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Stand der Technik
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EP 1 126 987 B1 bezieht
sich auf ein Hybridgetriebe, insbesondere ein solches, welches in Kraftfahrzeugen
eingesetzt werden kann. Das Hybridgetriebe umfasst eine ein Drehmoment
eines Verbrennungsmotors einleitende Eingangswelle, die mit wenigstens
einem Umlaufgetriebe gekoppelt ist, eine mit dem wenigstens einen
Umlaufgetriebe gekoppelte Ausgangswelle sowie zwei mit dem wenigstens
einen Umlaufgetriebe in Wirkverbindung angeordnete Elektromaschinen.
Die Elektromaschinen sind weder an die Eingangswelle noch an die
Ausgangswelle gekoppelt, und die Drehzahlen beider Elektromaschinen
sind unabhängig voneinander veränderbar. Die beiden
Elektromaschinen sind mit jeweils einem separaten Umlaufgetriebe
gekoppelt, wobei jedes Umlaufgetriebe mit einer separaten Getriebewelle
gekoppelt ist, die in Wirkverbindung mit der Ausgangswelle angeordnet
ist.
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Bei
bisher entwickelten Hybridantrieben werden zwei Entwicklungsrichtungen
verfolgt. Zum einen wird ein Hybridantrieb entwickelt, der einen
Parallelhybrid darstellt, sowie ein Hybridtypus entwickelt, der als
leistungsverzweigender Hybridantrieb bezeichnet wird. Die aus
EP 1 126 987 B1 bekannte
Lösung stellt ein Ausführungsbeispiel für
einen leistungsverzweigenden Hybridantrieb dar. Bei Hybridantrieben
wird im Allgemeinen neben der Verbrennungskraftmaschine ein zusätzlicher
Antrieb in Gestalt mindestens einer elektrischen Maschine eingesetzt.
Beim Einsatz von elektrischen Maschinen im Rahmen eines Hybridantriebes,
sei es ein Parallelhybrid, sei es ein leistungsverzweigender Hybridantrieb,
ist in der Regel der Bauraum zur Ankopplung der mindestens einen
elektrischen Maschine begrenzt, wobei auch die Leistung der mindestens
einen zusätzlich zur Verbrennungskraftmaschine eingesetzten
elektrischen Maschine, abhängig vom Spannungsniveau, begrenzt
ist. Daraus resultiert der Nachteil, dass mit einem Hybridantriebskonzept
darstellbare Funktionen, wie z. B. der Rekuperationsbetrieb, d.
h. das Einspeisen zusätzlicher Energie durch den elektrischen
Antrieb in eine Hochspannungsbatterie, sowie ein Boostbetrieb, d.
h. ein Antrieb des hybridgetriebenen Kraftfahrzeugs durch Verbrennungskraftmaschine und
gleichzeitig zugeschaltetem mindestens einen elektrischen Antrieb,
begrenzt darstellbar sind. Bei Hybridantrieben, die mindestens eine
elektrische Maschine neben der Verbrennungskraftmaschine umfassen,
ist zumindest ein elektrischer Energiespeicher, sei es eine Hochspannungsbatterie
oder seien es Kondensatoren (Supercaps), erforderlich. Diese elektrischen
Energiespeicher, seien es eine Hochspannungsbatterie oder seien
es eine Anzahl von Kondensatoren (Supercaps), sind in der Regel
in der erforderlichen Baugröße sehr teuer und
derzeit noch nicht lebensdauerfest bezogen auf die vorhersehbare
Fahrzeuglebensdauer. Des Weiteren benötigt der elektrische
Energiespeicher einen relativ großen Einbauraum und beeinträchtigt
das Fahrzeuggewicht eines mit Hybridantrieb ausgestatteten Fahrzeugs
negativ, was wiederum Auswirkungen auf den Kraftstoffverbrauch nach
sich zieht.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird
vorgeschlagen, einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug
bereitzustellen, der neben einer konventionellen Verbrennungskraftmaschine
mindestens einen weiteren hydraulischen Antrieb aufweist, der an
die Stelle des bisher bei Hybridantrieben eingesetzten, mindestens
einen zusätzlichen elektrischen Antriebes tritt. Hydraulische Maschinen
weisen aufgrund ihrer höheren Leistungsdichte wesentlich
höhere Antriebsleistungen auf vergleichbarem Bauraum auf,
ferner sind bei hydraulischen Maschinen erforderliche Speicher ausgereift, im
Aufbau wesentlich einfacher und erheblich kostengünstiger,
weniger wartungsintensiv und robuster. Während bei im Rahmen
von Hybridantrieben bisher eingesetzten elektrischen Maschinen die
Boost- und Rekuperationsfähigkeit im Wesentlichen durch
die Leistungsaufnahme beziehungsweise Leistungsabgabe des elektrischen
Energiespeichers begrenzt ist, können bei Einsatz von mindestens
einer hydraulischen Maschine im Rahmen eines Hybridantriebes durch
den mindestens einen dieser zugeordneten hydraulischen Speicher
deutlich höhere Leis tungsaufnahmen und deutlich höhere
Leistungsabgaben realisiert werden, was die Boost- und Rekuperationsfähigkeit
eines solcherart gestalteten Hybridantriebes für ein Kraftfahrzeug
erheblich erhöht.
