DE102012016990A1 - Hybrid powertrain for a motor vehicle, hybrid vehicle and use thereof - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine (12) und einer mit einer Leistungselektronik (36) und einem elektrischen Energiespeicher (38) verbundenen elektrischen Maschine (14), die drehmomentübertragend mit einer Abtriebswelle (22) verbindbar sind. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Ausgangswelle (121) der Verbrennungskraftmaschine (12) und eine Ausgangswelle (141) der elektrischen Maschine (14) parallel zueinander angeordnet sind und eine Mehrzahl von Ausgangswellenritzeln (V1, V2, V3; E1, E2) tragen, die jeweils mit einem Sammelwellenritzel einer beabstandet von und parallel zu den Ausgangswellen (121, 141) angeordneten und mit der Abtriebswelle (22) verbundenen ersten Sammelwelle (18) kämmen, wobei die Ausgangswellenritzel (V1, V2, V3; E1, E2) und/oder die Sammelwellenritzel durch schaltbare Formschlusskupplungen einzeln mit der jeweils zugeordneten Welle verbindbar sind.The invention relates to a hybrid drive train for a motor vehicle having an internal combustion engine (12) and an electrical machine (14) connected to power electronics (36) and an electrical energy store (38), which can be connected to an output shaft (22) in a torque-transmitting manner. The invention is characterized in that an output shaft (121) of the internal combustion engine (12) and an output shaft (141) of the electrical machine (14) are arranged parallel to one another and a plurality of output shaft pinions (V1, V2, V3; E1, E2) bear, each of which mesh with a common shaft pinion of a first common shaft (18) arranged at a distance from and parallel to the output shafts (121, 141) and connected to the output shaft (22), the output shaft pinions (V1, V2, V3; E1, E2) and / or the collective shaft pinions can be connected individually to the respectively assigned shaft by switchable form-fitting couplings.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer mit einer Leistungselektronik und einem elektrischen Energiespeicher verbundenen elektrischen Maschine, die drehmomentübertragend mit einer Abtriebswelle verbindbar sind.The invention relates to a hybrid powertrain for a motor vehicle having an internal combustion engine and an electric machine connected to a power electronics and an electrical energy store, which are connectable torque-transmitting with an output shaft.
Die Erfindung bezieht sich weiter auf ein Kraftfahrzeug mit einem derartigen Hybridantriebsstrang.The invention further relates to a motor vehicle with such a hybrid powertrain.
Die Erfindung bezieht sich schließlich auf eine besondere Verwendung eines derartigen Hybridfahrzeugs.Finally, the invention relates to a particular use of such a hybrid vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Hybridfahrzeuge mit zwei Antriebsaggregaten, nämlich einer Verbrennungskraftmaschine und einer elektrischen Maschine, die sowohl im motorischen als auch im generatorischen Betrieb betreibbar ist, sind seit langem bekannt. Insbesondere ist das Prinzip des Parallelhybriden bekannt, bei dem sowohl die Verbrennungskraftmaschine als auch die elektrische Maschine in Drehmoment übertragender Weise mit der Abtriebswelle verbindbar sind. Die Verbindung kann dabei selektiv erfolgen, was zu einem rein elektrischen oder einem rein verbrennungsmotorischen Fahrbetrieb führt, oder kombiniert, wobei sowohl die elektrische Maschine als auch die Verbrennungskraftmaschine gleichzeitig mit der Abtriebswelle verbunden sind. Innerhalb des kombinierten Betriebs sind der Boostbetrieb und der Rekuperationsbetrieb bekannt. Im Boostbetrieb liefern beide Antriebsaggregate positives Drehmoment an die Abtriebswelle; im Rekuperationsbetrieb arbeitet die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb und nimmt von der Abtriebswelle kinetische Energie ab, um sie in elektrische Energie umzuwandeln. Dies kann beispielsweise im Fall des Abbremsens des Kraftfahrzeugs erfolgen. Alternativ kann auch eine von der Verbrennungskraftmaschine bei deren Betrieb im optimalen Betriebspunkt geleistete, in der aktuellen Fahrsituation jedoch an den Antriebsrädern nicht verlangte Überschussleistung auf diese Weise rekuperiert werden.Hybrid vehicles with two drive units, namely an internal combustion engine and an electric machine, which can be operated in both motor and generator mode, have long been known. In particular, the principle of parallel hybrids is known, in which both the internal combustion engine and the electric machine in torque transmitting manner with the output shaft are connectable. The connection can be made selectively, resulting in a purely electric or a purely internal combustion engine driving operation, or combined, both the electric machine and the internal combustion engine are simultaneously connected to the output shaft. Within combined operation, the boost mode and the recuperation mode are known. In boost mode, both drive units deliver positive torque to the output shaft; In recuperation mode, the electric machine operates in regenerative mode and takes kinetic energy from the output shaft to convert it into electrical energy. This can be done, for example, in the case of deceleration of the motor vehicle. Alternatively, an excess power provided by the internal combustion engine during operation at the optimum operating point but not required in the current driving situation at the drive wheels can also be recuperated in this way.
