-
HINTERGRUND DER ERFDINDUNG
-
Die
Erfindung betrifft im Allgemeinen hybride und elektrische Fahrzeuge
und insbesondere Systeme und Verfahren zum Betrieb von Nebenabtriebssystemen
an Bord von hybriden und elektrischen Fahrzeugen.
-
Rein
elektrische Fahrzeuge verwenden typischerweise gespeicherte elektrische
Energie um einen elektrischen Motor zu versorgen, der das Fahrzeug
antreibt. Hybride elektrische Fahrzeuge kombinieren einen internen
Verbrennungsmotor und einen elektrischen Motor, der üblicherweise
durch einen oder mehrere Energiespeichereinrichtungen versorgt wird.
Solch eine Kombination kann die Treibstoffgesamteffizienz erhöhen, in
dem der Verbrennungsmotor und der elektrische Motor in die Lage
versetzt werden jeweils in Bereichen mit erhöhter Effizienz zu arbeiten.
Es kann effizienter sein, elektrische Motoren während der Inbetriebnahme zu
verwenden und Verbrennungsmotoren primär während anhaltender Abschnitte
mit konstantem Motorbetrieb zu verwenden. Zum Beispiel ist in einem
Hybridfahrzeug, das einen elektrischen Motor zu Erhöhung der
Anfangsbeschleunigung aufweist, die Verwendung von kleineren und
treibstoffeffizienteren Verbrennungsmotoren möglich.
-
Einige
große
herkömmlich
angetriebene Fahrzeuge, wie zum Beispiel Lastwagen, Traktoren und
auch Marinefahrzeuge verwenden Nebenabtriebssysteme, um einer verbundenen
oder separaten Maschine Leistung zur Verfügung zu stellen. Üblicherweise
entnimmt die Nebenabtriebseinrichtung die Leistung vom Verbrennungsmotor
des Fahrzeugs mittel einer Nebenabtriebswelle. Bekannte Anwendungen
für Nebenabtriebssysteme
umfassen das Antreiben von Wasserpumpen in Feuerwehrfahrzeugen und
Marinefahrzeugen, das Antreiben von Hydraulikpumpen in Lastwagen
oder anderen Maschinen und das Antreiben von Dreschern und Mähern in landwirtschaftlichen
Fahrzeugen. Anderer Anwendungen umfassen das Heben oder Senken der
Ladefläche
eines Kippfahrzeugs, das Betreiben eines Verdichters in einem Müllfahrzeug,
das Betreiben einer Winde in einem Abschleppwagen oder das Betreiben eines
elektrischen Generators.
-
Typischerweise
sind in landwirtschaftlichen Fahrzeugen mittlere und hintere Nebenabtriebswellen
vorgesehen. Bekannte Nebenabtriebsstandards verlangen Wellendrehzahlen
von 540 oder 1000 Umdrehungen pro Minute, was üblicherweise durch das mechanische
Koppeln des Nebenabtriebschafts an den internen Verbrennungsmotor
mittels einer Kupplungs- und Getriebeanordnung erreicht wird. Normalerweise
muss der Motor mit einer festen Drehzahl laufen, um die korrekte
Nebenabtriebswellendrehzahl bereit zu stellen, was zu verringerter
Motoreffizienz bei Teillastbetrieb führen kann oder was das maximale
Drehmoment oder die maximale Leistung begrenzen kann, die dem Nebenabtriebssystem
zur Verfügung
gestellt wird. Ferner kann der Betrieb des Motors bei einer Drehzahl,
die die korrekte Drehzahl für
die Nebenabtriebswelle zur Verfügung
stellt, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschränken. Weiterhin
kann das Koppeln der Nebenabtriebswelle an den Motor über eine
Kupplungs- und Getriebeanordnung die Anzahl der Stellen begrenzen,
an denen das Nebenabtriebssystem angeordnet werden kann.
-
Es
wäre daher
wünschenswert
ein Nebenabtriebssystem zu schaffen, das dazu eingerichtet ist, Energie
von der Nebenabtriebswelle während
des Bremsens wieder zu gewinnen, wobei die Motordrehzahl unabhängig von
der Drehzahl der Nebenabtriebswelle ist und wobei die möglichen
Stellen zum Anordnen der Nebenabtriebswelle nicht wie bei einigen
herkömmlichen
Fahrzeugen durch den Einbauort des Motors beschränkt ist.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Entsprechend
einem Aspekt der Erfindung enthält
ein Nebenabtriebssystem eine Energiespeichereinrichtung, die dazu
eingerichtet ist, elektrische Energie bereit zu stellen und zumindest
ein elektrisches Antriebssystem, das elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung
verbunden ist, um elektrische Energie aufzunehmen, wobei jedes des
zumindest einen elektrischen Antriebssystems dazu eingerichtet ist,
die elektrische Energie in eine gewünschte mechanische Energie
umzuwandeln. Das Nebenabtriebssystem weist auch zumindest einen
mechanisch mit dem zumindest einen elektrischen Antriebssystems
verbundenen Nebenabtriebsschaft auf, der durch die mechanische Energie
angetrieben wird, um eine mechanische Ausgangsleistung zu erzeugen, wobei
die mechanische Ausgangsleistung für die zumindest eine Nebenabtriebswelle
unabhängig
von der mechanischen Ausgangsleistung anderer Nebenabtriebswellen
eingestellt, gesteuert oder geregelt werden kann.
-
In Übereinstimmung
mit einem anderen Aspekt der Erfindung enthält ein fahrzeugbasiertes Nebenabtriebssystem
einen Gleichspannungsbus (DC-Bus), eine Energiespeichereinrichtung,
die mit dem Gleichspannungsbus verbunden und dazu eingerichtet ist,
dem Gleichspannungsbus eine Gleichspannung zur Verfügung zu
stellen, und einem Wechselrichter, der mit dem Gleichspannungsbus verbunden
und dazu eingerichtet ist, die Gleichspannung in eine gesteuerten
oder geregelte Wechselspannung umzuwandeln. Das fahrzeugbasierte
Nebenabtriebssystem umfasst auch ein elektrisches Antriebssystem,
das elektrisch mit einem Wechselrichter gekoppelt ist, um die gesteuerten
oder geregelten Wechselspannung zu erhalten und die gesteuerte oder
geregelte Wechselspannung in eine mechanische Energie umzuwandeln,
sowie eine Nebenabtriebswelle, die mechanisch mit dem elektrischen Antriebssystem
gekoppelt ist und durch die gesteuerte oder geregelte mechanische
Energie angetrieben wird.
