DE102004005673A1 - Vehicle power unit, as a hybrid series/parallel assembly with an IC motor and an electromotor, has an IC motor drive to the front axle through a differential and an electromotor to deliver power through an integral gearing - Google Patents
Vehicle power unit, as a hybrid series/parallel assembly with an IC motor and an electromotor, has an IC motor drive to the front axle through a differential and an electromotor to deliver power through an integral gearing Download PDFInfo
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- F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
- F16H37/10—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing at both ends of intermediate shafts
- F16H2037/102—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing at both ends of intermediate shafts the input or output shaft of the transmission is connected or connectable to two or more differentials
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Abstract
Description
Hybridsysteme in Fahrzeugen sind deswegen interessant, weil die Erkenntnisse dieser Technik einfließen, in die Antriebstechnik mit Brennstoffzelle.hybrid systems in vehicles are interesting because the findings of this Incorporate technology, in the drive technology with fuel cell.
Ausgehend von dieser Technik sind heute E-Antriebe mit 90 kW zum Beispiel bei Toyota durchaus üblich und machbar. Interessant ist dabei, dass zum Antrieb mit Brennstoffzelle, dem FCHV System von Toyota, immer eine Nickel Metall Hybrid Batterie dazu gehört, um, neben Aufgaben der kontrollierten Bordnetzversorgung und Regelung, Energie-Rückgewinnung beim Bremsen zu ermöglichen, in dem elektrische Leistung bidirektional wirksam gemacht wird.outgoing Today, e-drives with 90 kW are of this technology quite common at Toyota and feasible. It is interesting that for the drive with fuel cell, the FCHV system from Toyota, always a nickel metal hybrid battery belongs, um, in addition to tasks of controlled on-board supply and regulation, Energy recovery while braking to allow in which electrical power is made bidirectionally effective.
Eine vergleichbare NiMH Batterie bringt Toyota auch in Hybridfahrzeuge ein, die mit Verbrennungsmotor angetrieben werden. Sie ist implementiert in ein sogenanntes THS-System. Die Batterie hat keinen Memory-Effekt, ist starklade- und starkentladefähig.A comparable NiMH battery brings Toyota also in hybrid vehicles which are powered by internal combustion engine. It is implemented in a so-called THS system. The battery has no memory effect, is strong load and strong dischargeable.
Der
im Triebwerksgehäuse
untergebrachte E-Motor hat eine maximale Leistung von 50 kW bei 500
V. Der zugehörige
Verbrennungsmotor gemäß
Der
Prius II verfügt über einen
stufenlosen Antrieb gemäß
Das System ist ein Serienparallel Hybridsystem, dadurch gekennzeichnet, dass einerseits der Verbrennungsmotor gestützt auf den Generator, verzweigt über das Planetengetriebe, die Vorderachse mit einer Teilleistung antriebt, die sich als Reaktionsleistung des Generators ergibt. Parallel dazu treibt der E-Motor, versorgt von Generator und Batterie, das Fahrzeug direkt an.The System is a serial parallel hybrid system, characterized that on the one hand the internal combustion engine is supported on the generator, branched over the Planetary gearbox that drives the front axle with a partial power, which results as reaction performance of the generator. In parallel The electric motor powered by generator and battery drives the vehicle directly to.
Andererseits
kann der Generator aber auch die Batterie laden und seriell über einen
Stromwandler den E-Motor versorgen. Eine weitere Variante ergibt
sich, wenn das Fahrzeug über
den E-Motor elektrisch gebremst wird und über den Stromwandler Batterieladung
erfolgt, wie auch aus den
Das
THS-System ist direkt kompatibel zum Patent
Mit dem THS-System verstößt Toyota daher gegen deutsches Patentrecht.With Toyota violates the THS system therefore against German patent law.
Allerdings haben beide Systeme den wesentlichen Nachteil, dass der Wirkungsgrad bei Reisegeschwindigkeit schlecht ist, weil es bei dieser Konstellation des Triebwerkes den direkten wandlerfreien Antriebsgang nicht gibt und daher bei Reisegeschwindigkeit Wandlerverluste in maximaler Größe hingenommen werden müssen.Indeed both systems have the significant disadvantage that the efficiency at cruising speed is bad because it is in this constellation of the engine does not give the direct converter-free drive gear and therefore at cruising speed converter losses in maximum Size accepted Need to become.
Hinzu kommt, dass mit Rücksicht auf die thermische Grenzleistung des Triebwerks, auch die Leistung des Verbrennungsmotors begrenzt werden muß.in addition that comes with respect on the thermal power limit of the engine, also the performance of the internal combustion engine must be limited.
Diese Nachteile sollen erfindungsgemäß behoben werden.These Disadvantages are inventively eliminated become.
