SE1250717A1 - Drivsystem och förfarande för att driva ett fordon - Google Patents

Abstract

Föreliggande uppfinning avser ett drivsystem och ett förfarande for drift av ett fordon (1). Drivsystemet innefattar en förbränningsmotor (2), en motorstymingsfunktion (26) en växellåda (3), en elektrisk maskin (9), ett energilager (20) och en planetväxel. Drivsystemet innefattar en styrenhet (18) som är anpassad att mottaga information avseende energilagrets (20) laddmngsnivå (q), att avgöra om laddningsnivån (q) är lägre än en gränsnivå (q) då energilagret har ett laddningsbehov och om så är fallet styra motorstymingsfunktionen (26) så att förbränningsmotorn (2) erhåller ett förhöjt varvtal (n) i förhållande till varvtalet (n) då energilagret (20) inte har ett laddningsbehov.(Fig- 2)

Description

10 15 20 25 30 35 förbunden med en utgående axel hos förbränningsmotorn, en andra komponent hos planetväxeln är förbunden med en ingående axel till växellådan och en tredje komponent hos planetväxeln är förbunden med en rotor hos en elektrisk maskin. Den elektriska maskinen är ansluten till ett energilager så att den omväxlande kan arbeta som motor och generator. Varvtalet hos elektriska maskiner kan regleras steglöst.

Genom att reglera den elektriska maskinens varvtal så kan den ingående axeln till växellådan ges ett önskat varvtal. Med ett hybridsystem enligt SE 1051384-4 behövs ingen kopplingsmekanism användas i fordonets drivliria.

Med ett sådant hybridsystem behövs ingen kopplingsmekanism användas i fordonets clrivlina. Då fordonet framförs med en låg hastighet under en längre period såsom vid rangering finns emellertid en risk att energilagrets laddningsnivå blir mycket låg eller att den helt laddas ur.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Syftet med föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett drivsystem for ett fordon av inledningsvis nämnt slag där laddningsnivån kan upprätthållas i energilagret även då fordonet framförs med en låg hastighet under en längre period.

Detta syfte uppnås med drivsystemet av det inledningsvis nänmda slaget, vilket kännetecknas av de särdrag som anges i patentkravets l kännetecknande del. Enligt uppfinningen mottar en styrenhet information avseende energilagrets laddningsnivå och avgör om laddningsnivån är lägre än en gränsnivå då energilagret har ett laddningsbehov. Om laddningsnivån är lägre än gränsnivån höjs motorns varvtal i förhållande tiil varvtalet då energilagret har ett laddningsbehov. Förbränningsmotorns varvtal höjs till ett värde så att energilagrets laddningsnivå åtminstone förhindras att sjunka under en lägsta acceptabel nivå. Alternativt kan törbränningsmotorns varvtal höjas så att energilagrets laddningsnivå åtminstone inte sjunker ytterligare. I detta fall svarar endast íörbräriningsmotorn för driften av fordonet. Med fördel höjs dock förbränningsmotorns varvtal så den både kan driva fordonet och den elektriska maskinen vilket resulterar i att elektrisk energi kan genereras i energilagret. När energilagrets laddningsnivå har stigit över gränsnivån kan förbränningsmotoms varvtal åter sänkas till ett normal värde. 10 15 'za 25 30 35 Enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning är styrenheten anpassad att mottaga information om energilagrets laddningsnivå då fordonet har en lägre hastighet än en förbestämd hastighet och att avgöra om laddningsnivån är lägre än nämnda gränsnivå för norrnal drift av fordonet. Vid en startprocess av fordonet roterar den elektriska maskinen initialt med ett negativt varvtal så att energilagret laddas. Efter att fordonet rullat i gång uppnår fordonet relativt snart en hastighet vid vilken den elektriska maskinen måste tillföra elektrisk energi för att fordonets hastighet ska kunna ökas ytterligare. Rangering av tunga fordon innebär i regel att fordonet körs korta sträckor med en låg hastighet mellan start och stopp. Fordonet drivs kontinuerligt' med en ilagd startväxel och förbränningsmotorn går på torngångsvarvtal. Den elektriska maskinen svarar här för en stor del av driften vilket resulterar i att elektrisk energi omvandlas och att energilagret laddningsnivå sjunker mellan varje start och stopp. Vid många sådana efter varandra följande start och stopp eller kontinuerlig rangering riskerar energilagret att laddas ur fullständigt. Om styrenheten. erhåller information som indikerar att energilagrets laddningsnivå är under gränsnivån då fordonet drivs med en hastighet under nämnda förbestärnda hastighet höjer den förbränningsmotorns varvtal till en högre nivå än tomgångsvarvtalet. Förbränningsmotorns varvtal höjs med fördel till ett värde så att den själv kan svara för driften av fordonet. Därmed förhindras att energilagrets laddningsnivå åtminstone inte sjunker under en lägsta acceptabla laddningsnivå. Med fördel höjs förbränningsmotorns varvtal till ett värde så att det även laddar energilagret under drift.

