DE102010021044B4 - Mild hybrid vehicle - Google Patents

Mild hybrid vehicle Download PDF

Info

Publication number
DE102010021044B4
DE102010021044B4 DE102010021044.7A DE102010021044A DE102010021044B4 DE 102010021044 B4 DE102010021044 B4 DE 102010021044B4 DE 102010021044 A DE102010021044 A DE 102010021044A DE 102010021044 B4 DE102010021044 B4 DE 102010021044B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
vehicle
combustion engine
internal combustion
axle
voltage battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102010021044.7A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102010021044A1 (en
Inventor
Udo Heim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Priority to DE102010021044.7A priority Critical patent/DE102010021044B4/en
Publication of DE102010021044A1 publication Critical patent/DE102010021044A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102010021044B4 publication Critical patent/DE102010021044B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/28Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the electric energy storing means, e.g. batteries or capacitors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48Parallel type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/92Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

Mildhybrid-Fahrzeug (1) mit einem Verbrennungsmotor (2) zum Antreiben einer ersten Fahrzeugachse (3) und mindestens einer elektrischen Maschine (5) zum Antreiben einer zweiten Fahrzeugachse (6) im Motorbetrieb sowie zum Rückgewinnen von Energie im Generatorbetrieb über diese Fahrzeugachse (6), wobei dem Verbrennungsmotor (2) eine herkömmliche Peripherie mit Niedervolt-Batterie (9), Generator (11), Starter (12) und Bordnetz (10) zugeordnet ist und die elektrische Maschine (5) sowie deren Peripherie unabhängig von dem Verbrennungsmotor (2) und dessen Peripherie für den Antrieb und Rekuperationsbetrieb konzipiert sind, wobei der Peripherie der elektrischen Maschine (5) eine Hochvolt-Batterie (15) und ein Pulswechselrichter (16) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Peripherie des Verbrennungsmotors (2) ein Klimakompressor (13) und ein Speicherverdampfer (14) zugeordnet ist.Mild hybrid vehicle (1) with an internal combustion engine (2) for driving a first vehicle axle (3) and at least one electric machine (5) for driving a second vehicle axle (6) in engine operation and for recovering energy in generator operation via this vehicle axle (6 ), whereby the internal combustion engine (2) is assigned conventional peripherals with a low-voltage battery (9), generator (11), starter (12) and vehicle electrical system (10) and the electric machine (5) and its peripherals are independent of the internal combustion engine ( 2) and its periphery are designed for drive and recuperation operation, the periphery of the electrical machine (5) being assigned a high-voltage battery (15) and a pulse inverter (16), characterized in that the periphery of the internal combustion engine (2). Air conditioning compressor (13) and a storage evaporator (14) are assigned.

Description

Die Erfindung betrifft ein Mildhybrid-Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor zum Antreiben einer ersten Fahrzeugachse und mindestens einer elektrischen Maschine zum Antreiben einer zweiten Fahrzeugachse im Motorbetrieb sowie zum Rückgewinnen von Energie im Generatorbetrieb über diese Fahrzeugachse.The invention relates to a mild hybrid vehicle with an internal combustion engine for driving a first vehicle axle and at least one electric machine for driving a second vehicle axle in engine operation and for recovering energy in generator operation via this vehicle axle.

Bei einem Mildhybrid-Fahrzeug unterstützt die elektrische Maschine im Motorbetrieb den Verbrennungsmotor zur Leistungssteigerung und zur Verbrauchsreduzierung. Bremsenergie kann im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine teilweise wiedergewonnen werden. Im Gegensatz hierzu ist ein Vollhybrid-Fahrzeug mit einer wesentlich höheren elektromotorischen Leistung in der Lage, auch rein elektromotorisch zu fahren, einschließlich des Anfahrens und Beschleunigens.In a mild hybrid vehicle, the electric machine supports the combustion engine during engine operation to increase performance and reduce consumption. Braking energy can be partially recovered in generator operation of the electric machine. In contrast, a full hybrid vehicle with a significantly higher electric motor power is able to drive purely on electric power, including starting and accelerating.

