DE102007004462A1

DE102007004462A1 - Hybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102007004462A1
Application number: DE102007004462A
Authority: DE
Inventors: Michael Roske; Stefan Dr. Kilian; Frank Neumaier
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-01-30
Filing date: 2007-01-30
Publication date: 2008-07-31

Abstract

Es wird eine Hybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, welcher einen Verbrennungsmotor (1), ein Getriebe (2) mit variabler Übersetzung und eine erste elektrische Maschine (3) umfasst, welche als Motor und als Generator betreibbar ist, wobei die erste elektrische Maschine (3) antriebsseitig direkt mit dem Antriebsstrang verbunden ist und wobei zumindest eine zweite elektrische Maschine (4) vorgesehen ist, welche abtriebsseitig direkt mit dem Antriebsstrang verbunden ist. Alternativ kann die zweite elektrische Maschine (4) auch antriebsseitig direkt mit dem Antriebsstrang verbunden sein.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 2 näher definierten Art.
Beispielsweise aus der EP 0 901 924 B1 ist eine Antriebsvorrichtung für ein Hybridfahrzeug bekannt. Das Hybridfahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor und einen Motorgenerator, welche Antriebskräfte erzeugen, die durch das Getriebe zum Antrieb des Fahrzeuges übertragen werden. Der Motorgenerator ist zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet. Ferner ist bei dem Hybridfahrzeug vorgesehen, dass der Motorgenerator direkt mit der Ausgangswelle des Verbrennungsmotors gekoppelt ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hybridantriebsanordnung der eingangs genannten Gattungen vorzuschlagen, welche eine möglichst variable Antriebs- und Betriebsstrategie eines Fahrzeuges ermöglicht.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 bzw. 2 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich insbesondere aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Demnach wird eine Hybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang vorgeschlagen, bei dem neben einem Verbrennungsmotor eine erste elektrische Maschine vorgesehen ist, die antriebsseitig direkt mit dem Antriebsstrang verbunden ist und wobei zumindest eine zweite elektrische Maschine vorgesehen ist, welche abtriebsseitig direkt mit dem Antriebsstrang verbunden ist. Auf diese Weise wird eine Variation hinsichtlich der Antriebsmöglichkeiten realisiert, da sowohl ein elektrischer Antrieb an der Antriebsseite als auch an der Abtriebsseite bei der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung ermöglicht wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Ausgabe wir auch durch eine Hybridantriebsanordnung gelöst, bei der zumindest eine zweite elektrische Maschine vorgesehen ist, wobei die erste elektrische Maschine und die zweite elektrische Maschine antriebsseitig direkt mit dem Antriebstrang verbunden sind. Durch die direkte Verbindung der elektrischen Maschinen mit dem Antriebsstrang wird eine möglichst kostengünstige Ausführung der Hybridantriebsanordnung realisiert, ohne dabei die Variation hinsichtlich der Antriebsmöglichkeiten einzuschränken.
Im Rahmen einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die beiden elektrischen Maschinen elektrisch miteinander gekoppelt sind, so dass verschiedenste Antriebskonzepte bei der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung ermöglicht werden. Neben einem seriellen Hybridantriebskonzept sind auch ein paralleler Hybridantrieb und sogar auch ein leistungsverzweigter Hybridantrieb mit der vorgeschlagenen Hybridantriebanordnung möglich.
Um die genannten Antriebskonzepte auch praktisch mit der erfindungsgemäßen Hybridantriebanordnung zu realisieren, kann gemäß einer nächsten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass zumindest ein Anfahrelement und/oder ein Trennelement mit dem Antriebsstrang verbunden sind.
Hierbei sind verschiedene Anordnungsmöglichkeiten denkbar. Beispielsweise kann zwischen der ersten elektrischen Maschine und dem Getriebe ein hydrodynamischer Wandler vorgesehen sein. Mit dem Wandler kann der Verbrennungsmotor über eine entsprechende Wandlerkennung an die Anforderungen des Antriebsstranges angepasst werden. Somit kann mit dem hydrody namischen Wandler eine Übersetzung des Motordrehmoments des Verbrennungsmotors erfolgen. Zudem wird ein verschließfreier Betrieb realisiert.
Es ist auch möglich, dass eine Kupplung an diese Stelle gesetzt wird. Die Kupplung bietet den Vorteil, dass sie nicht nur als Anfahrelement sondern auch als Trennelement eingesetzt werden kann. Als Kupplungen können nasse Kupplungen, Trockenkupplungen oder auch andere Arten von Kupplungen verwendet werden. Jedoch können auch andere Anordnungsmöglichkeiten von Anfahrelementen und/oder Trennelementen bei dem Antriebsstrang vorgesehen sein.