-
Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung
eines Nebenabtriebssystems die Schritte: Bereitstellen eines Energiesystems,
um eine Gleichspannung zur Verfügung
zu stellen, Bereitstellen eines mit dem Energiesystem gekoppelten
Gleichspannungsbusses, der zur Verteilung der Gleichspannung eingerichtet ist
und Herstellen einer elektrischen Kopplung von zumindest einem Wechselrichter
mit dem Gleichspannungsbus, um die Gleichspannung aufzunehmen und
die Gleichspannung in eine gesteuerte oder geregelte Wechselspannung
umzuwandeln. Das Verfahren umfasst auch die Schritte: Herstellen
einer elektrischen Kopplung von zumindest einem elektrischen Antriebssystem
mit jeweils zumindest einem der Wechselrichter, um aus der gesteuerten
oder geregelten Wechselspannung eine mechanische Ener gie zu erzeugen
und das Herstellen einer mechanischen Kopplung einer Nebenabtriebswelle
mit jeweils einem elektrischen Antriebssystem, so dass jede Nebenabtriebswelle
durch die mechanische Energie des hier zugeordneten elektrischen
Antriebssystems angetrieben wird, um eine mechanische Leistung an
der Nebenabtriebswelle zu erzeugen.
-
Verschiedene
andere Merkmale und Vorteile werden anhand der folgenden detaillierten
Beschreibung und anhand der Zeichnung deutlich gemacht.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
-
Die
Zeichnung veranschaulicht ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel zur Ausführung der
Erfindung, das vorliegend betrachtet wird.
-
In
der Zeichnung zeigen:
-
1 ein
Blockschaltbild eines elektrischen Nebenabtriebssystems entsprechend
einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
-
2 ein
Blockschaltbild eines hybriden elektrischen Nebenabtriebssystems
gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
-
3 ein
Blockschaltbild eines hybriden elektrischen Nebenabtriebssystems
gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
-
4 ein
Blockschaltbild eines hybriden elektrischen Nebenabtriebssystems
gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
-
5 ein
Blockschaltbild eines hybriden elektrischen Nebenabtriebssystems
gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
-
6 ein
Blockschaltbild eines hybriden elektrischen Nebenabtriebssystems
gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
-
7 ein
Blockschaltbild eines nachrüstbaren
hybriden Nebenabtriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Während die
hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele
der Erfindung am häufigsten
in Bezug auf Nebenabtriebssysteme/Nebenabtriebseinrichtungen zur
Verwendung mit hybrid-elektrischen Fahrzeugen beschrieben werden,
wird ein Fachmann erkennen, dass die Ausführungsbeispiele der Erfindung
nicht auf hybride Fahrzeuge beschränkt sind, sondern auch bei
anderen Arten von elektrischen Industriemaschinen und hybrid-elektrischen
Industriemaschinen angewandt werden können, die eine Energiespeichereinrichtung
in Kombination mit einem internen Verbrennungsmotor vorsehen. Daher
soll der Begriff Fahrzeug, wie er nachfolgend verwendet wird, so
verstanden werden, dass er auch andere Arten von elektrischen und
hybrid-elektrischen Industriemaschinen umfasst, die mittels eines
Nebenabtriebssystems/einer Nebenabtriebseinrichtung eine Leistung
zur Verfügung
stellen.
-
1 veranschaulicht
ein Anführungsbeispiel
eines Nebenabtriebssystems oder einer Nebenabtriebseinrichtung 100,
das bzw. die über
einen oder mehrere Nebenabtriebswellen Zusatzenergie für eine Einrichtung
zur Verfügung
stellt. Das Nebenabtriebssystem 100 enthält einen
Gleichspannungsbus 102, der Verteilungszweige 103 aufweist,
die Komponenten des Nebenabtriebssystems 100 elektrisch verbinden.
Ein erster Inverter 104 (d. h. ein Wechselrichter) ist
mit dem Gleichspannungsbus 102 gekoppelt. Ein elektrisches
Antriebssystem 108 ist zwischen dem ersten Inverter 104 und
eine Nebenabtriebswelle 110 geschaltet. Wie in 1 gezeigt,
ist gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung das elektrische Antriebssystem 108 als elektrische
Motor-Generator-Kombination
ausgeführt,
die die Nebenabtriebswelle 110 an treibt sowie zur Wiedergewinnung
von Energie von dieser dient, während
die Nebenabtriebswelle verzögert
(d. h. abgebremst) wird oder während
des Betriebs mit oder im Bereich konstanter Drehzahlen oder antreibenden
bzw. „überholenden” Lasten,
wie dies nachfolgend genauer erläutert
ist. Alternativ kann das elektrische Abtriebssystem 108 einfach
als Elektromotor zum Antrieb der Nebenabtriebswelle 110 ausgeführt sein. Eine
Energiespeichereinrichtung 116 ist im Nebenabtriebssystem 100 auch
enthalten und ist nach einem Ausführungsbeispiel elektrisch mit
einem Gleichspannungswandler 118 (strichpunktiert dargestellt) gekoppelt,
der außerdem
mit dem Gleichspannungsbus 102 gekoppelt ist. Es ist auch
zu erkennen, dass die Energiespeichereinrichtung 116 alternativ
auch direkt mit dem Gleichspannungsbus 102 gekoppelt werden
kann, ohne den Gleichspannungswandler 118 vorzusehen. Gemäß Ausführungsformen
der Erfindung kann die Energiespeichereinrichtung 116 eine
Batterie und/oder eine Brennstoffzelle und/oder ein Doppelschichtkondensator
und/oder eine andere geeignete Batterieanordnungen sein, um Energie
in einem elektrischen Fahrzeug bereit zu stellen. Der Gleichspannungswandler 118 kann
ein bidirektionaler Abwärts-Aufwärts-Steller
oder ein konventioneller (unidirektionaler) Aufwärtssteller sein.
-
Alternative
Ausführungsbeispiele
des Nebenabtriebssystems 100 können einen zweiten Inverter 105 (strichpunktiert
dargestellt) enthalten, der an den Gleichspannungsbus 102 gekoppelt
ist. In dem alternativen Ausführungsbeispiel
ist ein zweites elektrisches Antriebssystem (d. h. eine elektrische Motor-Generator-Kombination) 109 (strichpunktiert dargestellt)
zwischen den zweiten Inverter 105 und eine zweite Nebenabtriebswelle 111 (strichpunktiert dargestellt)
geschaltet. Das elektrische Betreiben der Nebenabtriebswellen 110, 111 erlaubt
das Bereitstellen von Reglern 119, die dazu eingerichtet
sind, die Inverter 104, 105 zu veranlassen, die
den elektrischen Antriebssystemen 108, 109 übermittelte
Energie zu steuern oder zu regeln, um die mechanische Ausgangsleistung
der Nebenabtriebswellen 110, 111 zu steuern bzw.
zu regeln und/oder die Energie für die
Nebenabtriebswellen 110, 111 beim Erkennen eines
Fehlerzustands oder bei Verletzung eines Sicherheitsprotokolls abzuschalten.