Der Vorteil eines Mildhybrid-Fahrzeuges ist darin zu sehen, dass mit relativ wenig Aufwand in vorhandene Fahrzeugkonzepte diese Antriebsart integriert werden kann. Für Vollhybrid-Fahrzeuge ist demgegenüber wesentlich mehr Entwicklungsaufwand und höhere Anzahl an Komponenten erforderlich. Insbesondere erfordert ein Vollhybrid-Antrieb recht hohe Energiespeicherkapazitäten. Das hiermit einhergehende höhere Gewicht der Hochvolt-Batterie verringert den Nutzen des Vollhybridantriebs. Es wird versucht, dies durch Einsparungsmöglichkeiten an anderer Stelle, z. B. durch ein vereinfachtes Getriebe, Entfallen der Lichtmaschine und des Anlassers teilweise zu kompensieren.The advantage of a mild hybrid vehicle is that this type of drive can be integrated into existing vehicle concepts with relatively little effort. Full hybrid vehicles, on the other hand, require significantly more development effort and a larger number of components. In particular, a full hybrid drive requires quite high energy storage capacities. The resulting higher weight of the high-voltage battery reduces the benefit of the full hybrid drive. An attempt is being made to achieve this through savings options elsewhere, e.g. B. by a simplified gearbox, the elimination of the alternator and starter can be partially compensated for.

Ein Mildhybrid-Fahrzeug, das die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aufweist, ist für den Fachmann der EP 1 571 751 A1 zu entnehmen.A mild hybrid vehicle that has the features of the preamble of patent claim 1 is for the person skilled in the art EP 1 571 751 A1 refer to.

In der DE 10 2005 024 411 A1 ist eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug beschrieben, mit einer Brennkraftmaschine, die trieblich mit einem Generator und eine Elektromotor verbunden ist. Der Elektromotor ist trieblich mit mindestens einem Nebenaggregat verbunden. Bei diesem handelt es sich insbesondere um einen Klimakompressor. Das Nebenaggregat kann in bestimmten Lastfällen der Brennmaschine antriebsmäßig von dieser abgekoppelt werden, wobei der weitere Antrieb dann durch den Elektromotor erfolgt.In the DE 10 2005 024 411 A1 a drive arrangement for a motor vehicle is described, with an internal combustion engine which is operationally connected to a generator and an electric motor. The electric motor is connected to at least one auxiliary unit. This is in particular an air conditioning compressor. In certain load cases, the auxiliary unit can be decoupled from the internal combustion engine in terms of drive, with further drive then provided by the electric motor.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Mildhybrid-Fahrzeug zu schaffen, das sich durch eine besonders einfache und kostengünstige Konzeption sowie ein vorteilhaftes Klimatisierungskonzept auszeichnet.The object of the present invention is to create a mild hybrid vehicle that is characterized by a particularly simple and cost-effective concept as well as an advantageous air conditioning concept.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Mildhybridfahrzeug der eingangs genannten Art, bei dem dem Verbrennungsmotor eine herkömmliche Peripherie mit Niedervolt-Batterie, Generator, Starter und Bordnetz zugeordnet ist und die elektrische Maschine sowie deren Peripherie unabhängig von dem Verbrennungsmotor und dessen Peripherie konzipiert sind, wobei der Peripherie der elektrischen Maschine eine Hochvolt-Batterie und ein Pulswechselrichter zugeordnet sind, wobei der Peripherie des Verbrennungsmotors ein Klimakompressor und ein Speicherverdampfer zugeordnet ist.The task is solved by a mild hybrid vehicle of the type mentioned at the beginning, in which the internal combustion engine is assigned conventional peripherals with a low-voltage battery, generator, starter and on-board electrical system and the electric machine and its peripherals are designed independently of the internal combustion engine and its peripherals, whereby the A high-voltage battery and a pulse inverter are assigned to the periphery of the electrical machine, with an air conditioning compressor and a storage evaporator being assigned to the periphery of the internal combustion engine.

Das erfindungsgemäße Mildhybrid-Fahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass das Fahrzeug gegenüber einem herkömmlichen Fahrzeug, das ausschließlich mittels eines Verbrennungsmotors angetrieben wird, unverändert bzw. nahezu unverändert ist.The mild hybrid vehicle according to the invention is characterized in that the vehicle is unchanged or almost unchanged compared to a conventional vehicle that is driven exclusively by an internal combustion engine.