Enligt en utföringsforrn av föreliggande uppfinning är styrenheten anpassad att styra förbränningsrnotorns varvtal då laddningsnivån är lägre än nämnda gränsnivå så att den elektriska rnaskinens rotor erhåller en rotationsriktning vid vilken den laddar energilagret. Vid start av fordonet roterar den elektriska maskinens rotor initialt med ett negativt varvtal så att elektrisk energi tillförs till energilagret. Då fordonet rullar igång erhåller den ingående axeln till växellådan ett successivt ökande varvtal vilket reducerar den elektriska maskinens rotors negativa varvtal då förbränningsmotorns varvtal hålls konstant. Genom att öka fórbränningsmotorns varvtal i takt med att fordonet erhåller ett ökande hastighet kan den tid som den elektriska maskinens rotor roterar i en negativ riktning förlängas. Därmed kan energilagret laddas under en relativt lång tidsperiod efter att fordonet startat.

Enligt en annan föredragen utföringsforrn av uppfinningen är styrenheten anpassad att, vid tillfällen då energilagrets laddningsnivå är lägre än nämnda gränsnivå, gradera 10 15 20 25 30 35 energilagrets låga laddningsnivå och öka förbränningsmotorns varvtal i beroende av denna gradering. En sådan gradering kan, exempelvis, uttryckas i skillnaden/kvoten eller dylikt mellan energilagrets laddningsnivå och gränsnivån. Alternativt kan graderingen göras i flera graderingssteg, exempelvis, låg och mycket låg laddningsnivåi. I detta fall ökas förbränningsrnotorns varvtal mer då energilagrets laddningsnivå är mycket låg än vid tillfällen då den endast är låg.

Enligt en annan föredragen utföringsforrn av uppfinningen är styrenheten anpassad att styra förbränningsmotorns varvtal då laddningsnivån är lägre än gränsnivån med ett förhöjt varvtal som är relaterat till växellådans ingående axels varvtal. För en förare av fordonet är det viktigt att känna att driften av fordonet följ er gaspedalens rörelser. I detta fall erhåller förbränningsmotorn en ökande varvtal då fordonets hastighet ökar.

Den skillnad som en förare upplever med en sådan drift i förhållande till drift med ett konventionellt fordon är väsentligen endast att fordonet framförs med en lägre växel än den ilagda växeln i växellådan. Styrenheten kan vara är anpassad att styra förbränningsmotorn med ett förhöjt varvtal som är relaterat till en faktor gånger växellådans ingående axels varvtal. Faktorns storlek beror på energilagrets laddningsnivå. Vid mycket låg laddningsnivå i energilagret används en högre faktor än om laddníngsnívån endast är låg. I takt med att laddningsnivån stiger kan även faktorn korrigeras.

Enligt en alternativ utföringsform av föreliggande uppfinning är styrenheten anpassad att styra förbränningsrnotorns varvtal då laddningsnivån är lägre än gränsnivån med ett förhöjt varvtal som är relaterat till begärt drivmoment av fordonet. I detta fall höjs förbränningsmotorns varvtal i takt med att föraren trycker ned gaspedalen. Under en normal startprocess av hybridfordonet är förbränningsmotoms varvtal irlitialt väsentligen konstant oberoende av gaspedalens läge. Styrenheten kan vara anpassad att styra förbränningsmotorn med ett förhöjt varvtal som är relaterat till en faktor gånger det begärda drivmomentet av fordonet. Faktorns storlek beror även här på energilagrets laddningsnivå. Vid mycket låg laddningsnivå i energilagret används en högre faktor än om laddningsnivån endast är låg. Även här kan nämnda faktor korrigeras då laddningsnivån i energilagret ändras.

Enligt en ytterligare alternativ utföringsfonn av föreliggande uppfinning är styrenheten anpassad att styra förbränningsmotom med ett förhöjt varvtal som är relaterat till en kombination av växellådans ingående axels varvtal och det begärda drivmomentet av 10 15 20 25 30 35 fordonet . En detta fall styrs förbränningsmotorn med ett förhöjt varvtal som bestäms av en kombination av de två alternativen. Med fördel utnyttjas även här en faktor som är relaterad till laddningsnivån i energilagret.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen är förbränningsmotorns utgående axel förbunden med solhj ulet hos planetväxeln, växellådans ingående axel förbunden med planethjiilhållaren hos planetväxeln och den elektriska maskinens rotor förbunden med ringhjulet hos planetväxeln. Med en sådan utformning kan de ingående komponentema ges en kompakt konstruktion. Solhjulet och planethjulhållaren kan vara förbundna med förbränningsmotorns utgående axel respektive växellådans ingående axel med hjälp av splines-förband eller liknande. Därmed garanteras att solhjulet roterar med samma varvtal som förbränningsmotoms utgående axel och att planethjulhållaren roterar med samma varvtal som växellådans ingående axel. Rotorn hos den elektriska maskinen kan vara fast anordnad på en utvändig perifer yta hos ringhjulet. Ringhjulets invändiga perifera yta är i regel försedd med kuggar.