-
Im
Betrieb stellt die Energiespeichereinrichtung 116 dem Gleichspannungsbus 102 elektrische Energie
zur Verfügung,
entweder unmittelbar oder über
den Gleichspannungswandler 118. Der Gleichspannungswandler 118 ist
dazu eingerichtet, die von der Energiespeichereinrichtung 116 abgegebene Spannung
auf ein Niveau einzustellen (z. B. verstärken), das zum Antreiben des
elektrischen Antriebssystems 108 geeignet ist. Der Inverter 104 wandelt die
Gleichspannung des Gleichspannungsbusses 102 in eine gesteuerte
oder geregelte Wechselspannung um, die das elektrische Antriebssystem 108 antreibt.
Das elektrische Antriebssystem 108 erzeugt eine mechanische
Energie, die die Nebenabtriebswelle 110 antreibt/dreht,
die dazu eingerichtet ist, eine mechanische Leistung an eine mit
der Nebenabtriebswelle 110 gekoppelte (nicht dargestellte)
Maschine/Einrichtung zu übermitteln.
Der zweite Inverter 105 stellt auf gleiche Weise eine Wechselspannung
bereit, die das elektrische Antriebssystem 109 und daher
die zweite Nebenabtriebswelle 111 antreibt. Die Drehzahl
und Drehrichtung der Nebenabtriebswellen 110, 111 kann
unabhängig
gesteuert oder geregelt werden, indem die Frequenz des Wechselspannungsausgangssignals
des jeweiligen Inverters 104, 105 unabhängig gesteuert
oder geregelt wird. Daraus folgt, dass die zweite Nebenabtriebswelle 111 bei
einer Dreh zahl und einer Drehrichtung betrieben werden kann, die
sich von denjenigen der ersten Nebenabtriebswelle 110 unterscheidet.
Ferner kann sich eine Nebenabtriebswelle drehen, während die
andere Nebenabtriebswelle in Ruhe ist.
-
Wie
zuvor beschrieben kann gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung das elektrische Antriebssystem 108 als ein
elektrischer Motor/Generator ausgeführt sein, derart, dass beispielsgemäß Energie
einer Nebenabtriebswelle 110 während deren Drehzahlreduzierung
oder „Abbremsung” wiedergewonnen
werden kann. Während
Verzögerungsvorgängen wird
der elektrische Motor/Generator 108 im Generatorbetrieb
betrieben und erzeugt ein Wechselspannungssignal. Die Wechselspannung
wird dem Inverter 104 übermittelt,
der gemäß einem
Ausführungsbeispiel
ferner als Gleichrichter ausgeführt
ist, so dass das Wechselspannungssignals des elektrischen Motors/Generators 108 in
ein Gleichspannungssignal umgewandelt wird, das zum Beispiel zum
Wiederaufladen der Energiespeichereinrichtung 116 verwendet
werden kann. Das Wiederaufladen der Energiespeichereinrichtung 116 ist
möglich, wenn
der Gleichspannungswandler 118 ein bidirektionaler Abwärts-Aufwärts-Wandler
ist. Gemäß Ausführungsbeispielen
der Erfindung kann das Gleichspannungssignal, das durch die Drehzahlreduzierung/Abbremsung
der Nebenabtriebswelle 110 erzeugt wurde, auch zum Inverter 105 umgeleitet
werden, um zum Beispiel der anderen Nebenabtriebswelle 111 Energie
zur Verfügung
zu stellen. Zusätzlich
zur Wiedergewinnung von Energie beim Abbremsen, kann die Energie
der Nebenabtriebswelle 110 auch wiedergewonnen werden,
wenn zyklische Lasten daran angeschlossen sind. Eine zyklische Last
ist dazu vorgesehen, durch eine Nebenabtriebswelle mit einem oszillierenden
Drehmoment angetrieben zu werden. Während solcher Perioden, wenn
die Dreh zahl der Welle sinkt, kann Energie auf gleiche Weise wiedergewonnen
werden, wie beim regenerativen Abbremsvorgang.
-
2 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
eines Nebenabtriebssystems 120 zur Verwendung in einem
hybrid-elektrischen Fahrzeug oder einer Industriemaschine. Das Nebenabtriebssystem 120 enthält einen
Verteilungs- oder einen Gleichspannungsbus 102, der eine
Vielzahl von Verteilungszweigen 103 aufweist. Mit den Verteilungszweigen 103 des
Gleichspannungsbusses 102 sind ein erster Inverter 104 und
ein zweiter Inverter 106 (d. h. Wechselrichter) elektrisch
gekoppelt. Der erste Inverter 104 ist auch elektrisch mit
einem ersten elektrischen Antriebssystem 108 gekoppelt,
das wiederum mechanisch mit der Nebenabtriebswelle 110 gekoppelt
ist. Die Welle 110 ist dazu eingerichtet Maschinen anzutreiben,
die in landwirtschaftlichen Fahrzeugen, Kippladern, Abschleppwägen, Feuerwehrfahrzeugen
oder Marinefahrzeugen vorhanden sein können. Ein zweiter Inverter 106 ist
elektrisch mit einem zweiten elektrischen Antriebssystem 112 gekoppelt, das
mechanisch mit einer Antriebswelle 114 gekoppelt ist, die
in einigen Ausführungsbeispielen
der Erfindung zum Antreiben eines Fahrzeugs vorgesehen sein kann.
Das Nebenabtriebssystem 120 enthält auch eine Energiespeichereinrichtung 116,
die mit einem Gleichspannungswandler 118 (strichpunktiert dargestellt)
gekoppelt ist, der wiederum mit dem Gleichspannungsbus 102 gekoppelt
ist. Alternativ ist auch zu erkennen, dass die Energiespeichereinrichtung 116 auch
unmittelbar mit dem Gleichspannungsbus 102 gekoppelt werden
kann, ohne den Gleichspannungswandlers 118 vorzusehen.
In einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist der Gleichspannungswandler 118 ein bidirektionaler
Abwärts-Aufwärts-Wandler.
In einem alternativen Ausführungsbeispiel
ist der Gleichspannungswandler 118 ein konventioneller
(d. h. unidirektionaler) Aufwärtswandler.
Bei noch einer anderen Ausführungsform
kann der Gleichspannungsbus 102 unmittelbar mit der Energiespeichereinrichtung 116 ohne
einen Gleichspannungswandler 118 gekoppelt sein. Die Energiespeichereinrichtung 116 kann
eine Batterie und/oder ein Doppelschichtkondensator und/oder eine
Brennstoffzelle sein.