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Während
elektrische Maschinen im Allgemeinen in weiten Teilen ihres Drehzahlbereichs
eine konstante Leistung aufweisen, verfügen hydraulische Antriebe
in ihren Drehzahlbereichen über ein im Wesentlichen konstantes
Moment bei konstantem Druck. Bevorzugt wird die mindestens eine
hydraulische Maschine mit einem leitungsverzweigenden Getriebe gekoppelt.
Das leistugsverzweigende Getriebe umfasst den mindestens einen hydraulischen Antrieb,
bevorzugt zwei hydraulische Antriebe, ferner mindestens einen, bevorzugt
zwei Umlaufgetriebe sowie das Fahrzeuggetriebe. Dies ist besonders
vorteilhaft, da die Momentencharakteristiken der mindestens einen
hydraulischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine in etwa übereinstimmen
im Gegensatz zu den Momentencharakteristiken einer Verbrennungskraftmaschine
und eines elektrischen Antriebes. Aufgrund dieses Umstandes, welcher
einen prinzipiellen Unterschied zwischen einer elektrischen und
einer hydraulischen Maschine darstellt, wird eine freie Betriebspunktwahl
bei Einsatz einer hydraulischen Maschine möglich im Vergleich
zur Betriebspunktwahl bei einem Hybridantrieb mit mindestens einer
elektrischen Maschine. So kann mit der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung bei zwei im Fahrzeuggetriebe eingelegten Gänge
durch die bevorzugt eingesetzten beiden Umlaufgetriebe stufenlos
zwischen den eingelegten Gängen die Übersetzung
geändert werden.
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Als
weiterer Vorteil der erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Lösung ist hervorzuheben, dass der die mindestens eine
hydraulische Maschine speisende Hydraulikdruckspeicher in eine Fahrzeuggetriebekomponente
integriert werden kann. Hierdurch wird ein leistungsverzweigendes
Getriebe geschaffen, welches Antriebe und Speicher aufweist, während
bei bisherigen Realisierungen von Hybridantrieben zumindest der
elektrische Energiespeicher, sei es eine Hochspannungsbatterie,
sei es eine Anzahl von Kondensatoren (Supercaps), zur Speisung des mindestens
einen elektrischen Antriebes vom Getriebe getrennt ist.
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Bei
einem Hybridantrieb, der neben der konventionellen Verbrennungskraftmaschine
mindestens eine hydraulische Maschine aufweist, können hydraulisch
angetriebene Nebenaggregate, so z. B. ein Verdichter für
eine Klimaanlage, bei Stopp-Phasen der Verbrennungskraftmaschine
im Fahrzeugstillstand durch die mindestens eine hydraulische Maschine
weiterbetrieben werden. Der Verdichter der Klimaanlage kann z. B.
hydraulisch mit einem einfachen Druckübersetzer kostengünstig
und einen guten Wirkungsgrad aufweisend realisiert werden. Die Belastung
eines hydraulischen Druckspeichers ist problemlos möglich,
so dass sich z. B. eine Klimaanlage des Fahrzeugs während
der Stopp-Phase der Verbrennungskraftmaschine aus dem hydraulischen Speicher
heraus betreiben lässt. Eine Auslegung des eingesetzten
mindestens einen hydraulischen Speichers für kurze Booststöße
ist aufgrund der hohen Leistungsdichte im hydraulischen Speicher
ohne weitere Modifikationen problemlos möglich.
