DE102008002386A1 - Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs - Google Patents

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs Download PDF

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Abstract

Es wird ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend mindestens einen Verbrennungsmotor (1), mindestens eine Elektromaschine (2) und mindestens eine Abtriebseinheit (3), bei dem die Übertragung der Kräfte bzw. Momente zwischen dem mindestens einen Verbrennungsmotor (1), der mindestens einen Elektromaschine (2) und der mindestens einen Abtriebseinheit (3) hydraulisch erfolgt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben des erfindungsgemäßen Antriebsstrangs.
  • Aus dem Stand der Technik sind Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen das Moment des Verbrennungsmotors mittels Wandler oder Reibkupplungen auf das Getriebe übertragen werden. Diese Antriebsstränge können auch als Hybridantriebsstränge ausgeführt sein, umfassend zumindest eine Elektromaschine welche je nach Betriebszustand motorisch oder generatorisch betrieben werden kann. Bei seriellen Hybridfahrzeugen wird ein Generator vom Verbrennungsmotor angetrieben, wobei der Generator den die Räder antreibenden Elektromotor mit elektrischer Energie versorgt.
  • Des weiteren sind parallele Hybridfahrzeuge bekannt, bei denen eine Addition der Drehmomente des Verbrennungsmotors und zumindest einer mit dem Verbrennungsmotor verbindbaren elektrischen Maschine vorzugsweise mittels eines Summierungsgetriebes, beispielsweise mittels eines Planetengetriebes erfolgt.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antriebstrang für ein Kraftfahrzeug anzugeben, welche kompakt aufgebaut ist und im Vergleich zu herkömmlichen Antriebssträngen verschleißarm ist. Zudem soll der Antriebsstrang eine größtmögliche Flexibilität hinsichtlich der möglichen Kraft- bzw. Momentübertragungszweige aufweisen.
  • Diese Aufgabe wird für einen Antriebsstrang durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs ist Gegenstand des Patentanspruchs 4. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den entsprechenden Unteransprüchen hervor.
  • Demnach wird ein Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend mindestens einen Verbrennungsmotor, mindestens eine Elektromaschine und mindestens eine Abtriebseinheit, beispielsweise ein Getriebe, bei dem die Übertragung der Kräfte bzw. Momente zwischen dem mindestens einen Verbrennungsmotor, der mindestens einen Elektromaschine und der mindestens einen Abtriebseinheit hydraulisch erfolgt.
  • Gemäß der Erfindung umfasst der Antriebsstrang mindestens einen Regel- und Steuerkreis sowie mindestens einen hydraulischen Kreislauf umfassend mindestens einen hydraulischen Speicher, Ventile und Verteiler, wobei jedem Verbrennungsmotor, jeder Elektromaschine und jeder Abtriebseinheit eine Hydraulikpumpe zugeordnet ist. Hierbei ist die Hydraulikpumpe einerseits an mindestens einen hydraulischen Kreislauf angeschlossen und andererseits mit dem ihr zugeordneten Bauteil mechanisch verbunden.
  • Hierbei sind die dem zumindest einen Verbrennungsmotor, der zumindest einen Elektromaschine und die der zumindest einer Abtriebseinheit zugeordneten Hydraulikpumpen von diesen Bauteilen antreibbar und umgekehrt, wobei die Kopplung zwischen dem zumindest einen Verbrennungsmotor, der zumindest einen Elektromaschine und der zumindest einer Abtriebseinheit mit der jeweiligen zugeordneten Hydraulikpumpe über Ventile steuerbar bzw. regelbar ist, derart, dass jede beliebige Verbindung zum Zweck der Kraft- bzw. Momentübertragung zwischen dem zumindest einen Verbrennungsmotor, der zumindest einen Elektromaschine und der zumindest einer Abtriebseinheit realisiert werden kann. Durch die einem angetriebenen Bauteil zugeordnete Pumpe wird hydraulische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt.
  • Beispielsweise kann die zumindest eine Elektromaschine vom zumindest einen Verbrennungsmotor angetrieben werden oder den zumindest einen Verbrennungsmotor antreiben. Durch entsprechende Steuerung der Ventile des zumindest einen hydraulischen Kreislaufs kann die zumindest eine Abtriebseinheit vom zumindest einen Verbrennungsmotor und/oder von der zumindest einen Elektromaschine angetrieben werden.
  • Zudem können die Ventile derart gesteuert werden, dass die zumindest eine Elektromaschine und/oder der zumindest eine Verbrennungsmotor von der zumindest einen Abtriebseinheit angetrieben werden, wodurch Rekuperationsenergie gewonnen wird.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine schematische Darstellung des Aufbaus einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs ist, beispielhaft näher erläutert.
  • Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor 1, eine Elektromaschine 2 und ein Getriebe 3, wobei dem Verbrennungsmotor 1 eine Hydraulikpumpe 4, der Elektromaschine 2 eine Hydraulikpumpe 5 und dem Getriebe 3 eine Hydraulikpumpe 6 zugeordnet ist.
  • Der hydraulische Kreislauf umfasst neben den Hydraulikpumpen 4, 5, 6 einen hydraulischen Speicher 7, Ventile 8, 9, 10 und Verteiler 11, 12, wobei die Ventile und die Verteiler derart ausgeführt und im hydraulischen Kreislauf angeordnet sind, dass in Abhängigkeit der Ventilsteuerung die Elektromaschine 2 vom Verbrennungsmotor 1 über die Hydraulikpumpen 4, 5 hydraulisch angetrieben werden kann. Zu diesem Zweck wird die Pumpe 4 vom Verbrennungsmotor angetrieben, wobei die Pumpe 5 die hydraulische Energie der Pumpe 4 als mechanische Energie auf die Elektromaschine 2 überträgt. Analog dazu kann die Elektromaschine 2 den Verbrennungsmotor 1 hydraulisch antreiben. Zudem kann das Getriebe 3 vom Verbrennungsmotor 1 und/oder von der Elektromaschine 2 hydraulisch mittels der Hydraulikpumpen angetrieben werden.
  • Des weiteren kann die Elektromaschine 2 und/oder der Verbrennungsmotor 1 mittels der Hydraulikpumpen 6 und 5 bzw. 6 und 4 vom Getriebe 3 hydraulisch angetrieben werden. Durch die dem angetriebenen Bauteil zugeordnete Pumpe wird hydraulische Energie in mechanische Arbeit umgewandelt.
  • Gemäß der Erfindung ist der Grad der Kraft- bzw. Momentübertragung zwischen dem Verbrennungsmotor 1, der Elektromaschine 2 und dem Getriebe durch entsprechende Steuerung der Ventile, insbesondere gegen die Pumpen und/oder Freiläufe, stufenlos einstellbar.
  • Durch die erfindungsgemäße Konzeption wird ein stufenlos betreibbarer Antriebsstrang zur Verfügung gestellt, bei dem alle Vorteile der Hybridisierung beibehalten werden ohne die Notwendigkeit einen Wandler oder Reibkupplungen vorzusehen. In vorteilhafter Weise kann eine Spreizung und Kraftverteilung durch hydraulische Abgleichung erfolgen.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass eine sehr kompakte Bauweise mit lediglich einem Pumpen- und Verteilermodul ohne Hydraulikschläuche realisierbar ist.
  • Durch die dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang zugrundeliegende modulare Bauweise können zudem bestehende Antriebsstränge auf einfache Weise nachgerüstet werden.
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Elektromaschine
    3
    Getriebe
    4
    Hydraulikpumpe
    5
    Hydraulikpumpe
    6
    Hydraulikpumpe
    7
    hydraulischer Speicher
    8
    Ventil
    9
    Ventil
    10
    Ventil
    11
    Verteiler
    12
    Verteiler

