DE102011051625B4 - Hybridantriebsstrang, Elektromaschinenanordnung und Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug umfassend:- eine primäre Antriebseinrichtung (20);- eine sekundäre Antriebseinrichtung, die eine erste Elektromaschine (4) und eine zweite Elektromaschine (5) umfasst;- ein Planetengetriebe (8);- mindestens eine angetriebene Komponente (6); wobei die beiden Elektromaschinen (4,5) und die angetriebene Komponente (6) an separate Anschlüsse des Planetengetriebes (8) angeschlossen sind, wobei der Hybridantriebsstrang (18) als serieller Hybridantriebsstrang ausgeführt ist, wobei die primäre Antriebseinrichtung (20) eine Brennkraftmaschine oder eine Gasturbine umfasst, wobei eine erste Elektromaschine (4) zwischen die primäre Antriebseinrichtung (20) und das Planetengetriebe (8) geschaltet ist, wobei eine Generatoreinrichtung (24) zwischen die primäre Antriebseinrichtung (20) und die erste Elektromaschine (4) geschaltet ist, wobei das Planetengetriebe (8) zwischen die beiden Elektromaschinen (4,5) und die angetriebene Komponente (6) geschaltet ist, wobei die primäre Antriebseinrichtung (20) über ein Getriebe (22) und den Generator (24) antriebsmäßig mit der ersten Elektromaschine (4) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug umfassend: eine primäre Antriebseinrichtung; eine sekundäre Antriebseinrichtung, die eine erste Elektromaschine und eine zweite Elektromaschine umfasst; ein Planetengetriebe und mindestens eine angetriebene Komponente. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Elektromaschinenanordnung mit zwei Elektromaschinen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Hybridantriebsstrang.
  • Aus der deutschen Veröffentlichung DE 60 2005 002 022 T2 ist eine Hybridantriebseinheit mit zwei Motor-Generatoren und zwei Differentialgetriebeeinheiten bekannt, die als Planetengetriebe ausgeführt sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 14 182 A1 ist eine Hybridantriebseinheit mit zwei Elektromotoren bekannt, die über ein leistungsverteilendes Planetengetriebe mit einer Kurbelwelle in einer axialen Richtung aufgereiht sind. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2007 037 631 A1 ist ein Starterwechselstromerzeuger-Zubehörantrieb für ein Hybridfahrzeug bekannt, wobei ein Planetengetriebe zwischen dem Zubehör und einer Maschine angeordnet ist. Die amerikanische Offenlegungsschrift US 3 161 083 A offenbart einen Mehrgang-Elektromotormechanismus, umfassend in Kombination: Ein Paar Elektromotoren, von denen jeder einen Rotor und eine Abtriebswelle umfasst, wobei die Abtriebswellen teleskopartig in Beziehung stehen, wobei ein Planetengetriebe ein Sonnenrad umfasst, das an einem inneren Wellenelement in Ausrichtung mit einem Hohlrad befestigt ist, wobei Planetenräder an dem Abtriebselement montiert sind, wobei die Planetenräder einen ringförmigen Raum überbrücken und mit dem Sonnenrad kämmen. Die japanische Offenlegungsschrift JP 2010 - 185 466 A offenbart einen Antriebsstrang mit einer Antriebsquelle, die eine Antriebskraft auf Antriebsräder aufbringt, wobei ein Getriebe zwischen der Antriebsquelle und den Antriebsrädern angeordnet ist, um von der Antriebsquelle übertragene Drehgeschwindigkeit zu ändern und die Geschwindigkeit auf die Antriebsräder zu übertragen, wobei eine Klauenkupplung zwischen dem Getriebe und der Antriebsquelle vorgesehen und in der Lage ist, zwischen einem eingerückten Zustand zum Übertragen einer Antriebskraft und einem ausgerückten Zustand zum Nichtübertragen der Antriebskraft umzuschalten.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hybridantriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der einfach aufgebaut ist und/oder einen besonders effizienten Betrieb eines Kraftfahrzeugs ermöglicht, das mit dem Hybridantriebsstrang ausgestattet ist.