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In
vorteilhafter Weise können z. B. bei einem Hybridantrieb
mit Verbrennungskraftmaschine und zwei hydraulischen Maschinen beide
hydraulischen Aggregate in allen vier Quadranten betrieben werden.
Dies bedeutet, dass die z. B. zwei hydraulischen Maschinen in beiden
Drehrichtungen sowohl im Motorbetriebsmodus als auch als Pumpe betrieben
werden können. Wird ein leistungsverzweigendes Getriebe,
auf das die beiden hydraulischen Maschinen, die in allen vier Quadranten
betreibbar sind, wirken, eingesetzt, so können an diesem
zwei Gänge gleichzeitig eingelegt sein, wobei einer der
beiden eingelegten Gänge von einer im Motorbetriebsmodus
betriebenen hydraulischen Maschine angetrieben wird und die weitere,
zweite hydraulische Maschine, die als Pumpe betrieben wird, die
erste hydraulische Maschine, die im Motorbetriebsmodus betrieben
wird, antreibt. Zwischen den am leistungsverzweigenden Getriebe
eingelegten Gängen kann durch die jeweils einer Gangfolge
zugeordneten Umlaufgetriebe stufenlos die Übersetzung geändert
werden.
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Es
besteht die Möglichkeit bei dieser Konfiguration des Hybridantriebs,
die im Pumpenbetriebsmodus betriebene hydraulische Maschine zur
Füllung des mindestens einen Hydraulikspeichers (Rekuperationsbetrieb)
einzusetzen. Es besteht des Weiteren die Möglichkeit, sowohl
den mindestens einen Hydraulikspeicher zu füllen (Rekuperationsbetrieb)
beziehungsweise zu leeren (Boostbetrieb) als auch ohne Verwendung
des Hyd raulikspeichers lediglich einen Teil der von der Verbrennungskraftmaschine
zugeführten Leistung hydraulisch von einer der Hydraulikmaschinen
auf die andere zu übertragen. Damit kann ferner Einfluss
auf die Gesamtübersetzung eines Hybridantriebes mit zwei
hydraulischen Maschinen ausgeübt werden, so dass sich eine
stufenlose kontinuierliche Übersetzung (CVT-Verhalten,
Continuous Variable Transmission) realisieren lässt, ohne
den Füllzustand des mindestens einen Hydraulikspeichers
zu verändern.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Hybridantriebs für Kraftfahrzeuge mit einer Verbrennungskraftmaschine und
zwei hydraulischen Maschinen.
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Ausführungsformen
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Der
Zeichnung ist ein erfindungsgemäß vorgeschlagener
Hybridantrieb 10 zu entnehmen, der eine konventionelle
Verbrennungskraftmaschine 12 aufweist. Bei der Verbrennungskraftmaschine 12 kann
es sich sowohl um eine fremdgezündete als auch um eine
selbstzündende Verbrennungskraftmaschine handeln. Der Verbrennungskraftmaschine 12 ist
ein Kraftstofftank 14 zugeordnet, der über eine Kraftstoffleitung 16 mit
einem Kraftstoffverteiler 18 verbunden ist. Über
den Kraftstoffverteiler 18 wird der im Kraftstofftank 14 bevorratete
Kraftstoff den einzelnen Zylindern der Verbrennungskraftmaschine 12 zugeführt.
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Der
Hybridantrieb 10 umfasst darüber hinaus eine erste
hydraulische Maschine 20 sowie eine weitere hydraulische
Maschine 22. Wenngleich die nachfolgende Beschreibung sich
auf die Zeichnung bezieht, in der eine erste hydraulische Maschine 20 sowie
eine zweite hydraulische Maschine 22 dargestellt sind,
gelten die nachstehenden Ausführungen sinngemäß auch
für einen Hybridantrieb 10, der lediglich eine
hydraulische Maschine umfasst.
