DE102009019173A1

DE102009019173A1 - Kraftfahrzeug mit einer auch als Rekuperationsbremse wirkenden Antriebs-Elektromaschine

Info

Publication number: DE102009019173A1
Application number: DE102009019173A
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr. Pruckner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2009-04-28
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-29
Also published as: DE102009019173B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das zumindest anteilig von einer Elektromaschine antreibbar ist, die zur Bereitstellung von Bremsenergie für das Fahrzeug als Generator betreibbar ist, um als sog. Rekuperationsbremse zu wirken, wobei das bei Initiierung des Generatorbetriebs anliegende Abstützmoment der Elektromaschine zur Betätigung eines letztlich auf zumindest ein Rad des Fahrzeugs einwirkenden Bremselements verwendbar ist. Es ist der Abtrieb der Elektromaschine über ein Planetengetriebe geleitet und es wird aus dessen Momentenabstützung im Generatorbetrieb der Elektromaschine die Betätigung des Bremselements abgeleitet. So kann die Momentenabstützung des Planetengetriebes an eine Kolben-Zylinder-Einheit gekoppelt sein, derart, dass mit Initiierung des Generatorbetriebs der Elektromaschine der Kolben relativ zum Zylinder verschoben und hierdurch ein Fluid verdrängt wird, wodurch direkt oder indirekt eine Betätigung des Bremselements erfolgt. Alternativ kann die Momentenabstützung des Planetengetriebes im Generatorbetrieb der Elektromaschine auf mechanischem Weg eine Betätigung des Bremselements bewirken.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, das zumindest anteilig von einer Elektromaschine antreibbar ist, die zur Bereitstellung von Bremsenergie für das Fahrzeug als Generator betreibbar ist, um als sog. Rekuperationsbremse zu wirken, wobei ein bei Initiierung des Generator-Betriebs anliegendes Abstützmoment zur Betätigung eines letztlich auf zumindest ein Rad des Fahrzeugs einwirkenden Bremselements verwendbar ist. Zum Stand der Technik wird neben der DE 10 2007 025 478 A und der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2009 005 057.4 auf die deutsche Auslegeschrift DE 1 026 349 verwiesen.
Es ist bekannt, dass bei Kraftfahrzeugen, die zumindest anteilig von einem Elektromotor angetrieben werden können, so bspw. bei den sog. Hybrid-Fahrzeugen, die beim Abbremsen des Kraftfahrzeugs freiwerdende Bremsenergie anteilig durch die sog. Rekuperation zurück gewonnen werden kann, indem der Elektromotor dann als elektrischer Generator betrieben wird und die beim Abbremsen des Fahrzeugs in diesem gewonnene elektrische Energie zur zumindest kurzzeitigen Speicherung in einen Akkumulator oder in Hochleistungs-Kondensatoren eingeleitet wird. Jedoch sind die mit den typischen Elektromotoren erzeugbaren Bremsmomente erheblich geringer als die mittels herkömmlicher Fzg.-Bremsanlagen erzeugbaren Bremsmomente, so dass insbesondere für eine intensivere Abbremsung des Fahrzeugs (vorzugsweise an der Fahrzeug-Vorderachse) weiterhin eine letztlich auf die Fzg.-Räder einwirkende mechanische Bremse am Fahrzeug vorzusehen ist. Üblicherweise werden hierfür die üblichen Scheiben-Bremsanlagen mit an sich üblicher ABS-Regelung und ESP-Regelung verwendet, wobei jedoch die Regelung des aufzubringenden Bremsmoments als solches im Hinblick auf das zusätzlich über den Elektromotor bzw. über die dann als Generator arbeitende Elektromaschine aufgebrachte Brems moment ausgelegt ist. Dies ist insofern aufwändig, als zwei Regelsysteme für eine gleiche Anforderung, nämlich für das Abbremsen des Fahrzeugs, benötigt werden. Auch ist es erforderlich, für das weiterhin vorgesehene übliche mechanische Bremssystem die für dessen Funktion erforderliche Energie bereit zu stellen.
Vorgeschlagen wurde daher bereits, den Stator der besagten Elektromaschine um die Rotationsachse des Rotors der Elektromaschine begrenzt verschwenkbar zu lagern und eine bei Initiierung des Generator-Betriebs erfolgende Verschwenkbewegung des Stators der Elektromaschine zu nutzen, indem hieraus im Sinne einer Momentenabstützung über ein Übertragungselement ein mechanisches, letztlich auf die Räder des Fahrzeugs einwirkendes Bremselement betätigt wird. Eine entsprechende konstruktive Ausgestaltung einer solchen Lagerung des Elektromaschinen-Stators ist jedoch aufwändig, wobei als erschwerender Faktor die Stromversorgung der verdrehbar bzw. verschwenkbar zu lagernden Elektromaschine zu nennen ist und wobei eine entsprechende Anordnung noch komplexer wird, wenn die Elektromaschine über ein in Leitungen herangeführtes Kühlfluid gekühlt werden muss.
Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb der Elektromaschine über ein Planetengetriebe geleitet ist und dass aus dessen Momentenabstützung im Generatorbetrieb der Elektromaschine die Betätigung des Bremselements abgeleitet wird. Damit kann der Stator der Elektromaschine starr bzw. fest im Kraftfahrzeug gelagert sein.
