuna delle quali è atta a collegare un rispettivo albero 19 primario all’albero 6 motore del motore 5 mediante l’interposizione dell’albero 9 di trasmissione. Il cambio 10 a doppia frizione comprende un singolo albero 21 secondario collegato al differenziale 11 che trasmette il moto alle ruote 3 posteriori motrici; secondo una alternativa ed equivalente forma di attuazione, il cambio 10 a doppia frizione comprende due alberi 21 secondari entrambi collegati al differenziale 11.

Il cambio 10 a doppia frizione presenta sette marce avanti indicate con numeri romani (prima marcia I, seconda marcia II, terza marcia III, quarta marcia IV, quinta marcia V, sesta marcia VI e settima marcia VII) ed una retromarcia (indicata con la lettera R). Ciascun albero 19 primario e l’albero 21 secondario sono tra loro meccanicamente accoppiati mediante una pluralità di coppie di ingranaggi, ciascuna delle quali definisce una rispettiva marcia e comprende un ingranaggio 22 primario montato sull’albero 19 primario ed un ingranaggio 23 secondario montato sull’albero 21 secondario. Per permettere il corretto funzionamento del cambio 10 a doppia frizione, tutte le marce dispari (prima marcia I, terza marcia III, quinta marcia V, settima marcia VII) sono accoppiate ad uno stesso albero 19 primario, mentre tutte le marce pari (seconda marcia II, quarta marcia IV, e sesta marcia VI) sono accoppiate all’altro albero 19 primario.

Ciascun ingranaggio 22 primario è calettato ad un rispettivo albero 19 primario per ruotare sempre in modo solidale con l’albero 19 primario stesso ed ingrana in modo permanente con il rispettivo ingranaggio 23 secondario; invece, ciascun ingranaggio 23 secondario è montato folle sull’albero 21 secondario. Inoltre, il cambio 10 a doppia frizione comprende quattro sincronizzatori 24 doppi, ciascuno dei quali è montato coassiale all’albero 21 secondario, è disposto tra due ingranaggi 23 secondari, ed è atto a venire attuato per innestare alternativamente i due rispettivi ingranaggi 23 secondari all’albero 21 secondario (cioè per rendere alternativamente i due rispettivi ingranaggi 23 secondari angolarmente solidali all’albero 21 secondario). In altre parole, ciascun sincronizzatore 24 può venire spostato in un verso per innestare un ingranaggio 23 secondario all’albero 21 secondario, oppure può venire spostato nell’altro verso per innestare l’altro ingranaggio 23 secondario all’albero 21 secondario.

Secondo quanto illustrato nelle figure 1, 2 e 3, il veicolo 1 comprende una unità 25 di controllo la quale sovraintende al funzionamento del sistema 4 di propulsione e quindi al funzionamento del motore 5 termico, della trasmissione 7 e della macchina 8 elettrica. Tra le altre cose, l’unità 25 di controllo è collegata ad un sensore 26 di temperatura che rileva la temperatura di un liquido di raffreddamento del motore 5 termico.

Vengono di seguito descritte le modalità utilizzate dalla unità 25 di controllo per effettuare l’avviamento del motore 5 termico quando il veicolo 1 è fermo.

Per avviare il motore 5 termico quando il veicolo 1 è fermo, l’unità 25 di controllo apre la frizione 15 per separare la macchina 8 elettrica dal motore 5 termico e contemporaneamente separa la macchina 8 elettrica dalle ruote 3 motrici ponendo in folle l’albero 19 primario del cambio 10 (o, nel caso di cambio 10 a doppia frizione, l’albero 19 primario associato alla macchina 8 elettrica). A questo punto, la macchina 8 elettrica viene fatta funzionare come motore per generare una coppia motrice e di conseguenza la macchina 8 elettrica assieme alla parte della trasmissione 7 che è angolarmente solidale alla macchina 8 elettrica stessa inizia a ruotare; quando la macchina 8 elettrica ha raggiunto una velocità di rotazione di lancio desiderata (tipicamente almeno pari al regime di minimo del motore 5 termico), l’unità 25 di controllo chiude la frizione 15 in modo tale da realizzare un collegamento meccanico tra l’albero 20 della macchina 8 elettrica e l’albero 6 motore del motore 5 termico e quindi fare in modo che la macchina 8 elettrica porti in rotazione il motore 5 termico.