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Aus
der Zeichnung geht hervor, dass die erste hydraulische Maschine 20 und
die zweite hydraulische Maschine 22 über ein Hydraulikversorgungsleitungssystem 26 mit
mindestens einem hydraulischen Druckspeicher 24 in Verbindung
stehen. Der mindestens eine hydraulische Druckspeicher 24 kann
im Rekuperationsbetrieb der ersten und der zweiten hydraulischen
Maschine 20 beziehungsweise 22 über das
Versorgungsleitungssystem 26 befüllt, d. h. druckbeaufschlagt
werden, während im Fahrbetriebmodus (Boostbetrieb) die
erste hydraulische Maschine 20 sowie die zweite hydraulische
Maschine 22 den mindestens einen hydraulischen Druckspeicher 24 entleeren.
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Eine
Abtriebswelle 28 der Verbrennungskraftmaschine 12 steht über
eine Verteilerwelle sowohl mit einem ersten Getriebe 34 als
auch mit einem zweiten Getriebe 42 in Verbindung. Bei dem
ersten Getriebe 34 und dem zweiten Getriebe 42 handelt
es sich bevorzugt um Umlaufgetriebe, die z. B. als Planetenradgetriebe – wie
in der Zeichnung angedeutet – ausgeführt sind.
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Während
die erste hydraulische Maschine 20 über einen
Abtrieb 30 mit dem ersten Umlaufgetriebe 34 gekoppelt
ist, steht die zweite hydraulische Maschine 22 über
einen zweiten Abtrieb 32 mit dem zweiten Umlaufgetriebe 42 in
Verbindung. Beim vorgeschlagenen Hybridantrieb 10 besteht
somit die Möglichkeit, das erste Umlaufgetriebe 34 sowie
das zweite Umlaufgetriebe 42 durch die erste hydraulische
Maschine 20 und die zweite hydraulische Maschine 22 anzutreiben.
Zur Übertragung von Momenten auf den Abtrieb der Umlaufgetriebe 34 bzw. 42 ist die
Abstützung der Momente erforderlich. Im Falle des normalen
Motorbetriebes kann dies von beiden hydraulischen Maschinen 20, 22 übernommen
werden.
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Das
erste Umlaufgetriebe 34 und das zweite Umlaufgetriebe 42 umfassen
jeweils ein Hohlrad 36, eine Anzahl von Planetenrädern,
wie z. B. drei Planetenräder, die jeweils um ein Sonnenrad 40 des
ersten Umlaufgetriebes 34 und des zweiten Umlaufgetriebes 42 umlaufen.
Die Abtriebe des ersten Umlaufgetriebes 34 und des zweiten
Umlaufgetriebes 42 stellen den Antrieb eines Fahrzeuggetriebes 44 dar.
Das Fahrzeuggetriebe 44 umfasst ein Getriebegehäuse 48,
welches eine erste Gangfolge 50 für den zweiten, vierten
und sechsten Gang sowie eine Gangfolge 52 für
den Rückwärtsgang, den ersten Gang, den dritten Gang
und den fünften Gang umfasst. Am Fahrzeuggetriebe 44 sind
zwei Gänge der jeweils voneinander verschiedenen Gangfolgen 50, 52 gleichzeitig
eingelegt. Einer der beiden Gänge wird durch die im Motorbetriebsmodus
betriebene hydraulische Maschine 20 oder 22 angetrieben,
während die jeweils verbleibende der beiden hydraulischen
Maschinen 20, 22 entweder im Pumpenbetriebsmodus
zur Füllung des Druckspeichers 24 dient oder unterstützend
auf die im Motorbetriebsmodus betriebene der beiden hydraulischen
Maschinen 20, 22 wirkt. Das Fahrzeuggetriebe 46,
die beiden hydraulischen Maschinen 20, 22 und
die Umlaufgetriebe 36, 42 sowie das Fahrzeuggetriebe 44 bilden
ein leistungsverzweigendes Getriebe 46, mit welchem die Übersetzung
zwischen zwei eingelegten Gängen stufenlos geändert
werden kann.