Ringhjulets utvändiga perifera yta är i regel slät och lämpar sig mycket väl för att bära upp rotorn hos den elektriska maskinen. Ringhj ulet och rotom hos den elektriska maskinen bildar därmed en roterbar enhet. Alternativt kan rotorn hos den elektriska maskinen vara förbunden med ringhjulet via en transmission. Det är dock möjligt att förbinda förbränningsmotorns utgående axel, växellådans ingående axel och den elektriska maskinens rotor med någon av de övriga komponentema hos planetväxeln Det inledningsvis angivna syftet uppnås även med förfarandet enligt patentkraven 11- 20.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA I det följ ande beskrivs, såsom exempel, föredragna utföringsforrner av uppfinningen med hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: Fig. 1 visar en drivlina hos ett fordon med ett drivsystem enligt föreliggande uppfinning, Fig. 2 visar drivsystemet mer i detalj, F ig. 3 visar hur olika parametrar kan variera vid en startprocess av fordonet vid normal drift, 10 15 20 25 30 35 Fig. 4 visar hur olika parametrar kan variera vid en startprocess av fordonet vid drift för att upprätthålla energilagrets laddning och Fig. 5 visar hur energilagrets laddningsnivå kan variera under rangering.

DETALJERAD BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER AV UPPFINNINGEN Pig. 1 visar en drivlina för ett tungt fordon 1. Drivlinan innefattar en fórbrärmingsmotor 2, en växellådafi, ett antal drivaxlar 4 och drivhjul 5. Mellan förbrännjngsmotorn 2 och växellådan 3 innefattar drivlinan ett mellanliggande parti 6.

Fig. 2 visar komponenterna i det mellanliggande partiet 6 mer i detalj.

Förbränningsmotom 2 är försedd med en utgående axel 2a och växellådan 3 med en ingående axel 3ai det mellanliggande partiet 6. Förbränningsmotoms utgående axel 2a är koaxiellt anordnad i förhållande till växellådans ingående axel 3a.

Förbränningsmotorns utgående axel 2a och växellådans ingående axel 3a är roterbart anordnade runt en gemensam rotationsaxel 7. Det mellanliggande partiet 6 innefattar ett hus 8 som innesluter en elektrisk maskin 9 och en planetväxel. Den elektriska maskinen 9 innefattar på sedvanligt sätt en stator 9a och en rotor 9b. Statom 9a innefattar en statorkärna som är fäst på lämpligt sätt på husets 8 insida. Statorkärnan innefattar statorns lindningar. Den elektriska maskinen 9 är anpassad att under vissa driftstillfällen utnyttja lagrad elektrisk energi för att tillföra drivkraft till växellådans ingående axel 3a och under andra driftstillfällen utnyttja växellådans ingående axels 3 rörelseenergi för att generera och lagra elektrisk energi.

Planetväxeln är anordnad väsentligen radiellt invändigt om den elektriska maskinens» stator 9a ochrotor 9b. Planetväxeln innefattar på sedvanligt sätt ett solhjul 10, ett ringhjul ll och en planethjulhållare 12. Planethjulhållaren 12 bär upp ett antal kugghjul 13 som är roterbart anordnade i ett radiellt utrymme mellan solhjulets 10 och ringhjulets 11 kuggar. Solhjulet 10 är fast på en perifer yta hos förbränningsmotorns utgående axel 2a. Solhjulet 10 och fórbränningsmotorns utgående axel 2a roterar som en enhet med ett forsta varvtal nl. Planethjulhållaren 12 innefattar ett fästparti 12a som är fast på en perifer yta hos växellådans ingående axel 3a med hjälp av ett splines- förband 14. Med hjälp av detta förband kan planethj ulhållaren 12 och växellådans irrgående axel 3a rotera som en enhet med ett andra varvtal m2. Ringhjulet 11 innefattar en utvändig perifer yta på vilken rotorn 9b är fast monterad. Rotom 9b och ringhjulet 11 utgör en roterbar enhet som roterar med ett tredje varvtal n3. 10 15 20 25 30 35 Då det mellanliggande partiet 6 mellan förbränningsmotorn 2 och växellådan 3 i ett fordon är begränsat erfordras att den elektriska maskinen 9 och planetväxeln utgör en kompakt enhet. Planetväxelns komponenter 10- 12 anordnas här väsentligen radiellt invändigt om den elektriska maskinens stator 9a. Rotorn 9b hos den elektriska maskinen, ringhjulet ll hos pianetväxeln, förbränningsrnotorns utgående axel 2a och växellådans ingående axel 3a är här roterbart anordnade runt en gemensam rotationsaxel 5. Med ett sådant utförande upptar den elektriska maskinen 9 och planetväxeln en relativt litet utrymme.