Durante e/o dopo la chiusura della frizione 15, l’intensità della corrente elettrica alimentata alla macchina 8 elettrica viene incrementata per sovraccaricare la macchina 8 elettrica alimentando alla macchina 8 elettrica stessa una corrente elettrica avente una intensità superiore all’intensità nominale (cioè alla massima intensità sopportabile in modo continuato senza danni) per fare generare alla macchina 8 elettrica una coppia motrice superiore alla coppia motrice nominale. In questo modo, durante l’avviamento del motore 5 termico all’albero 6 motore del motore 5 termico viene applicata una coppia motrice di avviamento elevata.

Preferibilmente, per accelerare la macchina 8 elettrica da zero alla velocità di rotazione di lancio desiderata alla macchina 8 elettrica viene alimentata una corrente elettrica avente una intensità pari all’intensità nominale (tale fase di accelerazione deve avvenire il più rapidamente possibile per ridurre al minimo indispensabile il tempo complessivamente necessario ad avviare il motore 5 termico), e successivamente durante e/o dopo la chiusura della frizione 15 l’intensità della corrente elettrica alimentata alla macchina 8 elettrica viene incrementata a gradino in modo da sovraccaricare la macchina 8 elettrica come sopra descritto.

Operando come sopra descritto, la coppia motrice (maggiore della coppia nominale) generata dalla macchina 8 elettrica viene completamente utilizzata per portare in rotazione l’albero 6 motore del motore 5 termico, in quanto la macchina 8 elettrica (assieme alle parti della trasmissione 7 angolarmente solidali con la macchina 8 elettrica) è già stata portata in rotazione in precedenza. Inoltre, operando come sopra descritto è anche possibile trasferire parte dell’energia cinetica posseduta dalla macchina 8 elettrica (e dalle parti della trasmissione 7 angolarmente solidali con la macchina 8 elettrica) all’albero 6 motore del motore 5 termico; in questo caso, la velocità di rotazione di lancio della macchina 8 elettrica è superiore al regime di minimo del motore 5 termico e durante l’avviamento del motore 5 termico la macchina 8 elettrica subisce un rallentamento che determina un trasferimento di parte dell’energia cinetica posseduta dalla macchina 8 elettrica (e dalle parti della trasmissione 7 angolarmente solidali con la macchina 8 elettrica) all’albero 6 motore del motore 5 termico.

In altre parole, per un breve periodo all’albero 6 motore del motore 5 termico viene trasferita sia l’energia meccanica generata dalla macchina 8 elettrica, sia parte dell’energia cinetica posseduta dalla macchina 8 elettrica (e dalle parti della trasmissione 7 angolarmente solidali con la macchina 8 elettrica) che di conseguenza rallenta; quindi all’albero 6 motore del motore 5 termico risulta applicata una coppia motrice di avviamento complessiva data dalla somma della coppia motrice generata dalla macchina 8 elettrica e dalla coppia frenante applicata all’albero 20 della macchina 8 elettrica. In questo caso, la frizione 15 viene maggiormente sollecitata in quanto tanto maggiore è la velocità di rotazione di lancio della macchina 8 elettrica, tanto più a lungo la frizione 15 deve operare in slittamento per effettuare l’adattamento di velocità tra l’albero 20 della macchina 8 elettrica e l’albero 6 motore del motore 5 termico; tuttavia, la coppia complessiva che deve trasferire la frizione 15 durante l’avviamento del motore 5 termico è una frazione della coppia nominale della frizione 15 e quindi anche quando la velocità di rotazione di lancio della macchina 8 elettrica è particolarmente elevata la frizione 15 non viene sicuramente sollecitata in modo eccessivo (cioè oltre le sue capacità nominali). E’ importante osservare che variando la velocità di chiusura della frizione 15, varia la coppia che viene applicata all’albero 6 motore del motore 5 termico per effetto della riduzione della velocità della macchina 8 elettrica (e delle parti della trasmissione 7 angolarmente solidali con la macchina 8 elettrica); cioè tanto più velocemente viene chiusa la frizione 15, tanto più rapida è la diminuzione della velocità di rotazione della macchina 8 elettrica e quindi tanto maggiore è la coppia che viene applicata all’albero 6 motore del motore 5 termico per effetto della riduzione della velocità della macchina 8 elettrica.