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Im
Rahmen der ersten Gangfolge 50 lassen sich der zweite,
vierte und sechste Gang schalten, während sich im Rahmen
der zweiten Gangfolge 52 Schaltvorgänge zwischen
dem Rückwärtsgang, dem ersten, dem dritten und
dem fünften Gang des Fahrzeuggetriebes 44 realisieren
lassen. Abtriebsseitig steht das Fahrzeuggetriebe 44 über
eine Abtriebswelle 54 mit einem Achsgetriebe 56 mindestens
einer angetriebenen Achse 58 in Verbindung. An der mindestens
einen angetriebenen Achse 58 befindet sich mindestens ein
angetriebenes Antriebsrad 60.
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Während
in der Zeichnung lediglich eine angetriebene Achse 58 sowie
ein Achsgetriebe 56 dargestellt sind, so kann der erfindungsgemäß vorgeschlagene
Hybridantrieb 10 auch an Kraftfahrzeugen eingesetzt werden,
die zwei angetriebene Achsen aufweisen, so z. B. SUVs oder Geländewagen.
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Der
Hybridantrieb 10 gemäß der Darstellung in
der Zeichnung umfasst das durch Bezugszeichen 46 identifizierte
leistungsverzweigende Getriebe 46, welches die beiden hydraulischen
Maschinen 20, 22, die beiden Umlaufgetriebe 34 und 42 sowie
das mit diesen in Verbindung stehende Fahrzeuggetriebe 44 umfasst.
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Wenngleich
in der Zeichnung der mindestens eine hydraulische Druckspeicher 24 ein
separates Bauteil darstellt, so kann dieser in das leistungsverzweigende
Getriebe 46 integriert sein, so dass dieses eine einzige
Baueinheit darstellt und auf diese Weise Modi fikationsaufwand am
Fahrzeug, an dem der erfindungsgemäß vorgeschlagene
Hybridantrieb 10 eingesetzt werden kann, in Grenzen gehalten
werden kann. Über den erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Hybridantrieb 10 mit dem leistungsverzweigenden Getriebe 46 mit
erster hydraulischer Maschine 20 und zweiter hydraulischer
Maschine 22, können in vorteilhafter Weise hydraulisch
angetriebene Nebenaggregate, so z. B. Klimaverdichter, Lenkunterstützungen
oder Motorlüfter, angetrieben werden. Ist die Verbrennungskraftmaschine
abgeschaltet und damit die Abtriebswelle 28 von der Verbrennungskraftmaschine 12 zum
ersten Umlaufgetriebe 34 und zum zweiten Umlaufgetriebe 42 inaktiv,
werden diese demnach über die erste hydraulische Maschine 20 oder
die zweite hydraulische Maschine 22 angetrieben, so können
z. B. der Klimaverdichter und die Lenkunterstützung gegebenenfalls
unter Zwischenschaltung eines einfachen Druckübersetzers
kostengünstig und mit gutem Wirkungsgrad betrieben werden.
In der Stopp-Phase der Verbrennungskraftmaschine 12 kann – ein
entsprechender Druck im mindestens einen hydraulischen Druckspeicher 24 vorausgesetzt – die
Klimaanlage aus dem mindestens einen hydraulischen Speicher 24 betrieben
werden. Der mindestens eine hydraulische Druckspeicher 24 – sei
er als ein separates Bauteil ausgebildet, sei er in das leistungsverzweigende
Getriebe 46 integriert, ist abhängig von der Auslegung
für einen ausreichend langen Betrieb einsetzbar.