Fordonet innefattar en låsmekanism som är förbar mellan ett första öppet läge i vilken planetväxelns tre komponenterl 0-12 tillåts rotera med olika varvtal och ett andra låst läge i vilket den låser ihop två av planetvåxelns komponenter 10, 12 så att planetväxelns tre komponenter 10-12 roterar med samma varvtal. I denna uttöringsforrn innefattar låsmekanismen ett förskjutbait kopplingsorgan 15.

Kopplingsorganet 15 är fäst på förbränningsmotoms utgående axel 2a med hjälp av ett splines-förband 16. Kopplingsorganet 15 är i detta fall vridfast anordnat på förbränningsmotorns utgående axel 2a och förskjutbart anordnat i en axiell riktning på forbränningsmotorns utgående axel 2a. Kopplingsorganet 15 innefattar ett kopplingsparti 15a som är iörbindbart med ett kopplingsparti 12b hos planethjulhållaren 12. Låsmekanisrnen innefattar ett schematiskt visat förskjutningsorgan 17 är anpassat att förskjuta kopplingsorganet 15 mellan det första fria läget 11 då kopp1ingspartierna15a, 12b inte är i ingrepp med varandra och det andra låsta läget I; då kopplingspartiema 15a, 12b är i ingrepp med varandra. det forsta öppna läget kan förbränningsrnotorns utgående axel 2 och växeilådans ingående axel 3 rotera med olika varvtal. Då kopplingspartierna 15a, 12b är i ingrepp med varandra kommer förbränningsmotorns utgående axel 2 och växellådans ingående axel 3 att rotera med samma varvtal.

En elektrisk styrenhet 18 är anpassad att styra förskjutningsorganet 17. Styrenheten 18 är även anpassad att avgöra vid vilka. tillfällen som den elektriska maskinen 9 ska arbeta som motor och vid vilka tillfällen som den ska arbeta som generator. För att avgöra detta kan styrenheten 18 mottaga aktuell information från lämpliga driftsparametrar. Styrenheten 18 kan vara en dator med lämplig programvara för detta ändamål. Styrenheten 18 styr även en schematiskt visad regleringsutrustning 19 som reglerar flödet av elektrisk energi mellan ett energilager 20 och den elektriska 10 15 20 25 30 35 maskínens stator 9a. Vid tillfällen som den elektriska maskinen 9 arbetar som motor , tillförs lagrad elektrisk energi från energilagret 20 till statom 9a. Vid tillfällen som den elektriska maskinen arbetar som generator tillförs elektrisk energi från statom 9a till energilagret 20. Energilagret 20» levererar och lagrar elektrisk energi med en märkeffekt av storleksordningen 200-800 Volt. Styrenheten 18 mottar information från ett mätinstrument 21 avseende energilagrets laddningsnivå q. Styrenheten 18 mottar information från en sensor 22 som avkäriner en gaspedals läge. Gaspedalens läge motsvarar det drivmoment som föraren önskar tillföra fordonet 1. Fordonet 1 är utrustad med en motorstymingsfurildion 26 med vilken förbränningsmotoms varvtal n; kan regleras. Styrenheten 18 har, exempelvis, möjlighet att aktivera motorstymingsfiinktionen 26 vid i och urläggning av växlar i växellådan 3 för att skapa ett momentlöst tillstånd i växellådan 3.

Pig. 3 visar en startprocess av fordonet där styrenheten 18 mottagit information från mätinstrumentet 21 som indikerar att batteriets laddningsnivå q är lika med eller högre än en gränsnivå qo som energilagret 20 bör ha vid start for att fordonet 1 ska kunna startas på ett norrnalt sätt. Styrenheten 18 kommer därmed att utföra en normal start av fordonet och styra motorstymingsfunktionen 26 så att förbränningsmotorn 2 bibehåller sitt tomgångsvarvtal under startprocessen. Fig. 3 visar i kurvform hur förbränningsmotorns utgående axels varvtal 111, växellådans ingående axels varvtal ng, den elektriska maskinens varvtal ng och strömmen I till energilagret 20 kan variera under en sådan normal startprocess av fordonet l. Förbrännjngsmotoms utgående axels varvtal nl visas med en heldragen linje, växellådans ingående axels varvtal n; visas med en prickad linje, den elektriska maskinens varvtal n; visas med en streckprickad linje och strömmen I till energilagret 20 visas med en streckad linje. Förhållandet mellan solhjulets 9 kuggantal 21 och ringhjulets 10 kuggantal z; är i detta exempel zl/ zg= 0,7.