Die vorbeschriebenen Anordnungsmöglichkeiten, Ausgestaltungen und Varianten können auch beliebig miteinander kombiniert werden, wobei auch die Anzahl der einzelnen verwendeten Komponenten variiert werden kann.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Hybridantriebsanordnung gemäß der Erfindung;
2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Hybridantriebanordnung und
3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Hybridantriebanordnung.
Die verschiedenen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung sind beispielhaft in den 1 bis 3 gezeigt.
Die erfindungsgemäße Hybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang umfasst einen Verbrennungsmotor 1 und ein Getriebe 2 mit variabler Übersetzung. Für den elektrischen Antrieb des Fahrzeuges sind ferner eine erste elektrische Maschine 3 und eine zweite elektrische Maschine 4 vorgesehen, welche als Motor und auch als Generator betrieben werden können.
Die erste elektrische Maschine 3 ist bei sämtlichen Ausführungsbeispielen antriebsseitig direkt mit der Ausgangswelle 5 des Verbrennungsmotors 1 verbunden. Die zweite elektrische Maschine 4 ist bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und 2 abtriebsseitig mit der Ausgangswelle 6 des Getriebes 2 verbunden. Damit wirkt die zweite elektrische Maschine 4 direkt auf die Abtriebsseite und ist über ein Differentialgetriebe 7 mit der Antriebsachse des Fahrzeuges verbunden.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist die zweite elektrische Maschine 4 direkt mit der Eingangswelle 11 des Getriebes 2 verbunden. Auf diese Weise kann auch die zweite elektrische Maschine 4 die gesamte Getriebespreizung des Getriebes 2 beim Antrieb des Fahrzeuges ausnutzen.
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen kann die erste elektrische Maschine 3 sowohl elektrisch von einer Batterie als auch durch den Verbrennungsmotor 1 angetrieben werden. Ferner ist die erste elektrische Maschine 3 über eine Verbindungsleitung 8 elektrisch mit der zweiten elektrischen Maschine 4 und auch mit dem Bordnetz des Fahrzeuges verbunden. Durch diese Verbindung kann neben einem parallelen Hybridantrieb auch ein serieller Hybridantrieb sowie ein leistungsverzweigter Hybridantrieb mit der erfindungsgemäßen Hybridantriebsanordnung realisiert werden.
Wenn beispielsweise ein serieller Hybridantrieb ermöglicht werden soll, kann bei dem ersten Ausführungsbeispiel das Getriebe in Neutral gestellt werden, so dass der Verbrennungsmotor die erste elektrische Maschine 3 generatorisch antreibt, so dass die erzeugte Energie über die Verbindungsleitung 8 zur zweiten elektrischen Maschine 4 übertragen wird, so dass die zweite elektrische Maschine 4 motorisch betrieben werden kann, um das Fahrzeug anzutreiben.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist es im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel nicht erforderlich, dass das Getriebe sich in der Neutralstellung befindet, da einfach die Kupplung 10 zwischen der ersten elektrischen Maschine 3 und dem Getriebe 2 geöffnet wird. Es ist auch hier möglich, dass bei geschlossener Kupplung 10 das Getriebe 2 in die Neutralstellung geschaltet wird.
Um nun einen parallelen Hybridantrieb oder einen leistungsverzweigten Hybridantrieb mit der erfindungsgemäßen Hybridantriebantriebsanordnung zu realisieren, kann vorgesehen sein, dass bei dem ersten Ausführungsbeispiel eine Gangstufe bei dem Getriebe 2 eingelegt wird oder dass bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Kupplung geschlossen wird. Auf diese Weise kann ein paralleler Hybridantrieb durch das motorische oder generatorische Betreiben der ersten elektrischen Maschine 3 und der zweiten elektrischen Maschine 4 zum Antreiben des Fahrzeuges realisiert werden.
Es ist auch möglich sowohl einen mechanischen Leistungspfad von dem Verbrennungsmotor 1 durch das Getriebe 2 auf die Abtriebsseite des Antriebsstranges als auch einen elektrischen Pfad von der ersten E-Maschine über die zweite E-Maschine 4 auf den Abtrieb vorzusehen. Dadurch wird ein so genannter leistungsverzweigter Hybridantrieb realisiert. Bei dem elektrischen Pfad kann die erste elektrische Maschine 3 generatorisch angetrieben werden, um die zweite elektrische Maschine 4 über die Verbindungsleitung 8 motorisch anzutreiben, so dass der Antrieb des Fahrzeuges über den Verbrennungsmotor und die elektrischen Maschinen 3, 4 erfolgt.
Die verschiedenen möglichen Antriebskonzepte erweitern in vorteilhafter Weise die Betriebsstrategien bei dem Fahrzeug, um somit zum Beispiel Verbrauchskennlinien oder auch Drehmomentkennlinien des Verbrennungsmotors 1 und der beiden elektrischen Maschinen 3, 4 entsprechend zu berücksichtigen.
In sämtlichen Figuren wird durch Pfeile, die mit einem T und/oder einem n gekennzeichnet sind, angedeutet, dass ein bestimmtes Moment und eine bestimmte Drehzahl übertragen werden. Darüber hinaus bedeuten Pfeile, die mit einem E gekennzeichnet sind, dass elektrische Energie aufgenommen und/oder abgegeben werden kann.