Dem
gegenüber
arbeiten konventionelle Automatikgetriebe, zum Beispiel gemäß dem Wirkschaltplan
W1 vierstufig mit erheblich niedrigeren Drehzahlen und entsprechend
größeren Momenten und
Leistungen. Auch hier wird der Wandler (
Die
Patentzeichnung
Mit
Aufgabe
dieser Anmeldung ist es daher auch, ausgehend von
Dennoch
wird erkennbar, dass über
den Festpunkt F bzw. die Kupplung das Differentialgetriebe nach
Im
Wirkschaltplan W1 wirkt der hydraulisch Wandler vor Schaltvorgänge synchronisierend.
Hier in dieser Patentanmeldung soll das erfindungsgemäß und bezogen
auf
Hierzu
werden Innovationen erfindungsgemäß geltend gemacht, die es ermöglichen,
durch den Einsatz von zwei seriell gekoppelten Planetenradtriebwerken,
(
In
den Triebwerksstufen 3 und 4 gibt es die Betriebsarten 4 und 6,
in denen der Motor (
Aus
diesem Grunde lohnt sich eine weitergehende Untersuchung mit einem
zweistufigen Triebwerk, ausgehend von der Patentanmeldung
Halbiert
man die zugehörige
Patentzeichnung
Hierbei
treibt der Motor (
Der
zweite Antrieb des Getriebes (
Eine
Vereinfachung des Prinzips wird erkennbar mit der Patentzeichnung
Hydraulische
Leistung, die am Triebwerk (
Es
wird hiermit hervorgehoben, dass diese Erkenntnis der Patentanmeldung
Überträgt man diese
Erkenntnisse auf den Stand der Technik, dann entsteht die
Da
die Batterie im Hinterwagen installiert wird, muß sie, ausgehend vom Stand
der Technik, über
ein 42 V Batteriekonzept verfügen,
das gemäß
Im
Zusammenwirken mit der Leistungsvorgabe durch den E-Motor (
Geht
man vom stehendem Fahrzeug aus, dann treibt andererseits der Motor
(
Ausgehend
von dieser Grundlage muß die Hydraulikpumpe
(
Über die
Leistung des Motors (
Gleiches
gilt für
die elektrische Seite des Motors (
Der
Motor (
Demgegenüber wird
der E-Motor (
Ganz
nebenbei überwacht
und regelt das Betriebssystem die Batterieladung und Entladung dadurch,
dass es über
die Schnittstelle (
Damit
wird der gesamte elektrische Pfad zum Wandler (
Der Druck der hydraulischen Welle ist damit Proportional zum Sollwert, den der Fahrer vorgegeben hat, allerdings mit der wesentlichen Voraussetzung, dass das Betriebssystem, ausgehend vom Stand der Technik, die Grenzen kennt und berücksichtigt, mit denen die Überlastung des Triebwerks verhindert werden muß. Hierzu müssen die Kennlinien aller daran beteiligten Maschinen bekannt sein und vom Betriebssystem überwacht und geregelt werden.Of the Pressure of the hydraulic shaft is thus proportional to the setpoint, which the driver has specified, but with the essential prerequisite that the operating system, based on the state of the art, the limits knows and takes into account, with which the overload of the engine must be prevented. For this, the characteristics of all of them participating machines are known and monitored by the operating system and be regulated.
Damit
wird auch der Motor (
In
der Patentzeichnung
Außerdem gibt
es die Bremse (B2) die sich dadurch ergibt, dass Pumpe (
Durch diese beiden Bremsen ergibt sich eine Feststellbremse, die auch das Betriebssystem zu jeder sinnvollen Zeit betätigen kann. Sinnvoll ist es beispielsweise, wenn diese Bremsen spätestens bei Betätigung des Zündschlüssels angezogen sind und nach Betätigung des Betriebsarten Wahlhebels gelöst werden.These two brakes provide a parking brake, which can also operate the operating system at any reasonable time. It makes sense, for example, if these brakes at the latest Be Activation of the ignition key are tightened and released after pressing the mode selector lever.
Erfindungsgemäß wird jetzt
die hydraulische Welle (
Geht
man in diesem Zusammenhang und mit Bezug zur
Der
erfindungsgemäße Gewinn,
allein nur durch die Einführung
des seriellen Triebwerkes, ((
- 1. Es ergibt sich eine erhebliche Einsparung an Gewicht, Raum und Kosten im Zusammenhang mit der Reduzierung der elektrischen Leistung.1. There is a considerable saving in weight, space and costs associated with the reduction the electrical power.
- 2. Verringerung der Umwandlungsverluste bei Reisegeschwindigkeit.2. Reduction of conversion losses at cruising speed.