Vid t= 0 har förbränningsmotorn 2 startat och drivs med ett tomgångsvarvtal som i detta fall är 500 rpm. Växellådans ingående axel 3a är stillastående och har således initialt varvtalet n2= 0 rpm. I och med att alla komponenter i planetväxeln är förbundna med varandra med en bestämd utväxling erhåller ringhjulet 1 1 ett initialt varvtal n; som bestärns av de två övriga varvtalen m, ng. Med ovan nämnda utväxling 21/ z2= 0,7 får ringhjulet varvtalet n3= -350 rpm. Ringhjulet ll roterar således initialt i en motsatt riktning i förhållande till solhjulet 10. Styrenheten 18 styr regleringsmekariismen 19 så att den elektriska maskinen 9 tillhandahåller ett moment. som bromsar ringhjiilet 1 1. Därmed genereras elektrisk energi och ström I leds initialt 10 15 20 25 30 35 från den elektriska maskinen 9 till energilagret 20. Växellådans ingående axel 3a erhåller drivmoment som bestäms av fórbränningsmotorns moment och den elektriska maskinens bromsande moment. Detta moment drar igång växellådans ingående axel 321 så att den börjar rotera, dvs. n; blir större än noll och fordonet 1 startar.

Styrenheten 18 mottar information från sensorn 22 avseende gaspedalens läge och styr regleringsmekanismen 19 så att den elektriska maskinen och fórbränningsmotorn tillför ett moment till växellådans ingående axel 3a så att fordonet l erhåller det av gaspedalens läge indikerade drivmomentet. Styrenheten 18 styr motorvarvtalsfuriktionen 26 så att förbränningsmotorns varvtal nl hålls konstant. När växellådans ingående axels varvtal n; ökar resulterar det i att den elektriska maskinens 9 negativa varvtal n; reduceras då förbränningsmotorns varvtal n1 samtidigt är konstant. Vid tidpunkten t, har växellådans ingående axels varvtal ng ökat till ett värde så att den elektriska maskinens negativa varvtal n; helt har eliminerats. Tidpunkten ta kan vara av storleksordningen 0,5 sekunder. Vid den fortsatta driften roterar den elektriska maskinens rotor 11 med ett positivt varvtal 113. Därmed kommer elektrisk energi fiån energilagret 20 att förbrukas och ström I leds från energilagret 20 till den elektriska maskinen 9. Efter att tidpunkten ta har passerats ökar strömmen som leds från energilagret till den elektriska maskinen 9 med växellådans ingående axels varvtal n; och fordonets hastighet. Vid tidpunkten tb har ungefär lika ström törbrukats som initialt genererades i energilagret 20 under startprocessen. Tidpunkten th kan vara av storleksordningen l sekund. Vid fortsatt drift av fordonet med fórbränningsmotor 2 på tomgångsvarvtal och med ilagd startväxel förbrukas en relativt stor mängd elektrisk energi. Om fordonet 1 under en längre period drivs i ett sådant driftstillstånd sjunker energilagrets laddningsnivå markant. Det kan, exempelvis, vara fallet vid rangering då fordonet 1 framförs korta sträckor med en låg hastighet mellan start och stopp. Om normal drift tillämpas finns det här en risk att energilagret 20 laddas ur helt.

Fig. 4 visar en startprocess av fordonet där styrenheten 18 mottagit information fiån mätinstrumentet 21 som indikerar att batteriets laddningsnivå q är lägre än den gränsnjvå qg som energilagret 20 bör ha vid start för att fordonet ska kunna startas och drivas på ett normalt sätt. Energilagret 20 har ett laddningsbehov då laddningsnivån q är under gränsnivån qg. Styrenheten 18 noterar även hur mycket lägre laddningsnivån q är än gränsnivå qg. På motsvarande sätt som i Fig. 3 har fórbränningsmotorn 2 vid t=0 ett tomgångsvarvtal av 500 rpm, växellådans ingående axel 3a ett varvtal n2= 0 rpm och den elektriska maskinens rotor 9b ett varvtal n3= -3 50 rpm. Styrenheten 18 10 15 20 25 30 35 10 kommer i detta fall att tillhandahålla en alternativ drift av fordonet 1 för att upprätthålla att energilagrets laddningsnivå q.

Styrenheten 18 mottar information från sensorn 22 avseende gaspedalens läge och därmed det drivmoment som föraren önskar tillföra fordonet l. Med hjälp av denna information styr styrenheten 18 regleringsmekanismen 19 och motorstyrningsfunktionen 26 så att den elektriska maskinen 9 och förbränningsmotorn 2 ger växellådans ingående axel ett moment som motsvarar det önskade drivmomentet av fordonet l. I detta fall att styr styrenheten 18 motorstyrningsfinlktionen 26 så att förbränningsmotorn 2 erhåller ett förhöjt varvtal n1+ som är relaterat till en faktor gånger växellådans ingående axels varvtal n; och fordonets hastighet med ilagd växel i växellådan 3. Närnnda faktors storlek beror på hur låg energilagrets laddningsnivå q är i förhållande till gränsnivån qo. Vid en laddningsnivå q i energilagret 20 som klart understiger gränsnjvån qÛ används en högre faktor än om laddníngsnivån q i energilagret 20 mer marginellt understiger gränsnivån qo. I och med att förbränningsmotorns varvtal n1 ökar med växellådans ingående axels varvtal n; kan det negativa varvtalet ng, hos den elektriska maskinens rotor 9b upprätthållas under än längre tidsperiod än tidpunkten ta. Därmed tillförs ström I till energilagret 20 under en förlängd tidsperiod vilket resulterar i att laddningsnivån q i energilagret 20 ökar.