Prima di iniziare l’avviamento del motore 5 termico, l’unità 25 di controllo determina la temperatura del motore 5 termico leggendo la misura fornita dal sensore 26 di temperatura del liquido di raffreddamento del motore 5 termico. Quindi l’unità 25 di controllo determina il sovraccarico della macchina 8 elettrica determinando la maggiorazione dell’intensità della corrente elettrica alimentata alla macchina 8 elettrica rispetto all’intensità nominale in funzione della temperatura del motore 5 termico; in particolare, la maggiorazione dell’intensità della corrente elettrica alimentata alla macchina 8 elettrica rispetto all’intensità nominale è inversamente proporzionale alla temperatura del motore 5 termico, quindi tanto minore è la temperatura del motore 5 termico tanto maggiore è la maggiorazione dell’intensità della corrente elettrica alimentata alla macchina 8 elettrica rispetto all’intensità nominale e viceversa. In altre parole, tanto minore è la temperatura del motore 5 termico, tanto maggiore deve essere la coppia motrice di avviamento da applicare all’albero 6 motore del motore 5 termico e quindi tanto maggiore è il sovraccarico della macchina 8 elettrica.

Inoltre, prima di iniziare l’avviamento del motore 5 termico, l’unità 25 di controllo determina la velocità di rotazione di lancio della macchina 8 elettrica (cioè la velocità di rotazione della macchina 8 elettrica all’istante di chiusura della frizione 15) in funzione della temperatura del motore 5 termico; in particolare, la velocità di rotazione di lancio è inversamente proporzionale alla temperatura del motore 5 termico, quindi tanto minore è la temperatura del motore 5 termico, tanto maggiore è la velocità di rotazione di lancio. In altre parole, tanto minore è la temperatura del motore 5 termico, tanto maggiore deve essere la coppia motrice di avviamento da applicare all’albero 6 motore del motore 5 termico e quindi tanto maggiore è l’energia cinetica che dalla macchina 8 elettrica (e dalle parti della trasmissione 7 angolarmente solidali con la macchina 8 elettrica) deve venire trasmessa al motore 5 termico (cioè tanto maggiore deve essere la velocità di rotazione di lancio). E’ importante osservare che il tempo di avviamento (cioè l’intervallo di tempo necessario ad avviare il motore 5 termico) è all’incirca costante e quindi tanto maggiore è la velocità di rotazione di lancio, tanto più rapidamente deve (può) venire chiusa la frizione 15 e quindi tanto maggiore e l’energia cinetica che dalla macchina 8 elettrica (e dalle parti della trasmissione 7 angolarmente solidali con la macchina 8 elettrica) viene trasmessa al motore 5 termico e tanto maggiore è la coppia che viene applicata all’albero 6 motore del motore 5 termico per effetto della riduzione della velocità della macchina 8 elettrica. In altre parole, l’unità 25 di controllo determina la velocità di chiusura della frizione 15 in funzione della velocità di rotazione di lancio, cioè tanto maggiore è la velocità di rotazione di lancio, tanto maggiore è la velocità di chiusura della frizione 15.

