DE102009008324A1 - Traction drive arrangement for e.g. electric vehicle, has thermal energy supplying mechanism provided for supplying thermal energy of internal combustion engine to air-conditioning system in vehicle interior - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fahrantriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend mindestens einer Verbrennungskraftmaschine, welche mit einem ersten Elektromotor mittels einer ersten Drehmomentübertragungseinrichtung in Wirkverbindung steht, wobei der erste Elektromotor in einem Generatorbetrieb Energie zum Laden eines Akkumulators bereitstellen kann, sowie ein Verfahren und ein Fahrzeug.The The present invention relates to a travel drive assembly for a motor vehicle, comprising at least one internal combustion engine, which with a first electric motor by means of a first torque transmission device is in operative connection, wherein the first electric motor in a generator mode Can provide energy to charge a battery, as well as a Procedure and a vehicle.
Vorrichtungen
zur Kopplung von Verbrennungs-Kraftmaschinen untereinander und mit
Elektromotoren/Generatoren sind im Stand der Technik bekannt. Die
Die
In
der
Aus
der
In
der
Aus
der
In der Struktur von Hybridfahrzeugen erfolgt eine Koppelung von einer Verbrennungs-Kraftmaschine mit einem oder mehreren Elektromotoren nicht innerhalb eines kombinierten Motor-Generator-Blocks, sondern die entsprechenden Antriebs- und/oder Energiewandlungssysteme sind als Einzelelemente über Achsen mittels zwischengeschalteten Drehmomentübertragungsvorrichtungen verbunden und an verschiedenen Bereichen des Fahrzeuges ange ordnet. Dabei ist es nachteilig, dass insbesondere Elektromotoren, zumeist als Asynchron-Drehstrommotoren, für einen kombinierten Einsatz als Motor und Generator ausgelegt sind.In The structure of hybrid vehicles is a coupling of one Combustion engine with one or more electric motors not within a combined motor-generator block, but the corresponding drive and / or energy conversion systems are as Individual elements via axles by means of intermediate torque transmission devices connected and arranged on different areas of the vehicle is. It is disadvantageous that in particular electric motors, mostly as asynchronous three-phase motors, for a combined Use are designed as a motor and generator.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine Energieversorgung eines Elektrofahrzeuges bereitzustellen, sowie einen Verbrauch von elektrischer Energie zu minimieren. Dabei soll insbesondere eine effiziente Erzeugung von elektrischer Energie möglich sein und eine Klimatisierung des Fahrzeugs mit einem möglichst geringen Einsatz von elektrischer Energie erfolgen.Of the The present invention is therefore based on the object of providing a power supply to provide an electric vehicle, as well as a consumption of minimize electrical energy. It should in particular a efficient generation of electrical energy be possible and an air conditioning of the vehicle with a possible low use of electrical energy.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Einrichtung zum Zuführen von thermischer Energie der Verbrennungs-Kraftmaschine zu einer Klimatisierungseinrichtung eines Fahrzeuginnenraums.The The object is achieved by a device for feeding from thermal energy of the combustion engine to one Air conditioning device of a vehicle interior.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Einrichtung zum Zuführen von thermischer Energie einen ersten Wärmetauscher zum Abführen von thermischer Energie der Verbrennungs-Kraftmaschine und einen zweiten Wärmetauscher zum Zuführen der thermischen Energie zu der Klimatisierungseinrichtung umfasst.Further can be provided that the device for feeding of thermal energy a first heat exchanger for Dissipating thermal energy of the combustion engine and a second heat exchanger for supplying the thermal Energy to the air conditioning device comprises.
Mit der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, dass die Klimatisierungseinrichtung eine Absorptions-Kältemaschine umfasst.With The invention further proposes that the air conditioning device an absorption chiller comprises.
Auch wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Verbrennungs-Kraftmaschine darauf eingerichtet ist, mit einer konstanten Drehzahl betrieben zu werden.Also The invention proposes that the combustion engine adapted to operate at a constant speed to become.
Auch wird zumindest ein zweiter Elektromotor vorgeschlagen, der mit wenigstens einer Achse eines Fahrzeuges und dem Akkumulator in Wirkverbindung steht und ein Antriebsdrehmoment zur Verfügung stellen kann und/oder ein Drehmoment der Achse in elektrische Energie zum Laden des Akkumulators umwandeln kann.Also At least a second electric motor is proposed, the at least an axle of a vehicle and the accumulator in operative connection stands and provide a drive torque can and / or a torque of the axis in electrical energy for Charging the accumulator can convert.
Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass der zweite Elektromotor mittels zumindest einer zweiten Drehmomentübertragungsvorrichtung mit mindestens einer Achse des Fahrzeugs und mittels einer dritten Drehmomentübertragungsvorrichtung mit einem dritten Elektromotor verbindbar ist und der dritte Elektromotor mit einer vierten Drehmomentübertragungsvorrichtung mit zumindest einer Achse in Wirkverbindung steht, und der zweite und/oder der dritte Elektromotor Drehmomente von den Achsen aufnehmen und/oder an die Achse abgeben kann.Also can be provided that the second electric motor by means of at least a second torque transmitting device with at least an axle of the vehicle and by means of a third torque transmitting device can be connected to a third electric motor and the third electric motor with a fourth torque transmitting device with at least one axis is in operative connection, and the second and / or the third electric motor absorbs torques from the axles and / or can deliver to the axis.
Ferner wird mit der Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugs, insbesondere eines Fahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Fahrantriebsanordnung mit einem Abführen von thermischer Energie von der Verbrennungs-Kraftmaschine und Zuführen der thermischen Energie zu einer Klimatisierungseinrichtung eines Fahrzeuginnenraums vorgeschlagen.Further With the invention, a method for operating a vehicle, in particular of a vehicle with an inventive Travel drive assembly with a dissipation of thermal energy from the combustion engine and feeding the thermal Energy to an air conditioning device of a vehicle interior proposed.
Auch wird mit der Erfindung ein Fahrzeug umfassend eine erfindungsgemäße Fahrantriebsordnung vorgeschlagen.Also is with the invention, a vehicle comprising an inventive Traveling proposition proposed.
Der Erfindung liegt somit die überraschende Kenntnis zu Grunde, dass eine Koppelung zumindest eines als Generator betriebenen und dafür ausgelegten ersten Elektromotors mit mindestens einer Verbrennungs-Kraftmaschine für eine Energieerzeugung der für einen Betrieb eines Fahrzeugs benötigten elektrischen Energie eingesetzt werden kann, wobei die Abwärme der Verbrennungs-Kraftmaschine für eine Klimatisierung eines Fahrzeugsinnenraums einsetzbar ist.Of the Invention is therefore based on the surprising knowledge that a coupling of at least one operated as a generator and designed for this first electric motor with at least one Combustion engine for power generation required for operation of a vehicle electrical Energy can be used, with the waste heat of the combustion engine Can be used for air conditioning of a vehicle interior is.
Die erzeugte elektrische Energie des Generators wird für ein Laden wenigstens eines Akkumulators eingesetzt, wobei selbstverständlich auch andere Energiequellen, wie beispielsweise eine Brennstoffzelle, in ein Fahrzeug integrierte Solarmodule, zusätzliche Generatoren in den Rädern und/oder eine externe Energieversorgung, zum Aufladen des Akkumulators verwendet werden können. Weiterhin ist ein zweiter Elektromotor vorgesehen, welcher die für ein Fahrbetrieb benötigten Drehmomente liefern kann. Dieser zweite Elektromotor wird vor zugsweise mit Energie aus zumindest einem Akkumulator des Fahrzeuges versorgt. Ferner kann jedoch auch eine direkte elektrische Anbindung des Generators an den Elektromotor vorgesehen sein, insbesondere im Fall eines nahezu entladenen Akkumulators bei einem gleichzeitigen hoher Energiebedarfs des zweiten Motors.The generated electrical energy of the generator is used for charging at least one accumulator, whereby, of course, other energy sources, such as a fuel cell, solar modules integrated in a vehicle, additional generators in the wheels and / or an external power supply, are used to charge the accumulator can. Furthermore, a second electric motor is provided, which can deliver the torques required for a driving operation. This second electric motor is preferably before supplied with energy from at least one accumulator of the vehicle. Furthermore, however, a direct electrical connection of the generator to the electric motor can also be provided, in particular in the case of a nearly discharged accumulator with a simultaneous high energy requirement of the second motor.
Die Verbrennungs-Kraftmaschine kann permanent in einem effizienten Drehzahlbereich gehalten werden. Dabei ist es selbstverständlich möglich, einen Generator derart auszulegen, dass er optimal die von der Verbrennungs-Kraftmaschine gelieferten Drehmomente in elektrische Energie umwandeln kann. Weiterhin kann durch die nahezu konstante Drehzahl die Verbrennungs-Kraftmaschine eine ebenfalls nahezu konstant abgegebene Wärmeenergiemenge der Verbrennungs-Kraftmaschine für ein Heizen und/oder Kühlen des Innenraums des Fahrzeugs eingesetzt werden.The Combustion engine can be permanently in an efficient speed range being held. It is of course possible, a Design generator such that it optimally from the combustion engine supplied torque can convert into electrical energy. Farther can through the almost constant speed the combustion engine a likewise almost constant amount of heat energy released the combustion engine for heating and / or Cooling of the interior of the vehicle can be used.