Bei allen bekannten Konzepten des Parallelhybrids erfolgt die Ankopplung der beiden Antriebsaggregate über mehr oder weniger komplexe leistungsverzweigte Getriebeanordnungen. Beispielhaft seien hier die
Diese bekannten Konzepte sind komplex und aufwendig im Aufbau, nachteilig im Hinblick auf den benötigten Bauraum und wegen der zweiten elektrischen Maschine auch teuer.These known concepts are complex and expensive to build, disadvantageous in terms of the required space and because of the second electric machine also expensive.
Aufgabenstellungtask
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen im Wesentlichen zugkraftunterbrechungsfrei schaltbaren Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen, der einfacher im Aufbau und günstiger im Hinblick auf den Bauraumbedarf ausgebildet ist.It is the object of the present invention to provide a substantially traction interruption switchable hybrid powertrain for a motor vehicle, which is simpler in construction and cheaper with regard to the space requirement.
Darlegung der ErfindungPresentation of the invention
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass eine Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine und eine Ausgangswelle der elektrischen Maschine eine Mehrzahl von Ausgangswellenritzeln tragen, die jeweils mit einem Sammelwellenritzel einer beabstandet von den Ausgangswellen angeordneten und mit der Abtriebswelle gekoppelten Sammelwelle kämmen, wobei Ausgangswellenritzel und/oder die Sammelwellenritzel durch schaltbare Formschlusskupplungen einzeln mit der jeweils zugeordneten Welle verbindbar sind.This object is achieved in conjunction with the features of the preamble of claim 1, characterized in that an output shaft of the internal combustion engine and an output shaft of the electric machine carry a plurality of output shaft pinions, each with a collecting shaft pinion of a spaced from the output shafts and coupled to the output shaft collecting shaft comb, wherein the output shaft pinion and / or the Sammelwellenritzel are individually connectable by switchable form-fitting clutches with the respective associated shaft.
In grundlegender Abkehr von den bekannten Hybridantriebsstrang-Konzepten verzichtet die vorliegende Erfindung auf ein leistungsverzweigtes Getriebe. Vielmehr ist vorgesehen, die Ausgangswellen der elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine direkt über schaltbare Zahnradpaarungen mit einer Sammelwelle zu verbinden, deren Bezeichnung bereits auf ihre Funktion hindeutet, (positive wie negative) Momenteneinträge von beiden Antriebsaggregaten zu sammeln und in Summe einer Abtriebswelle, mit der sie gekoppelt ist, zuzuleiten. Als Abtriebswellen können beispielsweise die Eingangswelle eines Querdifferentials einer angetriebenen Achse oder die Ausgangswellen eines Längsdifferentials bei einem Mehrachsantrieb wirken.In a fundamental departure from the known hybrid powertrain concepts, the present invention dispenses with a power-split transmission. Rather, it is provided to connect the output shafts of the electric machine and the internal combustion engine directly via switchable gear pairings with a collecting shaft whose name already indicates their function to collect (positive and negative) torque inputs of both drive units and in sum of an output shaft with which they is coupled, zuzuleiten. As output shafts, for example, the input shaft of a transverse differential of a driven axle or the output shafts of a longitudinal differential can act in a multi-axis drive.