Demzufolge ist dem erfindungsgemäßen Mildhybrid-Fahrzeug bezüglich des Verbrennungsmotors die herkömmliche Peripherie eines ausschließlich mittels des Verbrennungsmotors antreibbaren Fahrzeuges zugeordnet, nämlich die Niedervolt-Batterie, der Generator, der Starter und das Bordnetz. Die mindestens eine elektrische Maschine zum Antreiben der zweiten Achse im Motorbetrieb sowie zum Rückgewinnen von Energie im Generatorbetrieb über diese Fahrzeugachse ist hingegen unabhängig zum Verbrennungsmotor konzipiert. Zur Bildung des Mildhybrid-Fahrzeuges ist es demnach nur erforderlich, ein herkömmliches, mittels des Verbrennungsmotors antreibbares Fahrzeug, ohne Änderung der grundsätzlichen Konzeption dieses Fahrzeuges, um die mindestens eine elektrische Maschine und deren Peripherie zu ergänzen. Bei dieser Peripherie handelt es sich um die Hochvolt-Batterie, den Pulswechselrichter sowie die notwendige Verkabelung und Mildhybrid-Steuerungssoftware.As a result, the mild hybrid vehicle according to the invention is assigned the conventional peripherals of a vehicle that can be driven exclusively by means of the internal combustion engine with regard to the internal combustion engine, namely the low-voltage battery, the generator, the starter and the on-board electrical system. However, the at least one electric machine for driving the second axle in engine operation and for recovering energy in generator operation via this vehicle axle is designed independently of the internal combustion engine. To form the mild hybrid vehicle, it is therefore only necessary to add the at least one electric machine and its peripherals to a conventional vehicle that can be driven by the internal combustion engine, without changing the basic concept of this vehicle. These peripherals include the high-voltage battery, the pulse inverter as well as the necessary cabling and mild hybrid control software.

Bei der Niedervolt-Batterie handelt es sich insbesondere um eine Standard 12V-Batterie, bei einem Generator um einen 12V-Generator und beim Bordnetz um ein 12V-Bordnetz.The low-voltage battery is in particular a standard 12V battery, a generator is a 12V generator and the vehicle electrical system is a 12V vehicle electrical system.

Die Hochvolt-Batterie besitzt insbesondere eine Spannung, die größer ist als 60V. Der Pulswechselrichter ist insbesondere als einfachinverter Pulswechselrichter ausgebildet. Dabei kann der Pulswechselrichter auch die Mildhybrid-Steuerungssoftware umfassen.The high-voltage battery in particular has a voltage that is greater than 60V. The pulse inverter is designed in particular as a single-inverter pulse inverter. The pulse inverter can also include the mild hybrid control software.

Bei dem erfindungsgemäßen Mildhybrid-Fahrzeug wird demzufolge die eine Achse verbrennungsmotorisch angetrieben und die zweite Achse elektromotorisch angetrieben, insbesondere mit einer Leistung von mehr als 10 kW, beispielsweise mit einer Leistung von 20 kW. Der Verbrennungsmotor für die eine Achse ist in herkömmlicher Weise ausgebildet und weist den Generator, auch als Lichtmaschine bezeichnet, und den Starter für den Verbrennungsmotor samt zugeordnetem 12V-Bordnetz auf. Die andere Achse weist entweder eine einzelne Elektromaschine auf, um die Räder dieser Achse über ein Differential anzutreiben oder es sind zwei getrennte Elektromaschinen zum Antrieb eines jeweiligen Rades vorgesehen. Die Elektromaschine bzw. die Elektromaschinen werden über den Pulswechselrichter aus der Hochvolt-Batterie, auch als Traktionsbatterie bezeichnet, mit Strom versorgt (motorischer Betrieb) bzw. Laden diese Batterie, wenn das Mildhybrid-Fahrzeug fährt (generatorischer Betrieb). Ein DC/DC-Wandler ist nicht vorhanden bzw. erforderlich, da das 12V-Bordnetz und eine eigene 12V-Batterie erhalten bleiben. Damit wird, neben den üblichen Mildhybrid-Funktionen, zusätzlich ein zeitweiser Allradantrieb des Mildhybrid-Fahrzeugs möglich.In the mild hybrid vehicle according to the invention, one axle is therefore driven by an internal combustion engine and the second axle is driven by an electric motor, in particular with a power of more than 10 kW, for example with a power of 20 kW. The internal combustion engine for one axle is in a conventional manner designed and has the generator, also known as an alternator, and the starter for the internal combustion engine including the associated 12V electrical system. The other axle either has a single electric machine to drive the wheels of this axle via a differential or two separate electric machines are provided to drive a respective wheel. The electric machine or machines are supplied with power via the pulse inverter from the high-voltage battery, also known as the traction battery (motor operation) or charge this battery when the mild hybrid vehicle is driving (regenerative operation). A DC/DC converter is not available or required because the 12V on-board network and its own 12V battery are retained. In addition to the usual mild hybrid functions, this also makes temporary all-wheel drive possible for the mild hybrid vehicle.