Da quanto sopra descritto appare evidente che in funzione della temperatura del motore 5 termico (cioè della temperatura del liquido di raffreddamento del motore 5 termico) l’unità 25 di controllo regola sia la velocità di rotazione di lancio della macchina 8 elettrica al momento della chiusura della frizione 15, sia l’entità del sovraccarico della macchina 8 elettrica durante/dopo la chiusura della frizione 15; in questo modo, quando il motore 5 termico è “freddo”, cioè la coppia richiesta per l’avviamento è più elevata per la resistenza idraulica generata dal lubrificante, è possibile aumentare la velocità di rotazione di lancio della macchina 8 elettrica al momento della chiusura della frizione 15 e/o aumentare l’entità del sovraccarico della macchina 8 elettrica.

Secondo una preferita forma di attuazione, prima di iniziare l’avviamento del motore 5 termico l’unità 25 di controllo determina anche la temperatura della macchina 8 elettrica e quindi determina il sovraccarico della macchina 8 elettrica determinando la maggiorazione dell’intensità della corrente elettrica alimentata alla macchina 8 elettrica rispetto all’intensità nominale anche in funzione della temperatura della macchina 8 elettrica. In altre parole, in funzione della temperatura della macchina 8 elettrica l’unità 25 di controllo può limitare il sovraccarico della macchina 8 elettrica (tipicamente compensando la limitazione del sovraccarico della macchina 8 elettrica con un corrispondente aumento della velocità di rotazione di lancio) per evitare di sottoporre la macchina 8 elettrica ad un riscaldamento eccessivo che potrebbe danneggiare o comunque stressare in modo eccessivo gli isolamenti elettrici della macchina 8 elettrica stessa. Di conseguenza, oltre certe soglie tanto maggiore è la temperatura della macchina 8 elettrica, tanto minore è la maggiorazione dell’intensità della corrente elettrica alimentata alla macchina 8 elettrica rispetto all’intensità nominale.

Se il circuito di raffreddamento della macchina 8 elettrica è comune con il circuito di raffreddamento del motore 5 termico, la temperatura della macchina 8 elettrica viene stimata in base alla temperatura del liquido di raffreddamento del motore 5 termico fornita dal sensore 26 di temperatura. Se il circuito di raffreddamento della macchina 8 elettrica è indipendente dal circuito di raffreddamento del motore 5 termico, la temperatura della macchina 8 elettrica viene stimata indipendentemente dalla determinazione della temperatura del motore 5 termico utilizzando un apposito sensore di temperatura, oppure la temperatura della macchina 8 elettrica viene stimata indirettamente stimando una resistenza elettrica di almeno un avvolgimento statorico della macchina 8 elettrica in funzione della tensione applicata ai morsetti dell’avvolgimento statorico e della intensità della corrente elettrica che fluisce attraverso i morsetti dell’avvolgimento statorico, e quindi stimando la temperatura della macchina 8 elettrica in funzione della resistenza elettrica dell’avvolgimento statorico della macchina 8 elettrica.

E’ importante osservare che se al momento dell’avviamento il motore 5 termico è “caldo”, il sovraccarico della macchina 8 elettrica e/o la velocità di rotazione di lancio potrebbero venire annullati; la scelta di ridurre/annullare il sovraccarico della macchina 8 elettrica o la velocità di rotazione di lancio dipendente dal fatto di decidere di privilegiare la riduzione delle sollecitazioni a carico della macchina 8 elettrica (riduzione/annullamento del sovraccarico della macchina 8 elettrica, scelta tipica quando la macchina 8 elettrica è già “calda”) oppure privilegiare la rapidità dell’avviamento (riduzione/annullamento della velocità di rotazione di lancio, scelta tipica quando la macchina 8 elettrica è “fredda”).