Die drei Hauptwellen, d. h. die Ausgangswelle der elektrischen Maschine, die Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine und die Sammelwelle liegen vorzugsweise parallel zueinander, wobei der Begriff „parallel” im Sinne der streng mathematischen Definition auch die Ausrichtung entlang derselben Gerade, d. h. eine koaxiale Anordnung einschließt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele hierzu sollen weiter unten erläutert werden. Es ist jedoch auch möglich dass die Ausgangswellen zueinander und/oder die Sammelwelle zu wenigstens einer der Ausgangswellen in einem von Null verschiedenen Winkel stehen. Die Zahnradpaarungen könnten dann z. B. durch Kegelräder realisiert sein.The three main waves, d. H. the output shaft of the electric machine, the output shaft of the internal combustion engine and the collecting shaft are preferably parallel to each other, wherein the term "parallel" in the sense of strict mathematical definition, the alignment along the same straight line, d. H. includes a coaxial arrangement. Different embodiments of this will be explained below. However, it is also possible that the output waves to each other and / or the collecting wave to at least one of the output shafts are at a non-zero angle. The gear pairings could then z. B. be realized by bevel gears.
Um unterschiedliche Übersetzungsstufen zu realisieren ist jede Ausgangswelle über ein oder mehrere Zahnradpaarungen, welche unterschiedlich Übersetzungsverhältnisse realisieren, mit der Sammelwelle verbunden. Hierzu tragen jede Ausgangswelle und die Sammelwelle jeweils ein oder mehrere Ritzel. Die direkte Kopplung der Ausgangswellen mit der Sammelwelle führt zu einem ständigen Eingriff der Ausgangswellenritzel mit dem jeweils korrespondieren Sammelwellenritzel. Daher sind sämtliche Zahnradpaarungen schaltbar gestaltet, d. h. wenigstens ein Ritzel jeder Zahnradpaarung ist bedarfsweise mit der zugehörigen Welle drehfest verbindbar bzw. von dieser rotatorisch trennbar. Dies führt im Ergebnis dazu, dass jede Zahnradpaarung selektiv aktivierbar oder deaktivierbar ist, sodass die effektive Kopplung zwischen der Sammelwelle und einer oder beiden Ausgangswellen über einzelne Zahnradpaarungen oder ausgewählte Kombinationen von Zahnradpaarungen erfolgen kann. Konkrete Ausführungsbeispiele sollen weiter unten erläutert werden.In order to realize different gear ratios, each output shaft is connected to the collecting shaft via one or more gear pairings which realize different gear ratios. For this purpose, each output shaft and the collecting shaft each carry one or more pinions. The direct coupling of the output shafts with the collecting shaft leads to a constant engagement of the output shaft pinions with the respective corresponding collecting shaft pinion. Therefore, all gear pairings are designed switchable, d. H. At least one pinion of each gear pairing is, if necessary, rotatably connected to the associated shaft or separable from this rotationally. As a result, each gear pairing is selectively activatable or deactivatable so that the effective coupling between the collecting shaft and one or both output shafts may be via individual gear pairs or selected combinations of gear pairings. Specific embodiments will be explained below.
Mit dem vorgeschlagenen Konzept lassen sich alle bekannten Hybrid-Betriebsmodi realisieren ohne dass dem gewichts-, bauraum- und wegen der notwendigen zwei elektrischen Maschinen auch kostennachteiligen Ansatz leistungsverzweigter Getriebe gefolgt werden müsste.With the proposed concept, all known hybrid operating modes can be realized without the weight, space and would have to be followed because of the necessary two electrical machines cost-disadvantageous approach power-split transmission.
Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgangswellen radial beabstandet voneinander angeordnet sind. Die Sammelwelle ist in diesem Fall zwischen den vorzugsweise parallelen Ausgangswellen angeordnet. Diese Anordnung ist im Hinblick auf den axialen Bauraum besonders günstig, zeigt jedoch, wie weiter unten erläutert, diverse Beschränkungen in der Funktionalität. Bei einer Weiterbildung dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass wenigstens ein Sammelwellenritzel sowohl mit einem von der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine als auch mit einem von der Ausgangswelle der elektrischen Maschine getragenen Ausgangswellenritzel kämmt. Dies bedeutet (was grundsätzlich auch für andere Ausführungsformen gilt), dass nicht für jedes Ausgangswellenritzel ein eigenes korrespondierendes Sammelwellenritzel vorgesehen sein muss, vielmehr können sich wenigstens zwei Ausgangswellenritzel, nämlich eines, welches mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist, und eines, welches mit der elektrischen Maschine gekoppelt ist, ein Sammelwellenritzel, mit welchem sie beide kämmen, teilen. Diese Anordnung ist axial besonders kompakt.In a first embodiment of the invention it is provided that the output shafts are arranged radially spaced from each other. The collecting wave is in this case arranged between the preferably parallel output shafts. This arrangement is particularly favorable in terms of the axial space, but shows, as explained below, various limitations in functionality. In a further development of this embodiment it can be provided that at least one collecting shaft pinion meshes both with an output shaft pinion carried by the output shaft of the internal combustion engine and with an output shaft pinion carried by the output shaft of the electric machine. This means (which in principle also applies to other embodiments) that not each output shaft pinion own corresponding Sammelwellenritzel must be provided, but at least two output shaft pinion, namely one which is coupled to the internal combustion engine, and one, which with the electric machine coupled, a Sammelwellenritzel, with which they both comb, share. This arrangement is particularly compact axially.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausgangswellen koaxial und einander axial benachbart angeordnet sind. Diese Ausführungsform benötigt einen axial größeren Bauraum, ist jedoch radial deutlich kompakter. Bei dieser Ausführungsform ist nicht vorgesehen, dass sich mehrere Ausgangswellenritzel ein Sammelwellenritzel teilen; daher ist bevorzugt für jedes Ausgangswellenritzel ein eigenes, korrespondierendes Sammelwellenritzel vorgesehen.In another embodiment of the invention it is provided that the output shafts are arranged coaxially and axially adjacent to each other. This embodiment requires an axially larger space, but is radially much more compact. In this embodiment, it is not provided that a plurality of output shaft pinions share a collecting shaft pinion; Therefore, a separate, corresponding collecting shaft pinion is preferably provided for each output shaft pinion.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens ein Ausgangswellenritzel der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine mit einem korrespondieren Sammelwellenritzel einer drehmomentübertragend mit der Abtriebswelle gekoppelten zweiten Sammelwelle kämmt. Auf Seiten der Verbrennungsmotor-Ausgangswelle sind an diesen Ritzelpaarungen bevorzugt dieselben Ritzel beteiligt, die auch an den Ritzelpaarungen mit der ersten Sammelwelle beteiligt sind. Dies bedeutet, dass zumindest für die Verbrennungskraftmaschine das Konzept der Sammelwelle ein weiteres Mal realisiert ist. Hierdurch wird weiterer axialer Bauraum eingespart, da jedes Ausgangswellenritzel der Verbrennungsmotor-Ausgangswelle sowohl mit einem Sammelwellenritzel der ersten Sammelwelle als auch mit einem Sammelwellenritzel der zweiten Sammelwelle kämmt und somit je eine drehmomentübertragende Ritzelpaarung mit einzigartiger Übersetzung bildet. So können pro Ausgangswellenritzel der Verbrennungsmotor-Ausgangswelle zwei Gänge realisiert werden, was erneut eine erhebliche axiale Bauraumeinsparung bedeutet. Man beachte, dass es sich bei der zweiten Sammelwelle nicht zwingend um eine Welle handeln, die im strengen Wortsinn Momente