Der Klimakompressor des Mildhybrid-Fahrzeugs wird in herkömmlicher Weise vom Verbrennungsmotor angetrieben, zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums. Während bei einem Vollhybrid-Fahrzeug aufwändige Maßnahmen zur Kühlung der Hochvolt-Batterie erforderlich sind, ist dies bei dem Mildhybrid-Fahrzeug nicht erforderlich. Es reicht aus, wenn der Peripherie der elektrischen Maschine eine Luft-Kühleinrichtung für die Hochvoltbatterie zugeordnet ist. Alternativ kann die Hochvoltbatterie eine Flüssigkühlung aufweisen.The air conditioning compressor of the mild hybrid vehicle is conventionally driven by the combustion engine to air-condition the vehicle interior. While a full hybrid vehicle requires complex measures to cool the high-voltage battery, this is not necessary for a mild hybrid vehicle. It is sufficient if the periphery of the electrical machine is assigned an air cooling device for the high-voltage battery. Alternatively, the high-voltage battery can have liquid cooling.

Die beschriebene Ausbildung des Mildhybrid-Fahrzeugs verdeutlicht dessen sehr einfaches und damit kostengünstiges Konzept aufgrund der Unabhängigkeit von Verbrennungsmotor und dessen Peripherie von der elektrischen Maschine und deren Peripherie. Insbesondere ist keine funktionelle Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und dessen Peripherie mit der elektrischen Maschine und deren Peripherie erforderlich, beispielsweise keine Leitungen zu und von der Hochvolt-Batterie innerhalb des Fahrzeugs von hinten nach vorne und umgekehrt zu verlegen bzw. Kühlleitungen für die Hochvoltbatterie im Fahrzeug zu verlegen bzw. ein Kühlsystem der Hochvoltbatterie in das Kühlsystem des Verbrennungsmotors zu integrieren.The described design of the mild hybrid vehicle illustrates its very simple and therefore cost-effective concept due to the independence of the internal combustion engine and its peripherals from the electric machine and its peripherals. In particular, no functional connection between the internal combustion engine and its periphery with the electric machine and its periphery is required, for example no need to lay lines to and from the high-voltage battery within the vehicle from the back to the front and vice versa or to lay cooling lines for the high-voltage battery in the vehicle or to integrate a cooling system of the high-voltage battery into the cooling system of the combustion engine.

Der Klimakompressor des Mildhybrid-Fahrzeugs, der insbesondere als mechanischer Klimakompressor ausgebildet ist und vom Verbrennungsmotor angetrieben wird, wird zusätzlich zur Kühlung der Hochvolt-Batterie über die Klimaanlage verwendet. In jedem Fall ist beim Stillstand des Verbrennungsmotors keine Klimaleistung durch den Klimakompressor verfügbar. Deshalb ist zusätzlich der Speicherverdampfer vorgesehen, zur Aufrechterhaltung der Klimatisierung des Innenraumes und/oder zur Kühlung der Hochvolt-Batterie. Bei zu starker Temperaturerhöhung im Innenraum bzw. in der Hochvolt-Batterie wird der Verbrennungsmotor wieder gestartet.The air conditioning compressor of the mild hybrid vehicle, which is designed in particular as a mechanical air conditioning compressor and is driven by the combustion engine, is also used to cool the high-voltage battery via the air conditioning system. In any case, when the combustion engine is at a standstill, no air conditioning power is available from the air conditioning compressor. Therefore, the storage evaporator is also provided to maintain the air conditioning of the interior and/or to cool the high-voltage battery. If the temperature in the interior or in the high-voltage battery increases too much, the combustion engine is started again.

Das erfindungsgemäße Mildhybrid-Fahrzeug benötigt somit auch keinen Riemenstartergenerator, wie er bei Vollhybrid-Fahrzeugen in aller Regel zur Anwendung kommt.The mild hybrid vehicle according to the invention therefore does not require a belt starter generator, as is usually used in full hybrid vehicles.

Über die eine Achse und die im Generatorbetrieb befindliche elektrische Maschine erfolgt die Rekuperation und das Laden der Hochvolt-Batterie und über die im Motorbetrieb befindliche Maschine das Boosten der der elektrischen Maschine zugeordneten Fahrzeugachse.The recuperation and charging of the high-voltage battery takes place via one axle and the electric machine in generator operation, and the vehicle axle assigned to the electric machine is boosted via the machine in engine operation.