Claims (5)

  1. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einen Verbrennungsmotor (1), mindestens eine Elektromaschine (2) und mindestens eine Abtriebseinheit (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragung der Kräfte bzw. Momente zwischen dem mindestens einen Verbrennungsmotor (1), der mindestens einen Elektromaschine (2) und der mindestens einen Abtriebseinheit (3) hydraulisch erfolgt.
  2. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsstrang mindestens einen Regel- und Steuerkreis sowie mindestens einen hydraulischen Kreislauf, umfassend mindestens einen hydraulischen Speicher (7), Ventile (8, 9, 10) und Verteiler (11, 12) aufweist, wobei jedem Verbrennungsmotor (1), jeder Elektromaschine (2) und jeder Abtriebseinheit (3) eine Hydraulikpumpe (4, 5, 6) zugeordnet ist, welche einerseits an mindestens einen hydraulischen Kreislauf angeschlossen und andererseits mit dem ihr zugeordneten Bauteil (1, 2, 3) mechanisch verbunden ist.
  3. Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem zumindest einen Verbrennungsmotor (1), der zumindest einen Elektromaschine (2) und die der zumindest einer Abtriebseinheit (3) zugeordneten Hydraulikpumpen (4, 5, 6) von diesen Bauteilen (1, 2, 3) antreibbar sind und umgekehrt, wobei die Kopplung zwischen dem zumindest einen Verbrennungsmotor (1), der zumindest einen Elektromaschine (2) und der zumindest einer Abtriebseinheit (3) mit der jeweiligen zugeordneten Hydraulikpumpe (4, 5, 6) über Ventile (8, 9, 10) steuerbar bzw. regelbar ist, derart, dass jede beliebige Verbindung zum Zweck der Kraft- bzw. Momentübertragung zwischen dem zumindest einen Verbrennungsmotor (1), der zu mindest einen Elektromaschine (2) und der zumindest einer Abtriebseinheit (3) realisierbar ist
  4. Verfahren zum Betreiben eines nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgeführten Antriebsstrangs, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile des zumindest einen hydraulischen Kreislaufs derart angesteuert werden, dass die zumindest eine Elektromaschine (2) von dem zumindest einen Verbrennungsmotor (1) über die Hydraulikpumpen (4, 5) hydraulisch angetrieben wird und/oder dass die Elektromaschine (2) den Verbrennungsmotor (1) über die Hydraulikpumpen (4, 5) hydraulisch antreibt und/oder dass die Abtriebseinheit (3) von dem zumindest einen Verbrennungsmotor (1) und/oder von der zumindest einen Elektromaschine (2) hydraulisch mittels der Hydraulikpumpen (6, 4, 5) angetrieben wird und/oder dass die zumindest eine Elektromaschine (2) und/oder der zumindest eine Verbrennungsmotor (1) mittels der Hydraulikpumpen (4, 5, 6) von der zumindest einen Abtriebseinheit (3) hydraulisch angetrieben wird.
  5. Verfahren zum Betreiben eines nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausgeführten Antriebsstrangs, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grad der Kraft- bzw. Momentübertragung zwischen dem zumindest einen Verbrennungsmotor (1), der zumindest einen Elektromaschine (2) und der zumindest einer Abtriebseinheit (3) durch die Ventilsteuerung stufenlos einstellbar ist.
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