mehrerer Aggregate „sammelt”. Vielmehr liegt eine nur mit der Verbrennungskraftmaschine interagierende Zwischenwelle vor, die jedoch im Rahmen der vorliegenden Beschreibung analog zur ersten Sammelwelle ebenfalls an der Sammelwelle angesprochen werden soll.In a further development of the invention, it is provided that at least one output shaft pinion meshes with the output shaft of the internal combustion engine with a corresponding collecting shaft pinion of a second collecting shaft coupled in a torque-transmitting manner to the output shaft. On the side of the engine output shaft, the same pinions are preferably involved in these pinion pairings, which are also involved in the pinion pairings with the first collecting shaft. This means that, at least for the internal combustion engine, the concept of the collecting wave is realized once more. As a result, further axial space is saved, since each output shaft pinion of the engine output shaft meshes both with a Sammelwellenritzel the first collecting shaft and with a Sammelwellenritzel the second collecting shaft and thus each forms a torque-transmitting Ritzelpaarung with unique translation. Thus, two gears can be realized per output shaft pinion of the engine output shaft, which again means a significant axial space savings. Note that the second collection wave is not necessarily a wave that "gathers" moments of multiple aggregates in the strict sense of the word. Rather, there is an intermediate wave interacting only with the internal combustion engine, which, however, in the context of the present description should likewise be addressed at the collecting shaft analogously to the first collecting shaft.
Die erläuterte Ausgestaltung, die zu einer auch radial extrem kompakten Bauform führt, lässt sich insbesondere dann realisieren, wenn, wie bevorzugt vorgesehen, die Abtriebswelle sowohl zu den Antriebswellen von Verbrennungskraftmaschine und elektrischer Maschine als auch zu jeder Sammelwelle parallel und radial beabstandet angeordnet ist. Lediglich die Elektromaschinen-Antriebswelle und die Verbrennungsmotor-Antriebswelle sind bevorzugt koaxial zueinander angeordnet, wobei sie besonders bevorzugt einander durchgreifend angeordnet sind.The described embodiment, which leads to a radially extremely compact design, can be realized in particular if, as preferably provided, the output shaft is arranged both parallel to the drive shafts of the internal combustion engine and electric machine and to each collecting shaft and radially spaced. Only the electric machine drive shaft and the engine drive shaft are preferably arranged coaxially with each other, wherein they are particularly preferably arranged through each other.
Bei einer Variante der Erfindung, die eine koaxiale Anordnung der beiden Ausgangswellen vorsieht, sind diese wenigstens bereichsweise einander umgreifend angeordnet. Das bedeutet, dass eine der Ausgangswellen, vorzugsweise die Ausgangswelle der elektrischen Maschine, als Hohlwelle ausgebildet ist, die von der anderen Ausgangswelle, insbesondere der Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine, längs durchsetzt wird. Diese Anordnung gestattet es, die beiden Antriebsaggregate unmittelbar benachbart zueinander und gemeinsam auf einer Seite des Getriebes zu positionieren. Insbesondere kann die elektrische Maschine einerseits von dem Getriebe und andererseits von der Verbrennungskraftmaschine flankiert angeordnet sein, wobei die Ausgangswelle der Verbrennungskraftmaschine die elektrische Maschine axial durchsetzt.In a variant of the invention, which provides a coaxial arrangement of the two output shafts, these are at least partially arranged encompassing each other. This means that one of the output shafts, preferably the output shaft of the electric machine, is designed as a hollow shaft, which is penetrated longitudinally by the other output shaft, in particular the output shaft of the internal combustion engine. This arrangement makes it possible to position the two drive units immediately adjacent to each other and together on one side of the transmission. In particular, the electric machine can be arranged flanked on the one hand by the transmission and on the other by the internal combustion engine, wherein the output shaft of the internal combustion engine passes through the electric machine axially.