-
Wie
in 2 gezeigt, ist bei einem Ausführungsbeispiel, bei dem das
Nebenabtriebssystem 120 als ein hybrid-elektrisches System
ausgeführt
ist, eine Zusatzantriebseinheit 121 im Nebenabtriebssystem
enthalten. Gemäß einer
beispielhaften Ausführung
enthält
die Zusatzantriebseinheit 121 einen internen Verbrennungsmotor 122,
der eine Motorleistung in Form von mechanischer Energie bereitstellt, die
durch einen elektrischen Generator 124 in elektrische Energie
umgewandelt wird, der rotierende oder linearbewegte Komponenten
aufweist und der zum Beispiel als Induktionsgenerator, Permanentmagnetgenerator,
Synchrongenerator mit Fremdregung oder gleichartige Geräte ausgeführt sein
kann. Üblicherweise
produziert der elektrische Generator 124 eine Dreiphasen-Wechselspannung,
kann aber auch eine 1-Phasen- oder andere Mehrphasen-Wechselspannungen
erzeugen. Ein Gleichrichter 126 wandelt die Wechselspannung
des elektrischen Generators 124 in eine Gleichspannung
um, die dem Gleichspannungsbus 102 übermittelt wird. Die Energiespeichereinrichtung 116 stellt
auch elektrisch Energie für
den Gleichspannungsbus 102 bereit, entweder unmittelbar
oder über
den Gleichspannungswandler 118 (strichpunktiert dargestellt),
der dazu eingerichtet sein kann, die Gleichspannung der Energiespeichereinrichtung
auf eine zur Verwendung für
den ersten Inverter 104 und den zweiten Inverter 106 geeignete Gleichspannung hochzusetzen.
In Ausführungsbeispielen,
in denen der Gleichspannungswandler 118 ein bidirektionaler
Abwärts-Aufwärts-Wandler ist, kann
elektrische Energie des Gleichspannungsbusses 102 vom Gleichspannungswandler 118 verwendet
werden, um die Energiespeichereinrichtung 116 zu laden.
-
Im
Betrieb des Nebenabtriebs wandelt der erste Inverter 104 die
Gleichspannung des Gleichspannungsbusses 102 in eine gesteuerte
oder geregelte Wechselspannung um, die durch das elektrische Antriebssystem 108 in
mechanische Energie umgewandelt wird, die zum Antrieb der Nebenantriebswelle 110 geeignet
ist. Gleichermaßen
wandelt der zweite Inverter 106 die Gleichspannung des Gleichspannungsbusses 102 in
eine Wechselspannung um, die durch das elektrische Antriebssystem 112 in
eine mechanische Energie umgewandelt wird, die geeignet ist die
Antriebswelle 114 anzutreiben. Bei einem Ausführungsbeispiel,
bei dem die elektrischen Antriebssysteme 108, 112 als
eine elektrische Motor-Generator-Kombination ausgeführt sind,
kann Energie der Nebenabtriebswelle 110 und der Antriebswelle 114 während regenerativen
Bremsvorgängen
oder periodischen Betriebszuständen
der Abtriebswellen wiedergewonnen werden. Während dem regenerativen Abbremsen
der Nebenabtriebswelle 110 wandelt der erste elektrische
Motor/Generator 108 die mechanische Energie der Nebenabtriebswelle 110 in
eine Wechselspannung um. Die Wechselspannung liefert üblicherweise
eine dreiphasige Spannung bzw. dreiphasigen Strom, kann aber auch
einen einphasigen oder einige andere mehrphasige Spannungen oder
Ströme
liefern. Der erste Inverter 104 ist ferner als Gleichrichter
ausgebildet, der das Wechselspannungssignal des ersten elektrischen
Motors/Generators 108 in ein Gleichspannungssignal umwandelt,
das an den Gleichspannungsbus 102 ausgegeben wird, wo es
dazu verwendet werden kann, die Energiespeichereinrichtung 116 zu
laden. Gleichermaßen
wandelt der zweite elektrische Motor/Generator 112 während des
regenerativen Abbremsens der Antriebswelle 114 mechanische Energie
der Antriebswelle 114 in eine Wechselspannung um. Der zweite
Inverter 106 ist ferner als Gleichrichter ausgeführt, der
das Wechselspannungssignals des zweiten elektrischen Motors/Generators 112 in
ein Gleichspannungssignal umwandelt, das an den Gleichspannungsbus 102 ausgegeben wird,
wo es zum Laden der Energiespeichereinrichtung 116 verwendet
werden kann.
-
Durch
die Trennung oder das Entkoppeln des internen Verbrennungsmotors 122 von
der Nebenabtriebswelle 110 und von der Antriebswelle 114 kann
der Motor 122 bei jeder gewünschten Drehzahl unabhängig von
der Last an der Nebenabtriebswelle 110 oder Antriebswelle 114 betrieben
werden, so dass die Treibstoffeffizienz des Motors maximiert werden
kann und/oder eine gewünschte
Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht werden kann ohne Berücksichtigung
der Anforderungen der Nebenabtriebswelle. Wenn dies effizient ist,
können
die Nebenabtriebswelle 110 und die Antriebswelle 114 betrieben
werden, wenn der interne Verbrennungsmotor 122 abgeschaltet
ist, was zu Treibstoffeinsparungen, reduzierten Fahrzeug- oder Maschinenemissionen
und reduziertem Lärm
führt,
was wichtig für
den Betrieb des Nebenabtriebssystems 120 in bewohnten Gebieten sein
kann.
-
Wie
in 2 dargestellt, enthält das hybrid-elektrische Nebenabtriebssystem 120 ferner
einen Regler 128 (strichpunktiert dargestellt), der dazu eingerichtet
ist, den Betrieb der Nebenabtriebswelle 110 (und/oder der
Antriebswelle 114) zu steuern oder zu regeln. Gemäß einem
Ausführungs beispiel
der Erfindung ist der Regler 128 dazu eingerichtet, entweder
eine Drehzahlanforderung oder eine Drehmomentanforderung der Nebenabtriebswelle 110 zu
erfassen, wie etwa durch das Empfangen einer Leistungsanforderung
vom elektrischen Antriebssystem 108. Der Regler 128 arbeitet
auf Basis der Drehzahl-/Drehmomentanforder-ung der Nebenabtriebswelle 110,
um die Werte der aufbereiteten, vom Inverter 104 erzeugten
und zum elektrischen Antriebsystem 108 übermittelten Wechselspannung
zu steuern oder zu regeln, wie etwa durch Steuern oder Regeln der
Frequenz des Wechselspannungsausgangssignals durch den Inverter 104.
Die Drehzahl der Nebenabtriebswelle 110 kann daher unabhängig vom
Betrieb/der Leistungsabgabe des Motors 122 gesteuert oder
geregelt werden.