Die elektrische Maschine ist längs oder quer angeordnet und insbesondere in einem Gehäuse gelagert, das der Aufnahme von elektrischen Antrieben unterschiedlicher Baugröße dient. Eine Leistungssteigerung der elektrischen Maschine ist auch über eine Spannungserhöhung aus der der Hochvolt-Batterie möglich. Durch diesen modularen Ansatz lässt sich eine baulich besonders einfache und kostengünstige Variante verwirklichen. Je nach maximalem Leistungsbedarf wird eine entsprechend leistungsmäßig dimensionierte elektrische Maschine verwendet. Demzufolge kann das erfindungsgemäße Konzept bei den unterschiedlichsten Mildhybrid-Fahrzeugen verwendet werden.The electrical machine is arranged longitudinally or transversely and is mounted in particular in a housing that serves to accommodate electrical drives of different sizes. An increase in the performance of the electrical machine is also possible by increasing the voltage from the high-voltage battery. This modular approach allows a particularly simple and cost-effective variant to be implemented. Depending on the maximum power requirement, an appropriately dimensioned electrical machine is used. As a result, the concept according to the invention can be used in a wide variety of mild hybrid vehicles.

Es ist insbesondere vorgesehen, dass die erste Fahrzeugachse die Hinterachse und die zweite Fahrzeugachse die Vorderachse des Fahrzeugs ist. Der Verbrennungsmotor ist im Bereich der Hinterachse angeordnet und die mindestens eine elektrische Maschine im Bereich der Vorderachse des Fahrzeugs. Veränderungen des Fahrzeugs gegenüber der herkömmlichen Ausführung mit dem im Bereich der Hinterachse angeordneten Verbrennungsmotor beziehen sich demzufolge fast ausschließlich auf den vorderen Bereich des Fahrzeugs, somit den Bereich, der der Vorderachse zugeordnet ist. Eine analoge Anwendung ergibt sich, wenn der Verbrennungsmotor im Bereich der Vorderachse angeordnet ist und die mindestens eine elektrische Maschine im Bereich der Hinterachse des Fahrzeugs.It is in particular provided that the first vehicle axle is the rear axle and the second vehicle axle is the front axle of the vehicle. The internal combustion engine is arranged in the area of the rear axle and the at least one electric machine in the area of the front axle of the vehicle. Changes to the vehicle compared to the conventional version with the internal combustion engine arranged in the area of the rear axle therefore relate almost exclusively to the front area of the vehicle, i.e. the area that is assigned to the front axle. An analogous application arises if the internal combustion engine is arranged in the area of the front axle and the at least one electric machine in the area of the rear axle of the vehicle.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der beigefügten Bezeichnung und der Beschreibung des in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiels, ohne auf dieses beschränkt zu sein.Further features of the invention result from the subclaims, the attached designation and the description of the exemplary embodiment shown in the drawing, without being limited to this.

Es zeigt in schematischer Darstellung:

  • 1 das Mildhybridfahrzeug mit Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine sowie dazugehörigen Peripherien.
It shows in a schematic representation:
  • 1 the mild hybrid vehicle with a combustion engine and electric machine as well as associated peripherals.

Das Mildhybrid-Fahrzeug 1, das als Personenkraftwagen ausgebildet ist, weist einen im Heckbereich des Fahrzeugs angeordneten Verbrennungsmotor 2 zum Antrieb einer Hinterachse 3 und damit zwei hinteren Rädern 4 auf, ferner eine elektrische Maschine 5 auf, die im vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist, zum Antreiben einer vorderen Achse 6 und mit dieser verbundenen beiden Rädern 7.The mild hybrid vehicle 1, which is designed as a passenger car, has an internal combustion engine 2 arranged in the rear area of the vehicle for driving a rear axle 3 and thus two rear wheels 4, and also an electric machine 5 which is arranged in the front area of the vehicle, for driving a front axle 6 and the two wheels 7 connected to it.