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Die
im Hybridantrieb 10 mit leistungsverzweigenden Getriebe 46 eingesetzten
hydraulischen Maschinen 20, 22 können
in allen vier Quadranten betrieben werden. Dies bedeutet, dass die
erste hydraulische Maschine 20 sowie die zweite hydraulische
Maschine 22 in beiden Drehrichtungen betreibbar sind und
sowohl als Motor (Boostbetrieb) als auch als Pumpe (Rekuperationsbetrieb
zum Druckaufbau in mindestens einem hydraulischen Druckspeicher 24)
eingesetzt werden. Im Rekuperationsbetrieb der mindestens einen
hydraulischen Maschine 20, 22 des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Hybridantriebes 10 kann
z. B. während Verzögerungsphasen des Kraftfahrzeuges
mit Hybridantrieb 10 der mindestens eine hydraulische Druckspeicher 24 wiederbefüllt
werden und ein Druckaufbau in diesem erreicht werden, da in diesem
Falle die mindestens eine hydraulische Maschine 20, 22 im
Rekuperationsmodus arbeitet und demnach als Pumpe wirkt, über
welche das im Hydraulikversorgungsleitungssystem 26 zirkulierende
Hydraulikfluid unter Druck im mindestens einen hydraulischen Druckspeicher 24 bevorratet
werden kann. Im Antriebsmodus der mindestens einen hydraulischen
Maschine 20, 22 wird das von mindestens einer
hydraulischen Maschine 20, 22 erzeugte Antriebsmoment
eingangsseitig an das Fahrzeuggetriebe 44 des leistungsverzweigenden
Getriebes 46 übertragen. Im normalen Fahrbetrieb,
bei Antrieb über die Verbrennungskraftmaschine 12 wird
jeweils ein Teil des von dieser gelieferten Motormomentes auf die
Umlaufgetriebe 34, 42 übertragen. Damit
diese Momente auf den Abtrieb übertragen werden können,
müssen die Momente über die beiden hydraulischen
Maschinen 20, 22 abgestützt werden. Eine
der hydraulischen Maschinen 20, 22 wirkt dabei
als Motor, die verbleibende als Pumpe. In diesem Falle bleibt der
Füllstand des Druckspeichers 24 konstant. Je nach
Ansteuerung der hydraulischen Maschinen 20, 22 kann
der Füllstand des Druckspeichers 24 konstant bleiben
oder variiert werden, gleichzeitig resultiert aus der Ansteuerung
der hydraulischen Maschinen 20, 22 die Momentenaufteilung.
Dadurch lässt sich der Modus „Boostbetrieb" bzw.
der Modus „Rekuperation" herbeiführen.
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Der
erfindungsgemäß vorgeschlagene Hybridantrieb 10 bietet
darüber hinaus die Möglichkeit, die mindestens
eine hydraulische Maschine 20, 22 ohne Verwendung
des mindestens einen hydraulischen Druckspeichers 24 zu
betreiben. In diesem Falle kann ein Teil der von der Verbrennungskraftmaschine 12 über
deren Abtriebswelle 28 dem ersten Umlaufgetriebe 34 und
dem zweiten Umlaufgetriebe 42 zugeführten Leistung
hydraulisch von der ersten hydraulischen Maschine 20 beispielsweise
auf die zweite hydraulische Maschine 22 übertragen
werden, womit eine Leistungsverzweigung dargestellt wird. Über
eine derartige Leistungsverzweigung zwischen der ersten hydraulischen
Maschine 20 und der zweiten hydraulischen Maschine 22 kann
Einfluss auf die Gesamtübersetzung des leistungsverzweigenden
Getriebes 46 genommen werden und eine stufenlose Übersetzung
(CVT – Continuous Variable Transmission) realisiert werden,
ohne den Füllzustand des mindestens einen hydraulischen
Druckspeichers 24 zu verändern.
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Der
Start eines Kraftfahrzeuges mit Hybridantrieb 10 erfolgt
im Regelfall hydraulisch unter Rückgriff auf den mindestens
einen hydraulischen Druckspeicher 24. Beim Start ist das
erste Umlaufgetriebe 34 und das zweite Umlaufgetriebe 42 vom Fahrzeuggetriebe 44 entkoppelt,
so zum Beispiel über eine Bremse oder eine Fahrzeugbremse.