Ein Motor-Generator-Block besteht bspw. dabei aus einer Kapselung zumindest einer Verbrennungs-Kraftmaschine, welche mittels einer steuer- oder regelbaren ersten Drehmomentübertragungsvorrichtung mit zumindest einem für einen Generatorbetrieb ausgelegten ersten Elektromotor verbunden ist, wobei der erste Elektromotor insbesondere zur Erzeugung einer Energiemenge für ein Aufladen von wenigstens einem Akkumulator eines Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Weiterhin umfasst der Motor-Generator-Block mindestens einen zweiten Elektromotor, welcher auch als Generator betrieben werden kann, der mit zumindest einer Achse eines Fahrzeugs über eine steuer- und/oder regelbare zweite Drehmomentübertragungsvorrichtung verbindbar ist.One For example, motor-generator block consists of an encapsulation at least a combustion engine, which by means of a tax or adjustable first torque transmission device with at least one designed for a generator operation first electric motor is connected, wherein the first electric motor in particular for generating an amount of energy for charging at least one accumulator of a vehicle can be used. Furthermore, the motor-generator block comprises at least a second Electric motor, which can also be operated as a generator, with at least one axle of a vehicle via a controllable and / or controllable second torque transmission device is connectable.
Es kann auch vorgesehen sein, dass ein dritter Elektromotor, welcher ebenfalls als Generator betrieben werden kann, sowohl mit dem zweiten Elektromotor über eine dritte Drehmomentübertragungsvorrichtung als auch mit wenigstens einer Achse des Fahrzeugs über eine vierte Drehmomentübertragungsvorrichtung verbunden werden kann. Dabei ist die zumindest eine Achse mit wenigstens einem Rad des Fahrzeugs mechanisch verbunden.It can also be provided that a third electric motor, which can also be operated as a generator, both with the second Electric motor via a third torque transmitting device as well as with at least one axle of the vehicle a fourth torque transmitting device connected can be. In this case, the at least one axis with at least one Wheel of the vehicle mechanically connected.
Für eine Erzeugung eines Drehmoments für einen Antrieb des Fahrzeugs kann bei Bedarf jede beliebige Kombination des zweiten und/oder dritten Motors gesteuert oder geregelt eingesetzt werden. Eine variable Zuschaltung und ein variabler Betrieb des zweiten und/oder dritten eingesetzten Motors, gesteuert oder geregelt über eine zentrale Steuerung oder Regelung entsprechend den Anforderungen eines Fahrbetriebes, ermöglicht eine effiziente Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Energiemenge. Über eine entsprechende Anordnung der einzelnen Komponenten des Motor-Generator-Blocks kann dabei ein minimaler Platzbedarf erreicht werden, welcher über die Kapselung, die auch den benötigten Akkumulator umfassen kann, als eigenständigen Einheit für einen Antrieb eines Fahrzeuges eingesetzt werden kann.For a generation of a torque for driving the Vehicle can, if necessary, any combination of the second and / or third motor controlled or regulated to be used. A variable connection and a variable operation of the second and / or third used motor, controlled or regulated via a central control or regulation according to the requirements a driving operation, allows efficient use the amount of energy available. about a corresponding arrangement of the individual components of the motor-generator block It can be achieved a minimal footprint, which over the encapsulation, which also includes the required accumulator can, as an independent unit for a drive a vehicle can be used.
Auch kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Komponenten modular aufgebaut sind, so dass eine hohe Flexibilität und eine einfache Wartung ermöglicht wird. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Verbrennungs-Kraftmaschine durch eine alternative Verbrennungs-Kraftmaschine mit einem anderen Leistungsspektrum ersetzt wird, ohne Anpassungen an den Elektromotoren und/oder Drehmomentübertragungsvorrichtungen vornehmen zu müssen.Also can be provided that the individual components are modular are so high flexibility and easy Maintenance is enabled. It may for example be provided that the combustion engine through an alternative combustion engine is replaced with a different range of services, without adjustments on the electric motors and / or torque transmitting devices to have to make.