Mit der Bezugsziffer 8 ist ein mit dem Verbrennungsmotor 3 zusammenwirkendes Getriebe bezeichnet. Aus Gewichtsgründen ist im vorderen Bereich des Fahrzeuges eine Standard 12V-Batterie 9 angeordnet. Mit der Bezugsziffer 10 ist das 12V-Bordnetz des Fahrzeugs bezeichnet. Im Heckbereich, somit im Bereich des Verbrennungsmotors 2, wirkt mit diesem zusammen und sind dort angeordnet eine Serien 12V-Lichtmaschine, d. h. ein normaler 12V-Generator 11, ein Starter 12 zum Starten des Verbrennungsmotors 2, wobei es sich bei diesem Starter beispielsweise um einen Ritzelstarter handelt, ferner ein üblicher mechanischer Klimakompressor 13. Generator 11 und Klimakompressor 13 werden somit vom Verbrennungsmotor 2 angetrieben. Durch Anlegen einer Spannung an den Starter 12 wird der Verbrennungsmotor 2 gestartet. Zusätzlich ist dem Verbrennungsmotor 2 ein Speicherverdampfer 14 zugeordnet.The reference number 8 denotes a transmission that interacts with the internal combustion engine 3. For weight reasons, a standard 12V battery 9 is arranged in the front area of the vehicle. The reference number 10 denotes the vehicle's 12V electrical system. In the rear area, thus in the area of the internal combustion engine 2, a series 12V alternator works together with it and is arranged there, i.e. H. a normal 12V generator 11, a starter 12 for starting the internal combustion engine 2, this starter being, for example, a pinion starter, and also a conventional mechanical air conditioning compressor 13. Generator 11 and air conditioning compressor 13 are thus driven by the internal combustion engine 2. By applying a voltage to the starter 12, the internal combustion engine 2 is started. In addition, the internal combustion engine 2 is assigned a storage evaporator 14.

Im vorderen Bereich des Fahrzeugs ist eine Hochvolt-Batterie 15, beispielsweise eine solche mit einer Spannung von 60V angeordnet, ferner ein einfachinverter Pulswechselrichter 16. Die elektrische Maschine 5 ist in Längsrichtung des Fahrzeugs angeordnet und in einem nicht näher veranschaulichten Gehäuse gelagert, das der Aufnahme von elektrischen Maschinen 5 unterschiedlicher Baugröße dient. Somit ist ein modularer Ansatz möglich, d. h. es ist beim konkreten Mildhybrid-Fahrzeug ein hierauf abgestimmter elektrischer Antrieb im Gehäuse gelagert. Beispielsweise beträgt die Leistung der elektrischen Maschine 20 kW. Die Hochvolt-Batterie 15 hat beispielsweise eine Leistung von 20 kW. Gekühlt wird die Hochvoltbatterie 15 mittels einer Luftkühlung, d. h. durch ein Gebläse und/oder durch Anströmung der Hochvoltbatterie beim Fahren.In the front area of the vehicle there is a high-voltage battery 15, for example one with a voltage of 60V, as well as a single-inverter pulse inverter 16. The electric machine 5 is arranged in the longitudinal direction of the vehicle and is mounted in a housing (not shown in more detail) which is the receptacle of electrical machines 5 of different sizes. A modular approach is therefore possible, i.e. H. In the specific mild hybrid vehicle, a coordinated electric drive is stored in the housing. For example, the power of the electric machine is 20 kW. The high-voltage battery 15, for example, has an output of 20 kW. The high-voltage battery 15 is cooled by means of air cooling, i.e. H. by a fan and/or by air flowing towards the high-voltage battery while driving.

Die beschriebene Ausführungsform benötigt keine Änderungen am Verbrennungsmotor 2 und dem Getriebe 8. Die elektrische Maschine 5 und deren beschriebene Peripherie ist unabhängig von dem Verbrennungsmotor 2 und dessen beschriebener Peripherie. Insbesondere ist im Zusammenhang mit der elektrischen Maschine kein DC/DC-Wandler erforderlich. Im Bedarfsfall erfolgt der Standard-Motorstart mit Versorgung des 12V-Bordnetzes und Standklimatisierung. Start-Stoppfunktionen des Verbrennungsmotors sind unverändert, entsprechend denjenigen bei einem rein mittels eines Verbrennungsmotors antreibbaren Fahrzeug. Es ist kein elektrischer Klimakompressor oder ein Riemenstartergenerator erforderlich. Die Rekuperation erfolgt über die Vorderachse und damit das Laden der Hochvolt-Batterie, Boosten erfolgt durch die elektrische Maschine über die Vorderachse.The embodiment described does not require any changes to the internal combustion engine 2 and the transmission 8. The electric machine 5 and its described peripherals are independent of the internal combustion engine 2 and its described peripherals. In particular, no DC/DC converter is required in connection with the electrical machine. If necessary, the standard engine start takes place with supply to the 12V on-board network and auxiliary air conditioning. The start-stop functions of the internal combustion engine are unchanged, corresponding to those of a vehicle that can be driven purely by an internal combustion engine. No electric air conditioning compressor or belt starter generator is required. Recuperation takes place via the front axle and thus the high-voltage battery is charged; boosting takes place via the electric machine via the front axle.