Günstigerweise ist vorgesehen, dass die Ausgangswellen mittels einer schaltbaren Ausgangswellenkupplung miteinander verbindbar sind. Hierdurch wird nämlich ein direkter Momentenfluss zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der elektrischen Maschine ermöglicht. Dieser direkte Durchgriff kann beispielsweise zum elektrischen Anlassen der Verbrennungskraftmaschine mittels der elektrischen Maschine oder zum direkten Antrieb der generatorisch betriebenen elektrischen Maschine durch die Verbrennungskraftmaschine benutzt werden.It is expediently provided that the output shafts can be connected to one another by means of a switchable output shaft coupling. In this way, a direct torque flow between the internal combustion engine and the electric machine is made possible. This direct penetration can be used for example for the electrical starting of the internal combustion engine by means of the electric machine or for direct drive of the generator-operated electric machine by the internal combustion engine.
Die Formschlusskupplungen, die Ausgangswellenritzel und/oder Sammelwellenritzel mit der jeweils zugeordneten Welle koppeln, können beispielsweise als Synchronisierungen ausgebildet sein. Alternativ kann auch eine Ausgestaltung als Klauenkupplung in Erwägung gezogen werden. Diese hat gegenüber der Ausführungsform mit Synchronisierungen den Vorteil geringeren Bauraums, geringeren Gewichts und eines weniger komplexen Aufbaus; allerdings muss die Drehzahlregelung der elektrischen sowie der Verbrennungskraftmaschine bei der Ausführungsform mit reinen Klauenkupplung deutlich präziser und deutlich aufwendiger gestaltet sein.The form-locking clutches coupling output shaft pinions and / or collecting shaft pinions with the respective associated shaft can be designed, for example, as synchronizers. Alternatively, an embodiment as a dog clutch can also be considered. Compared with the embodiment with synchronizers, this has the advantage of smaller installation space, lower weight and a less complex structure; However, the speed control of the electric and the internal combustion engine in the embodiment with pure dog clutch must be made much more precise and significantly more expensive.
Günstigerweise reduzieren sich die schaltbaren Verbindungen zwischen Ritzeln und Wellen auf die Ausgangswellenritzel und die zugeordneten Ausgangswellen. Mit anderen Worten ist bevorzugt vorgesehen, dass das oder die Sammelwellenritzel dauerhaft drehfest mit der Sammelwelle verbunden sind. Diese Ausgestaltung ist vor allem dann möglich, wenn jedem Ausgangswellenritzel ein eigenes Sammelwellenritzel zugeordnet ist.Conveniently, the switchable connections between pinions and shafts are reduced to the output shaft pinions and the associated output shafts. In other words, it is preferably provided that the one or more collecting shaft pinions are permanently connected in a rotationally fixed manner to the collecting shaft. This embodiment is especially possible if each output shaft pinion is assigned its own Sammelwellenritzel.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verbrennungskraftmaschine mit einer als Motor/Generator ausgebildeten und mit der Leistungselektronik und dem Energiespeicher verbundenen Anlassereinheit verbunden ist. Die Anlassereinheit unterscheidet sich von der elektrischen Maschine im Wesentlichen durch ihren deutlich kleineren und leistungsärmeren Aufbau. Sie ist im Wesentlichen zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine und zur Rekuperation geringer Energiemengen gedacht, wenn sich die Ankopplung der großen elektrischen Maschine energetisch nicht lohnt. Die Anlassereinheit kann bevorzugt als Start/Stop-Einheit ausgestaltet sein. Diese Funktion entspricht aktuellen Energieeinsparungskonzepten wäre jedoch allein mit der großen elektrischen Maschine nur schwer umsetzbar.In a development of the invention, it is provided that the internal combustion engine is connected to a starter unit designed as a motor / generator and connected to the power electronics and the energy store. The starter unit differs from the electric machine essentially by their much smaller and lower-power construction. It is essentially intended for starting the internal combustion engine and for recuperation of small amounts of energy, if the coupling of the large electric machine is not worth energetically. The starter unit may preferably be designed as a start / stop unit. This function corresponds to current energy savings concepts would be difficult to implement only with the large electric machine.
Neben dem Hybridantriebsstrang als solchem soll mit der vorliegenden Anmeldung auch die bevorzugte Anwendung eines solchen Antriebsstrangs, nämlich ein Hybridfahrzeug, welches sich dadurch auszeichnet, dass der Antriebsstrang als ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang ausgebildet ist, unter Schutz gestellt werden.In addition to the hybrid powertrain as such, the present application also seeks to protect the preferred application of such a powertrain, namely a hybrid vehicle, which is characterized in that the drivetrain is designed as a drive train according to the invention.
Eine besondere Verwendung eines derartigen Kraftfahrzeugs, welches insbesondere die oben erläuterte Ausgestaltung mit einer schaltbaren Ausgangswellenkupplung realisiert, sowie eine mit der Leistungselektronik und dem elektrischen Energiespeicher verbundene elektrische Anschlussschnittstellte aufweist, ist die als ein elektrisches Aggregat, d. h. als ein sogenanntes „Notstromaggregat”, wobei die Ausgangswellen mittels der Ausgangswellenkupplung drehfest miteinander verbunden werden, ein elektrischer Verbraucher an die Anschlussschnittstelle angeschlossen wird und die elektrische Maschine im Generatorbetrieb betrieben wird, während die Verbrennungskraftmaschine über die Leistungselektronik zu einem Betrieb bei Drehzahlen gemäß der aktuellen Leistungsaufnahme des elektrischen Verbrauchers angesteuert wird. Bei dieser Verwendung sind sämtliche Zahnradpaarungen zwischen irgendeiner der Ausgangswellen und der Sammelwelle deaktiviert, d. h. es existiert kein Momentenfluss von irgendeinem der Antriebsaggregate zur Sammelwelle. Stattdessen treibt die Verbrennungskraftmaschine über die Ausgangswellenkupplung direkt die elektrische Maschine an, welche die gelieferte mechanische Leistung in elektrische Leistung umsetzt, die von der Leistungselektronik unter Pufferung bei dem elektrischen Energiespeicher an die Anschlussschnittstelle, z. B. eine an der äußeren Karossiere angebrachte Steckdose, leitet. An diese Steckdose können z. B. elektrische Arbeitsgeräte angeschlossen werden. Zur Vermeidung unnötigen Energieverbrauchs wird dabei die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine, vergleichbar einem handelsüblichen Notstromaggregat, entsprechend der aktuellen Leistungsanforderung des angeschlossen elektrischen Verbrauchers geregelt.A particular use of such a motor vehicle, which in particular implements the above-described embodiment with a switchable output shaft coupling, as well as an electrical Anschlussschnittstellte connected to the power electronics and the electrical energy storage is as an electrical unit, ie as a so-called "emergency generator", wherein the Output shafts are rotatably connected to each other by means of the output shaft coupling, an electrical load is connected to the connection interface and the electric machine is operated in generator mode, while the internal combustion engine is driven via the power electronics to operate at speeds according to the current power consumption of the electrical load. In this use, all gear pairings between any one of the output shafts and the collecting shaft are deactivated, ie there is no flow of momentum from any one of the power units to the collecting shaft. Instead, drives the internal combustion engine via the output shaft coupling directly to the electric machine, which converts the delivered mechanical power into electrical power, the buffer of the power electronics in the electrical energy storage to the connection interface, z. As a mounted on the outer body sockets directs. To this outlet can z. B. electrical equipment to be connected. To avoid unnecessary Energy consumption while the speed of the internal combustion engine, comparable to a commercial emergency generator, according to the current power requirement of the connected electrical load regulated.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.Further features and advantages of the invention will become apparent from the following specific description and the drawings.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Es zeigen:Show it:
Ausführliche Beschreibung bevorzugter AusführungsformenDetailed description of preferred embodiments
Gleiche Bezugszeichen in den Figuren deuten auf gleiche oder analoge Elemente hin.Like reference numerals in the figures indicate like or analogous elements.