-
3. Verringerung der kinetischen Energie, der mit großen Drehzahlen
arbeitenden Maschinen (
5 ) und (6 ).3. Reduction of kinetic energy of high-speed machines (5 ) and (6 ). -
4. Bis auf die Hohlräder
der beiden Triebwerke (
4 ) und (40 ) ist bereits beim Start alles in Bewegung und damit auch die Maschinen (5 ) und (6 ), die zusammen mit dem Motor (3 ) bereits vor Betätigung des Gaspedals, im Leerlauf drehen. Die Spannungsregelung der Bordnetzspannung kann bereits im Leerlauf auf 42 V geregelt werden. Für den Fall dass bereits beim Start erhöhte Leistung verlangt wird, kann der Motor (6 ) problemlos im Drehzahlbereich gleich oder größer 1.000 U/min gedreht werden und kann damit, gestützt auf sein Nennmoment, zu jeder Zeit Nennleistung verfügbar machen. Gleiches gilt für den Generator (5 ).4. Except for the ring gears of the two engines (4 ) and (40 ) everything is already in motion at the start and thus also the machines (5 ) and (6 ), which together with the engine (3 ) before idling the accelerator pedal. The voltage regulation of the vehicle electrical system voltage can already be regulated at idle to 42 V. In the event that increased power is required at the start, the engine (6 ) can be easily rotated in the speed range equal to or greater than 1,000 rpm and can thus make available rated power at any time based on its nominal torque. The same applies to the generator (5 ). -
5. Auch der Motor (
3 ) dreht bereits vor seiner Belastung mit Leerlauf. Auch er kann proportional zur dann erfolgenden Sollwertvorgabe in seiner Drehzahl angehoben werden, um entsprechend belastbar zu werden. Er kann daher bezüglich seiner optimalen Verbrennung geregelt betrieben werden.5. Also the engine (3 ) is already idling before loading. Also, it can be raised in proportion to the then occurring setpoint specification in its speed to be correspondingly resilient. It can therefore be operated regulated with respect to its optimal combustion. -
6. Der Einsatz einer elektronischen Schlupfüberwachung wird ebenfalls einfach,
lediglich (I Soll) des Motors (
6 ) muß reduziert werden, um das Drehmoment der Antriebsräder zu verringern.6. The use of electronic slip monitoring also becomes easy, only (I set) the motor (6 ) must be reduced to reduce the torque of the drive wheels. -
7. Der Generatorregler (
21 ) in8 , ist über die Schnittstelle (33 ) bezogen auf seinen Sollstrom und seine Sollspannung programmierbar, darauf, bei entsprechender Sollwertvorgabe durch das Gaspedal zu jeder Zeit und daher auch beim Fahrzeugstart Reaktionsleistung, die dem Antrieb dient, in beachtlicher Größenordnung zu produzieren, ohne das dabei der Motor (6 ) behilflich ist. Ausgehend von der einleitend schon definierten (zweisträngigen) NiMH-Batterie, die pro Strang aus 30 Zellen bestehen soll und die mit 42 V gemäß7 im Leerlauf betrieben wird, treibt bei Anhebung der Batteriespanung auf 54 V einen Strom von 400 A und produziert damit eine dem Antrieb dienende Reaktionsleistung von 21,6 kW. Seine Nennleistung ist vereinbahrungsgemäß 25 kW. Demnach ist erfindungsgemäße Spannungsregelung der Betriebsart 2, zur Regelung der Bordnetzspannung für einen sinnvollen Start, ausgehend von einem relativ kleinen Sollwert schon vollkommen ausreichend, denn bezogen auf den Motor (3 ) (10 ) dreht dieser dann schon mit 2.000 U/min und produziert dabei schon ein relativ hohes Drehmoment von mehr als 90 Nm. Eine kleine zusätzliche Leistung des Motors (6 ) reicht aus, um einerseits Nennleistung des Generators zu produzieren und andererseits, ausgehend von der dann folgenden Konstantstromregelung des Generatornennstromes, in der Betriebsart 3 zu produzieren. Die Konstantstromregelung des Generators gemessen über den Stromwandler (6.7 ) der6 ist, ausgehend von einfachen Regelungen, damit dominierend in der Hauptfunktionsgruppe 2.7. The generator controller (21 ) in8th , is via the interface (33 Programmed with respect to its nominal current and its nominal voltage, to produce at a corresponding setpoint input by the accelerator pedal at any time and therefore also at vehicle start reaction power, which serves the drive in considerable magnitude, without the engine (6 ) is helpful. Starting from the initially defined (two-stranded) NiMH battery, which should consist of 30 cells per strand and the 42 V according to7 is operated at idle, drives at raising the battery voltage to 54 V, a current of 400 A and thus produces a serving for the drive reaction power of 21.6 kW. Its nominal power is according to the standard 25 kW. Accordingly, voltage control according to the invention of mode 2, for controlling the vehicle electrical system voltage for a meaningful start, starting from a relatively small setpoint already quite sufficient, because based on the engine (3 ) (10 ) then it rotates at 2,000 rpm and already produces a relatively high torque of more than 90 Nm. A little extra power of the engine (6 ) is sufficient to produce on the one hand nominal power of the generator and on the other hand, starting from the then following constant current control of the generator rated current to produce in the mode 3. The constant current control of the generator measured via the current transformer (6.7 ) of the6 is, based on simple rules, thus dominant in the main functional group 2. -
8. Vergleichbares gilt für
den Motor (
6 ) auch dieser Motor dreht bereits beim Start, auch er kann Nennleistung aufbringen und damit den Wandler (5' ) auch schon beim Start elektrisch und mechanisch voll auslasten.8. The same applies to the engine (6 ) also this engine rotates already at the start, also he can muster nominal power and thus the converter (5 ' ) even at startup electrically and mechanically fully utilized.