Claims (9)

Mildhybrid-Fahrzeug (1) mit einem Verbrennungsmotor (2) zum Antreiben einer ersten Fahrzeugachse (3) und mindestens einer elektrischen Maschine (5) zum Antreiben einer zweiten Fahrzeugachse (6) im Motorbetrieb sowie zum Rückgewinnen von Energie im Generatorbetrieb über diese Fahrzeugachse (6), wobei dem Verbrennungsmotor (2) eine herkömmliche Peripherie mit Niedervolt-Batterie (9), Generator (11), Starter (12) und Bordnetz (10) zugeordnet ist und die elektrische Maschine (5) sowie deren Peripherie unabhängig von dem Verbrennungsmotor (2) und dessen Peripherie für den Antrieb und Rekuperationsbetrieb konzipiert sind, wobei der Peripherie der elektrischen Maschine (5) eine Hochvolt-Batterie (15) und ein Pulswechselrichter (16) zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Peripherie des Verbrennungsmotors (2) ein Klimakompressor (13) und ein Speicherverdampfer (14) zugeordnet ist.Mild hybrid vehicle (1) with an internal combustion engine (2) for driving a first vehicle axle (3) and at least one electric machine (5) for driving a second vehicle axle (6) in engine operation and for recovering energy in generator operation via this vehicle axle (6 ), whereby the internal combustion engine (2) is assigned conventional peripherals with a low-voltage battery (9), generator (11), starter (12) and vehicle electrical system (10) and the electrical machine (5) and its peripherals are independent of the internal combustion engine ( 2) and its periphery are designed for drive and recuperation operation, with the periphery of the electrical machine (5) being assigned a high-voltage battery (15) and a pulse inverter (16), characterized in that the periphery of the internal combustion engine (2). Air conditioning compressor (13) and a storage evaporator (14) are assigned. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Niedervolt-Batterie (9) eine 12V-Batterie, der Generator (11) ein 12V-Generator und das Bordnetz (10) ein 12V-Bordnetz ist.Vehicle after Claim 1 , characterized in that the low-voltage battery (9) is a 12V battery, the generator (11) is a 12V generator and the vehicle electrical system (10) is a 12V vehicle electrical system. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Peripherie des Verbrennungsmotors (2) ein mechanischer Klimakompressor zugeordnet ist.Vehicle after Claim 1 or 2 , characterized in that the periphery of the internal combustion engine (2) is assigned a mechanical air conditioning compressor. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochvolt-Batterie (15) eine Spannung von mindestens 60V aufweist.Vehicle according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the high-voltage battery (15) has a voltage of at least 60V. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Pulswechselrichter (16) als einfachinverter Pulswechselrichter ausgebildet ist.Vehicle according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the pulse inverter (16) is designed as a single inverter pulse inverter. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (5) längs oder quer angeordnet und in einem Gehäuse gelagert ist, das zur Aufnahme der elektrischen Maschinen (5) unterschiedlicher Baugröße geeignet ist.Vehicle according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the electrical machine (5) is arranged longitudinally or transversely and is mounted in a housing which is suitable for accommodating the electrical machines (5) of different sizes. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Peripherie der elektrischen Maschine (5) eine Luftkühleinrichtung für die Hochvolt-Batterie (15) zugeordnet ist.Vehicle according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the periphery of the Electric machine (5) is assigned an air cooling device for the high-voltage battery (15). Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Achse (6) eine einzelne elektrische Maschine (5) zum Antreiben von Rädern (7) dieser Achse (6) über ein Differential aufweist, oder zwei getrennte elektrische Maschinen zum Antreiben eines jeweiligen Rades.Vehicle according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the second axle (6) has a single electric machine (5) for driving wheels (7) of this axle (6) via a differential, or two separate electric machines for driving a respective wheel. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Fahrzeugachse (3) die Hinterachse und die zweite Fahrzeugachse (6) die Vorderachse des Fahrzeugs (1) ist.Vehicle according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the first vehicle axle (3) is the rear axle and the second vehicle axle (6) is the front axle of the vehicle (1).
DE102010021044.7A 2010-05-19 2010-05-19 Mild hybrid vehicle Active DE102010021044B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010021044.7A DE102010021044B4 (en) 2010-05-19 2010-05-19 Mild hybrid vehicle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102010021044.7A DE102010021044B4 (en) 2010-05-19 2010-05-19 Mild hybrid vehicle

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102010021044A1 DE102010021044A1 (en) 2011-11-24
DE102010021044B4 true DE102010021044B4 (en) 2024-01-11