Die Ausgangswellen
Die Ritzel der Ausgangswellen
Zur selektiven Aktivierung der einzelnen Gangstufen sind bei der gezeigten Ausführungsform die auf den Ausgangswellen
Weitere elektrische, Komponenten des Antriebsstrangs
Das Anfahren erfolgt, wie in
Sobald eine hinreichende Geschwindigkeit erreicht ist, kann die Verbrennungskraftmaschine
Die nächsthöhere Fahrstufe ist in
In allen vorgenannten Fahrstufen unter Einbeziehung verbrennungsmotorischen Momentes gilt bezüglich der Hybridmodi „Boosten” und „Rekuperieren” das in Verbindung mit
Aus dem oben erläuterten wird der Fachmann unschwer die Einzelheiten einer Schaltung in umgekehrter Schaltrichtung ableiten können.From the above, the skilled person will be able to easily derive the details of a circuit in the reverse switching direction.
Die in
Andererseits ist es jedoch auch möglich, den „Notstrom”-Betriebszustand zum stationären Betrieb externer elektrischer Verbraucher zu nutzen. Dies ist beispielsweise bei land-, garten- und forstwirtschaftlich genutzten Fahrzeugen von Interesse, wo der Einsatz leistungsstarker elektrischer Verbraucher, wie beispielsweise Motorsägen, Motorsensen etc. in abgelegenen Gebieten erforderlich ist, wo keine elektrische Energieversorgung zur Verfügung steht. Ist, wie in den
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegen den Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere stellen die in den Figuren dargestellten Anzahl von Ritzeln und entsprechenden Fahrstufen keine Beschränkung der vorliegenden Erfindung dar.Of course, the embodiments discussed in the specific description and shown in the figures represent only illustrative embodiments of the present invention. Those skilled in the art in light of the present disclosure, a wide range of possible variations are given. In particular, the number of pinions and corresponding speed stages shown in the figures does not constitute a limitation of the present invention.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Antriebsstrangpowertrain
- 10'10 '
- Antriebsstrangpowertrain
- 1212
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 121121
-
Ausgangswelle von
12 Output shaft of12 - 1414
- elektrische Maschineelectric machine
- 141141
-
Ausgangswelle von
14 Output shaft of14 - 1616
- AusgangswellenkupplungOutput shaft coupling
- 1818
- erste Sammelwellefirst collecting wave
- 1919
- zweite Sammelwellesecond collection wave
- 2020
- Zahnradstufegear stage
- 21 21
- Zahnradstufegear stage
- 2222
- Abtriebswelleoutput shaft
- 22'22 '
- Abtriebswelleoutput shaft
- 2424
- Querdifferentialtransverse differential
- 2525
- Längsdifferentiallongitudinal differential
- 2626
- angetriebene Achsedriven axle
- 2828
- Synchronisierungsynchronization
- 3030
- Synchronisierungsynchronization
- 3131
- Synchronisierungsynchronization
- 3232
- Synchronisierungsynchronization
- 3232
- Synchronisierungsynchronization
- 3434
- Synchronisierungsynchronization
- 3636
- Leistungselektronikpower electronics
- 3838
- Akkumulatoraccumulator
- 4040
- Start/Stopp-EinheitStart / stop unit
- 4242
- Steckdosesocket
- E1, E2E1, E2
-
Ausgangswellenritzel auf
141 Output shaft pinion on141 - V1, V2, V3V1, V2, V3
-
Ausgangswellenritzel auf
121 Output shaft pinion on121
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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