In alternativa, il motore 5 termico potrebbe venire avviato con il veicolo 1 in movimento chiudendo la frizione 15 (o una delle frizioni 15 nel caso del cambio a doppia frizione della forma di attuazione delle figure 3 e 4) quando nel cambio 10 è innestata una marcia; in questo caso, il motore 5 termico viene portato in rotazione sia dalla coppia generata dalla macchina 8 elettrica operante come motore elettrico, sia dalla energia cinetica posseduta dal veicolo 1. Tipicamente, se l’avviamento del motore 5 termico avviene con il contestuale avanzamento del veicolo 1 (ad esempio durante la partenza da un semaforo) è possibile iniziare l’avanzamento del veicolo 1 mediante una trazione puramente elettrica ed in un secondo momento è possibile collegare l’albero 6 motore del motore 5 termico alle ruote 3 posteriori motrici chiudendo la frizione 15 (o una delle frizioni 15 nel caso del cambio a doppia frizione della forma di attuazione delle figure 3 e 4).

Il sopra descritto metodo di avviamento del motore 5 termico presenta numerosi vantaggi.

In primo luogo, il sopra descritto metodo di avviamento del motore 5 termico permette di avviare in modo rapido ed efficace il motore 5 termico in tutte le condizioni (cioè sia quando il motore 5 termico è “freddo”, sia quando il motore 5 termico è “caldo”) senza sollecitare in modo eccessivo (cioè oltre il necessario) i componenti della trasmissione 7 ed in particolare la macchina 8 elettrica. Tale risultato è ottenuto grazie al fatto che il sovraccarico della macchina 8 elettrica e la velocità di rotazione di lancio non sono costanti, ma dipendono dalla temperatura del motore 5 termico, quindi vengono adattati alla effettiva coppia motrice di avviamento richiesta dal motore 5 termico: quando il motore 5 termico è “freddo”, l’avviamento del motore 5 termico richiede l’applicazione all’albero 6 motore di una coppia motrice di avviamento molto elevata (indicativamente anche 2-4 volte più grande della coppia motrice di avviamento necessaria ad avviare il motore termico “caldo”), in quanto a causa della bassa temperatura l’olio lubrificante presente all’interno del motore 5 termico è poco fluido e quindi oppone una elevata resistenza meccanica.

Inoltre, quando il motore 5 termico è “caldo”, la velocità di rotazione di lancio può essere contenuta se non addirittura nulla, quindi l’avviamento del motore 5 termico risulta particolarmente veloce in quanto non è presente il ritardo determinato dal tempo necessario a portare in rotazione la macchina 8 elettrica “a vuoto”.

Infine, il sopra descritto metodo di avviamento del motore 5 termico è semplice ed economico da implementare anche in un veicolo ibrido esistente in quanto non richiede l’installazione di componenti fisici aggiuntivi rispetto a quelli già normalmente presenti e non impegna una potenza di calcolo rilevante (quindi non richiede un potenziamento dell’unità 25 di controllo).

