DE10012497A1 - Auxiliary drive and motor/generator combination for automobile has continuously variable induction coupling provided by 2 pole wheels coupled via variable magnetic field - Google Patents

Auxiliary drive and motor/generator combination for automobile has continuously variable induction coupling provided by 2 pole wheels coupled via variable magnetic field

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DE10012497A1 DE2000112497 DE10012497A DE10012497A1 DE 10012497 A1 DE10012497 A1 DE 10012497A1 DE 2000112497 DE2000112497 DE 2000112497 DE 10012497 A DE10012497 A DE 10012497A DE 10012497 A1 DE10012497 A1 DE 10012497A1
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Abstract

The auxiliary drive and motor/generator combination has the automobile engine (1) followed by an induction coupling (2), provided with 2 pole wheels (7,9) which are coupled together via a variable magnetic field, providing a regulated slip between the pole wheels, for determining the output revs of the induction coupling.

Description

Die Erfindung betrifft einen stufenlosen KFZ-Nebenaggregateantrieb mit den in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 2 angegebenen Merkmalen.The invention relates to a stepless motor vehicle auxiliary drive with the in the preambles of Claims 1 and 2 specified features.

Bei KFZ-Nebenaggregaten /01; 02/ besteht die bekannte Erfordernis, daß sie bereits im unteren Dreh­ zahlbereich des Antriebsmotors ihre volle Leistung erbringen müssen, in manchen Fällen ihnen sogar unter diesen Betriebsbedingungen der höchste Leistungsbedarf abverlangt wird. Dies bedingt, daß sie für die unteren Drehzahlbereiche ausgelegt sein müssen. Dadurch entstehen bei herkömmlicherweise starr angetriebenen Nebenaggregaten in den oberen Drehzahlbereichen erhöhte Verluste, vor allem auch erhöhte überschüssige Leistungsangebote, die sich schließlich, ebenfalls auf den Gesamtenergiehaushalt der Antriebskonzeption bezogen, als Verluste auswirken /01; 02; 03/. Ein weiterer gravierender Nach­ teil dabei ist, daß bei hohen Drehzahlen die Geräuschemission stark ansteigt, insbesondere bei Strömungsmaschinen (z. B. Lüfter, Pumpen und Kompressoren). Die Verlustproblematik und -Einspar­ thematik wird auch unter /01 bis 05/ näher behandelt. Hierzu vorweggenommen erwähnt sei auch der nachteilige Tatbestand, daß häufig Nebenaggregate sowohl im unteren als auch im oberen Drehzahl­ bereich einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen. Nachteilig wirkt sich hierzu der erhöhte Leistungs­ bedarf und -Anteil der Nebenaggregate im innerstädtischen KFZ-Einsatz mit seinen hohen Go-and Stop-Phasen aus. Bei solchem weitgehenden Leerlaufbetrieb des Antriebsmotors ist sein Wirkungsgrad extrem schlecht, sodaß ein relativ hoher Primärenergieverbrauch vorliegt, der etwa dem drei bis vier­ fachen des reinen mechanischen Leistungsbedarfes der Nebenaggregate entspricht.For vehicle auxiliary units / 01; 02 / there is the known requirement that it is already in the lower rotation number range of the drive motor have to provide their full performance, in some cases even to them the highest power requirement is required under these operating conditions. This means that they must be designed for the lower speed ranges. This results in conventional rigidly driven ancillaries in the upper speed ranges increased losses, especially increased excess services, which ultimately, also affect the overall energy balance related to the drive concept, impact as losses / 01; 02; 03 /. Another serious after Part of it is that at high speeds, the noise emissions increases sharply, especially at Fluid machines (e.g. fans, pumps and compressors). The loss problem and saving the topic is also dealt with under / 01 to 05 /. For this purpose, the disadvantageous fact that often auxiliary units in both the lower and the upper speed range have poor efficiency. The increased performance has a disadvantage Requirement and share of the auxiliary units in inner-city vehicle use with its high go-and Stop phases off. With such extensive idle operation of the drive motor, its efficiency is extremely bad, so that there is a relatively high primary energy consumption, about three to four times the pure mechanical power requirement of the auxiliary units.

In Anbetracht der aktuellen Bestrebungen und auch der bereits erziehen Fortschritte auf dem Gebiet der Treibstoffeinsparung ist somit auch die Senkung der Nebenverbräuche der sich zunehmend auswei­ tenden, dem Fahrkomfort und der Sicherheit dienenden Einrichtungen äußerst relevant.In view of the current aspirations and also those already advancing in the field of education Saving fuel is therefore also a reduction in secondary consumption, which is increasingly evidenced facilities that are extremely convenient for driving comfort and safety.

Neben diesen Energieaspekten ist in Anbetracht der CO2, - und sonstiger Abgasmiseren auch die Verminderung der Verluste der Nebenaggregate im KFZ in dieser Hinsicht von essentieller, globaler Bedeutung.In addition to these energy aspects, in view of the CO 2 and other exhaust emissions, reducing the losses of the auxiliary units in the vehicle is of essential global importance in this regard.

Außerdem wirkt sich der Bauaufwand von Aggregaten und Komponenten - besonders im aktuellen Fall des Mobileinsatzes - auch erheblich auf ihre Wirtschaftlichkeit aus. So können mittels Drehzahlvari­ ationen wirtschaftliche, nützliche Vorteile erzieh werden, in dem z. B. einerseits durch Heraufsetzen der NE-Aggregatedrehzahlen bei niedrigen Motordrehzahlen die Aggregateausführungen kleiner gehalten werden, andererseits wird durch Vermeidung hoher (meist nutzloser) Betriebsdrehzahlen an den Nebenaggregaten deren Verschleiß vermindert und somit die Lebensdauer erhöht. In addition, the construction effort of units and components has an impact - especially in the current case of mobile use - also significantly on their economy. So with speed vari economic, useful benefits are brought up, in which e.g. B. on the one hand by increasing of the NE unit speeds at low engine speeds, the unit versions are smaller are kept, on the other hand, by avoiding high (mostly useless) operating speeds the auxiliary units their wear is reduced and thus the service life is increased.  

Mit vorliegendem Erfindungsgegenstand soll auch dem Trend der KFZ-Entwicklung nach einem zunehmenden erhöhten Stromverbrauch an Bord /01 bis 06/ und somit der Erfordernis einer gestei­ gerten Stromversorgung entsprochen werden, denn:
bedingt durch den bereits erhöhten und noch zunehmenden Einsatz von dem Komfort und der Sicherheit dienenden elektrischen Verbrauchern, insbesondere für bereits von der einschlägigen Industrie in Vor­ entwicklung befindliche zukunftsorientierte, elektromotorische Zusatzantriebe für Start- und Beschleu­ nigungsvorgänge, die einen sehr hohen Energiedurchsatz bedingen, bedarf es größerer und effizienterer Stromversorgungseinrichtungen an Bord. Auch neueste Entwicklungstendenzen, wie z. B. den Turbo­ lader zur Vermeidung des Turboloches elektrisch anzutreiben, oder herkömmlicherweise auf hydrau­ lischer Basis arbeitende Servosysteme, z. B. Lenk- und Bremshilfen durch elektrische zu ersetzen, erfordern auch erhöhte Stromversorgungen.
The present subject matter of the invention is also intended to meet the trend in motor vehicle development for increasing increased power consumption on board / 01 to 06 / and thus the need for an increased power supply, because:
Due to the already increased and increasing use of comfort and safety serving electrical consumers, especially for future-oriented, electromotive auxiliary drives already in development by the relevant industry for starting and accelerating processes that require a very high energy throughput, this is required larger and more efficient power supply facilities on board. Also the latest development trends, such as B. to drive the turbo charger to avoid the turbo lag, or conventionally working on hydrau lic basis servo systems, for. B. To replace steering and braking aids with electrical, also require increased power supplies.

Diesen Erfordernissen kommt bereits ein in firmenübergreifenden Planungen befindliches zweites Bordnetz entgegen /07/. Noch in Frage steht dazu die Art und Weise der wirtschaftlichen und konstruktiv günstigen Lösungen für solche gesteigerte Bordstromerzeugungseinrichtungen und deren Energiemanagement.A second, which is in cross-company planning, already meets these requirements On-board network opposite / 07 /. The nature of the economic and constructively favorable solutions for such increased on-board power generation facilities and their Energy management.

Eine Einrichtung zur Drehzalregelung eines Nebenaggregateverbundes, wie sie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2 angegeben ist, ist durch /09/ Patent DE Nr 805 596 "Antrieb für Hilfseinrich­ tungen an Kraftfahrzeugen" bekannt. Dieser Veröffentlichung liegen durch die Schaffung eines stufen­ losen Nebenaggregateantriebes zwar gleiche Absichten und Aufgaben wie vorliegendem Erfindungsge­ genstand zu Grunde, jedoch besteht er aus einer Wirbelstrommagnetkupplung, die zwischen dem KFZ- Antriebsmotor und einem Nebenaggregateverbund angeordnet ist. Dessen Drehzahlregelung wird auch durch gesteuerten Schlupf zwischen zwei, einem antriebs- und einem abtriebsseitigen Rotor, die über ein Magnetfeld in kraftschlüssiger Drehverbindung stehen, bewirkt. Damit lassen sich aber nur Ein­ gangsdrehzahlen mindern, bzw. vergleichmäßigen, eine nützliche Anhebung der Ausgangsdrehzahlen, wie es beim KFZ-Einsatz im niedrigen Motordrehzahlbereich geboten erscheint, ist damit nicht möglich. Gravierender Hauptnachteil sind hohe Übertragungsverluste, da die Schlupfleistung, das Produkt aus dem übertragenen Drehmoment und der Schlupfdrehzahl, als reine Verlustleistung auftritt.A device for speed control of an auxiliary unit network, as described in the preambles of Claims 1 and 2 is specified by / 09 / Patent DE No. 805 596 "drive for auxiliary equipment tion on motor vehicles ". This publication is due to the creation of a stage loose auxiliary drive although the same intentions and tasks as the present invention subject, but it consists of an eddy current magnetic coupling that is between the motor vehicle Drive motor and an auxiliary assembly is arranged. Its speed control is also by controlled slip between two, a drive and an output rotor, which over a magnetic field are in a non-positive rotary connection. But this can only be a reduce gear speeds, or even, a useful increase in output speeds, This is not how it appears to be necessary when using the vehicle in the low engine speed range possible. The major disadvantage is high transmission losses, since the hatching performance Product of the transmitted torque and the slip speed, as pure power loss occurs.