Aus den vorgenannten Zusammenhängen ergeben sich aber auch Nachteile.Out give the above-mentioned relationships but also disadvantages.
Der
entscheidende ist darin zu sehen, dass der Festpunkt des Motors
(
Aus
diesem Grunde muß,
ausgehend vom Betriebssystem, beim rein elektrischen Start des Fahrzeugs,
die Bremse (B2) gemäß
Auch
der Start zusammen mit dem Motor (
Aus diesem Grunde können die Erkenntnisse, die Toyota im Zusammenhang mit dem Triebwerk das durch extrem hohe Drehzahlen leistungsfähig wird, nicht genutzt werden, wenn die vorgenannten Vorteile nutzbar gemacht werden sollen.Out that reason can the findings that Toyota related to the engine becomes powerful due to extremely high speeds, can not be used if the aforementioned advantages are to be utilized.
Sinnvoller ist es daher, wenn auch hier konventionell verfügbare Merkmalsgruppen, die jahrelang erprobt und optimiert am Markt verfügbar sind, unverändert übernommen werden.meaningful It is therefore, although here conventionally available feature groups, the Tested and optimized for years on the market, unchanged become.
Hierzu gehört das vierstufige konventionelle Automatikgetriebe gemäß des Wirkschaltplanes W1 einerseits und der zugehörige Primärantrieb gemäßFor this belongs the four-stage conventional automatic transmission according to the working diagram W1 on the one hand and the associated primary drive according to
Überträgt man jetzt
das Übersetzungsverhältnis (Standübersetzung)
der letzen Stufe gemäß
Die
Über die
Kupplung (K1) wird der Motor (
Mit
Hilfe der Kupplung (K2) kann das Triebwerk (
Mit
dem Austausch des Motors (
Damit
ergibt sich zum Schutz des Differentialgetriebes (
Der
Generator (
In
sofern kann der E-Motor auch schon beim Start seine maximale Leistung
von 40 kW aufbringen und damit einerseits elektrisch den Generator
belasten und er unterstützt
andererseits als Reaktionsleistung, über die Welle (
Damit
entsteht für
das Fahrzeug eine enorme Startbeschleunigung. Es sei denn, das Betriebssystem
begrenzt den maximalen Sollwert (
Zusammenfassend
gesagt, halbiert sich damit einerseits und erfindungsgemäß, wie einleitend angekündigt, die
elektrische Wandlerleistung (
Andererseits
wird die Bremse (B2) als Festpunkt G der
Mit
Bezug zu den
Damit
entstehen erfindungsgemäß neue Merkmalsgruppen,
die bei der Synchronisation der Wandler, vor dem Einlegen von Kupplungen
und Bremsen hilfreich werden, wodurch sich wesentliche Unterscheidungsmerkmale
zur Patentameldung
Hiermit ist der mechanische Teilabschnitt abgeschlossen und es folgt der Abschnitt, der sich mit dem Betrieb, den Betriebsarten und den zugehörigen Teilsituationen auseinander setzt.Herewith the mechanical section is completed and it follows the Section that deals with the operation, the operating modes and the associated sub-situations sets apart.
Neu
und zusätzlich
sind Betriebsarten die der Synchronisation dienen. Sie erhalten
als zusätzliche
Kennung das „S". Zusätzlich ergeben
sich weitere Betriebsarten, die mit der Stellung des Betriebsarten
Wahlhebels (
Betriebsart WP: Das Fahrzeug steht, der Wahlhebel (W) steht auf Parken (P) und die Feststellbremse (Hand- oder Fußbremse), sowie die Bremse (B2) sind angezogen, sobald der Zündschlüssel betätigt wird.operating mode WP: The vehicle is stationary, the selector lever (W) is parked (P) and the parking brake (hand or foot brake), as well as the brake (B2) are energized as soon as the ignition key is pressed.