Family

ID=44900354

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102010021044.7A Active DE102010021044B4 (en) 2010-05-19 2010-05-19 Mild hybrid vehicle

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010021044B4 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3940172A1 (en) 1989-12-05 1991-06-06 Audi Ag TWO AXLE VEHICLE
DE4206360A1 (en) 1992-02-29 1993-09-02 Audi Ag Alternative electric and IC engine propulsion of motor vehicle - is effected by selective installation of either battery-powered or piston-engined rear axle unit with rapid-action couplings
EP1571751A1 (en) 2004-03-03 2005-09-07 Hitachi, Ltd. Vehicle drive device and four-wheel drive with motor
DE102005024411A1 (en) 2005-05-27 2006-11-30 Audi Ag Drive for vehicle comprises control unit connected to engine, electric motor, generator, electrical energy storage unit and clutch
DE102010007634A1 (en) 2010-02-05 2011-08-11 Dr. Ing. h.c. F. Porsche Aktiengesellschaft, 70435 hybrid vehicle

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3940172A1 (en) 1989-12-05 1991-06-06 Audi Ag TWO AXLE VEHICLE
DE4206360A1 (en) 1992-02-29 1993-09-02 Audi Ag Alternative electric and IC engine propulsion of motor vehicle - is effected by selective installation of either battery-powered or piston-engined rear axle unit with rapid-action couplings
EP1571751A1 (en) 2004-03-03 2005-09-07 Hitachi, Ltd. Vehicle drive device and four-wheel drive with motor
DE102005024411A1 (en) 2005-05-27 2006-11-30 Audi Ag Drive for vehicle comprises control unit connected to engine, electric motor, generator, electrical energy storage unit and clutch
DE102010007634A1 (en) 2010-02-05 2011-08-11 Dr. Ing. h.c. F. Porsche Aktiengesellschaft, 70435 hybrid vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
DE102010021044A1 (en) 2011-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008030581A1 (en) Drive train for a motor vehicle and method for operating a drive train of a motor vehicle
WO2009006967A1 (en) Hybrid vehicle
EP2448782A1 (en) System for driving an assembly arrangement for a motor vehicle
DE102005024777A1 (en) Energy storage device
DE102008045101A1 (en) Double ended inverter system for e.g. wagon, has controller coupled to inverter subsystems, where controller influences operation of inverter subsystems to manage power transfer among energy sources and electric traction motor
DE102005037713A1 (en) Drive train for a motor vehicle and method for operating a drive train
DE102019108544A1 (en) Electric drive system with several separate electric buses with different operating voltages
DE10012221A1 (en) Hybrid drive for motor vehicle has variable ratio main gearbox, first electrical machine for connection to main drive train for delivering power to or tapping power from main drive train
DE102014222359A1 (en) Hybrid drive system
EP0249806A1 (en) Automotive vehicle
DE102019125068A1 (en) Method for operating an on-board network of a motor vehicle
DE102016223303A1 (en) Motor control of vehicles with several electric machines
DE102011102265A1 (en) Arrangement for power train on structure, particularly vehicle body of motor vehicle, comprises electric machine, which is arranged in vehicle longitudinal direction behind rear axle of motor vehicle
DE102015115649A1 (en) Agricultural work vehicle
DE102018214705A1 (en) Cooling system
DE102020123116A1 (en) Drive unit and drive arrangement
DE102016007702A1 (en) Commercial vehicle with a parallel hybrid powertrain
DE102007056302A1 (en) Hybrid vehicle, has electric machine assigned to one set of drive wheels, another electric machine assigned to one of another set of drive wheels, and third electric machine assigned to other of latter set of drive wheels
DE102019121135A1 (en) SYSTEMS AND METHODS FOR CONTROLLING THE CHARGING OF AUXILIARY BATTERIES FOR ELECTRIFIED VEHICLES
DE102011056751A1 (en) Mobile work machine with startup generator
DE102010021044B4 (en) Mild hybrid vehicle
DE102017217154A1 (en) motor vehicle
DE102017207834A1 (en) Drive unit for an electric vehicle and motor vehicle
DE102016204939A1 (en) Drive device for a hybrid motor vehicle and a method for operating the drive device
DE102013202999A1 (en) Method for heating traction battery in propulsion system of city bus on given operating temperature, involves delivering mechanical power by energy receiving unit of vehicle, and driving electric machine by combustion engine in load mode

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R163 Identified publications notified

Effective date: 20120110

R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division