Weitere Einrichtungen, die dem gleichen Ziele wie die dem der vorliegenden Erfindung dienen sollen und können, die Schaffung eines stufenlosen Nebenaggregateantriebes verbunden mit Bordstromerzeugungs­ einrichtungen, sind in den Offenlegungsschriften DE 38 12 412 A1, DE 43 30 622 A1 und DE 43 33 907 A1 vorgeschlagen und beschrieben. Sie betreffen eine zwischen dem KFZ-Antriebsmotor und einem Nebenaggregat- oder einem -Verbund angeordnete stufenlose Übertragungskomponente in Form eines Planetengetriebes mit einer Eingangs- und zwei Ausgangsbasen, deren Drehzahlen sich nach bekannten Planetengesetzmäßigkeiten beeinflussen. Eine (erste) Ausgangsbasis steht mit den anzutreibenden Nebenaggregat(en), und die andere (zweite) mit einer oder mehreren in ihrer Leistung regelbaren-, und somit auch drehzahlregelbaren Arbeitsmaschine(n) in Verbindung, deren mechanische Leistung zum Teil dem Antrieb zurückgeführt oder in Form von Strom abgeführt wird.Other facilities serving the same object as that of the present invention and can, the creation of a stepless auxiliary drive combined with on-board power generation devices are in the published documents DE 38 12 412 A1, DE 43 30 622 A1 and DE 43 33 907 A1 proposed and described. They concern one between the motor vehicle drive motor and one Auxiliary unit or a network arranged stepless transmission component in the form of a  Planetary gear with one input and two output bases, the speeds of which are known Influence planetary laws. A (first) starting point is with those to be driven Auxiliary unit (s), and the other (second) with one or more controllable in their performance, and thus also speed-controllable working machine (s) in connection, the mechanical performance of which Part of the drive is returned or dissipated in the form of electricity.

Diese Konzeptionen erfordern und umfassen gegenüber vorliegendem Erfindungsgegenstand weitere mechanische Getriebekomponenten und eine eigenständige bzw. zusätzliche Elektromaschinenaus­ bildung und -Anordnung, was einen wesentlich erhöhten konstruktiven Aufwand bedingt. Auch sind dort die vielfältigen Kombinations- und Einsatzmöglichkeiten mehrerer Elektromaschinen und das hier beanspruchte vorteilhafte Energiemanagement nicht gegeben.Compared to the subject matter of the present invention, these concepts require and include others mechanical transmission components and an independent or additional electrical machine education and arrangement, which requires a significantly increased design effort. Are there too the diverse combination and application options of several electrical machines and this claimed advantageous energy management not given.

Auch sind als stufenlose Übertragungseinrichtungen für Nebenaggregate aus (meist älteren) Offenle­ gungs- oder Patentschriften rein mechanische Drehmomentenwandler bekannt - was aber auch für neue Konzeptionen naheliegend erscheinen könnte. Vorzugsweise waren dabei Umschlingunsgetriebe vorgesehen. Solche Konzeptionen stellen konstruktiv (vor allem bauraummäßig wegen ihrer relativ weit auseinanderliegenden An- und Abtriebsachsen) einen größeren Aufwand dar. Andere Friktionsgetriebe koaxialer Bauweise weisen wiederum bezüglich Lebensdauer und Wartung für den KFZ-Einsatz Nachteile auf. Mechanische Wandler bedürfen allgemein kräftiger Verstell- bzw. Servoelemente, die zusätzliche Bauelemente, wenn nicht gar (Hilfs-)Maschinen darstellen, was wiederum einen nach­ teiligen Aufwand bedeutet. Ferner erfüllen solche Elemente nur unzulänglich die Bedingungen neuzeit­ licher Steuer- und Managementsysteme.Also are as stepless transmission devices for auxiliary units from (mostly older) Offenle mechanical or torque converter known or patent specifications - but also for new ones Conceptions might seem obvious. Belt transmissions were preferred intended. Such concepts represent constructive (especially in terms of installation space because of their relatively wide apart drive and output axes) represent a greater effort. Other friction gear Coaxial design in turn show the lifetime and maintenance for automotive use Disadvantages. Mechanical converters generally require more powerful adjustment or servo elements additional components, if not (auxiliary) machines, which in turn is a partial effort means. Furthermore, such elements only insufficiently meet the conditions of modern times tax and management systems.

Aufgabe und Ziel vorliegender Erfindung ist die Schaffung
The object and aim of the present invention is to create

  • - einer ökonomisch wirksamen und konstruktiv günstigen stufenlosen KFZ-Nebenaggregate-Antriebs­ einrichtung,- An economically effective and structurally favorable stepless motor vehicle auxiliary drive Facility,
  • - einer effizienten, insbesondere den gesteigerten Anforderungen zukunftsorientierter KFZ-Konzep­ tionen gerechtwerdende Bordstromversorgungseinrichtung mit einem ebenso zukunftsorientierten Energiemanagement bei einer konstruktiv günstigen Bordarchitektur.- An efficient, in particular the increased requirements of future-oriented automotive concepts on-board power supply system with an equally future-oriented Energy management with a constructively favorable on-board architecture.

Die Lösungen der genannten Aufgaben werden durch Einrichtungen mit den in den Patentansprüchen und Ausführungsbeispielen angeführten Ausführungsmerkmalen erzielt.The solutions to the stated problems are provided by facilities with the in the claims and exemplary embodiments listed achieved.

Die Hauptvorteile des erfindungsgemäßen Nebenaggregateantriebes bestehen:
The main advantages of the accessory drive according to the invention are:

  • - in einer wirtschaftlichen und konstruktiv günstigen Ausführung von Elektromaschinen sowohl als stufenlose Übertragungseinrichtung als auch als stromerzeugender Generator oder antreibender Motor, - Both in an economical and structurally favorable design of electrical machines stepless transmission device as well as a current-generating generator or driving motor,  
  • - in einer vorteilhaften Einbeziehung eines Klimakompressors mit vorgeschalteter erfindungsgemäßer Elektromaschine als kombiniertes oder integriertes Aggregat zur günstigen Bordstromgewinnung und wirtschaftlichen Steuerung des Klimaprozesses (Fahrgastraumkühlung),- In an advantageous inclusion of an air conditioning compressor with an upstream according to the invention Electric machine as a combined or integrated unit for cheap on-board power generation and economic control of the climate process (passenger compartment cooling),
  • - in einem wirtschaftlichen Energiemanagement zur Bordstromerzeugung und -Speicherung durch eine den verschieden betreibbaren Elektromaschinen zugeordnete elektronische Steuer- und Regeleinrichtung,- in an economical energy management for on-board power generation and storage by a electronic control and regulating device assigned to the various operable electrical machines,
  • - in ihrer schwingungungsdämpfenden Wirkung (im Treibpfad zwischen Verbrennungsmotor und den Nebenaggregaten) Dieses Kriterium wird durch den noch im Steigen befindlichen Einsatz von Zwei- Massen-Schwungrädern besonders aktuell. Denn, bedingt durch die motorfeste kleinere Schwungmasse können sich Schwingungsspitzen bzw. Drehungleichförmigkeiten motorseitig wieder größer ausbilden, wodurch starr vom Motor angetriebene Nebenaggregate (herkömmlicherweise von der dem ZMS abge­ neigten Motorseite) erhöhten Drehschwingungen und somit erhöhten pulsierenden Belastungen unter­ liegen. In Nebenaggregate-Antriebspfaden zur Drehzahlregelung eingesetzte mechanische Wandler unterliegen diesen nachteiligen Belastungen ebenso, was vorliegend austgeschlossen wird.- In their vibration-damping effect (in the drive path between the internal combustion engine and the Ancillary units) This criterion is met by the use of two- Mass flywheels especially current. Because, due to the motor-fixed, smaller flywheel vibration peaks or rotational irregularities on the motor side can develop larger, whereby rigidly driven by the engine ancillaries (traditionally from the ZMS tended motor side) increased torsional vibrations and thus increased pulsating loads lie. Mechanical converters used in auxiliary drive paths for speed control are also subject to these adverse burdens, which is excluded here.

Weitere einzelne Vorteile erfindungsgemäßer Detailausführungen gehen aus den Beschreibungen der Ausführungsbeispiele hervor.Further individual advantages of detailed designs according to the invention can be found in the descriptions of Embodiments emerge.

Der Anmeldungsgegenstand wird nachstehend unter Verweis auf die Zeichnungen erläutert. Hierfür zeigt:The subject of the application is explained below with reference to the drawings. Therefor shows:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Nebenaggregateantriebs-Lichtmaschinenkombination für KFZ, im wesentlichen bestehend aus einer zwischen dem KFZ-Antriebsmotor und einem Nebenag­ gregateverbund angeordneten erfindungsgemäßen stufenlos regelbaren Übertragungseinrichtung mit einer ihr zugeordneten elektronischen Steuer- und Regeleinrichtung. Fig. 1 is a schematic representation of an auxiliary drive-alternator combination for motor vehicles, essentially consisting of a continuously variable transmission device according to the invention arranged between the motor vehicle drive motor and an auxiliary unit with an associated electronic control and regulating device.

Fig. 2. eine Modifikation, bzw. Erweiterung von Fig. 1. FIG. 2 shows a modification or extension of FIG. 1.

Hierbei weist die stufenlos regelbare Übertragungseinrichtung mit ihren, die mechanische Übertragung bewirkenden, vorrangig stromerzeugenden Elektromaschinenkomponenten antriebsseitig weitere Elek­ tromaschinenkomponenten auf, ferner ist einem leistungsstarken, separat vom Hauptmotor angetriebenen Nebenaggregat, bevorzugt Klimakompressor, eine solche erfindungsgemäße, als Kupplung, Lichtmaschine oder Elektromotor betreibbare Elektromaschine vorgeschaltet, die auch auf den Kälteprozeß einen steuernden Einfluß ausübt.Here, the continuously variable transmission device with its mechanical transmission effecting, primarily power-generating electrical machine components on the drive side further elec electric machine components, a high-performance auxiliary unit, which is driven separately from the main engine, is also preferred Air conditioning compressor, such as the invention, as a clutch, alternator or electric motor Operable electric machine upstream, which also have a controlling influence on the cooling process exercises.

Fig. 3 in Diagrammform Drehzahlen (und daraus hervorgehende Leistungen) verschiedener Basen des erfindungsgemäßen Nebenaggregateantriebes in Abhängigkeit der Antriebsmotordrehzahl, sowie eine relative Häufigkeitsverteilung der vorkommenden Motorbetriebsdrehzahlen. Sie veranschaulicht Funkti­ onen und Vorteile des Erfindungsgegenstandes. Fig. 3 in the form of a diagram of speeds (and the powers resulting therefrom) of various bases of the auxiliary drive according to the invention as a function of the drive motor speed, and a relative frequency distribution of the occurring engine operating speeds. It illustrates the functions and advantages of the subject matter of the invention.

Zu Fig. 1To Fig. 1

Am KFZ-Antriebsmotor 1 ist das Gehäuse 5 der stufenlos regelbaren Übertragungseinrichtung 2 ange­ flanscht. An ihrer Antriebsbasis 6 (Antriebswelle) befindet sich ein äußeres Polrad 7, welches mit einem an der Abtriebsbasis 12 angeordneten inneren Polrad 9 über Magnetfelder in einer kraftschlüs­ sigen Drehverbindung steht. Sie treibt über einen Riemenverbund 13 den Nebenaggregateverbund 3 an. Die Polräder 7 und 9 sind dermaßen ausgestaltet, daß sie bei Schlupf zueinander die Funktions eines Generators, einer starren Elekromagnetkupplung oder eines Elektromotors ausüben.On the motor vehicle drive motor 1 , the housing 5 of the continuously variable transmission device 2 is flanged. On its drive base 6 (drive shaft) there is an outer magnet wheel 7 , which is connected to an inner magnet wheel 9 arranged on the driven base 12 via magnetic fields in a force-locking rotary connection. It drives the auxiliary unit assembly 3 via a belt assembly 13 . The magnet wheels 7 and 9 are designed in such a way that they perform the function of a generator, a rigid electromagnetic clutch or an electric motor when they slip together.