1: Verbrennungsmotor
2: Getriebe mit variabler Übersetzung
3: erste elektrische Maschine
4: zweite elektrische Maschine
5: Ausgangswelle des Verbrennungsmotors
6: Ausgangswelle des Getriebes
7: Differentialgetriebe
8: elektrische Verbindungsleitung
9: hydrodynamischer Wandler
10: Kupplung
11: Eingangswelle des Getriebes

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 0901924 B1 [0002]

Claims

Hybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang, welcher einen Verbrennungsmotor (1), ein Getriebe (2) mit variabler Übersetzung und eine erste elektrische Maschine (3) umfasst, welche als Motor und als Generator betreibbar ist, wobei die erste elektrische Maschine (3) antriebsseitig direkt mit dem Antriebstrang verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite elektrische Maschine (4) vorgesehen ist, welche abtriebsseitig direkt mit dem Antriebsstrang verbunden ist.
Hybridantriebsanordnung für ein Fahrzeug mit einem Antriebsstrang, welcher einen Verbrennungsmotor (1), ein Getriebe (2) mit variabler Übersetzung und eine erste elektrische Maschine (3) umfasst, welche als Motor und als Generator betreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine zweite elektrische Maschine (4) vorgesehen ist, wobei die erste elektrische Maschine (3) und die zweite elektrische Maschine (4) antriebsseitig direkt mit dem Antriebstrang verbunden sind.
Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste elektrische Maschine (3) und die zweite elektrische Maschine (4) elektrisch miteinander gekoppelt sind.
Hybridantriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Anfahrelement und/oder ein Trennelement mit dem Antriebsstrang verbunden ist.
Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten elektrischen Maschine (3) und dem Getriebe (2) ein hydrodynamischer Wandler (9) vorgesehen ist.
Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten elektrischen Maschine (3) und dem Getriebe (2) eine Kupplung (10) vorgesehen ist.