Relationen mellan förbränningsmotorns' varvtal nl och fordonets ökande hastighet upplevs naturlig av föraren.

Alternativt kan styrenheten 18 styra motorstyrningsfiirflctionen 26 så att förbränningsmotorri erhåller ett förhöjt varvtal nn som är relaterat till en faktor gånger det begärda drivmomentet av fordonet. Nämnda faktors storlek beror även i detta fall på hur låg energilagrets laddningsnivå q är i förhållande gränsnivån qo. Om föraren önskar driva fordonet med ett konstant drivmoment kan även i detta fall förbränningsmotorns varvtal n; öka med tiden på ett motsvarande sätt som visas i Fig. 4. Även i detta fall upprätthålls det negativa varvtalet ng hos den elektriska rnaskinens rotor 9b en längre tidsperiod än till tidpunkten ta. Ström I leds således under en längre tidsperiod från den elektriska maskinen 9 till energilagret 20 vilket resulterar i att energilagrets 20 laddningsnivå q höjs. I detta fall ökar förbränningsmotorns varvtal allt eftersom gaspedalen trycks ned vilket även upplevs som naturligt för en förare.

Upplevelsen i detta fall blir detsamma som vid start med tung last av ett konventionellt fordon där varvtalet höjs om förbränningsmotorns 2 moment på tomgång inte räcker till för att starta fordonet 1. 10 15 20 25 30 35 11 Fig. 5 visar hur energilagrets laddningsnivä q kan ändras under ett rangeringsarbete med hybridfordonet 1. Laddningsrrivån qmin innebär att energilagret nästan är helt urladdat. Laddníngsnivån qmm måste under alla omständigheter upprätthållas. Vid tidpunkten t=0 startar fordonet 1. Styrenheten 18 mottar i detta fall information från mätinstrrrmentet 21 som indikerar att energilagrets 20 laddningsnivå q klart överstiger gränsnivån qO. Därmed kan fordonet 1 startas och drivas på normalt sätt. Under driftsprocessen ökar energilagrets 20 laddningsnívå initialt för att sedan sjunka till en lägre laddningsnivå vid tidpunkten t; då föraren stoppar fordonet. Energilagrets 20 laddningsnivå q följ er en väsentligen motsvarande formad kurva som strömkurvan I Fig. 3. Vid tidpunkten t1 startar fordonet 1 igen. Styrenheten 18 mottar information från mätinstrumentet 21 som indikerar att energilagrets 20 laddningsnivå q fortfarande överstiger gränsnivån qg. Därmed kan fordonet 1 även i detta fall startas och drivas på ett normalt sätt. Fordonet l stannat och startar därefter väsentligen direkt om vid tidpunkten tg och proceduren enligt ovan upprepas. Det kan konstateras att energilagrets laddningsnivå q sjunker successivt för varje start och stopp av fordonet vid normal drift då fordonet 1 framförs med låg hastighet och ilagd startväxel. Då fordonet l ska starta vid tidpunkten tg harenergilagrets 20 laddningsnivå q sjunkit till ett lägre värde än gränsnivån qg. Styrenheten 18 uppskattar hur mycket lägre laddningsnivån q är än gränsnivån qO. Styrenheten 18 styr förbränningsmotorn 2 med ett förhöjt varvtal n1+ som är relaterat till en faktor f gånger växellådans ingående axels varvtal ng eller begärt drivmornent av fordonet. Nämnda faktor är således relaterad till hur mycket lägre laddningsnivån q är än gränsnivån qfi. I detta fall ökar energilagrets 20 laddningsnivä på motsvarande sätt som vid en normal start. Batteriets laddningsnivå q följer en väsentligen motsvarande formad kurva som strörnkurvan I i Fig. 4.

Energilagrets laddningsnivå q ökar initialt till en nivå ovanför gränsnivän qg varefter den faller ned till gränsnivån qg. Fordonet stannar och startar om vid t4. Styrenheten 18 kan korrigera nämnda faktor under drift då energilagrets 20 laddningsnivå q ändras i förhållande till gränsnivån qg.

Vid t4 har energilagret 20 en laddningsnivå q som motsvarar gränsnivån qO. Fordonet l ges därmed en normal start. Laddningsnivån stiger inledningsvis varefter den sjunker ned mot gränsnivån qO. I detta fall förhindras energílagrets laddningsnivå att sjunka under gränsvärdet qg. Styrenheten 18 mottar i detta fall kontinuerligt information från mätinstrumentet 21. Då styrenheten 18 erhåller information som indikerar att energilagrets laddningsnivå q har sjunkit ned till grånsnivån qO höj er styrenheten 18 10 12 törbränningsinotorns varvtal n; så att energilagrets laddningsnivå q inte sjunker ytterligare. Därefter styr styrenheten 18 fórbränningsmotorns varvtal så att gränsnivån qÛ inte underskrids. Så fort fordonet kommer upp i en hastighet v; vid vilken kopplingsorganet kan forskj utas till det första läget kan energilagret laddas av förbränningsmotorn 2 då den i detta läge är förbunden med den elektriska maskinen 9.