-
Weil
die Drehzahl und die Drehrichtung des Nebenabtriebsschafts 110 unabhängig von
der Drehzahl und der Drehrichtung des Motors 122 ist, können dem
Nebenabtriebsschaft 110 Drehmomentgrenzen vorgegeben werden,
um dessen mechanische Belastungen zu beschränken. Ferner können diese
Drehmomentgrenzen basierend auf der mit der Nebenabtriebswelle 110 gekoppelten
Last eingestellt werden. Als Folge davon kann die Nebenabtriebswelle 110 in der
Lage sein, höhere
vorübergehende
Veränderungen
der Last zu tolerieren, als dies bei einer Nebenabtriebswelle der
Fall wäre,
die mechanisch mit dem Motor 122 gekoppelt ist. Zusätzlich kann
der Inverter 104 veranlasst werden, ein Signal bereitzustellen, das
den ersten elektrischen Motor/Generator 108 veranlasst,
die Drehung der Nebenabtriebswelle 110 mit einer vorgegebenen
Rate, beispielsweise vorgegebenen Drehwerten zu starten. Beispielsweise
kann es für
große
Lasten wünschenswert
sein, die Drehzahl der Nebenabtriebswelle 110 langsam ansteigen zu
lassen, um deren mechanische Belastungen zu reduzieren.
-
Der
Regler 128 ist ferner dazu eingerichtet, den ersten Inverter 104 und
den zweiten Inverter 106 dazu zu veranlassen, die Energieversorgung
der Nebenabtriebswelle 110 und/oder der Abtriebswelle 114 unter
bestimmten Bedingungen abzuschalten. Der Regler 128 kann
dazu eingerichtet sein, bestimmte Fehlerzustände oder Verletzungen von Sicherheitsprotokollen
zu erfassen. Wenn solche Zustände
oder Verletzungen erfasst wurden, kann der Regler 128 einen
oder beide Inverter 104, 106 dazu veranlassen, die Übertragung
von Energie zu einer oder beiden elektrischen Motoren/Generatoren 108, 112 zu
unterbrechen, um die Drehung der Nebenabtriebswelle 110 und/oder
der Abtriebswelle 114 zu stoppen. Bei einer alternativen
Ausführungsform
kann der Regler 128 einen oder beide Inverter 104, 106 dazu
veranlassen, eine elektrische Frequenz von Nahe null auszugeben,
um die Drehzahl der Nebenabtriebswelle 110 und/oder der
Abtriebswelle 114 für
bestimmte Anwendungen bei null zu halten, die Industriekrane mit
einer antreibenden bzw. „überholenden” Last oder
das Halten einer Industriemaschine auf einer Stufe einschließt.
-
Zusätzlich zu
der Möglichkeit
des Betriebs des Motors 122 unabhängig von der an der Nebenabtriebswelle 110 wirkenden
Last (d. h. Drehzahl-/Drehmomentanforderung), gestattet das Entkoppeln
der Nebenabtriebswelle 110 von Verbrennungsmotor 122 auch
eine größere Flexibilität in der
Anordnung der Nebenabtriebswelle 110. Weil die Nebenabtriebswelle
Energie vom Gleichspannungsbus 102 entnimmt, anstelle unmittelbar
vom Verbrennungsmotor 122, wie bei konventionellen Fahrzeugen
mit internen Verbrennungsmotor, ist das Anordnen der Nebenabtriebswelle 110 nicht
durch den Einbauort des Verbrennungsmotors 122 beschränkt. Vielmehr
kann die Nebenab triebswelle 110 an vielfältigen Stellen
mit Zugang zum Gleichspannungsbus 102 angeordnet werden.
-
Wie
dies in 2 in strichpunktierten Linien weiter
veranschaulicht ist, kann gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein elektrischer Anschluss 129 mit dem Generator 124 verbunden
sein, um von diesem eine Wechselspannung zu erhalten. Der elektrische
Anschluss 129 ist zur Verbindung mit einem Stecker eines
(nicht dargestellten) externen Geräts oder einer externen Last
eingerichtet, um dieser eine Wechselspannung mit Netzqualität aus dem Nebenabtriebssystem 120 zur
Verfügung
zu stellen. Bei solch einer Ausführung
würde der
Verbrennungsmotor 122 mit einer festen Drehzahl laufen
und der Generator 124 wäre
dazu eingerichtet, ein den üblicherweise
verwendeten elektrischen Abnehmern entsprechendes Spannungsniveau
vorzusehen. Gemäß einer
anderen alternativen Ausführung,
wie in 2 strichpunktiert gezeigt, sind ein Wechselrichter 133 und
ein elektrischer Anschluss 131 vorgesehen und zur Verbindung
mit einem Stecker von einem (nicht dargestellten) externen Gerät/einer
(nicht dargestellten) externen Last eingerichtet, um diesem eine
Wechselspannung mit Netzqualität
vom Nebenabtriebssystem 120 zur Verfügung zu stellen. Der Wechselrichter 133 und
der elektrische Anschluss 131 sind unmittelbar mit dem
Gleichspannungsbus 102 verbunden, so dass die Drehzahl
des Verbrennungsmotors 122 von der Erzeugung der Wechselspannung
mit Netzqualität
entkoppelt ist und so dass der Generator 124 für das Nebenabtriebssystem 120 optimiert
werden kann, anstatt angepasst an das Spannungsniveau von Energieversorgern
zu sein. Alternativ kann eine Wechselspannung mit Netzqualität einem
(nicht dargestellten) externen Gerät/einer (nicht dargestellten)
externen Last über
den elektrischen Anschluss 131 unter Verwendung von Energie zugeführt werden,
die durch die Energiespeichereinrichtung 116 bereitgestellt
wird, auch wenn der interne Verbrennungsmotor 122 und der
Generator 124 abgeschaltet sind.
-
Es
wird nun auf 3 Bezug genommen, die ein Nebenabtriebssystem 130 zur
Verwendung in einem Hybrid-elektrischen
Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt. Das Nebenabtriebssystem 130 entspricht
dem System 120 nach 2; jedoch
weist das Nebenabtriebssystem 130 auch einen Gleichrichter 132 auf,
der an den Gleichspannungsbus gekoppelt ist und dazu eingerichtet ist,
elektrische Energie von einer externen Energiequelle 134 aufzunehmen,
wie zum Beispiel einem elektrischen Versorgungsnetz oder einem tragbaren elektrischer
Generator.