  • Die Aufgabe ist durch einen Hybridantriebsstrang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Das Planetengetriebe umfasst ein Sonnenrad, ein Hohlrad und mindestens ein Planetenrad, das drehbar an einem Planetenträger angebracht ist. Das Planetenrad ist mit einer Außenverzahnung versehen und kämmt in bekannter Art und Weise sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad. Zu diesem Zweck weist das Sonnenrad eine Außenverzahnung und das Hohlrad eine Innenverzahnung auf. Als Anschlüsse des Planetengetriebes werden Anschlussstellen oder Kopplungsstellen bezeichnet, an denen Kopplungselemente drehfest mit dem Hohlrad, dem Sonnenrad oder dem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden werden können, um ein Drehmoment zu übertragen. In einem seriellen Hybridantriebsstrang hat die primäre Antriebseinrichtung keinerlei mechanische Verbindung mehr zu der angetriebenen beziehungsweise anzutreibenden Komponente. Die Brennkraftmaschine wird auch als Verbrennungsmotor bezeichnet. Über die erste Elektromaschine und das Planetengetriebe ist die angetriebene beziehungsweise anzutreibende Komponente mechanisch von der primären Antriebseinrichtung entkoppelt. Die Generatoreinrichtung dient vorzugsweise dazu, die erste Elektromaschine mit Strom zu versorgen und/oder eine Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie aufzuladen. Die primäre Antriebseinrichtung ist nicht an das Planetengetriebe angeschlossen. Die primäre Antriebseinrichtung treibt die Generatoreinrichtung an, die mindestens eine der beiden Elektromaschinen, vorzugsweise beide Elektromaschinen, mit elektrischem Strom versorgt. Die erfindungsgemäße Kombination der beiden Elektromaschinen mit dem Planetengetriebe ermöglicht es, dass die primäre Antriebseinrichtung ständig optimal in einem stationären Zustand betrieben werden kann. Zum Abbremsen eines mit dem erfindungsgemäßen Hybridantriebsstrang ausgestatteten Kraftfahrzeugs, das auch als Hybridfahrzeug bezeichnet wird, kann die Elektromaschinenanordnung als Generator betrieben und der durch den Generatorbetrieb erzeugte Strom in der elektrischen Energiespeichereinrichtung zwischengespeichert werden.
  • Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektromaschinen so an separate Anschlüsse des Planetengetriebes angeschlossen sind, dass Antriebsmomente der Elektromaschinen über das Planetengetriebe gegenseitig abgestützt werden. Anders ausgedrückt, erfolgt über das Planetengetriebe eine Drehrichtungsumkehr zwischen den beiden Elektromaschinen. Dadurch wird auf besonders einfache Art und Weise ermöglicht, bei geringer Drehzahl ein hohes Drehmoment in die angetriebene oder anzutreibende Komponente einzuleiten. Dadurch kann auch bei niedrigen Drehzahlen der Elektromaschinen ein hohes Drehmoment an der angetriebenen Komponente zur Verfügung gestellt werden.
  • Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass einem der Anschlüsse des Planetengetriebes eine Bremse zugeordnet ist, mit welcher die Drehrichtungsumkehr der beiden Elektromaschinen aufgehoben werden kann. Mit der Bremse kann der zugeordnete Anschluss des Planetengetriebes festgebremst werden. Damit kann, insbesondere bei hohen Drehzahlen, die Drehrichtungsumkehr zwischen den beiden Elektromaschinen aufgehoben werden. Dann können beide Elektromaschinen ihr Drehmoment parallel in die anzutreibende oder angetriebene Komponente einleiten.
  • Die oben angegebene Aufgabe ist bei einer Elektromaschinen-anordnung mit zwei Elektromaschinen alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass die Elektromaschinen an separate Anschlüsse eines Planetengetriebes angeschlossen sind. Die Elektromaschinenanordnung ist vorzugsweise in einem vorab beschriebenen Hybridantriebsstrang angeordnet.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug mit einem vorab beschriebenen Hybridantriebsstrang.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
    • 1 eine vereinfachte Darstellung einer erfindungsgemäßen Elektromaschinenanordnung mit einem Planetengetriebe;
    • 2 eine vereinfachte Darstellung des Planetengetriebes aus 1 und
    • 3 eine vereinfachte Darstellung des Hybridantriebsstrangs mit einer Elektromaschinenanordnung aus 1.
  • In 1 ist eine Elektromaschinenanordnung 1 mit einer ersten Elektromaschine 4 und einer zweiten Elektromaschine 5 dargestellt. Die beiden Elektromaschinen 4, 5 sind an separate Anschlüsse eines Planetengetriebes 8 angeschlossen.
  • Das Planetengetriebe 8 hat insgesamt drei Anschlüsse, an die neben den beiden Elektromaschinen 4, 5 noch eine angetriebene Komponente 6 angeschlossen ist. Bei der angetriebenen oder anzutreibenden Komponente 6 handelt es sich vorzugsweise um mindestens ein angetriebenes oder anzutreibendes Rad eines Kraftfahrzeugs.