Uppfinrmjngen är på intet sätt begränsad till den på ritningarna beskrivna uttöringsforrrien utan kan varieras fiitt inom patentkravens ramar. Exempelvis så kan en transmission med en utväxling anordnas mellan rotorn 9 och ringhjulet 11. Rotom 9 och ringhjulet ll behöver således. inte rotera med samma varvtal.

Claims (23)

'10 15 20 25 30 35 13 Patentkrav

1. Drivsystem för ett fordon (l), varvid drivsysternet innefattar en förbränningsrnotor (2) med en utgående axel (2a), en motorstyrningsfinilction (26) som möjliggör styrning av förbränningsmotorns varvtal, en växellåda (3) med en ingående axel (3 a), en elektrisk maskin (9) som innefattar en stator (9a) och en rotor (9b), ett energilager (20) som är förbundet med den elektriska maskinen (9) och en planetväxel som innefattar ett solhjul (10), ett ringhjul (1 1) och en planethjulhållare (12), varvid för- bränningsmotorns utgående axel (2a) är förbunden med en första av nämnda komponenter hos planetväxeln så att en rotation av denna axel (2a) leder till en rotation av denna komponent, varvid växellådans ingående axel (3 a) är förbunden med en andra av nämnda komponenter hos planetväxeln så att en rotation av denna axel leder till en rotation av denna komponent och den elektriska maskinens rotor (9b) är förbunden med en tredje av nämnda komponenter hos planetväxeln så att en rotation av rotom leder till en rotation av denna komponent, kännetecknat av att drivsystemet innefattar en styrenhet (18) som är anpassad att mottaga information avseende energilagrets (20) laddningsnivä (q), att avgöra om laddningsnivån (q) är lägre än ett gränsnivå (qo) vid vilken energilagret (20) har ett laddningsbehov och om så är fallet styra motorstyrningsfunktionen (26) så att förbränningsmotorn (2) erhåller ett förhöjt varvtal (n1+) i förhållande till varvtalet (nl) då energilagret (20) inte har något laddningsbehov.

2. Drivsystem enligt krav 1, kännetecknat av att styrenheten (18) är anpassad att mottaga information om energilagrets (20) laddningsnivå (q) då fordonet (1) har en lägre hastighet än en förbestämd hastighet (V2) och att' avgöra om laddningsnivån (q) är lägre än nämnda gränsnivå (qo) för start av fordonet vid normal drift.

3. Drivsystern enligt krav 1 eller 2, kärmetecknat av att styrenheten (18) är anpassad att styra förbränningsmotorns varvtal (111) då laddníngsnivån (q) är lägre än närrmda gränsnivå (qü) så att den elektriska maskinens rotor (9b) erhåller en rotationsriktriing vid vilken den laddar energilagret (20).

4. Drivsystem enligt något av föregående krav, känneteeknat av att styrenheten (18) är anpassad att, vid tillfällen då energilagrets (20) laddningsnivå är lägre än nämnda gränsnivå (qg), gradera energilagrets (20) låga laddningsnivå och öka förbränningsmotorns varvtal i beroende av denna gradering. 10 15 20 25 30 35 14

5. Drivsystem enligt något av föregående krav, känneteclcnat av att styrenheten (18) är anpassad att styra förbränningsmotorns varvtal då laddningsnivån (q) är lägre än nämnda gränsnivå (qg) med ett förhöjt varvtal (nu) som är relaterat till växellådans ingående axels varvtal (ng).

6. Drivsystem enligt krav 5, kännetecknat av att styrenheten (18) är anpassad att styra törbränningsmotorn (2) med ett förhöjt varvtal (nu) som är relaterat till en faktor (t) gånger växellâdans ingående axels varvtal (ng).

7. Drivsystern enligt något av de föregående kraven 1 till 4, känneteeknat av att styrenheten (18) är anpassad att styra förbränningsmotorns varvtal då laddningsnivån (q) är lägre än nämna gränsnivå (qg) med ett förhöjt varvtal (n1+) som är relaterat till begärt drivmoment av fordonet (1).

8. Drivsystem enligt krav 7, kärinetecknat av att styrenheten (18) är anpassad att styra förbränningsmotorn (2) med ett förhöjt varvtal (nu) som är relaterat till en faktor (i) gånger det begärda drivmomentet av fordonet (1).

9- Drivsystem enligt krav 5 och 7, kännetecknat av att styrenheten (18) är anpassad att styra förbränningsmotorn (2) med ett förhöjt varvtal (n1+) som är relaterat till en kombination av växellådans ingående axels varvtal (m2) och förarens begärda drivmoment av fordonet (l).