In diesem Falle fungiert die Abtriebswelle 28 der Verbrennungskraftmaschine 12 als
Welle eines hydraulischen Starters. Der zuvor während Verzögerungsphasen
des Kraftfahrzeuges mit Hybridantrieb 10 „aufgeladene",
mindestens eine Hydraulikdruckspeicher 24 beaufschlagt über
das Hydraulikversorgungsleitungssystem 26 mindestens eine
der beiden in der Zeichnung dargestellten hydraulischen Antriebe 20 beziehungsweise 22 des
leistungsverzweigenden Getriebes 46, so dass die Verbrennungskraftmaschine 12 gestartet
werden kann. Je nach Verzögerungsphasen (Bremsvorgängen),
die das Fahrzeug im vorangehenden Fahrzyklus vor dem Abschalten des
Hybridantriebes 10 zurückgelegt hat, kann ein nicht
vorhersagbares Druckniveau im hydraulischen Druckspeicher 24 vorliegen.
Der hydraulische Druckspeicher 24 umfasst in einer bevorzugten
Ausführungsform einen Hochdruckspeicher und einen Niederdruckspeicher
und kann auch mehrere zusammengeschaltete Speicherräume
umfassen. Vorteilhaft ist jedoch die Implementierung eines hydraulischen
Druckspeichers 24 mit einem Hochdruckspeicher und einem
Niederdruckspeicher. Bevorzug sind beide hydraulische Maschinen 20, 22 mit
dem hydraulischen Druckspeicher 24 verbunden, der wiederum
einen Hochdruckspeicher und einen Niederdruckspeicher umfassen kann.
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Andererseits
kann bei längerer Nichtnutzung des mit dem Hybridantrieb 10 ausgestatteten
Fahrzeugs der mindestens eine hydraulische Druckspeicher 24 durch
Leckageverluste vollständig entleert sein. Abhilfe wird
in diesem Falle über einen der Verbrennungskraftmaschine
zugeordneten elektrischen Starter geschaffen.
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In
einer Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Hybridantriebes 10 kann die Verbrennungskraftmaschine 12 auch
bei vollständig entleertem, mindestens einen hydraulischen
Druckspeicher 24 gestartet werden, wenn innerhalb des Hydraulikversorgungsleitungssystems 26 eine
elektrisch angetriebene Hydraulikpumpe angeordnet ist. Mittels der
im Hydraulikversorgungsleitungssystem 26 angeordneten elektrisch
angetriebenen Hydraulikpumpe lässt sich der mindestens
eine hydraulische Druckspeicher 24 vor dem Start der Verbrennungskraftmaschine 12 zumindest
teilweise füllen. Hierbei kann unter Umständen
ein Bremseingriff notwendig sein, welcher zur Abstützung
des von der hydraulischen Maschine erzeugten Momentes dient.
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Um
einen Start der Verbrennungskraftmaschine 12 zu gewährleisten,
kann die elektrisch betriebene Hydraulikpumpe bereits frühzeitig
nach einer vorbestimmten Strategie aktiviert werden. So kann die
im Hydraulikversorgungsleitungssystem 26 eingebaute elektrisch
angetriebene Hydraulikpumpe bereits durch den Öffnungsvorgang
einer Fahrzeugtüre aktiviert werden oder durch das Einstecken
des Zündschlüssels in das Zündschloss.
Daneben könnte eine Aktivierung der elektrisch angetriebenen
Hydraulikpumpe im Hydraulikversorgungsleitungssystem 26 auch
im Rahmen einer Funkfernbedienung erfolgen, ähnlich wie
dies bei Standheizungen von Kraftfahrzeugen vor dem morgendlichen
Start bereits praktiziert wird. Im Falle des Vorsehens einer elektrisch
angetriebenen Hydraulikpumpe im Hydraulikversorgungsleitungssystem 26 zum
Druckaufbau in einem vollständig entleertem hydraulischen
Druckspeicher 24 kann der der konventionellen Verbrennungskraftmaschine 12 zugeordnete
Starter entfallen, da sich ein Start der Verbrennungskraftmaschine 12 bei
Vorhandensein einer elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpe im Hydraulikversorgungsleitungssystem 26 durch
eine der beiden hydraulischen Maschinen 20 beziehungsweise 22 realisieren
lässt.
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In
vorteilhafter Weise bietet der erfindungsgemäß vorgeschlagene
Hybridantrieb 10 mit mindestens einer hydraulischen Maschine 20 oder 22 die Möglichkeit,
hydraulisch angetriebene Nebenaggregate, so z. B. einen Klimaverdichter,
einen Motorlüfter sowie eine Lenkunterstützung,
während der Stopp-Phase der Verbrennungskraftmaschine 12 über
den mindestens einen hydraulischen Druckspeicher 24 anzutreiben.