Hauptfunktionsgruppe 1Main Function Group 1
Betriebsart
WR: Der Wahlhebel (W) steht auf R. Die Welle 2 steht gebremst durch
den Fahrer. Die Bremse (B2) ist angezogen. Die Kupplungen (K1) und
(K2) sind offen. Der E-Motor (
Betriebsart
WD: Der Wahlhebel steht auf D. Die Welle 2 steht gebremst durch
den Fahrer. Die Bremse (B2) ist angezogen. Die Kupplungen (K1) und
(K2) sind offen. Der E-Motor (
In
diesen beiden Betriebsarten wird die Batterie vom Motor (
Betriebsart
WD S1: Der Wahlhebel steht auf D. Das Betriebssystem erkennt den
Grenzstrom und nimmt den Sollwert (
Hauptfunktionsgruppe 2Main Function Group 2
Betriebsart
WD-B2: Der Wahlhebel steht auf D. Die Betriebsart 2 ist wirksam,
mit Spannungsregelung. Entsprechend der Sollwertvorgabe durch das Gaspedal,
werden vom Betriebssystem die Sollwerte (
Gleichzeitig
wird der Generator über
das Erregerfeld (
Der
Fahrer erhöht
den Sollwert über
das Gaspedal und das Betriebssystem hebt den Sollwert (
- • Mit der Änderung
der Leistung des Motors (
6 ) verändert sich auch die Belastung von Generator (5 ) und Motor (3 ). Sinkt die Drehzahl n3 dann wird vom Betriebssystem der Sollwert (24 ) entsprechend angehoben. - • Über die
Schnittstelle (
33 ) wird dem Betriebssystem ausgehend vom Stromwandler (6.7 ) der Iststrom (I 6 ist) übermittelt. - • Liegt der Wert zu niedrig, erfolgt weiterhin Batterieladung.
- • Entspricht der Iststrom dem Nennstrom des Generators, dann endet hier die spannungsgeregelte Betriebsart 2. Es ergibt sich der Übergang zur Betriebsart 3
- • By changing the power of the engine (
6 ) also changes the load of generator (5 ) and engine (3 ). If the speed drops n3 then the operating system will set the setpoint (24 ) raised accordingly. - • Via the interface (
33 ) is the operating system from the current transformer (6.7 ) the actual current (I 6 is) transmitted. - • If the value is too low, battery charging will continue.
- • If the actual current corresponds to the rated current of the generator, the voltage-controlled operating mode 2 ends here. The result is the transition to operating mode 3
Betriebsart
WD B3 besser ist der Begriff B3 in der Hauptfunktionsgruppe 2,
Denn
unabhängig
von der Vorwahl durch den Wahlhebel ergibt sich, ausgehend von vorgenannten
Bedingungen, die Betriebsart 3 stufenlos. Über den Sollwert (
Because regardless of the area code by the selection lever arises, starting from the above conditions, the mode 3 continuously. Above the setpoint (
Das
Fahrzeug beschleunigt entsprechend. Wird der Sollwert (
Es gibt in dieser Betriebsart ein Sonderprogramm, dass dann vom Betriebssystem vorrangig geschaltet wird, wenn die Batteriekapazität zu klein ist und deswegen auch die Bordnetzspannung zu niedrig gehalten werden muß.
- • Die
Betriebsart 3, in der der Generator (
5 ) konstant mit Nennleistung betrieben wird, ist eine stromgeregelte Betriebsart, die vom Betriebssystem vorprogrammiert über möglichst weite Bereiche aufrechterhalten werden soll, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von einem mittleren Sollwert, bei dem das Bordnetz durch den Motor (6 ) nicht voll ausgelastet wird ergänzende Batterieladung durch Anhebung der Bordnetzspannung in dem Maße erfolgt, dass der Generator, weitgehend unabhängig vom Sollwert (30 ), konstant mit Nennleistung betrieben wird. - • Geht
dabei der Sollwert (
30 ) auf Null, dann geht der Sollwert (24 ) erst dann zurück, wenn die Batterie jene Kapazität erreicht hat, die zur Batterieerhaltungsladung führt. - • Erkennt
der Fahrer deswegen einen zu großen Vortrieb, nimmt er das
Gaspedal weiter zurück, erst
dann wird über
die Schnittstelle (
33 ) der Sollwert für die Bordnetzspannung zurückgenommen und damit die Batterieladung teilweise oder ganz aufgehoben.