Üblicherweise treibt ein Elektromotor bzw. die genannte Elektromaschine die Räder des Kraftfahrzeugs nicht direkt an, sondern es ist die Abtriebswelle der Elektromaschine in ein Untersetzungsgetriebe geführt, welches die Drehzahl der Elektromaschine ins Kleinere übersetzt. Vorliegend wird nun vorgeschlagen, als derartiges Untersetzungsgetriebe ein Planetengetriebe vorzusehen. Bekanntlich besitzen Planetengetriebe zwei Eingänge und einen Ausgang bzw. bei Verwendung eines Planetengetriebes als Untersetzungsgetriebe ist es bekanntlich erforderlich, den zweiten Eingang als sog. Momentenstütze fest abzustützen. Vorliegend wird nun vorgeschlagen, diese grundsätzlich bereits bekannte Momentenstütze bzw. Momentenabstützung im Generatorbetrieb der Elektromaschine zur Erzeugung einer zusätzlichen Bremskraft für das Kraftfahrzeug zu verwenden, indem aus dieser Momentenabstützung die (grundsätzlich ebenfalls bereits bekannte) Betätigung eines bzw. des genannten Bremselementes abgeleitet wird.
Eine mögliche Anordnung kann somit grundsätzlich so aussehen, wie dies in der eingangs genannten DE 10 2007 025 478 A1 stark abstrahiert für einen verschwenkbar gelagerten Stator der Elektromaschine in den Figurendarstellungen dieser Schrift dargestellt ist, mit dem Unterschied, dass der in diesen besagten Figuren mit der Bezugsziffer 11 gekennzeichnete Mitnehmer nun nach der vorliegenden Erfindung nicht am nunmehr starr gelagerten Stator der Elektromaschine befestigt ist, sondern nunmehr die Momentenstütze des Planetengetriebes darstellt. An den ersten Eingang des Planetengetriebes ist somit die Abtriebswelle der Elektromaschine angekoppelt, am zweiten Eingang des Planetengetriebes ist die Momentenstütze bzw. der sog. Mitnehmer 11 nach der DE 10 2007 025 478 A1 in vergleichbarer Art und Weise wie dort gezeigt angekoppelt und an den Ausgang des besagten Planetengetriebes schließt sich die letztlich zu den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs führende Fahrzeug-Antriebswelle an. Damit kann also die Momentenabstützung des Planetengetriebes im Generatorbetrieb der Elektromaschine auf mechanischem Weg eine Betätigung des Bremselements bewirken.
Alternativ kann die Momentenabstützung des Planetengetriebes an eine Kolben-Zylinder-Einheit gekoppelt sein, derart, dass mit Initiierung des Generatorbetriebs der Elektromaschine der Kolben relativ zum Zylinder verschoben und hierdurch ein Fluid verdrängt wird, wodurch direkt oder indirekt eine Betätigung des Bremselements erfolgt. Diesbezüglich wird zur näheren Erläuterung auf die eingangs weiterhin genannte nicht vorveröffentlichte deutsche Patentanmeldung mit dem Aktenzeichen 10 2009 005 057.4 verwiesen. Bezug nehmend auf 2 dieser nicht vorveröffentlichen deutschen Patentanmeldung kann die Momentenabstützung des vorliegend nun vorgeschlagenen Planetengetriebes über den in dieser 2 mit der Bezugsziffer 12 gekennzeichneten Mitnehmer erfolgen.
Beispielsweise kann der Abtrieb der nunmehr über ihren Stator starr bzw. fest gelagerten Elektromaschine an das Sonnenrad des vorgeschlagenen Planetengetriebes angekoppelt sein und die Fahrzeug-Antriebswelle an das Hohlrad dieses Planetengetriebes. Das Abstützmoment des Planetenträgers dieses Planetengetriebes muss dann fest gehalten werden, um eine Drehung der Planetenräder um das Sonnenrad zu verhindern. Wird dann bei Anwendung der vorliegenden Erfindung die Elektromaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs betrieben, so wird das Abstützmoment des Planetenträgers gegen einen starren Anschlag abgestützt. Wird hingegen bei Anwendung der vorliegenden Erfindung die Elektromaschine zum Bremsen des Kraftfahrzeugs verwendet, so wird das Abstützmoment des Planetenträgers zur Erzeugung einer Bremskraft verwendet, indem das Abstützmoment des Planetenträgers letztlich zur Betätigung des Bremselementes verwendet wird, bspw. gemäß den beiden vorhergehenden Absätzen über den sog. Mitnehmer. Abweichend hiervon können selbstverständlich auch die jeweils anderen Eingänge des Eingänge des Planetengetriebes für Antrieb, Abtrieb und Momentenabstützung verwendet werden und es können eine Vielzahl von Details durchaus abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007025478 A [0001]
- DE 102009005057 [0001, 0008]
- DE 1026349 [0001]
- DE 102007025478 A1 [0007, 0007]

Claims

Kraftfahrzeug, das zumindest anteilig von einer Elektromaschine antreibbar ist, die zur Bereitstellung von Bremsenergie für das Fahrzeug als Generator betreibbar ist, um als sog. Rekuperationsbremse zu wirken, wobei ein bei Initiierung des Generator-Betriebs anliegendes Abstützmoment zur Betätigung eines letztlich auf zumindest ein Rad des Fahrzeugs einwirkenden Bremselements verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abtrieb der Elektromaschine über ein Planetengetriebe geleitet ist und dass aus dessen Momentenabstützung im Generatorbetrieb der Elektromaschine die Betätigung des Bremselements abgeleitet wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenabstützung des Planetengetriebes an eine Kolben-Zylinder-Einheit gekoppelt ist, derart, dass mit Initiierung des Generatorbetriebs der Elektromaschine der Kolben relativ zum Zylinder verschoben und hierdurch ein Fluid verdrängt wird, wodurch direkt oder indirekt eine Betätigung des Bremselements erfolgt.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenabstützung des Planetengetriebes im Generatorbetrieb der Elektromaschine auf mechanischem Weg eine Betätigung des Bremselements bewirkt.