  • In 2 ist das Planetengetriebe 8 aus 1 vereinfacht dargestellt. Das Planetengetriebe 8 umfasst ein zentral angeordnetes Sonnenrad 10, mindestens ein Planetenrad 12 und ein Hohlrad 14.
  • Das Sonnenrad 10 ist mit einer Außenverzahnung ausgestattet, mit der sich eine Außenverzahnung in Eingriff befindet, die an dem Planetenrad 12 ausgebildet ist. Das Planetenrad 12 ist an einem Planetenträger drehbar angebracht. Das Hohlrad 14 ist mit einer Innenverzahnung versehen, in welche die Außenverzahnung des Planetengetriebes 12 eingreift.
  • Das Sonnenrad 10, der Planetenträger und das Hohlrad 14 stellen Anschlüsse des Planetengetriebes 8 dar. Anschlüsse bedeutet, dass das Sonnenrad 10, der Planetenträger und das Hohlrad 14 drehfest mit Kopplungselementen verbunden werden können, um ein Drehmoment zwischen einer anzuschließenden Komponente und dem Planetengetriebe 8 zu übertragen.
  • In 3 ist ein Hybridantriebsstrang 18 eines Kraftfahrzeugs mit einer primären und einer sekundären Antriebseinrichtung vereinfacht dargestellt. Der Hybridantriebsstrang 18 umfasst als primäre Antriebseinrichtung eine Brennkraftmaschine 20, die auch als Verbrennungsmotor bezeichnet wird. Als sekundäre Antriebseinrichtung dienen die beiden Elektromaschinen 4, 5 aus 1.
  • Die Brennkraftmaschine 20 ist über ein Getriebe 22 und einen Generator 24 antriebsmäßig mit der ersten Elektromaschine 4 verbunden. Dabei ist der Generator 24 zwischen das Getriebe 22 und die erste Elektromaschine 4 geschaltet. Das Getriebe 22 ist an die Brennkraftmaschine 20 angebaut.
  • Die Brennkraftmaschine 20 kann über die Elektromaschine 4 und/oder die Elektromaschine 5 gestartet werden. Die anzutreibende oder angetriebene Komponente 6 kann über die Elektromaschine 4 und/oder die Elektromaschine 5 angetrieben werden.

Claims (6)

  1. Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug umfassend: - eine primäre Antriebseinrichtung (20); - eine sekundäre Antriebseinrichtung, die eine erste Elektromaschine (4) und eine zweite Elektromaschine (5) umfasst; - ein Planetengetriebe (8); - mindestens eine angetriebene Komponente (6); wobei die beiden Elektromaschinen (4,5) und die angetriebene Komponente (6) an separate Anschlüsse des Planetengetriebes (8) angeschlossen sind, wobei der Hybridantriebsstrang (18) als serieller Hybridantriebsstrang ausgeführt ist, wobei die primäre Antriebseinrichtung (20) eine Brennkraftmaschine oder eine Gasturbine umfasst, wobei eine erste Elektromaschine (4) zwischen die primäre Antriebseinrichtung (20) und das Planetengetriebe (8) geschaltet ist, wobei eine Generatoreinrichtung (24) zwischen die primäre Antriebseinrichtung (20) und die erste Elektromaschine (4) geschaltet ist, wobei das Planetengetriebe (8) zwischen die beiden Elektromaschinen (4,5) und die angetriebene Komponente (6) geschaltet ist, wobei die primäre Antriebseinrichtung (20) über ein Getriebe (22) und den Generator (24) antriebsmäßig mit der ersten Elektromaschine (4) verbunden ist.
  2. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Elektromaschinen (4,5) so an separate Anschlüsse des Planetengetriebes (8) angeschlossen sind, dass Antriebsmomente der Elektromaschinen (4,5) über das Planetengetriebe (8) gegenseitig abgestützt werden.
  3. Hybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über das Planetengetriebe (8) eine Drehrichtungsumkehr zwischen den beiden Elektromaschinen (4,5) erfolgt.
  4. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass einem der Anschlüsse des Planetengetriebes (8) eine Bremse zugeordnet ist, mit welcher die Drehrichtungsumkehr der beiden Elektromaschinen (4,5) aufgehoben werden kann.
  5. Elektromaschinenanordnung mit zwei Elektromaschinen (4,5), dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschinen (4,5) an separate Anschlüsse eines Planetengetriebes (8) angeschlossen sind, insbesondere für einen Hybridantriebsstrang (18) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  6. Kraftfahrzeug mit einem Hybridantriebsstrang (18) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
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