10. Drivsystem enligt något av föregående krav, känneteeknat av att förbränningsmotorns utgående axel (2a) är förbunden med solhjulet (10) hos planetväxeln, att växellådans ingående axel (3 a) är förbunden med planethjulhållaren (12) hos plarietväxeln och att den elektriska maskinens rotor (9b) är förbunden med ringhjulet (11) hos planetväxeln.

11. Förfarande rör drift av ett fordon (1), varvid fordonet innefattar en förbränningsmotor (2) med en utgående axel (2a), en motorstyrningsfuriktion som möjliggör styrning av törbränningsmotoms varvtal, en växellåda (3) med en ingående axel (3 a), en elektrisk maskin (9) som innefattar en stator (9a) och en rotor (9b), ett energilager (20) som är förbundet med den elektriska maskinen (9) och en planetväxel som innefattar ett solhjul (10), ett ringhjul (11) och en planethjulhållare ( 12), varvid 10 15 20 25 30 35 15 förbränningsmotorns utgående axel (2a) är förbunden med en första av nämnda komponenter hos planetväxeln så att en rotation av denna axel (2a) leder till en rotation av denna komponent, varvid växellådans ingående axel (3a) är förbunden med en andra av nämnda komponenter hos planetväxelri så att en rotation av denna axel leder till en rotation av denna komponent och den elektriska rnaskinens rotor (9b) är förbunden med en tredje av nämnda komponenter hos planetväxeln så att en rotation av rotorn leder till en rotation av denna komponent, kännetecknat av stegen att mottaga information avseende energilagrets (20) laddningsnivå (q), att avgöra om laddningsnivån. (q) är lägre än ett gränsnivå (qg) vid vilken energilagret (20) har ett laddningsbehov och om så är fallet styra motorstyrningsfiinktionen (26) så att förbränningsmotorn (2) erhåller ett förhöjt varvtal (nn) i förhållande till varvtalet (nl) då energilagret (20) inte har något laddningsbehov.

12. Förfarande enligt krav 11, känneteeknat av steget att mottaga information om energílagrets (20) laddningsnivå (q) då fordonet (1) har en lägre hastighet än en förbeståmd hastighet (V2) och att avgöra om laddníngsnivån (q) är lägre än nämnda gränsnivå (qo).

13. Förfarande enligt krav l I eller 12, kännetecknat av steget att styra törbränningsmotorns varvtal (m) då laddningsnivån (q) är lägre än nämnda gränsnivå (qo) så att den elektriska maskinens rotor (9b) erhåller en rotationsriktning vid vilken den laddar energilagret (20).

14. Förfarande enligt något av föregående krav ll - 13, kånnetecknat av steget att, vid tillfällen då energilagrets (20) laddningsnivå är lägre än nämnda gränsnivå (qg), gradera energilagrets (20) låga laddningsnivå och ge forbränningsmotorns ett förhöjt varvtal (nu) i beroende av denna gradering. \

15. F örfarande enligt något av föregående krav ll - 14, kännetecknat av steget att styra törbrärmingsmotoms varvtal då laddningsnivån (q) är lägre än nämnda gränsnivâ (qfl) med ett förhöjt varvtal (n1+) som relaterat till växellådans ingående axels varvtal (112)-

l6. Förfarande enligt krav 15 , kännetecknat av steget att styra förbränningsmotorn (2) med ett förhöjt varvtal (nd) som är relaterat till en faktor (t) gånger växellådans ingående axels varvtal (m2). 10 15 20 25 30 16

17. Förfarande enligt något av de föregående kraven 11 - 14, kännetecknat av steget att styra förbränningsmotorns varvtal då laddningsnivån (q) är lägre än nämnda gränsnivå (qü) med ett förhöjt varvtal (nu) som är relaterat till begärt drivmoment av fordonet (1)-

18. Förfarande enligt krav 17, kärmetecknat av steget att styra förbrärmingsmotorn (2) med ett förhöjt varvtal (ngt) som är relaterat till en faktor (f) gånger det begärda drivmomentet av fordonet (1).

19. Förfarande enligt krav 15 och 17, kännetecknat av steget att styra förbrärmingsmotorn (2) med ett förhöjt varvtal (ny) som är relaterat till en kombination av växellådans ingående axels varvtal (ng) och det begärda drivmomentet av fordonet (1).

20. Förfarande enligt något av de föregående kraven 11-19, kärmetecknat av stegen att förbinda förbränningsmotorns utgående axel (2) med solhjulet (9) hos planetväxeln, att förbinda växellådans ingående axel (3) med planethjulhållaren (11) hos planetväxeln och att förbinda den elektriska maskinens rotor (8) med ringhjulet (10) hos planetväxeln.

21. Datorprogram innefattande datorprogramkod för att bringa en dator att implementera ett förfarande enligt något av kraven l1~20 när datorprogramkoden exekveras i datorn.

22. Datorprogramprodukt innefattande ett datalagringsmedium som är läsbart av en dator, varvid datorprogramkoden hos ett datorprogram enligt krav 21 är lagrad på datalagringsmediet.

23. Fordon innefattande ett drivsystem enligt något av kraven 1-10