- • The operating mode 3, in which the generator (
5 ) is constantly operated at rated power, is a current-controlled operating mode, which is preprogrammed by the operating system over as wide a range as possible, characterized in that starting from a middle setpoint, in which the electrical system by the engine (6 ) is not fully utilized additional battery charge by raising the vehicle electrical system voltage is carried out to the extent that the generator, largely independent of the setpoint (30 ), is constantly operated at rated power. - • Does the setpoint go (
30 ) to zero, then the setpoint goes (24 ) only when the battery has reached the capacity that leads to the battery conservation charge. - • If the driver detects too much propulsion, he will continue to lower the accelerator, only then will the
33 ) The setpoint for the vehicle electrical system voltage withdrawn and thus the battery charge partially or completely canceled.
Diese Betriebsart wird dazu genutzt, um einerseits mit maximal möglichen Beschleunigungswerten Stadtfahrgeschwindigkeiten zu erreichen und andererseits für konstante Kapazität der Batterie zu sorgen.These Mode is used to on the one hand with maximum possible Acceleration values to achieve city driving speeds and on the other hand for constant capacity the battery.
Bezogen
auf den Motor (
Unabhängig von der Stellung des Wahlhebels beginnt damit die Synchronisationsphase zur Betriebsart 4 in der Hauptfunktionsgruppe 3.Independent of the position of the selector lever thus begins the synchronization phase to mode 4 in the main function group 3.
Bevor
die Betriebsart 4 beginnt muß synchronisiert
werden, damit die Bremse (B2) und damit der Generator (
Betriebsart WD, S2Operating mode WD, S2
Hierbei
wird die Drehzahl des Motors (
Betriebsart WD B4Operating mode WD B4
Auch
die Betriebsart 4 ist unabhängig
von der Stellung des Fahrhebels und nach Einlegen der Bremse (B2)
allein dadurch betriebsfähig,
dass der Sollwert (
Wird
maximale Beschleunigung verlangt, steigt jetzt die Drehzahl n3 erstmalig
proportional zur Fahrzeuggeschwindigkeit an, weil das Sonnenrad (
Gestützt auf
das Sonnenrad (
Der
Motor (
Für den Fall,
dass das Triebwerk (
Betriebsart
WD B5
dadurch wirksam, dass der Sollwert (
Operating mode WD B5
effective that the setpoint (
Weitgehend
unabhängig
vom Wahlhebel ist die Abstellfunktion des Motors (
Dieser Vorgang ist aber auch z.B. mit der Wahlhebelstellung WD B2 und B3 möglich und realisierbar.This But the process is also e.g. with the selector lever position WD B2 and B3 possible and feasible.
Energierückgewinnung
ist ausgehend von der Betriebsart 4 leicht möglich. Wird der E-Motor (
In
den Betriebsarten 2 und 3 ist das nur eingeschränkt möglich, weil der Motor (
Betriebsart
WD S3
dadurch wirksam wird, dass das Betriebssystem über die
Schnittstelle (
Operating mode WD S3
takes effect, that the operating system via the interface (
Betriebsart W2Operating mode W2
Der
Start am Berg erfolgt mit Unterstützung des Motors (
In
Abhängigkeit
des durch den Fahrer vorgegeben Sollwertes, kann das Betriebssystem
dem Motor (
Zwischenzeitlich
erkennt das Betriebssystem den Einbruch der Drehzahl N3 = konstant
= 1.700 U/min und hebt den Füllungssollwert
(
Hervorgehoben werden muß, dass es egal ist, von welcher Betriebsart hierbei ausgegangen wird. Es genügt, wenn der Fahrer den Wahlhebel auf 2 legt, denn letztendlich entscheidet das Betriebssystem auf Grund seines integrierten Grundprogammes und in Abhängigkeit zum vorgegeben Sollwert selber, ob es in der Betriebsart 2 oder 3 arbeitet.highlighted must become, that it does not matter which mode of operation is assumed. It is sufficient, if the driver sets the selector lever to 2, because ultimately decides the operating system due to its integrated basic program and dependent on to the specified setpoint itself, whether in operating mode 2 or 3 works.