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Metodo di avviamento di un motore (5) termico a combustione interna di un veicolo (1) ibrido che comprende: il motore (5) termico provvisto di un albero (6) motore; almeno una coppia di ruote (3) motrici; una trasmissione (7), la quale trasmette il moto dal motore (5) termico alle ruote (3) motrici e comprende una frizione (15); ed una macchina (8) elettrica, la quale è meccanicamente collegata alla trasmissione (7) a valle della frizione (15) in modo tale che la frizione (15) sia interposta tra la macchina (8) elettrica ed il motore (5) termico; il metodo di avviamento comprende le fasi di: aprire la frizione (15) per separare la macchina (8) elettrica dal motore (5) termico; separare la macchina (8) elettrica dalle ruote (3) motrici; portare in rotazione la macchina (8) elettrica pilotando la macchina (8) elettrica come motore; e chiudere la frizione (15) quando la macchina (8) elettrica ha raggiunto una velocità di rotazione di lancio; il metodo di avviamento è caratterizzato dal fatto di comprendere l’ulteriore fase di sovraccaricare la macchina (8) elettrica durante e/o dopo la chiusura della frizione (15) alimentando alla macchina (8) elettrica una corrente elettrica avente una intensità superiore all’intensità nominale per fare generare alla macchina (8) elettrica una coppia motrice superiore alla coppia motrice nominale.
2) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 1 e comprendente le ulteriori fasi di: determinare la temperatura del motore (5) termico; e determinare il sovraccarico della macchina (8) elettrica determinando la maggiorazione dell’intensità della corrente elettrica alimentata alla macchina (8) elettrica rispetto all’intensità nominale in funzione della temperatura del motore (5) termico.
3) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 2, in cui tanto minore è la temperatura del motore (5) termico, tanto maggiore è la maggiorazione dell’intensità della corrente elettrica alimentata alla macchina (8) elettrica rispetto all’intensità nominale.
4) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 2 o 3 e comprendente l’ulteriore fase di leggere la misura fornita da un sensore (26) di temperatura di un liquido di raffreddamento del motore (5) termico per determinare la temperatura del motore (5) termico.
5) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 2, 3 o 4 e comprendente le ulteriori fasi di: determinare la temperatura della macchina (8) elettrica; e determinare il sovraccarico della macchina (8) elettrica determinando la maggiorazione dell’intensità della corrente elettrica alimentata alla macchina (8) elettrica rispetto all’intensità nominale anche in funzione della temperatura della macchina (8) elettrica.
6) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 5, in cui tanto maggiore è la temperatura della macchina (8) elettrica, tanto minore è la maggiorazione dell’intensità della corrente elettrica alimentata alla macchina (8) elettrica rispetto all’intensità nominale.
7) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 5 o 6 e comprendente le ulteriori fasi di: stimare una resistenza elettrica di almeno un avvolgimento statorico della macchina (8) elettrica in funzione della tensione applicata ai morsetti dell’avvolgimento statorico e della intensità della corrente elettrica che fluisce attraverso i morsetti dell’avvolgimento statorico; e stimare la temperatura della macchina (8) elettrica in funzione della resistenza elettrica dell’avvolgimento statorico della macchina (8) elettrica.
8) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 5, 6 o 7, in cui in funzione della temperatura della macchina (8) elettrica viene limitato il sovraccarico della macchina (8) elettrica per evitare di sottoporre la macchina (8) elettrica ad un riscaldamento eccessivo.
9) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 8 e comprendente l’ulteriore fase di compensare la limitazione del sovraccarico della macchina (8) elettrica con un corrispondente aumento della velocità di rotazione di lancio.
10) Metodo di avviamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, e comprendente le ulteriori fasi di: determinare la temperatura del motore (5) termico; e determinare la velocità di rotazione di lancio in funzione della temperatura del motore (5) termico.
11) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 10, in cui tanto minore è la temperatura del motore (5) termico, tanto maggiore è la velocità di rotazione di lancio.
12) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 10 o 11, e comprendente l’ulteriore fase di determinare la velocità di chiusura della frizione (15) in funzione della velocità di rotazione di lancio.
13) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 12, in cui tanto maggiore è la velocità di rotazione di lancio, tanto maggiore è la velocità di chiusura della frizione (15).
14) Metodo di avviamento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 13, in cui la trasmissione (7) comprende un cambio (10) interposto tra la macchina (8) elettrica e le ruote (3) motrici; per separare la macchina (8) elettrica dalle ruote (3) motrici viene posto in folle il cambio (10).
15) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 14, in cui il cambio (10) comprende almeno un albero (19) primario che è meccanicamente collegato ad un albero (20) della macchina (8) elettrica.
16) Metodo di avviamento secondo la rivendicazione 14, in cui a trasmissione (7) comprende: un albero (9) di trasmissione che collega l’albero (6) motore del motore (5) termico ad un albero (19) primario; ed una campana (25), la quale è solidale al motore (5) termico, è attraversata dall’albero (9) di trasmissione della trasmissione (7) ed alloggia al proprio interno la frizione (15) e la macchina (8) elettrica.