-
Beim
Betrieb liefert die externe Energiequelle 134 ein Wechselspannungssignal
an den Gleichrichter 132, allerdings könnte in einer alternativen Ausgestaltungsform
eine externe Gleichspannungsquelle verwendet werden. Das Wechselspannungssignal
wird in ein Gleichspannungssignal umgewandelt, das an den Gleichspannungsbus 102 durch
den Gleichrichter 132 ausgegeben wird. Die Energie von der
externen Energiequelle 134 kann zum Laden der Energiespeichereinrichtung 116 oder
zum unmittelbaren Betreiben der Nebenabtriebswelle 110 verwendet
werden. Die Energie von der externen Energiequelle 134 kann
die Energie ersetzen, die ansonsten durch den internen Verbrennungsmotor 122 geliefert
würde.
In diesem Fall kann der Verbrennungsmotor 122 abgeschaltet
werden, während
das Nebenabtriebssystem 130 an eine externe Energiequelle 134 angeschlossen
ist. Diese Ausführung
erlaubt den Betrieb der Nebenabtriebswelle 110 und/oder Welle 114 mit
redu ziertem Treibstoffverbrauch durch die Verwendung der externen
Energiequelle 134. Die externe Energiequelle 134 kann
so dimensioniert werden, dass sie den Leistungsanforderungen der Nebenabtriebslasten
entspricht, anstatt des internen Verbrennungsmotors 122 und
des Generators 124, die so dimensioniert werden können, dass
sie den Lasten des Fahrzeugs oder anderen größeren Lasten entsprechen.
-
4 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
eines Nebenabtriebssystems 140 zur Verwendung mit einem
hybrid-elektrischen Fahrzeug. Das Nebenabtriebssystem 114 entspricht
der hybrid-elektrischen Anordnung des Systems 120 nach 2, enthält aber
zusätzlich
einen elektrischen Anschluss 141, der Wechselspannung von
einem Inverter 142 (d. h. einem Wechselrichter) über den
Gleichspannungsbus 102 und die Energiespeichereinrichtung 116 und/oder
die Zusatzantriebseinheit 121 erhält. Der elektrische Anschluss 129 ist
dazu eingerichtet, mit einem Stecker eines externen Geräts/einer
externen Last 144 verbunden zu werden, um für diese eine
Wechselspannung mit Netzqualität
vom Nebenabtriebssystem 120 bereitzustellen.
-
Es
wird jetzt Bezug genommen auf 5, die ein
anderes Ausführungsbeispiel
eines Nebenabtriebssystems 150 zur Verwendung in einem
hybrid-elektrischen Fahrzeug veranschaulicht. Das Nebenabtriebssystem 150 entspricht
der hybrid-elektrischen Anordnung des Systems 120 nach 2;
jedoch enthält
das Nebenabtriebssystem 150 eine zusätzliche Nebenabtriebswelle 152,
die mit einem elektrischen Antriebssystem 154 gekoppelt
ist, das wiederum mit einem ersten Inverter 104 gekoppelt ist.
Im Betrieb stellt der erste Inverter 104 eine Wechselspannung
sowohl für
das elektrische Antriebssys tem 108 als auch für das elektrische
Antriebssystem 154 bereit, um jeweils die Nebenabtriebswelle 110 bzw.
die Nebenabtriebswelle 152 anzutreiben. Weil die Nebenabtriebswellen 110, 152 durch
denselben Inverter 104 betrieben werden, drehen sich die
Wellen 110, 152 mit in etwa derselben Drehzahl
bei elektrischen Antriebssystemen 154 und 108,
die elektrische Maschinen (Motor/Generator) mit derselben Anzahl
von Polanordnungen verwenden. Daher veranschaulicht das Ausführungsbeispiel
nach 5, dass mehrere Nebenabtriebswellen 110, 152 durch elektrische
Antriebssysteme 108, 154 angetrieben werden können, die
durch einen einzigen Inverter 104 bereitgestellte Wechselspannung
erhalten.
-
6 veranschaulicht
ein anderes Ausführungsbeispiel
eines Nebenabtriebssystems 160 zur Verwendung in einem
hybriden elektrischen Fahrzeug. Das Nebenabtriebssystem 160 entspricht
der hybrid-elektrischen Anordnung des Systems 130 nach 2;
jedoch enthält
das Nebenabtriebssystem 160 eine zusätzliche Nebenabtriebswelle 162, die
an ein elektrisches Antriebsystem 164 gekoppelt ist. Das
elektrische Antriebssystem 164 ist mit einem Inverter 166 gekoppelt,
der wiederum mit dem Gleichspannungsbus 102 gekoppelt ist.
-
Im
Betrieb entnehmen die erste Nebenabtriebswelle 110, die
zweite Nebenabtriebswelle 162 und der Antriebsschaft 114 Energie
vom Gleichspannungsbus 102 über den jeweiligen Inverter 104 bzw. 166 bzw. 106.
Wenn die elektrischen Antriebssysteme 108, 164, 112 als
elektrische Motor-Generator-Kombinationen
ausgeführt
sind, ist zu erkennen, dass beide Nebenabtriebswellen 110, 162 und
die Antriebswelle 114 des Nebenabtriebssystem 160 dazu
eingerichtet sind, dem Gleichspannungsbus 102 durch den
jeweiligen Motor-Generator 108, 164, 112 und
den jeweiligen Inverter 104 bzw. 166 bzw. 106 während dem
regenerativen Abbremsen und/oder Verlangsamen der Nebenabtriebswellen und/oder
während
der Beibehaltung der Drehzahl der Nebenabtriebswellen mit einer
antreibenden bzw. „überholenden” Last Energie
zu liefern. Jede der Wellen kann durch die externe Energiequelle 134 und/oder
die Energiespeichereinrichtung 116 und/oder durch den internen
Verbrennungsmotor 122 (über
den elektrischen Generator 124 und den Gleichrichter 126)
mit Energie versorgt werden. Weil die Nebenabtriebswellen 110, 162 über verschiedene Inverter 104, 166 betrieben
werden, können
die Wellen unabhängig
voneinander angetrieben werden. Zum Beispiel können die Wellen 110, 162 ihre
jeweilige Last bei unterschiedlichen Drehzahlen oder unterschiedlichen
Drehrichtungen antreiben oder eine Welle kann still stehen, während die
andere Welle sich dreht. Dieser unabhängige Betrieb ermöglicht es,
eine Nebenabtriebswelle direkt mit der Energie zu versorgen, die
während
eines regenerativen Abbremsens der anderen Nebenabtriebswelle wiedergewonnen
wurde. Energie, die direkt von einer Nebenabtriebswelle zu einer
anderen Nebenabtriebswelle geliefert wird, vermeidet die inhärenten Verluste
durch das Transportieren der wiedergewonnenen Energie in die Energiespeichereinrichtung 116 und das
anschließende
Transportieren der gespeicherten Energie aus der Energiespeichereinrichtung 116 zu einer
der Nebenabtriebswellen 110, 162. Alternativ vermeidet
die Energie, die direkt von einer Nebenabtriebswelle zu einer anderen
Nebenabtriebswelle geliefert wird die inhärenten Verluste durch das Transportieren
der wiedergewonnenen Energie in die Energiespeichereinrichtung über den
Gleichspannungswandler 118 (strichpunktiert dargestellt)
und das anschließende
Transportieren der gespeicherten Energie aus der Energiespeichereinrichtung 116 über den Gleichspannungswandler 118 (strichpunktiert
dargestellt) zu einer der beiden Nebenabtriebswellen 110, 162.
-
7 veranschaulicht
ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung, das zur Nachrüstung
eines konventionellen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor verwendet
wird. Das hybride Nebenabtriebssystem 170 weist einen Verbrennungsmotor 122 auf,
der mit einer ersten Kupplung 172 und einer zweiten Kupplung 174 gekoppelt
ist. Die erste Kupplung 172 ist mit einem ersten Getriebe 176 gekoppelt,
das mit der ersten Nebenabtriebswelle 178 gekoppelt ist.
Die zweite Kupplung 174 ist mit dem zweiten Getriebe 180 gekoppelt,
das mit der Abtriebswelle 182 gekoppelt ist. Eine Nebenabtriebseinrichtung,
entsprechend der in 1 dargestellten Einrichtung 100,
kann bei einem konventionellen Fahrzeug nachgerüstet werden, in dem der elektrische
Generator 124 mit dem Verbrennungsmotor 122 gekoppelt
wird. Der Gleichrichter 126 ist mit dem elektrischen Generator 124 und
mit dem Gleichspannungsbus 102 gekoppelt. Die Energiespeichereinrichtung 116 ist
mit dem (strichpunktiert dargestellten) Gleichspannungswandler 118 gekoppelt,
der wiederum an den Gleichspannungsbus 102 gekoppelt ist.
Alternativ ist auch zu erkennen, dass die Energiespeichereinrichtung 116 auch
direkt mit dem Gleichspannungsbus 102 gekoppelt sein könnte, ohne
den Gleichspannungswandler 118 vorzusehen. Der Inverter 104 ist
zwischen dem Gleichspannungsbus 102 und ein elektrisches
Antriebssystem 108 geschaltet. Das elektrische Antriebssystem 108 ist
mit einer zweiten Nebenabtriebswelle 184 gekoppelt. In
einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist ein (strichpunktiert
dargestellter) zweiter Inverter 186 zwischen dem Gleichspannungsbus 102 und
ein elektrisches Antriebsystem 188 gekoppelt. Das (strichpunktiert
dargestellte) elektrische An triebssystem 188 ist mit der
(strichpunktiert dargestellten) Nebenabtriebswelle 190 gekoppelt.
-
Beim
Betrieb werden die Nebenabtriebswelle 178 und die Abtriebswelle 182 durch
den internen Verbrennungsmotor 122 über die jeweilige Kupplung 172 bzw. 174 und
das jeweilige Getriebe 178 bzw. 182 angetrieben.
Diese Anordnung stimmt mit einem konventionellen Fahrzeug mit Verbrennungsmotor überein.
Das nachgerüstete
Nebenabtriebsaggregat ist dazu eingerichtet, eine zweite Nebenabtriebswelle 184 und
in einem alternativen Ausführungsbeispiel eine
dritte Nebenabtriebswelle 190 anzutreiben. Die Energiespeichereinrichtung 116 stellt
eine Gleichspannung bereit, die durch den Gleichspannungswandler
(strichpunktiert dargestellt) auf eine höhere Gleichspannung hochgesetzt
werden kann, dessen Ausgangssignal dem Gleichspannungsbus 102 zugeführt wird.
Zusätzliche
elektrische Energie kann durch den vom Verbrennungsmotor 122 angetriebenen
elektrischen Generator 124 an den Gleichspannungsbus 102 geliefert
werden. Der Gleichrichter 126 wandelt die Wechselspannungssignale
des elektrischen Generators 124 in Gleichspannungssignale um,
die dem Gleichspannungsbus 102 zugeführt werden. Der Inverter 104 wandelt
die Gleichspannungssignale des Gleichspannungsbusses 102 in zum
Antreiben des elektrischen Antreibsystems 108 geeignete
Wechselspannungssignale um, das dann die mechanische Energie/Leistung
zur Drehung der zweiten Nebenabtriebswelle 184 bereitstellt,
um eine mechanische Leistung zum Betreiben eines (nicht dargestellten)
externen Geräts
zu erzeugen. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wandelt der zweite
Inverter 186 das Gleichspannungssignal des Gleichspannungsbusses 102 in
ein geeignetes Wechselspannungssignal um, um das elektrische An triebsystem 188 anzutreiben,
das die mechanische Energie zur Drehung der dritten Nebenabtriebswelle 190 bereitstellt.
-
Das
hybride Nebenabtriebssystem 170 kann eingerichtet werden,
wenn die Nebenabtriebswelle 178 dazu vorgesehen ist, relativ
große
Lasten anzutreiben, z. B. 50 kW erfordernde Lasten. Jedoch können die
zweite Nebenabtriebswelle 184 und die dritte Nebenabtriebswelle 190 dazu
eingerichtet sein, Lasten anzutreiben, die zum Beispiel 5 kW erfordern
und die mit von der Energiespeichereinrichtung 116 und dem
elektrischen Generator 124 bereitgestellter Energie effizient
betrieben werden können.
Daher ist das hybride Nebenabtriebssystem 170 für den Betrieb
von Nebenabtriebswellen 178, 184 mit verschiedenen
Drehzahlen/Drehmomenten vorgesehen, um unterschiedliche externe
Lasten anzutreiben.
-
Entsprechend
einer Ausführungsform
der Erfindung enthält
ein Nebenabtriebssystem eine Energiespeichereinrichtung, die zur
Bereitstellung von elektrischer Energie eingerichtet ist und zumindest ein
elektrisches Antriebssystem, das elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung
verbunden ist, um elektrische Energie aufzunehmen, wobei jedes des zumindest
einen elektrischen Antriebssystems dazu eingerichtet ist, die elektrische
Energie in eine gewünschte
mechanische Energie umzuwandeln. Das Nebenabtriebssystem enthält auch
zumindest eine Nebenabtriebswelle, die mechanisch mit dem wenigstens
einen elektrischen Antriebssystem verbunden ist, und die durch die
mechanische Energie angetrieben wird, um eine mechanische Leistung
zu erzeugen, wobei die mechanische Leistung der zumindest einen
Nebenabtriebswelle unabhängig
von der mechanischen Leistung der anderen Nebenabtriebswellen eingestellt
und/oder gesteuert und/oder geregelt werden kann.
-
In Übereinstimmung
mit einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung enthält
ein fahrzeugbasiertes Nebenabtriebsgerät einen Gleichspannungsbus,
eine Energiespeichereinheit, die mit dem Gleichspannungsbus verbunden
und dazu eingerichtet ist, diesem eine Gleichspannung zu liefern,
sowie einen Wechselrichter, der mit dem Gleichspannungsbus verbunden
und dazu eingerichtet ist, die Gleichspannung in eine gesteuerte
und/oder geregelte Wechselspannung umzuwandeln. Das fahrzeugbasierte
Nebenabtriebsgerät
enthält
auch ein elektrisches Antriebssystem, das elektrisch mit dem Wechselrichter
gekoppelt ist, um das gesteuerte und/oder geregelte Wechselspannungssignal
zu empfangen und das gesteuerte und/oder geregelte Wechselspannungssignal
in eine mechanische Energie umzuwandeln und eine Nebenabtriebswelle,
die mechanisch mit dem elektrischen Antriebssystem gekoppelt und
durch die gesteuerte und/oder geregelte mechanische Energie angetrieben
ist.
-
In Übereinstimmung
mit noch einem anderen Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Nebenabtriebssystems
vorgesehen, das die Schritte umfasst: Bereitstellen eines Energieversorgungssystems
zur Lieferung einer Gleichspannung, Bereitstellen eines Gleichspannungsbusses,
der mit dem Energieversorgungssystem gekoppelt und dazu eingerichtet
ist, die Gleichspannung zu verteilen und das elektrische Koppeln von
zumindest einem Wechselrichter an den Gleichspannungsbus, um die
Gleichspannung zu empfangen und die Gleichspannung in eine gesteuerte und/oder
geregelte Wechselspannung umzuwandeln. Das Verfahren umfasst auch
die Schritte: elektrisches Koppeln von zumindest einem elektrischen Antriebssystem
an den zumindest einen Wechsel richter, um aus der gesteuerten und/oder
geregelten Wechselspannung eine mechanische Energie zu erzeugen
und das mechanische Koppeln einer Nebenabtriebswelle mit jedem der
elektrischen Antriebssysteme, so dass jede Nebenabtriebswelle durch
die mechanische Energie des ihr zugeordneten elektrischen Antriebssystems
angetrieben wird, um eine mechanische Leistung der Nebenabtriebswelle
zu erzeugen.
-
Während diese
Erfindung detailliert in Verbindung mit nur einer beschränkten Zahl
von Ausführungsformen
beschrieben wurde, versteht es sich, dass diese Erfindung nicht
auf die offenbarten Ausführungsformen
beschränkt
ist. Vielmehr kann die Erfindung modifiziert werden, um eine beliebige
Anzahl von vordem nicht beschriebenen Abwandlungen, Alternativen,
Ersetzungen, oder äquivalenten
Anordnungen zu beinhalten, die aber der Idee und dem Geltungsbereich
der Erfindung entsprechen. Während
verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben wurden, versteht es sich außerdem, dass
Aspekte der Erfindung nur einige der beschriebenen Ausführungsformen
der Erfindung umfassen können.
Dementsprechend ist die Erfindung nicht als durch die vorangegangene
Beschreibung beschränkt anzusehen,
sondern ist nur durch den Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche beschränkt.
-
Ein
System und ein Verfahren zum Betreiben eines Nebenabtriebssystems 100 an
Bord von hybriden und elektrischen Systemen und Fahrzeugen sind offenbart.
Das Nebenabtriebssystem 100 umfasst eine Energiespeichereinrichtung 116 zur
Bereitstellung von elektrischer Energie und zumindest ein elektrisches
Antriebssystem 108, das elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung 116 verbunden
ist, um die elektrische Energie aufzunehmen, wobei jedes der elektrischen
Antriebs systeme 108 dazu eingerichtet ist, die elektrische
Energie in eine gewünschte mechanische
Energie umzuwandeln. Das Nebenabtriebssystem 100 enthält auch
zumindest eine Nebenabtriebswelle 110, die mechanisch mit
jeweils einem der elektrischen Antriebssysteme 108 verbunden
ist und die durch die mechanische Energie angetrieben wird, um eine
mechanische Leistung oder mechanische Energie abzugeben, wobei die
mechanische Leistung bzw. Energie jeder der Nebenabtriebswellen 110 unabhängig von
der mechanischen Leistung bzw. der Energie von anderen Nebenabtriebswellen
eingestellt und/oder gesteuert und/oder geregelt werden kann.
-
- 100
- Nebenabtriebssystem
oder Nebenabtriebsgerät
- 102
- Gleichspannungsbus
- 103
- Verteilungszweig
- 104
- Erster
Inverter
- 108
- Elektrisches
Antriebssystem
- 110
- Nebenabtriebswelle
- 116
- Energiespeichereinrichtung
- 118
- Gleichspannungswandler
- 105
- Zweiter
Inverter
- 109
- Zweites
elektrisches Antriebssystem
- 111
- Zweite
Nebenabtriebswelle
- 119
- Regler
- 120
- Nebenabtriebssystem
- 106
- Zweiter
Inverter
- 112
- Zweites
elektrisches Antriebssystem
- 114
- Abtriebswelle
- 121
- Zusatzantriebseinheit
- 122
- Interner
Verteilungsmotor
- 124
- Elektrischer
Generator
- 126
- Gleichrichter
- 128
- Regler
- 129
- Elektrischer
Anschluss
- 133
- Wechselrichter
- 131
- Elektrischer
Anschluss
- 130
- Nebenabtriebssystem
- 132
- Gleichrichter
- 134
- Externe
Energiequelle
- 140
- Nebenabtriebssystem
- 141
- Elektrischer
Anschluss
- 142
- Inverter
- 144
- Externes
Gerät/externe
Last
- 150
- Nebenabtriebssystem
- 152
- Zusätzliche
Nebenabtriebswelle
- 154
- Elektrisches
Antriebssystem
- 160
- Nebenabtriebssystem
- 162
- Zusätzliche
Nebenabtriebswelle
- 164
- Elektrisches
Antriebssystem
- 166
- Inverter
- 170
- Hybrides
Nebenabtriebssystem
- 172
- Erste
Kupplung
- 174
- Zweite
Kupplung
- 176
- Erstes
Getriebe
- 178
- Erste
Nebenabtriebswelle
- 180
- Zweites
Getriebe
- 182
- Abtriebswelle
- 184
- Zweite
Nebenabtriebswelle
- 186
- Zweiter
Inverter
- 188
- Elektrisches
Antriebssystem
- 190
- Nebenabtriebswelle