Für diesen Betriebsfall wird ein entsprechendes Druckniveau
im mindestens einen hydraulischen Druckspeicher 24 benötigt,
welches im Rekuperationsbetrieb, so z. B. während Verzögerungsphasen
des Fahrzeugs, durch die in diesem Falle im Pumpenmodus (Rekuperationsmodus)
arbeitenden hydraulischen Maschinen 20, 22 erzeugt wird.
Sind sowohl die hydraulischen Maschinen 20, 22 als
auch die Verbrennungskraftmaschine 12 abgeschaltet, so
lassen sich hydraulisch angetriebene Nebenaggregate, wie z. B. die
Klimaanlage, ein Motorlüfter oder auch eine Lenkunterstützung,
allein durch den im mindestens einen hydraulischen Druckspeicher 24 bevorrateten
Druck des Hydraulikmediums betreiben.
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Im
Fahrbetrieb des Fahrzeugs mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Hybridantrieb 10 kann ein Boostbetrieb (Antriebsmodus)
der mindestens einen hydraulischen Maschi ne 20 oder 22 erreicht
werden, indem durch diese das Antriebsmoment der Verbrennungskraftmaschine 12 gesteigert wird,
wobei in diesem Betriebsmodus der mindestens eine hydraulische Druckspeicher 24 entleert
wird, sei er als ein separates Bauteil darstellend ausgeführt, sei
er in das Dual H-Getriebe 46 integriert. Daneben kann bei
abgeschalteter Verbrennungskraftmaschine und entsprechender Schaltung
des ersten Umlaufgetriebes 34 und des zweiten Umlaufgetriebes 42 ein hydraulischer
Fahrbetrieb so lange aufrecht erhalten werden, solange ein zum Antrieb
der beiden hydraulischen Maschinen 20, 22 ausreichendes
Druckniveau innerhalb des mindestens einen hydraulischen Druckspeichers 24 vorliegt
und kurz vor Erreichen eines kritischen Druckniveaus die Verbrennungskraftmaschine 12 bei
entsprechender Betätigung des ersten Umlaufgetriebes 34 beziehungsweise
des zweiten Umlaufgetriebes 42 hydraulisch gestartet werden,
so dass über die dann gestartete Verbrennungskraftmaschine 12 und
mindestens eine im Pumpenmodus betriebene der hydraulischen Maschinen 20, 22 ein
erneuter Druckaufbau in mindestens einem hydraulischen Druckspeicher 24 erfolgen kann.
Der Druckaufbau in mindestens einem hydraulischen Druckspeicher 24 lässt
sich andererseits außer durch die Verbrennungskraftmaschine 12,
deren Abtriebswelle 28 und das erste Umlaufgetriebe 34 oder
das zweite Umlaufgetriebe 42 während Verzögerungsphasen
des Fahrzeugs erzeugen, indem eine der beiden innerhalb des leistungsverzweigenden
Getriebes 46 eingesetzten hydraulischen Maschinen 20 beziehungsweise 22 im
Rekuperationsmodus als Pumpe wirkend Druck im Hydraulikversorgungsleitungssystem 26 und
damit Druck in den mindestens einen hydraulischen Druckspeicher 24 aufbaut.
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Unter
Rekuperationsmodus des Hybridantriebes ist zu verstehen, dass eine
der beiden innerhalb des erfindungsgemäß vorgeschlagenen
Hybridantriebs eingesetzten hydraulischen Maschinen 20, 22 Energie
aus dem mindestens einen hydraulischen Druckspeicher 24 entnimmt,
d. h. im Motorbetriebsmodus betrieben wird, und die andere der beiden
hydraulischen Maschinen 20, 22 Energie in den
mindestens einen Druckspeicher 24 einspeist, d. h. Hydraulikfluid
in diesen pumpt und einen Druckaufbau oder ein konstanthalten des
herrschenden Druckes in den mindestens einen hydraulischen Speicher 24 erfolgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 1126987
B1 [0001, 0002]