Betriebsart S5operating mode S5
Wird
in der Betriebsart 5 Reisegeschwindigkeit erreicht und der Fahrer
beschleunigt weiter, dann werden kurzzeitig die Sollwerte (
Betriebsart B6.
in
dem das Betriebssystem die Kupplung (K2) schließtIf, in operating mode 5, cruising speed is reached and the driver accelerates further, the setpoint values (
Operating mode B6.
in which the operating system closes the clutch (K2)
Der
Motor nach
Betriebsart S6Operating mode S6
Für diesen
Fall werden die Sollwerte (
Betriebsart S4Operating mode S4
Diese Betriebsart kann sich daraus ergeben, dass die Betriebsart 5 nicht ausreicht, um am Berg das Fahrzeug ausreichend zu beschleunigen und damit die Drehzahl des Motors zum Beispiel auf 1.500 U/min abgesunken ist und dadurch für den Antrieb nur noch eine Antriebsleistung von 65 kW zuzüglich der elektrischen Leistung von 14,4 kW zur Verfügung steht.These Operating mode can result from the fact that the operating mode 5 is not sufficient to accelerate the vehicle sufficiently on the mountain and thus the speed of the engine, for example, dropped to 1,500 rpm is and therefore for the drive only a drive power of 65 kW plus the electric power of 14.4 kW is available.
Für diesen
Fall werden die Sollwerte (
Es entsteht der Übergang zur Betriebsart 3It the transition arises to operating mode 3
Abschließend kann daher festgestellt werden, dass diese hier vorgestellte Erfindung durchaus geeignet ist, aufwendige konventionelle Automatikgetriebe zu ersetzen, denn dieses neue Konzept ist wirtschaftlicher. Wirtschaftlicher vor Allem bis zum Erreichen der Stadfahrgeschwindigkeit, denn hier arbeiten Triebwerke mit hydrodynamischem Wandler relativ unwirtschaftlich, weil das Triebwerk bei jeder Beschleunigungsphase drei Gänge schalten muß und der Fahrer beispielsweise durch Vollgas diese Gänge viel zu unwirtschaftlich ausfährt.In conclusion, can Therefore, it should be noted that this invention presented here quite suitable, consuming conventional automatic transmission because this new concept is more economical. economic especially until reaching the city speed, because here engines with hydrodynamic converter are relatively uneconomic, because the engine shifts three gears at each acceleration phase must and the driver, for example, full throttle these corridors way too uneconomical extending.
Wie weit bei dieser Erfindung die Gänge ausgefahren werden, wird über die gewählte Leistung des elektrischen Wandlers entschieden. Mit steigender Leistung dieses Wandlers steigt einerseits zwar die Beschleunigung andererseits aber auch der Brennstoffverbrauch. Der Konstrukteur kann hierauf daher Einfluß nehmen.As far in this invention, the courses will be extended over the chosen one Power of the electric converter decided. With increasing performance On the one hand, this converter increases the acceleration on the other hand but also the fuel consumption. The designer can therefore rely on this To influence.
ZusammenfassungSummary
Ein
Absatz der Einleitung lautete: „Dem gegenüber arbeiten konventionelle
Automatikgetriebe, zum Beispiel gemäß dem Wirkschaltplan W1 vierstufig
mit erheblich niedrigeren Drehzahlen und entsprechend größeren Momenten
und Leistungen. Auch hier wird der Wandler (
Bezieht
man sich in diesem Zusammenhang einerseits auf die einleitend genannte
universelle Verwendbarkeit von Hybridsystemen und andererseits auf
Antriebe mit Brennstoffzelle, dann ergibt sich unabhängig vom
System in beiden Konzepten auch hier mit der Betriebsart 4 die Aufschaltung
des ersten wandlerfreien Ganges, wie aus den
Es ergeben sich damit abschließend zwei Kapitel
- • a) Triebwerk nach Patentzeichnung
13 für Verwendung mit Dieselmotor gemäß10 in Anlehnung an die11 und12 - • b)
Triebwerk in Anlehnung an
12 mit Brennstoffzelle gemäß Patentanspruch 17.
- • a) engine after patent drawing
13 for use with diesel engine according to10 Based on the11 and12 - • b) Engine based on
12 with fuel cell according to claim 17.
Zu Kapitel a)To chapter a)
Der
Pumpe – Düse Motor
(
Bricht,
bedingt durch entsprechende Sollwertvorgabe durch das Gaspedal,
die Batteriespannung pro Zelle gemäß
- • ist er jetzt, bezogen auf die neue Konstellation, relativ klein, fährt das Betriebssysten das Triebwerk in der Betriebsart 2 mit Bordnetzspannungsregelung = konstant 500 V. Will die Spannung zusammen brechen, wird die Erregung angehoben.