Eine konstruktiv vorteilhafte Ausbildung der Polräder besteht darin, daß das äußere Polrad 7 mit seinen meist höheren und ungleichmäßigeren Drehzahlen als Klauenpolläufer mit den in der magnetischen Polarität abwechselnden Klauen 7a und 7b ausgebildet ist und seine Erregerwicklung 8 fest im Gehäuse 5 angeordnet ist. Der Vorteil besteht darin, daß die Wicklung 8 nicht hohen Drehzahlen der motorsei­ tigen Antriebsbasis ausgesetzt ist und dieser Läufer keiner Schleifringe bedarf. Das innere Polrad 9 weist Polfelder bzw. Polschuhe mit Wicklungen 10 auf, die über Schleifringe 11 mit äußeren elektri­ schen Einrichtungen 4b in leitender Verbindung stehen. Die stufenlose Übertragungseinrichtung 2 ist ferner mit an- und abtriebsseitigen Drehzahlgebern 14, 15 versehen, sofern deren Aufgaben nicht - je nach Bordstruktur - alternativ durch andere bordeigene Einrichtungen, wie z. B. Motor- oder Getriebe­ managementsysteme, erfüllt werden.A structurally advantageous design of the pole wheels is that the outer pole wheel 7 with its usually higher and more uneven speeds is designed as a claw pole rotor with the claws 7 a and 7 b alternating in magnetic polarity, and its excitation winding 8 is fixedly arranged in the housing 5 . The advantage is that the winding 8 is not exposed to high speeds of the motor-side drive base and this rotor does not require slip rings. The inner pole wheel 9 has pole fields or pole shoes with windings 10 , which are in conductive connection via slip rings 11 with external electrical devices 4 b. The infinitely variable transmission device 2 is further provided with input and output-side speed sensors 14 , 15 , provided that their tasks are not - depending on the on-board structure - alternatively by other on-board devices such as, for. B. engine or transmission management systems are met.

Der Nebenaggregateverbund 3 kann sich aus beliebigen bekannten KFZ-Nebenaggregaten 16a, b, c . . . zusammensetzen. Für eine nachstehend noch näher beschriebene erfindungsgemäße, für das Energie­ management vorteilhafte Funktion ist im Nebenaggregateverbund 3 eine sowohl als Generator als auch als Motor betreibbare Elektromaschine 16a angeordnet.The auxiliary unit assembly 3 can be made up of any known motor vehicle auxiliary units 16 a, b, c. , , put together. For a function according to the invention described in more detail below, which is advantageous for energy management, an electric machine 16 a which can be operated both as a generator and as a motor is arranged in the auxiliary unit network 3 .

Eine den Elektromaschinen 2 und 16a zu deren Steuerung zugeordnete elektronische Steuer- und Regel- und Schalteinrichtung 4 setzt sich im wesentlichen aus folgenden elektronisch/elektrischen Kompo­ nenten zusammen:
One of the electrical machines 2 and 16 a assigned to their control electronic control and switching device 4 is composed essentially of the following electronic / electrical components:

  • - aus einer elektronischen Speicher- Rechen- und Regeleinrichtung 4a, bevorzugt bestehend aus einem Microchip 20, der über Meßleitungen 17 bzw. Bussysteme mit Sensoren, sowie über Signal- bzw. Steu­ erleitungen bzw. Bussysteme 33 mit Aktoren, Schaltern, oder sonstigen Steuereinrichtungen in Verbin­ dung steht,- From an electronic memory computing and control device 4 a, preferably consisting of a microchip 20 , the test lines 17 or bus systems with sensors, and signal or control lines or bus systems 33 with actuators, switches, or other control devices is connected,
  • - aus einer die Leistungspfade der als Elektromaschine 2 steuernden Schalt-, Regel- und Umsetzer­ komponente 4b,from a the power paths of the switching, regulating and converting component 4 b controlling as the electric machine 2 ,
  • - aus einer die Leistungspfade des als Elektromaschine ausgebildeten Nebenaggregates 16a, steuernden Schalt-, Regel- und Umsetzerkomponente 4c,a switching, regulating and converter component 4 c controlling the power paths of the auxiliary unit 16 a designed as an electric machine,
  • - wobei die Komponenten 4b und 4c im wesentlichen folgende elektronische/elektrische Bauteile auf­ weisen:
    Regelelemente 21, 27 zur Steuerung der Erregerspannung;
    Messelemente 22, 28 zur Strom- bzw. Leistungsmessung mit Spannungsanzapfung (im Leistungspfad der Elektromaschinen);
    Umsetzerelemente 23, 29 für den Strom bei generatorischen Betrieb,
    Umsetzerelemente 26, 32 für den Strom bei motorischen Betrieb oder bei Kupplungbetriebsweise,
    Leistungsregler 24, 30 zur Regelung der Leistung und somit des Schlupfes bei generatorischem Betrieb (erforderlichenfalls unter Einbeziehung Erregerregelungen),
    Leistungsregler 25, 31 zur Regelung der Drehzahl zwischen den Polbasen 7/9 und der von 16a bei motorischem Betrieb, (evtl. unter Einbeziehung Erregerregelungen);
    - The components 4 b and 4 c essentially have the following electronic / electrical components:
    Control elements 21 , 27 for controlling the excitation voltage;
    Measuring elements 22 , 28 for current or power measurement with voltage tapping (in the power path of the electrical machines);
    Converter elements 23 , 29 for the current during generator operation,
    Converter elements 26 , 32 for the current in motor operation or in clutch operation,
    Power controller 24 , 30 for regulating the power and thus the slip during generator operation (if necessary, including excitation regulations),
    Power controller 25, 31 for rotational speed between the pole bases 7/9 and that of 16a in motor operation, (possibly incorporating pathogen regulations) control;

Es versteht sich von selbst, daß bei alternativen Betriebsweisen (Generator oder Motor) der jeweils andere Pfad - z. B. der Elemente 24, 30 und alternativ dazu Elemente 25, 31 - durchgangslos geschaltet sind. Die dargestellte Anordnung der elektronischen/elektrischen Bauelemente, die hier vorrangig der Funktionsbeschreibung dient, muß nicht verbindlich sein. So können z. B. mehrere Funktionen von einem Bauelement übernommen werden, oder die Steuerung dieser stufenlos regelbaren Übertragungsein­ richtung wird von anderen bordeigenen Steuer- und Managementsystemen übernommen. Auch kann diese Steuereinrichtung 4 andere Steueraufgaben an Bord mit übernehmen.It goes without saying that in alternative modes of operation (generator or motor) the other path - z. B. the elements 24 , 30 and alternatively elements 25 , 31 - are switched continuously. The arrangement of the electronic / electrical components shown, which primarily serves to describe the function, need not be binding. So z. B. several functions are taken over by a component, or the control of this continuously variable transmission device is taken over by other on-board control and management systems. This control device can also take on 4 other control tasks on board.

Als Bordnetzverbindung weist 4 eine Stromsammelschiene 34 auf, die über ein Meß- und Überbrüc­ kungsglied 35 mit der Bordbatterie 36 in Verbindung steht. Es kann natürlich abweichend von der Dar­ stellung in Einrichtung 4 integriert sein. Das zwischen dem Verteilernetz 34 und der Bordbatterie 36 sitzende Element 35 weist eine Strommeßeinrichtung z. B. in Form eines Shund 35a auf, der zur Vermeidung von Stromabfällen bzw. Verlusten durch entsprechende Einrichtungen 35b, 35c meist über­ brückt ist, sowie eine batterieseitige Anzapfung 35d zur Spannungsmessung auf. Die an das Speicher-, Rechen,- und Regelelement 20 geleiteten Meßwerte werden von diesem nach einem vorbestimmten Modus ausgewertet, aus eingeprägten oder adaptiv selbst gefundenen Batteriekennwerten wird der Batterieladezustand ermittelt und die Stromerzeugung - oder erforderlichenfalls eine Rückspeisung überschüssiger elektrischer Energie in das Antriebssystem gemanagt.As an electrical system connection 4 has a busbar 34 which is connected via a measuring and bridging member 35 to the on-board battery 36 . It can of course be integrated in device 4 , deviating from the Dar position. The element 35 seated between the distribution network 34 and the on-board battery 36 has a current measuring device, for. B. in the form of a Shund 35 a, which is usually bridged by corresponding devices 35 b, 35 c to avoid power drops or losses, and a battery-side tap 35 d for voltage measurement. The measured values sent to the memory, arithmetic and control element 20 are evaluated by the latter according to a predetermined mode, the battery state of charge is determined from impressed or adaptively found battery characteristic values and the power generation - or, if necessary, the recovery of excess electrical energy is managed in the drive system.

Die Speicher,- Rechen,- und Regelkomponente 4a der elektronisch/elektrischen Regeleinrichtung 4 übernimmt auch für zukunftsorientierte Batteriekonzeptionen, bei denen auf elektrochemischen Wege ideale, die Leistung der Batterie stark steigernde Betriebsbedingungen geschaffen werden, deren Management. Mittels zweckentsprechenden Sensoren werden die Betriebs-, die chemischen und die thermischen Zustände der Batterie erfasst und an die Speicher,- Rechen,- und Regelkomponente 4a übermittelt. Diese verarbeitet nach einem vorbestimmten Modus und eingeprägten, oder auch adaptiv gewonnenen Kennwerten den Batteriezustand und leitet an zweckentsprechende Aktoren in oder an den Batterien (die auch chemischer Art sein können), z. B. zur Herstellung einer momentan optimalen Säurekonsistenz oder Temperatur, entsprechende maximale Batterieleistungen sicherstellende Kom­ mandos. Eine solche Einrichtung ist in Fig. 2 aufgenommen. The storage, computing, and control component 4 a of the electronic / electrical control device 4 also takes over the management of future-oriented battery concepts, in which ideal operating conditions are created electrochemically, which greatly increase the performance of the battery. Appropriate sensors are used to record the operating, chemical and thermal states of the battery and transmit them to the storage, computing, and control components 4 a. This processes the battery state according to a predetermined mode and impressed or also adaptively obtained characteristic values and directs it to appropriate actuators in or on the batteries (which can also be chemical), e.g. B. for the production of an optimal acid consistency or temperature, corresponding maximum battery performance Kom mandos. Such a device is included in Fig. 2.

Zu Fig. 2To Fig. 2

Der KFZ-Antriebsmotor 41 treibt über einen Riementrieb 45 die erfindungsgemäße stufenlose Über­ tragungseinrichtung 42 mit dem abtriebsseitig gekoppelten Nebenaggregateverbund 43, sowie einen Klimakompressor 45, dem ebenfalls eine erfindungsgemäße stufenlose Übertragungseinrichtung 46 nach der unter Pos. 2, Fig. 1 beschriebenen Art vorgeschaltet ist, an.The motor vehicle drive motor 41 drives, via a belt drive 45, the stepless transmission device 42 according to the invention with the auxiliary unit assembly 43 coupled on the output side, and an air conditioning compressor 45 , which is likewise connected upstream of a stepless transmission device 46 according to the type described under item 2, FIG. 1, on.

Die stufenlose Übertragungseinrichtung 42 besteht aus einem ersten an der Antriebswelle 46 sitzenden Polrad 47 mit seiner Erregerwicklung 48, und aus einem zweiten auf der Abtriebswelle 50 sitzenden Polrad 51. Das antriebsseitige Polrad 47 ist vorzugsweise als Klauenpolläufer ausgebildet, dessen Erre­ gerwicklung 48 über die Schleifringe 49 gespeist wird. Je nach Konzeption kann auch ein sich selbst erregender Leitstückläufer zum Einsatz kommen, der konstruktiv günstiger, aber bezüglich der Regel­ barkeit der gesamten Elektromaschine ungünstiger ist. Die Wicklungen 52 des abtriebsseitigen bzw. inneren Polrades 51 stehen über Schleifringe 53 mit externen Stromverbrauchern, - Speichern - oder (bei motorischem Betrieb) mit Speiseeinrichtungen in Verbindung. Die Ausführung dieses inneren Läufers kann zumindest für generatorischen Betrieb wiederum aus einem konstruktiv günstigen Klauenpolläufer bestehen. Für den motorischen Betrieb, und insbesondere für die Einsatzweise als starre Elektromagnet­ kupplung, werden ausgeprägte Magnetpolpaare vorteilhaft sein.The infinitely variable transmission device 42 comprises a first magnet wheel 47 with its excitation winding 48 seated on the drive shaft 46 , and a second magnet wheel 51 seated on the output shaft 50 . The drive-side pole wheel 47 is preferably designed as a claw pole rotor, the excitation gerwick 48 is fed via the slip rings 49 . Depending on the concept, a self-excited guide runner can be used, which is structurally cheaper, but is less favorable in terms of the controllability of the entire electric machine. The windings 52 of the output-side or inner pole wheel 51 are connected via slip rings 53 to external power consumers, - storage devices - or (in the case of motor operation) to supply devices. The design of this inner rotor can in turn consist of a claw pole rotor of favorable design at least for generator operation. Pronounced magnetic pole pairs will be advantageous for motor operation, and in particular for use as a rigid electromagnetic clutch.

Die stufenlose Übertragungseinrichtung 42 weist ferner eine Ausgestaltung auf, die eine zweite, bzw. zusätzliche eigenständige Elektromaschine bildet:
ein Ständerpolkranz 54 mit seiner Wicklung 55, korrespondierend mit außen angeordneten (nicht darge­ stellten) Polschuhen des Antriebspolrades 47. Vorzugsweise ist ihr eine generatorische Funktion zuge­ dacht, die, geregelt durch Pos. 44, das Bordnetz versorgt. Aber auch Ausführungen die eine motorische Funktion ermöglichen, können nützlich sein. So zum Rückspeisen überschüssig gewonnener elektrischer Energie aus der eigenen Elektromaschinenkomponente 47/51 oder aus anderen Elektromaschinen 43a, 46.
The continuously variable transmission device 42 also has a configuration which forms a second or additional independent electric machine:
a stator pole ring 54 with its winding 55 , corresponding to externally arranged (not shown) pole pieces of the drive pole wheel 47 . Preferably, a generator function is provided for it, which, regulated by item 44, supplies the vehicle electrical system. Versions that enable a motor function can also be useful. So for the recovery of surplus electrical energy from the own electrical machine component 47/51 or from other electrical machines 43 a, 46 .

Das antriebsseitige Polrad 47 ist dann vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß es nach innen und nach außen gerichtete Polschuhe aufweist, oder aus einen nach innen und nach außen magnetisch wirkenden Klauenpolläufer besteht, mit der Erregerwicklung 48.The drive-side pole wheel 47 is then advantageously designed in such a way that it has pole shoes directed inwards and outwards, or consists of a claw pole rotor which acts magnetically inwards and outwards, with the excitation winding 48 .

Zur besseren getrennten Spannungs- und Leistungsregelung der einzelnen Elektromaschinen sind aber auch Ausführungen vorstellbar bzw. anzustreben mit zwei Erregerspulen und einer Polklauenausgestal­ tung derart, daß diese zugeordnet zu den unterschiedlichen Erregerspulen, ihre Magnetfelder weitgehend sich gegenseitig unbeeinflussend, nach innen und nach außen wirken lassen.However, for better separate voltage and power control of the individual electrical machines designs also conceivable or to be striven for with two excitation coils and a pole claw design tion such that these are largely assigned to the different excitation coils, their magnetic fields allow each other to influence each other, internally and externally.

Im Nebenaggregateverbund 43 befindet sich außer beliebigen anderen Nebenaggregaten 43b, c . . . die nach herkömmlichem Terminus "eigentliche "Lichtmaschine" 43a. Ihre Ausbildung und Funktion entspricht den Beschreibungen zu Pos. 16a unter Fig. 1. In addition to unit system 43 is b except any other auxiliary units 43, c. , , the "actual" alternator " 43a according to the conventional term. Its design and function correspond to the descriptions of item 16a under Fig. 1.

Eine dem Nebenaggregat Klimakompressor 45 erfindungsgemäß vorgeschaltete stufenlose Übertra­ gungseinrichtung 46, im wesentlichen entsprechend Pos 2 in Fig. 1, dient primär zur Bereitstellung optimaler Antriebsdrehzahlen für dieses Nebenaggregat. Damit werden nicht nur die sich auf Lebensdauer, Geräuschemission und Wirkungsgrad ungünstig auswirkenden hohen Antriebsdreh­ zahlen vermieden, sondern es werden bei niedrigen Motordrehzahlen durch motorische Betriebsweise höhere, effizientere Betriebsbedingungen für den Klimakompressor geschaffen, auch kann damit der Klimatisierungsprozess perfektioniert werden. Während herkömmlicherweise - der meist mit Über­ schußproduktion arbeitende Klimakompressor - intermittierend betrieben werden muß, kann er mit der erfindungsgemäßen Antriebskonzeption "bedarfsgerecht" kontinuierlich Kältemittel aufbereiten. Damit lassen sich der Klimatisierungsprozeß wirtschaftlicher gestalten und abwickeln sowie auch die eingebundenen Regelabläufe präzisieren.An auxiliary unit air conditioning compressor 45 according to the invention upstream continuous transmission device 46 , essentially corresponding to item 2 in Fig. 1, is primarily used to provide optimal drive speeds for this auxiliary unit. This not only avoids the high drive speeds that have an unfavorable effect on the service life, noise emissions and efficiency, but also creates higher, more efficient operating conditions for the air conditioning compressor at low engine speeds due to the engine operating mode, and it can also be used to perfect the air conditioning process. While conventionally - the air compressor, which usually works with excess production - has to be operated intermittently, it can continuously process refrigerant with the drive concept according to the invention "as required". This allows the air conditioning process to be designed and processed more economically and the integrated control processes to be specified.

Sekundär wird durch die erfindungsgemäße Kombination einer stufenlosen Übertragungseinrichtung mit einem Generator, eingesetzt an einem leistungsstarken Nebenaggregat, der Forderung nach erweiterten bzw. gesteigerten Bordstromversorgungen in modernen Fahrzeugen in einer konstruktiv relativ einfa­ chen Weise entsprochen. Zumal der Klimakompressor das meist leistungsstärkste Nebenaggregat sein wird, dürfte mit den damit verbundenem Einsatz stromerzeugender Übertragungseinrichtungen auch der zukünftig (wie unter dem Stande der Technik vermerkt) noch weiter steigende Bordstrombedarf gedeckt werden können.Secondary is the combination of a stepless transmission device according to the invention a generator, used on a powerful auxiliary unit, the demand for extended or increased on-board power supplies in modern vehicles in a relatively simple design met the way. Especially since the air conditioning compressor is usually the most powerful auxiliary unit with the associated use of power-generating transmission equipment, the in the future (as noted under the state of the art) even further increasing on-board power requirements will be covered can be.

Zu der ohnehin schon reichlich in elektrische Energie umsetzbaren Schlupfleistung im normalen aktiven Kompressorbetrieb, (hierzu sei auch auf angeführte Auslegungskriterien unter Fig. 3 verwiesen), sind für passive Phasen des Kompressors wirksame Einrichtungen zur Aktivierung des Generators vorgesehen: eine Blockiereinrichtung, auf der Abtriebsseite der als Generator fungierenden stufenlosen Übertra­ gungseinrichtung befindet sich eine Blockiereinrichtung, die ermöglicht, daß die volle Antriebsdrehzahl zur Stromerzeugung zur Verfügung steht. Diese kann, wie dargestellt aus einem im Kühlmittelkreislauf angeordneten Absperrventil, oder aus einer in der Elektromaschine 46 oder sonstig angeordnete Halte­ bremse bestehen. Mit solch einer Einrichtung lässt sich auch z. B. die jahreszeitbedingte, mit dem abnehmenden Kältekompressoreinsatz einhergehende verminderte Stromerzeugung im Winter, wo sich andererseits ein erhöhter Strombedarf für Heiz- und Beleuchtungszwecke vorliegt, kompensieren. Beim Einsatz eines Absperrventils 58 im Kühlmittelkreis 57 besteht noch die weitere nutzbringende Möglichkeit, durch Ausbildung des Ventils 58 als Regelelement, dieses in die Kältemaschinerie mit einzubeziehen, um sowohl den Kälteprozess als auch die Stromerzeugung in ihrer Effizienz und Wirt­ schaftlichkeit zu optimieren. So kann unter Abwägung gegenseitiger Einflußnahmen und der Berück­ sichtigung der optimalen Kennfeldbereiche der beteiligten Komponenten durch ein intelligentes Manage­ ment der durch dieses Ventil bestimmten Einflußgrößen, wie Kältemitteldurchsatz und -Druck, und die daraus resultierende Kompressorantriebsleistung, die wiederum auf die Stromerzeugung Einfluß nimmt, beeinflußt werden. In addition to the slip power that can already be converted into electrical energy in normal active compressor operation (see also the design criteria given in FIG. 3), effective devices for activating the generator are provided for passive phases of the compressor: a blocking device on the output side of the as a generator functioning stepless transmission device is a blocking device that enables the full drive speed to be available for power generation. This can, as shown, consist of a shut-off valve arranged in the coolant circuit, or of a holding brake arranged in the electric machine 46 or otherwise. With such a facility can also z. B. compensate for the seasonally related, with the decreasing use of cooling compressor reduced power generation in winter, where on the other hand there is an increased power requirement for heating and lighting purposes. When using a shut-off valve 58 in the coolant circuit 57, there is still another useful possibility, by designing the valve 58 as a control element, to include this in the refrigeration machine in order to optimize both the cooling process and the generation of electricity in terms of their efficiency and economy. So, taking into account mutual influences and taking into account the optimal map areas of the components involved, intelligent management of the influencing variables determined by this valve, such as refrigerant throughput and pressure, and the resulting compressor drive power, which in turn influences the power generation, can be influenced .

Ausführung und Funktion der elektronischen Steuer- Regel- und Schalteinrichtung 44 entspricht im wesentlichen der Einrichtung gemäß Pos. 4 in Fig. 1, modifiziert mit Einrichtungen zum Steuern einer zweiten Generatorkomponente (47, 54) in Elektromaschine 42 und der weiteren als stufenlose Übertra­ gungseinrichtung fungierenden Elektromaschine 46, sowie zum Managen zweier zukunftsorientierter, im Spannungspotential unterschiedlicher Bordstromsysteme 81, 82. Sie besteht im wesentlichen aus fol­ genden elektronischen/elektrischen Komponenten:
Design and function of the electronic control, switching and control device 44 corresponds essentially to the device according to Pos. 4 in Fig. 1, modified with devices for controlling a second generator component ( 47 , 54 ) in the electric machine 42 and the further acting as a stepless transmission device Electric machine 46 , as well as for managing two future-oriented on-board power systems 81 , 82 which differ in voltage potential. It essentially consists of the following electronic / electrical components:

  • - einer elektronischen Speicher- Rechen- und Regelkomponente 44a, bevorzugt bestehend aus einem Mikrochip 60, der über Meßleitungen bzw. ein Bussystem 17 mit Sensoren, sowie über Signal- bzw. Steuerleitungen 33 mit Aktoren, Schaltern, oder sonstigen von ihm gesteuerten elektrischen Elementen in Verbindung steht,- An electronic memory computing and control component 44 a, preferably consisting of a microchip 60 , the measuring lines or a bus system 17 with sensors, and signal or control lines 33 with actuators, switches, or other electrical elements controlled by him communicates
  • - einer Schalt-, Regel- und Umsetzerkomponente 44b für die Elektromaschine 42,a switching, regulating and converter component 44 b for the electric machine 42 ,
  • - einer Schalt-, Regel- und Umsetzerkomponente 44c für die Elektromaschine 43a,a switching, regulating and converter component 44 c for the electric machine 43 a,
  • - einer Schalt-, Regel- und Umsetzerkomponente 44d für die Elektromaschine 46,a switching, regulating and converter component 44 d for the electric machine 46 ,

wobei diese Komponenten im wesentlichen folgende elektronischen/elektrischen Bauteile aufweisen:
Regelelemente
these components essentially have the following electronic / electrical components:
Control elements

6161

, ,

6767

und and

7373

zur Steuerung der Erregerspannung der Elektromaschinen,
Messelemente
to control the excitation voltage of the electrical machines,
Measuring elements

6262

, ,

6868

, ,

7474

, ,

8888

zur Strommessung im Leistungspfad mit einer Spannungsanzapfung,
Umsetzerelemente
for current measurement in the power path with a voltage tap,
Converter elements

6363

, ,

6969

, ,

7575

, ,

8989

für die generatorische Betriebsweise,
Umsetzerelemente
for regenerative operation,
Converter elements

6666

, ,

7272

, ,

7878

für die motorische Betriebsweise
Leistungsregler
for motorized operation
Power regulator

6464

, ,

7070

, ,

7676

, ,

9090

zur Leistungs- bzw. Schlupfregel. bei generatorischer Betriebsweise
Leistungsregler
for performance or slip rule. in generator mode
Power regulator

6565

, ,

7171

, ,

7777

zur Leistungs- und Drehzahlregelung bei motorischer Betriebsweisefor power and speed control in motorized operation

Da die einzuregelnden Leistungen, je nach Elektromaschinenausführung in gewissem Maße auch von der Erregungsintensität beeinflußt werden, ist gegebenenfalls auch die Erregung (mittels der Elemente 61, 67, 73) in diesen Regelprozeß einzubeziehen.Since the powers to be regulated, depending on the design of the electric machine, are also influenced to a certain extent by the intensity of the excitation, the excitation (by means of elements 61 , 67 , 73 ) may also have to be included in this control process.

Die Anordnung und Beschreibung der elektronischen/elektrischen Bauelemente dient hier vorrangig der Funktionserleuterung und ist daher unverbindlich.The arrangement and description of the electronic / electrical components is primarily used here Explanation of functions and is therefore not binding.

So kann eine von der vorliegenden Konzeption abweichende Elektromaschinenausführung vorteilhafter­ weise darin bestehen, daß die Stator- und Rotorkomponenten 54/47 der Elektromaschine 42 auch als Motor ausgebildet sind. Hierfür dürfte erforderlich sein, daß zumindest der Ständer mit ausgeprägten Polschuhen ausgestattet ist, um ein definiertes Drehfeld aufzubauen. Dazu gebietet es sich, im Ständer- Leistungspfad 92, analog dem des Leistungspfades 93 des inneren Rotors 51, den Elementen 65, 66 adäquate weitere Elemente anzuordnen, bzw. deren Funktionen sicherzustellen.Thus, differing from the present concept electric machine design can consist in an advantageous manner that the stator and rotor components 54/47 of the electric motor 42 are also formed as a motor. For this it may be necessary that at least the stand is equipped with pronounced pole pieces in order to build up a defined rotating field. For this purpose, it is advisable to arrange the elements 65 , 66 in the stator power path 92 , analogously to that of the power path 93 of the inner rotor 51 , or to ensure their functions.

Als Verbindung dieser Schalt- und Steuerelemente mit den im Spannungspotential unterschiedlichen beiden Bordnetzen dienen die Stromschienen 81, 82. Um den wohl meist unterschiedlichen Ladebe­ dürfnissen der Bordnetze bzw. Batterien 83, 84 gerecht zu werden, sowie bei motorischer Betriebsweise der Elektromaschinen 43a und 46 eine immer ausreichende Stromversorgung sicherzustellen, sind in deren zugeordneten Schalt-, Regel- und Umsetzerkomponenten 44c und 44d Umschaltelemente 79, 80 angeordnet, die alternativ, von der Speicher,- Rechen- und Regelkomponente 44a gesteuert, die Elektro­ maschinen je nach ihrem momentanen Leistungsbedarf und nach den jeweiligen Batterieladezuständen den unterschiedlichen Bordnetzen zuzuordnen. Natürlich muß dies auch bei der Erregerspannungs- und andere Parameter-Einstellungen berücksichtigt werden. Diese Umschaltmöglichkeit stellt nicht nur eine meist allgegenwärtige Batterie-Ladeaktivität und Stromversorgung sicher, sondern dient auch einem optimalen, die Batterieeffiziens und -Lebensdauer steigernden Batterie-Lade- und Belastungsmana­ gement.The busbars 81 , 82 serve to connect these switching and control elements to the two vehicle electrical systems, which differ in voltage potential. In order to do justice to the mostly different charging needs of the on-board networks or batteries 83 , 84 , and to ensure that the electrical machines 43 a and 46 always have an adequate power supply when the motor is in operation, the associated switching, regulating and converter components 44 c and 44 are in the associated ones d switching elements 79 , 80 arranged, alternatively, controlled by the memory, - computing and control component 44 a, the electric machines depending on their current power requirements and the respective battery charge levels to assign the different electrical systems. Of course, this must also be taken into account in the excitation voltage and other parameter settings. This switchover option not only ensures a ubiquitous battery charging activity and power supply, but also serves to optimize battery charging and load management, which increases battery efficiency and service life.

Letzgenanntes umfasst auch neuartige in Entwicklung befindliche Technologien und Strategieen, (wie bereits unter Fig. 1 behandelt), mit denen der elektrochemische Prozeß in der Batterie durch Sensoren und Aktoren überwacht und optimiert wird. Hierzu zeigt das Ausführungsbeispiel symbolisch in den Batterien 83, 84 angeordnete Sensoren 86 und 87, sowie Aktoren 85, 88, die mit der Speicher,- Rechen,- und Regelkomponente 44a in Verbindung stehen, dieser Daten über den jeweiligen Batteriezustand liefern und von ihr, die Batterieaktivität optimierend, dem Momentanzustand angepasste Steuersignale erhalten.The latter also includes novel technologies and strategies being developed (as already discussed under FIG. 1), with which the electrochemical process in the battery is monitored and optimized by sensors and actuators. For this purpose, the exemplary embodiment symbolically shows sensors 86 and 87 arranged in the batteries 83 , 84 , and actuators 85 , 88 , which are connected to the memory, arithmetic, and control component 44 a, which provide data about the respective battery state and from it , optimizing the battery activity, receiving control signals adapted to the current state.

Die Batterien 83, 84 sind über Meßelemente 90, 91 mit den Bordnetzen 81, 82 verbunden, die in Aus­ führung und Funktion denen wie unter Pos. 35 in Fig. 1 beschrieben, entsprechen.The batteries 83 , 84 are connected via measuring elements 90 , 91 to the vehicle electrical systems 81 , 82 , the execution and function of which correspond to those described under item 35 in Fig. 1.

Zu Fig. 3To Fig. 3

In dieser Diagrammdarstellung sind der Abszisse 110 die Antriebsmotordrehzahlen zugeordnet, der Ordinate 111 die Nebenaggregatedrehzahlen und eine relative Häufigkeitsverteilung 112 für das Motor­ drehzahlspektrum im PKW-Einsatz, nach einem in der KFZ-Branche bekannten (Europa-) Zyklus.In this diagram, the abscissa 110 is assigned the engine speeds, the ordinate 111 the auxiliary engine speeds and a relative frequency distribution 112 for the engine speed spectrum in passenger car use, according to a (European) cycle known in the automotive industry.

Unter der Voraussetzung herkömmlichen starren Antriebes der Nebenaggregate durch den KFZ- Antriebsmotor 1, 41 und daß die Nebenaggregate 16a, b, . ., 43a, b, c . . für eine ideale Antriebsdrehzahl ausgelegt sind, die der größten Drehzahlhäufigkeit 113 entspricht, ergibt sich ein idealer Betriebspunkt für den Betrieb der Nebenaggregate, die der Drehzahl des Punktes 114 entspricht. Nach Ziel und Aufgabe vorliegenden Erfindungsgegenstandes wäre eine über das gesamte Antriebsdrehzahlspektrum 115 bis 116 gleichmäßig verlaufende NE-Aggregatedrehzahl 117 ideal. Aber auch ein gewisser Bereich 118 kann bereits als große Verbesserung angesehen werden. Dies wird z. B. im Rahmen der erfin­ dungsgemäßen Antriebskonzeption für die Betriebsweise "starrer Durchtrieb" für einen eingschränkten, aber häufig betriebenen Antriebsdrehzahlbereich 128 genutzt.Assuming conventional rigid drive of the auxiliary units by the motor vehicle drive motor 1 , 41 and that the auxiliary units 16 a, b,. ., 43a, b, c. , are designed for an ideal drive speed, which corresponds to the greatest speed frequency 113 , there is an ideal operating point for the operation of the auxiliary units, which corresponds to the speed of the point 114 . According to the aim and task of the subject matter of the present invention, an NE aggregate speed 117 running uniformly over the entire drive speed spectrum 115 to 116 would be ideal. However, a certain area 118 can already be seen as a major improvement. This is e.g. B. used as part of the inventive drive concept for the "rigid drive" mode for a restricted but frequently operated drive speed range 128 .

Zur Verdeutlichung der Unzulänglichkeiten des momentanen Standes der Technik ohne stufenlos regulierbaren Nebenaggregateantrieb:
veranschaulicht Strahl 119 den Nebenaggregatedrehzahlengang im gesamten Motordrehzahlbereich;
veranschaulicht Strahl 119 die zu niedrigen NA-Drehzahlen zwischen den Betriebspunkten 120 bis 121;
veranschaulicht Strahl 119 die zu hohen NA-Drehzahlen zwischen den Betriebspunkten 122 bis 123.
To illustrate the shortcomings of the current state of the art without a continuously adjustable auxiliary drive:
ray 119 illustrates the accessory speed range throughout the engine speed range;
ray 119 illustrates the too low NA speeds between operating points 120 to 121 ;
beam 119 illustrates the excessive NA speeds between operating points 122 to 123 .

Diese Diagrammdarstellung verdeutlicht aber auch die mit der erfindungsgemäßen NA-Antriebskon­ zeption erzielbaren günstigen Betriebsbedingungen und Vorteile:This diagram also illustrates the NA drive con Acceptable favorable operating conditions and advantages:

Im niedrigen Antriebsmotordrehzahlbereich 115-127 können durch motorische Betriebsweise der Über­ tragungseinrichtung 2, 42, 46 die NA-Drehzahlen auf den idealen Wert 117, bzw. auch ausreichender­ weise auf die untere Grenze 124-121 des Bereiches 118 gehoben werden. Der Leistungsbedarfsanteil dafür entspricht nur der Drehzahldifferenz zwischen 120-124-121 bzw. Feld 125, da die Motor-Reak­ tionsbasen 47, 46a bereits mit den Drehzahlen 115 bis 127 laufen.In the low drive motor speed range 115-127 , the NA speeds can be raised to the ideal value 117, or also sufficiently to the lower limit 124-121 of the range 118 , by motor operation of the transmission device 2 , 42 , 46 . The proportion of power required for this only corresponds to the speed difference between 120-124-121 or field 125 , since the motor reaction bases 47 , 46 a are already running at speeds 115 to 127 .

Die Stromversorgung dazu steht durch die Bordbatterien 35, 83, 84 ausreichend zur Verfügung, zumal die gesamte diesbezügliche Bordarchitektur ohnehin (auch für andere Aufgaben) auf einen sehr hohen Energiedurchsatz abgestimmt ist. Außerdem können bei einer solchen längeren Betriebsweise die Elektromaschinenkomponenten 47/54 die Elektromaschine 42 als Generator zur Bordstromversorgung aktiviert und intensiv betrieben werden.The power supply for this is sufficiently available through the on-board batteries 35 , 83 , 84 , especially since the entire on-board architecture in this regard is already matched to a very high energy throughput (also for other tasks). In addition, the electric machine components 47/54 42 activates the electric machine as a generator for power supply, and intensively with such a longer operation.

Auch im häufigst vorkommenden Drehzahlbereich, d. h. mit den häufigen und langandauernden Lauf­ zeiten um den Drehzahlbereich 128, kann bei Bordstrombedarf im Bereich zwischen Betriebspunkt 121 und 114 durch generatorischen Betrieb der Elektromaschinenkomponenten 47/51 der Übertragungs­ einrichtung 2, 42, bei noch akzeptabler Drehzahl 121 Bordstrom gewonnen werden.Even in the most frequently occurring speed range, ie with the frequent and long-lasting running times around the speed range 128 , can with on-board power requirements in the range between operating points 121 and 114 by regenerative operation of the electrical machine components 47/51 of the transmission device 2 , 42 , with still acceptable speed 121 on- board current be won.

Der obere Antriebsmotor-Drehzalbereich 129 bis 116 ist ausschließlich der generatorischen Betriebs­ weise der Elektromaschinenkomponenten 47/51 der Übertragungseinrichtung 2, 42 zugedacht. Hierfür liegen, wie die Fläche 126 verkörpert, diesbezüglich große umzusetzende Leistungspotentiale vor. Obwohl, wie aus Kurve 112 hervorgeht, dieser Betriebsbereich anteilmäßig auf die Gesamtlebensdauer eines KFZ bezogen relativ gering ist, können jedoch spezifische Einsatzperioden, z. B. längere Auto­ bahnfahrten, sehr hohe solche zusam-menhängende Betriebszeiten bedingen. Ein großer Teil der elektrischen Energie des auf diese Weise evtl. zwangsläufig überschüssig produzierten Stromes kann dann in Form von mechanischer Energie - durch motorischen Betrieb anderer Elektromaschinen 16a, 43a, 46 oder durch die motorisch betriebene Elektromaschinenkomponenten 47/54 (vermindert um die Eigenverluste) dem Antriebssystem 1, 41, rückgeführt werden.The upper drive motor is Drehzalbereich 129-116 excluding the regenerative operation, the electric machine components 47/51 of the transmission device 2, intended for the 42nd For this purpose, as embodied by the surface 126 , there are great performance potentials to be implemented in this regard. Although, as can be seen from curve 112 , this operating range is relatively small in relation to the overall service life of a motor vehicle, but specific periods of use, e.g. B. long car train journeys, very high such interrelated operating times. A large part of the electrical energy of the electricity that may inevitably be produced in excess in this way can then be in the form of mechanical energy - by motor operation of other electrical machines 16 a, 43 a, 46 or by motor-operated electrical machine components 47/54 (reduced by self-losses ) the drive system 1 , 41 , are returned.

Ein nach wirtschaftlichen Aspekten ablaufende Betriebsweiseauswahl und Regelung der Elektroma­ schinen (4, 44, 43a, 46) sowie ein effizientes Batterielademanagement bewirkt die elektronisch gesteu­ erte Regel,- und Schalteinrichtung (4, 44), hierzu sei auf ihre Ausführungs- und Funktionsmerkmale in Anspruch 11 hingewiesen. An operating mode selection and control of the electric machines ( 4 , 44 , 43 a, 46 ) which runs according to economic aspects as well as an efficient battery charging management effect the electronically controlled control and switching device ( 4 , 44 ) Claim 11 pointed out.

LiteraturhinweiseReferences

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12 "Stufenloser Nebenaggregateantrieb für KFZ" Offenlegungsschrift DE 43 33 907 A1
09 "Drive for auxiliary devices on motor vehicles" Patent DE 806 596
10 "Pump drive for constant pumps in mobile use" published application DE 38 12 412 A1
11 "drive unit, in particular for vehicles, and variator for use in such a drive unit" published application DE 43 30 622 A1
12 "stepless auxiliary drive for motor vehicles" published application DE 43 33 907 A1

Claims (13)

1. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ, bestehend aus einer zwischen dem KFZ-Antriebsmotor und einem Nebenaggregateverbund angeordneten Übertragungseinrichtung in Form einer Induktionskupplung mit einem ersten antriebsseitigen Polrad und einem zweiten abtriebsseitigen Polrad, die über regelbare Magnetfelder in einer kraftschlüssigen Drehverbindung zueinander stehen, wobei der geregelte Schlupf zwischen diesen Polrädern die Abtriebsdrehzahl der Übertragungsein­ richtung bestimmt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Polräder 7/9, 47/51 derartig ausgebildet sind, daß sie die Funktion einer Elektromaschine auf­ weisen, die bei Schlupf zwischen beiden Polrädern als Generator wirkt, wobei der erzeugte Strom Bordnetzen 34, 81, 82 oder anderen Verbrauchern 16a, 43a, 46, oder einer weiteren, in die Über­ tragungseinrichtung 42 integrierte Elektromaschinenkomponente 47/54 zugeführt wird;
daß die Polräder 7/9, 47/51 derartig ausgebildet sind, daß sie die Funktion eines Elektromotors auf­ weisen, mit einer drehzahlsteigernden Wirkung zueinander;
daß die Polräder 7/9, 47/51 derartig ausgebildet sind, daß sie neben einer generatorischen und motorischen Funktionsweise die Funktion einer Elektromagnetkupplung aufweisen für weitgehend schlupffreiem Durchtrieb;
daß der aus einer Elektromaschine bestehenden stufenlosen Übertragungseinrichtung 2, 44 eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung 4, 44 zugeordnet ist, bestehend aus elektronischen/elek­ trischen Komponenten 4a, 4b, 4c, 44a, 44b, 44c, 44d derart, daß sie die Betriebsweise der Übertra­ gungseinrichtung 2, 42, sowie weiterer in das Antriebskonzept einbezogene elektrische Aggregate 16a, 43a, 46 nach einem vorbestimmten Modus abhängig von den jeweiligen Fahrzeug-, Nebenag­ gregate- und Bordnetzbetriebszuständen als Motor, als weitgehend schlupffreie Kupplung, oder als Generator steuert, sowie die Stromerzeugung bedarfsgerecht regelt.
1. Auxiliary unit drive-alternator combination for motor vehicles, consisting of a transmission device arranged between the motor vehicle drive motor and a group of auxiliary units in the form of an induction clutch with a first drive-side pole wheel and a second drive-side pole wheel, which are in a force-locking rotary connection to one another via controllable magnetic fields, where the controlled slip between these magnet wheels determines the output speed of the transmission device, characterized in that
that the pole wheels 7/9, 47 are formed in such a 51 /, that the function of an electric machine in ways that acts as a generator with the slip between the two pole wheels, wherein the current generated electrical systems 34, 81, 82 or other consumers 16 a, 43 a, 46, or further, in the tragungseinrichtung About 42 integrated electric machine component 47/54 is supplied;
that the pole wheels 7/9, 47 are / is formed in such a way 51 that the function of an electric motor to exhibit, with a speed increasing effect of each other;
that the pole wheels 7/9, 47 are / is formed in such a way 51 that they have in addition to a generator and motor operation of the function of an electromagnetic clutch for substantially slip-free drive-through;
that the continuously variable transmission device 2 , 44 is associated with an electronic control and regulating device 4 , 44 , consisting of electronic / electrical components 4 a, 4 b, 4 c, 44 a, 44 b, 44 c, 44 d such that the operation of the transmission device 2 , 42 , as well as other electrical units 16 a, 43 a, 46 included in the drive concept according to a predetermined mode depending on the respective vehicle, auxiliary unit and vehicle electrical system operating states as the engine, as largely slip-free Coupling, or as a generator controls, and regulates the generation of electricity as required.
2. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ, bestehend aus einer zwischen dem KFZ-Antriebsmotor und einem leistungsstarken Nebenaggregat - vorzugsweise ein Klimakompressor - angeordneten Übertragungs- und Schaltelement in der Art und Anordnungsweise einer Elektromag­ netkupplung, mit einem ersten antriebsseitigen rotierfähigen Polrad und einem zweiten abtriebsseitigen rotierfähigen Polrad, die im aktiven Betriebszustand durch Magnetfelder in einer kraftschlüssigen Drehverbindung zueinander stehen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Polräder 46a/46c derartig ausgebildet sind, daß sie die Funktion einer Elektromaschine aufweisen, die bei Schlupf zwischen beiden Polrädern als Generator wirkt, wobei der erzeugte Strom Bordnetzen 33, 81, 82 oder anderen Verbrauchern 16a, 43a zugeführt wird;
daß die Polräder 46a/46c derartig ausgebildet sind, daß sie die Funktion eines Elektromotors aufweisen, mit einer drehzahlsteigernden Wirkung zueinander;
daß die Polräder 46a/46c derartig ausgebildet sind, daß sie neben einer generatorischen und motorischen Funktionsweise die Funktion einer Elektromagnetkupplung aufweisen mit weitgehend schlupffreiem Durchtrieb;
daß das Nebenaggregat 45 selbst oder die Abtriebsbasis der vorgeschalteten Elektromaschine 46 eine Blockiereinrichtung 58 aufweist;
daß der aus einer Elektromaschine 46 oder Elektromagnetkupplung bestehenden Übertragungsein­ richtung eine elektronische Steuer- und Regeleinrichtung 44 zugeordnet ist, bestehend aus elektro­ nischen/elektrischen Komponenten 44a, 44d derart, daß sie die Betriebsweise der Übertragungsein­ richtung 46 sowie etwaiger weiterer ähnlich gearteter elektrischer Übertragungseinrichtungen 2, 42 nach einem vorbestimmten Modus abhängig von den jeweiligen Fahrzeug-, Nebenaggregate- und Bordnetzbetriebszuständen als Motor, als weitgehend schlupffreie Kupplung oder als Generator steuert, sowie die Stromerzeugung bedarfsgerecht regelt, oder
diese ihr zugedachten Funktionen von Regeleinrichtungen anderer ähnlich gearteter Übertragungsein­ richtungen 2, 42 mit übernommen werden.
2.Auxiliary unit drive-alternator combination for motor vehicles, consisting of a transmission and switching element arranged between the motor vehicle drive motor and a powerful auxiliary unit - preferably an air conditioning compressor - in the manner and arrangement of an electromagnetic clutch, with a first drive-side rotating magnet wheel and a second output-side rotatable magnet wheel, which are in a non-positive rotary connection to one another in the active operating state by magnetic fields, characterized in that
that the pole wheels 46 a / 46 c are designed in such a way that they have the function of an electric machine that acts as a generator when there is slippage between the two pole wheels, the electricity generated being supplied to on-board networks 33 , 81 , 82 or other consumers 16 a, 43 a ;
that the pole wheels 46 a / 46 c are designed such that they have the function of an electric motor, with a speed-increasing effect to each other;
that the pole wheels 46 a / 46 c are designed such that they have the function of an electromagnetic clutch in addition to a generator and motor function with largely slip-free drive;
that the auxiliary unit 45 itself or the output base of the upstream electric machine 46 has a blocking device 58 ;
that the existing from an electric machine 46 or electromagnetic clutch device is an electronic control and regulating device 44 , consisting of electronic / electrical components 44 a, 44 d such that they operate the device 46 and any other similar type of electrical transmission devices 2 , 42 according to a predetermined mode depending on the respective vehicle, auxiliary unit and vehicle electrical system operating states as a motor, as a largely slip-free clutch or as a generator, and controls the generation of electricity as required, or
these intended functions of control devices of other similarly designed transmission devices 2 , 42 are also taken over.
3. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das antriebsseiteige Polrad (7, 47, 46a) der als Elektromaschine ausgebildete stufenlose Übertragungs­ einrichtung (2, 42, 46) als Klauenpolläufer ausgebildet ist.3. Auxiliary drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1 and 2, characterized in that the drive-side pole wheel ( 7 , 47 , 46 a) of the stepless transmission device designed as an electric machine ( 2 , 42 , 46 ) is designed as a claw pole rotor. 4. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die als Elektromaschine ausgebildete Übertragungseinrichtung (42) zwei Elektromaschinenkompo­ nenten (47/51, 47/54) aufweist,
wobei das antriebsseiteige Polrad (47) als Klauenpolläufer mit einer Erregerwicklung ausgebildet ist und die Polklauen dermassen gestaltet sind, daß ein von ihnen ausgehendes Magnetfeld nach zwei Seiten hin zu korrespondierenden Polkränzen (51, 54) zugeordneter Ständer oder Läufer gerichtet ist.
4. accessory drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1 and 2, characterized in that
  • - which is designed as electro-mechanical transmission means (42) comprises two components Elektromaschinenkompo (47/51, 47/54) which
wherein the drive-side pole wheel ( 47 ) is designed as a claw pole rotor with an excitation winding and the pole claws are designed in such a way that a magnetic field emanating from them is directed towards corresponding pole rings ( 51 , 54 ) associated with the stator or rotor.
5. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die als Elektromaschine ausgebildete Übertragungseinrichtung (42) zwei Elektromaschinenkompo­ nenten (47/51, 47/54) aufweist,
wobei ein Polrad zwei Erregerwicklungen aufweist und ihre Polklauen bzw. Polschuhe dermassen ausgebildet sind, daß die von ihnen ausgehenden Magnetfelder weitgehend nur auf die ihnen zuge­ ordneten Polkränze gerichtet sind.
5. auxiliary drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1 and 2, characterized in that
  • - which is designed as electro-mechanical transmission means (42) comprises two components Elektromaschinenkompo (47/51, 47/54) which
wherein a pole wheel has two excitation windings and their pole claws or pole shoes are designed in such a way that the magnetic fields emanating from them are largely directed only at the pole rings assigned to them.
6. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ nach Anspruch 1 bis 5) dadurch gekennzeichnet, daß im von der Übertragungseinrichtung (2, 42) angetriebenen Nebenaggregateverbund (3, 43) zusätzlich oder an Stelle der herkömmlichen Lichtmaschine eine als Generator und Motor betreibbare, in das Steuer- und Regelkonzept des Erfindungsgegenstandes einbezogene Elektromaschine (16a, 43a) angeordnet ist.6. Auxiliary unit drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1 to 5) characterized in that in the transmission device ( 2 , 42 ) driven auxiliary unit assembly ( 3 , 43 ) additionally or instead of the conventional alternator one can be operated as a generator and motor, in the control and regulation concept of the subject electric machine ( 16 a, 43 a) is arranged. 7. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ nach Anspruch 1 bis 5) dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich oder an Stelle eines mittels einer stufenlosen Übertragungseinrichtung (2, 42) angetriebenen Nebenaggregateverbundes (3, 43) ein einzelnes bevorzugt leistungsstarkes Nebenaggregat, vorzugsweise ein Klimakompressor (46) vom Hauptantriebsmotor (41) über eine als Generator und Motor betreibbare, in das Steuer- und Regelkonzept des Erfindungsgegenstandes einbezogene Elektromaschine (46) angeordnet ist.7. accessory drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1 to 5) characterized in that in addition or instead of a by means of a stepless transmission device ( 2 , 42 ) driven accessory assembly ( 3 , 43 ) a single preferably powerful auxiliary unit, preferably an air conditioning compressor ( 46 ) is arranged by the main drive motor ( 41 ) via an electric machine ( 46 ) which can be operated as a generator and motor and which is included in the control and regulating concept of the subject matter of the invention. 8. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ nach Anspruch 1, 2 und 7 dadurch gekennzeichnet, daß abtriebsseitig an der mit dem Klimakompressor (45) verbundenen Elektromaschine (46) eine Blockier­ einrichtung angeordnet ist.8. auxiliary drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1, 2 and 7, characterized in that a blocking device is arranged on the output side of the electric machine ( 46 ) connected to the air conditioning compressor ( 45 ). 9. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ nach Anspruch 1, 2, und 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Blockiereinrichtung aus einem im Kühlmittelkreislauf (57) angeordneten Absperrventil (58) besteht, wobei der Klimakompressor so ausgebildet ist, daß er bei abgesperrten Durchsatz blockiert ist.9. auxiliary drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1, 2, and 8, characterized in that the blocking device consists of a in the coolant circuit ( 57 ) arranged shut-off valve ( 58 ), the air conditioning compressor being designed such that it blocks at blocked throughput is. 10. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ nach Anspruch 1, 2, und 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Blockiereinrichtung aus einer elektrisch betätigbaren mechanischen Haltebremse besteht.10. Auxiliary unit drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1, 2, and 8 characterized in that the blocking device consists of an electrically actuated mechanical holding brake. 11. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ nach Anspruch 1, 2 und weiterer vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die der stufenlosen Übertragungseinrichtung (2, 42, 46) zugeordnete elektronische Steuer- und Regel­ einrichtung (4, 44)
auch die Steuerung weiterer, im Zusammenhang mit der Lösung der gesetzten Aufgabe stehenden an Bord angeordneten Aggregate und Elemente (16a, 43a, 46 übernimmt
und elektronische/elektrische Bauelemente mit nachstehenden Funktionsmerkmalen aufweist:
  • a) elektronische Elemente (20, 60) derart,
  • - von Sensoren eingehende Meßwerte zu speichern,
  • - Rechenprozesse nach einem vorbestimmten Modus durchzuführen,
  • - Zustandsstrukturen zu erstellen und zu speichern und mit vorgegebenen oder aktuellen Betriebspara­ metern zu vergleichen und daraus Schaft oder Regelbefehle zu ermitteln, unter Berücksichtigung effizienzmaximierender Aspekte,
  • - Steuer- und Regelbefehle an Schalt- bzw. Regelelemente (21-32, 61-80) oder bzw. und an externe steuerbare Einrichtungen (35c, 58, 85, 87, 90, 91) zu geben,
    • a) elektronische/elektrische Elemente (20, 60, 21, 61, 67, 73) derart, die geeignet sind die Erreger­ spannungen der Elektromaschinen (2, 42, 43a, 46) zu regeln,
    • b) elektronische/elektrische Elemente (62, 68, 74, 88) derart, die geeignet sind, die elektrischen Leistungsflüsse in den Leistungspfaden (92-95) zu bestimmen,
    • c) elektronische/elektrische Elemente (20, 60, 63, 69, 75, 89) derart, die geeignet sind, von genera­ torisch betriebenen Elektromaschinen (2, 42, 43a, 46) gelieferte Wechselströme in eine bordnetzge­ rechte, speicherbare Stromform umzuwandeln,
    • d) elektronische/elektrische Elemente (20, 60, 224, 30, 64, 70, 80, 90) derart, die geeignet sind, die Leistung der generatorisch betriebenen Elektromaschine (2, 42, 43, 46) zu regeln, nach den Kriterien Einhaltung einer(s) vorbestimmten Abtriebsdrehzahl (-bereiches) der Elektromaschine (2, 42, 46),
  • - einer effizienten und wirtschaftlich günstigen Stromerzeugung und -Speicherung, unter Berücksich­ tigung und Nutzung günstiger Konstellationen aus Elektromaschinenantriebsdrehzahl, Erregerspan­ nungsniveau (aus unterschiedlichen Bordnetzen) und der Möglichkeit der Speicherung mit unterschied­ lichen Spannungspotentialen;
  • - wobei zur Optimierung der Stromgerzeugung eine darauf abgestimmte Regelung der Erregung in die Betriebsweise dieser Elemente einbezogen ist;
    • a) elektronische/elektrische Elemente (20, 60, 25, 31, 65, 71, 77) derart, die geeignet sind, die Leistung der motorisch betriebenen Elektromaschine (2, 42, 43a, 46) zu regeln, nach den Kriterien
  • - Erzielung einer(s) vorbestimmten Antriebsdrehzahl (-bereiches) des Nebenaggregateverbundes (3, 43) bzw. eines einzelnen Nebenaggrates (45)
  • - bei einer effizienten und wirtschaftlich günstigen Betriebsweise unter Berücksichtigung und Nutzung günstiger Konstellationen aus Elektromaschinenantriebsdrehzahl, Erregerspannungsniveau (aus unterschiedlichen Bordnetzen);
  • - wobei zur Optimierung der Betriebsbedingungen erforderlichenfalls eine darauf abgestimmte Erreger­ regelung in die Betriebsweise dieser Elemente einbezogen ist;
    • a) elektronische/elektrische Elemente (20, 60, 26, 32, 66, 72, 78) derart, die geeignet sind z. B. nach Art bekannter Frequenzumformer, die drehfeld- und somit drehzahlbestimmende Wechsel-Speisespan­ nung für die als Wechselstrommotor betriebenen Elektromaschine (2, 42, 43a, 46) aufzubereiten;
    • b) elektronische/elektrische Elemente (20, 60, 79, 80) derart, die geeignet sind, die Strompfade der als Generator oder Motor betriebenen Elektromaschine (2, 42, 43, 46) alternativ mit verschiedenen Bord­ netzen (81, 82) unterschiedlicher Spannungsniveaus zu verbinden.
    • c) elektronische/elektrische Elemente (20, 60,) derart, die geeignet sind, zukunftsorientierte Akkus (83, 84) die durch gesteuerte elektrochemische Prozesse in einer in ihrer Effizienz- und ihrer Lebensdauer steigernden Weise beeinflussbar sind, nach einem vorbestimmten Modus zu überwachen und zu steuern, wobei auch Funktionsfähigkeiten einbezogen sind, auf adaptive Weise gewonnene Batteriekennwerte über einsatzdauer- und zustandsabhängige Lade- und Leistungsverhalten der Batterie, bei ihren prozes­ steuernden Kommandogaben zu berücksichtigen;
    • d) elektronische/elektrische Elemente (20, 60,) derart, die geeignet sind, das im Kühlmittelkreis (57) den Klimakompressor (45) nachgeschaltete Ventil (58) in der Weise zu steuern, so, daß unter Berück­ sichtigung anderer, evtl vorrangiger Kriterien
  • - zur maximalen Leistungsaktivierung des Generators (46) das Ventil (58) gänzlich geschlossen und somit das abtriebseitige Polrad (46c) der Elektromaschine (46) blockiert wird;
  • - das in seiner Wirkung dosierbar ausgebildete Ventil (58) in den Kälteprozess der Bord-Klimaanlage als kühlmittelmenge- oder, bzw. und -druckdosierendes Element einbezogen ist,
  • - wobei die gesamte Kälteprozeßsteuerung mit übernommen wird,
  • - aus Rechenprozessen hervorgehend eine anteil- und größenmäßige Abstimmung der generatorleistungs
  • - und kälteprozeß-effiziensbestimmenden Betriebsdaten erfolgt, so, daß ein Optimum an Leistungsfähig­ keit und Wirtschaftlichkeit an diesen beiden verbundenen Arbeitsmaschinen (45, 46) erzielt wird.
    • a) elektronische/elektrische Elemente (20, 60,) derart, die geeignet sind, direkt oder indirekt mittels zusätzlicher Schaltelemente eine der als Generator betreibbaren, dem Klimakompressor (45) zuge­ ordneten stufenlosen Übertragungseinrichtung (46) abtriebsseitig angeordnete Haltebremse zu steuern, wobei ihre Steuerung durch elektronischen/elektrischen Elemente (20, 60,) in das des Bordstrommana­ gements einbezogen ist.
11. Auxiliary unit drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1, 2 and further preceding claims, characterized in that
the electronic control and regulating device ( 4 , 44 ) assigned to the stepless transmission device ( 2 , 42 , 46 )
The control of further units and elements (16a, 43a, 46) arranged on board in connection with the solution of the set task also takes over
and has electronic / electrical components with the following functional features:
  • a) electronic elements ( 20 , 60 ) such that
  • - save measured values from sensors,
  • - perform computing processes according to a predetermined mode,
  • - create and save status structures and compare them with specified or current operating parameters and use them to determine the shaft or control commands, taking into account aspects that maximize efficiency,
  • - to issue control and regulating commands to switching or regulating elements ( 21-32 , 61-80 ) or and and to external controllable devices ( 35 c, 58 , 85 , 87 , 90 , 91 ),
    • a) electronic / electrical elements ( 20 , 60 , 21 , 61 , 67 , 73 ) such that are suitable for regulating the excitation voltages of the electrical machines ( 2 , 42 , 43 a, 46 ),
    • b) electronic / electrical elements ( 62 , 68 , 74 , 88 ) such that are suitable for determining the electrical power flows in the power paths ( 92-95 ),
    • c) electronic / electrical elements ( 20 , 60 , 63 , 69 , 75 , 89 ) such that are suitable for converting alternating currents supplied by generator-operated electrical machines ( 2 , 42 , 43 a, 46 ) into a right-hand, storable current form ,
    • d) electronic / electrical elements ( 20 , 60 , 224 , 30 , 64 , 70 , 80 , 90 ) such that are suitable for regulating the power of the generator-operated electrical machine ( 2 , 42 , 43 , 46 ), according to the criteria Compliance with a predetermined output speed (range) of the electrical machine ( 2 , 42 , 46 ),
  • - An efficient and economically favorable electricity generation and storage, taking into account and using favorable constellations of electrical machine drive speed, excitation voltage level (from different vehicle electrical systems) and the possibility of storage with different voltage potentials;
  • - In order to optimize the generation of electricity, a coordinated regulation of the excitation is included in the operation of these elements;
    • a) electronic / electrical elements ( 20 , 60 , 25 , 31 , 65 , 71 , 77 ) such that are suitable for regulating the power of the motor-driven electric machine ( 2 , 42 , 43 a, 46 ), according to the criteria
  • - Achieving a (s) predetermined drive speed (range) of the auxiliary unit network ( 3 , 43 ) or an individual auxiliary unit ( 45 )
  • - with an efficient and economically favorable mode of operation, taking into account and using favorable constellations of electrical machine drive speed, excitation voltage level (from different vehicle electrical systems);
  • - Where necessary to optimize the operating conditions, a coordinated excitation control is included in the operation of these elements;
    • a) electronic / electrical elements ( 20 , 60 , 26 , 32 , 66 , 72 , 78 ) such that are suitable for. B. in the manner of known frequency converter, the rotating field and thus speed-determining alternating supply voltage for the electric machine operated as an AC motor ( 2 , 42 , 43 a, 46 );
    • b) electronic / electrical elements ( 20 , 60 , 79 , 80 ) such that are suitable, the current paths of the electric machine ( 2 , 42 , 43 , 46 ) operated as a generator or motor alternatively with different electrical systems ( 81 , 82 ) different To connect voltage levels.
    • c) electronic / electrical elements ( 20 , 60 ,) such that are suitable for monitoring future-oriented batteries ( 83 , 84 ) which can be influenced by controlled electrochemical processes in a manner which increases their efficiency and their service life, according to a predetermined mode and to control, whereby functional capabilities are also included to take into account battery characteristic values obtained in an adaptive manner about the duration and condition-dependent charging and performance behavior of the battery in its process-controlling command inputs;
    • d) electronic / electrical elements ( 20 , 60 ,) such that are suitable for controlling the air conditioning compressor ( 45 ) downstream valve ( 58 ) in the coolant circuit ( 57 ) in such a way that, taking into account others, possibly more important criteria
  • - For maximum power activation of the generator ( 46 ), the valve ( 58 ) is completely closed and the output-side magnet wheel ( 46 c) of the electric machine ( 46 ) is blocked;
  • - The valve ( 58 ), which is designed to be metered in its effect, is included in the refrigeration process of the on-board air conditioning system as a coolant quantity or pressure element,
  • - with the entire refrigeration process control being taken over,
  • - Arithmetic processes result in a proportion and size adjustment of the generator power
  • - And cold process-efficiency-determining operating data takes place, so that an optimum of performance and economy at these two connected machines ( 45 , 46 ) is achieved.
    • a) electronic / electrical elements ( 20 , 60 ,) such that are suitable to control directly or indirectly by means of additional switching elements one of the continuously operable as a generator, the air conditioning compressor ( 45 ) associated stepless transmission device ( 46 ) arranged on the output side holding brake, their Control by electronic / electrical elements ( 20 , 60 ,) in which the on-board power management system is included.
13. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ nach Anspruch 1, 2 und weiteren vorstehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß die elektronischen Komponenten der zugeordneten microprozessorgesteuerten Rechen-Speicher- und Regeleinrichtung (4, 44) in anderen elektronischen KFZ-Managementsystemen integriert sind, oder bzw. die Funktionen von deren ektronischen/elektrischen Elementen mit übernommen werden. 13. auxiliary drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1, 2 and further preceding claims, characterized in that the electronic components of the associated microprocessor-controlled computing memory and control device ( 4 , 44 ) are integrated in other electronic vehicle management systems, or respectively the functions of their electronic / electrical elements are also taken over. 13. Nebenaggregateantrieb-Lichtmaschinen-Kombination für KFZ nach Anspruch 1, 2 und weiteren vorstehenden Ansprüchen dadurch gekennzeichnet, daß
die den stufenlosen Übertragungseinrichtungen (2, 42, 46) zugeordnete microprozessorgesteuerte Steuer- und Regeleinrichtung (4, 44) auch die Steuerung anderer bordeigener Einrichtungen und Steuersystem übernimmt,
wobei auch zu deren Bewirkung in ihr weitere, zweckentsprechende elektronische/elektrische Elemente integriert sind.
13. auxiliary drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1, 2 and further preceding claims, characterized in that
the microprocessor-controlled control and regulating device ( 4 , 44 ) assigned to the continuously variable transmission devices ( 2 , 42 , 46 ) also takes over the control of other on-board devices and control systems,
whereby for their effect further, appropriate electronic / electrical elements are integrated in it.
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