Eine Unterteilung in einen zweiten und einen dritten Elektromotor für eine Erzeugung eines Drehmomentes, wobei es sich bei den elektrischen Motoren vorzugsweise um Asynchron-Drehstrommotoren handelt, hat den Vorteil, dass mittels der zweiten, dritten und vierten Drehmomentübertragungsvorrichtung, beispielsweise der zweite Elektromotor ein Antriebsdrehmoment erzeugen kann während der dritte Elektromotor als Generator eingesetzt wird. Dies kann beispielsweise im langsamen Stop-and-Go-Verkehr in einer Stadt sinnvoll sein.A Subdivided into a second and a third electric motor for a generation of torque, wherein it is in the electrical Motors is preferably about asynchronous three-phase motors has the advantage that by means of the second, third and fourth torque transmission device, For example, the second electric motor generate a drive torque can be used as a generator while the third electric motor becomes. This can be slow stop-and-go traffic, for example be useful in a city.
Durch die Kapselung der Verbrennungs-Kraftmaschine kann die abgegebene Wärmeenergie optimal für eine Klimatisierung zumindest eines Insassenbereichs des Fahrzeugs eingesetzt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Abwärme direkt für ein Heizen des Fahrzeuges verwendet wird, während eine Zuführung der Wärmeenergie zu vorzugsweise einer Absorptions-Kältemaschine für eine Kühlung genutzt werden kann. Die Ausnutzung der Abwärme des Motors, die bei nahezu konstanter Drehzahl der Verbrennungs-Kraftmaschine ebenfalls nahezu konstant ist, ermöglicht einen Verzicht auf elektrisch betriebene Heiz- und/oder Kühlvorrichtungen in einem Elektrofahrzeug. Somit wird eine deutliche Effizienzsteigerung der Ausnutzung von für die Verbrennungs-Kraftmaschinen eingesetzten Brennstoffen ermöglicht.By the encapsulation of the combustion engine can be the delivered Heat energy optimal for air conditioning at least an occupant area of the vehicle are used. It can be provided that the waste heat directly for a Heating the vehicle is used while a feeder the heat energy to preferably an absorption chiller for a cooling can be used. The use of waste heat of the engine, which is at nearly constant speed of the combustion engine as well is almost constant, allows a waiver of electrical operated heating and / or cooling devices in an electric vehicle. Thus, a significant increase in efficiency of the utilization of for the combustion engines used fuels allows.
Ferner ist es selbstverständlich auch möglich, dass über weitere Drehmomentübertragungsvorrichtungen auch die zumindest eine Verbrennungs-Kraftmaschine für eine Erzeugung von Antrieb-Drehmomenten des Fahrzeugs einsetzbar ist. Dies kann insbesondere für einen Notbetrieb vorteilhaft sein, wenn beispielsweise eine Bestätigung des ersten, des zweiten und/oder dritten Elektromotors auftritt oder ein Defekt im Akkumulator vorliegt.Further Of course it is also possible that over more torque transmitting devices and the at least a combustion engine for generation of Drive torques of the vehicle is used. This can be special be advantageous for an emergency operation, for example an acknowledgment of the first, second and / or third Electric motor occurs or there is a defect in the accumulator.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von einer schematischen Zeichnung eines Fahrzeugs mit einer Verbrennungs-Kraftmaschine und Elektromotoren beispielhaft erläutert sind.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description, in the embodiments of the invention with reference to a schematic drawing of a driving zeugs with a combustion engine and electric motors are exemplified.
In
der Figur ist ein Fahrzeug
Weiterhin
umfasst der Motor-Generator-Block
Somit
können sowohl der zweite Elektromotor
Sowohl
der zweite Elektromotor
Es
ist offensichtlich, dass die Erzeugung von Drehmoment für
einen Betrieb des Generators
Die
von der Verbrennungs-Kraftmaschine
Die in der voran stehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.The in the foregoing description, the claims and Drawing disclosed features of the invention can both individually as well as in any combination for the Realization of the invention in its various embodiments be essential.
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- Radwheel
- 3, 3'3, 3 '
- Achseaxis
- 44
- Motor-Generator-BlockMotor-generator block
- 55
- Verbrennungs-KraftmaschineCombustion engine
- 66
- DrehmomentübertragungsvorrichtungThe torque transfer device
- 77
- Generatorgenerator
- 8, 8'8th, 8th'
- Leitungencables
- 99
- Akkumulatoraccumulator
- 10, 1110 11
- Elektromotor/GeneratorMotor / generator
- 12, 13, 1412 13, 14
- DrehmomentübertragungsvorrichtungThe torque transfer device
- 1515
- Wärmetauscherheat exchangers
- 1616
- Leitungmanagement
- 1717
- KlimatisierungsvorrichtungAir conditioning device
- 1818
- Wärmetaucherheat divers
- 1919
- Absorptions-KältemaschineAbsorption chiller
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - DE 4444545 A1 [0007] - DE 4444545 A1 [0007]
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- 2009-02-10 DE DE102009008324A patent/DE102009008324A1/en active Pending
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
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