- • ist
er relativ groß,
fährt das
Betriebssysten das Triebwerk in der Betriebsart 3 mit Stromregelung =
konstant = Nennstrom des Generators. Will die Nenndrehzahl des Generators
zusammen brechen, wird die Drehzahl des Motors (
3 ) angehoben. Ist die Drehzahl von 2.500/min gemäß15 erreicht, erfolgt Drehzahlbegrenzung und damit auch Leistungsbegrenzung des Motors (3 ) bei 80 kW. Das funktioniert aber nur, wenn diese Leistung durch Generator (5 ) über das Sonnenrad (47 ) und den Motor (3 ) über die Welle (62 ) und das Rad (56 ) ebenfalls auf das Sonnenrad (47 ) übertragen und damit die Leistung der Maschinen (5 ) und (6 ) addiert werden kann. Das würde auch bedeuten dass die Reaktionsleistung des Generators (Generator ohne Berücksichtigung des Wirkungsgrades) zusammen mit der Wirkleistung des Motors (3 ) (mit Berücksichtigung des Wirkungsgrades), zusammen die Bordnetzleistung von 80 kW aufbringen. Sind die Nennleistungen der Maschinen kleiner, liegt die Leistungsgrenze des Antriebssystems tiefer.
- • If it is now relatively small in relation to the new constellation, the operating system drives the engine in operating mode 2 with on-board voltage regulation = constant 500 V. If the voltage breaks down, the excitation is raised.
- • If it is relatively large, the operating system drives the engine in mode 3 with current control = constant = rated current of the generator. If the rated speed of the generator breaks down, the speed of the motor (
3 ) raised. Is the speed of 2,500 / min according to15 is reached, speed limitation and thus also power limitation of the engine (3 ) at 80 kW. But this works only if this power by generator (5 ) over the sun wheel (47 ) and the engine (3 ) over the wave (62 ) and the wheel (56 ) also on the sun gear (47 ) and thus the performance of the machines (5 ) and (6 ) can be added. This would also mean that the reaction power of the generator (generator without consideration of the efficiency) together with the active power of the engine (3 ) (taking into account the efficiency), together the onboard power of 80 kW apply. If the nominal power of the machines is smaller, the power limit of the drive system is lower.
Liegt
der Fahrhebel (
Der Sollwert des Fahrers wird freigegeben und das Fahrzeug kann ruckfrei am Berg starten und beschleunigen.Of the Desired value of the driver is released and the vehicle can be jerk-free Start on the mountain and accelerate.
Ist die Stadtfahrgeschwindigkeit erreicht, wir unabhängig von der Stellung des Fahrhebels und nach motorischer Synchronisation die Betriebsart 4 aufgeschaltet.is the city driving speed is reached, irrespective of the position of the driving lever and after motor synchronization mode 4 switched on.
Ist
die Reisegeschwindigkeit erreicht, wird nach Synchronisation die
Kupplung (K2) geschlossen und das Fahrzeug fährt in der Betriebsart 6 im
direkten Gang (Triebwerk (
Zu Kapitel b)To chapter b)
-
• Triebwerk
nach
14 mit Brennstoffzelle gemäß Patentanspruch 17. In Anlehnung an12 , wobei der Motor (3 ) ersetzt wird durch den E-Motor (3' )• Engine after14 with fuel cell according to claim 17. Based on12 where the engine (3 ) is replaced by the electric motor (3 ' )
Auch hier kann es die Fahrhebelstellungen D und 2 wahlweise geben. Allerdings hängt die Zuordnung der Steuerung und Regelung nicht direkt ab von den Möglichkeiten aus der Sicht dieser Patentanmeldung, sondern auch von der Leistungsfähigkeit der Brennstoffzelle.Also here it can be the driving lever positions D and 2 optional. Indeed depends on that Assignment of control and regulation not directly from the possibilities from the perspective of this patent application, but also from the performance the fuel cell.
Denkbar
und ausgehend von einer aufwendig konzipierten Brennstoffzelle,
erfolgt der Fahrzeugstart aus der Fahrhebelstellung
Die Bremse (B2) ist
angezogen. Beide E-Motore (
The brake (B2) is tightened. Both electric motors (
Hierbei
dreht die Maschine (
Sinnvoller
ist aber die Ausnutzung des Anspruches 17, dadurch gekennzeichnet,
dass der E-Motor (
Claims (18)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004005673A DE102004005673A1 (en) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Vehicle power unit, as a hybrid series/parallel assembly with an IC motor and an electromotor, has an IC motor drive to the front axle through a differential and an electromotor to deliver power through an integral gearing |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102004005673A DE102004005673A1 (en) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Vehicle power unit, as a hybrid series/parallel assembly with an IC motor and an electromotor, has an IC motor drive to the front axle through a differential and an electromotor to deliver power through an integral gearing |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=34801612
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DE102004005673A Withdrawn DE102004005673A1 (en) | 2004-01-20 | 2004-01-20 | Vehicle power unit, as a hybrid series/parallel assembly with an IC motor and an electromotor, has an IC motor drive to the front axle through a differential and an electromotor to deliver power through an integral gearing |
Country Status (1)
Country | Link |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |