DE102012218909A1 - System für ein Hybridfahrzeug zum Verbessern der Leistung im elektrischen Modus - Google Patents

System für ein Hybridfahrzeug zum Verbessern der Leistung im elektrischen Modus Download PDF

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Seong Jae Song
Kyung Shin Lee
Sangjae Lee
Yeongil Choi
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Hyundai Motor Co
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Abstract

Es wird ein System für ein Hybridfahrzeug beschrieben, in dem ein Rotor in einem Motor durchgehend und direkt mit einem Getriebe verbunden ist und mit dem Getriebe drehbar ist. Ein erster Stator, der in der Nähe einer Außenseite des Rotors angebracht ist, ist direkt mit einer Welle des Verbrennungsmotors verbunden, um mit der Welle des Verbrennungsmotors drehbar zu sein, und ein zweiter Stator ist fest an der Außenseite des Motorgehäuses in der Nähe des Rotors angebracht. Das System kann ferner eine Überbrückungskupplung, die eingerichtet ist, um wahlweise eine Drehwelle des Rotors mit der Welle des Verbrennungsmotors zu verbinden, eine ersten Wechselrichter, der eingerichtet ist, um einen Betrieb des ersten Stators zu steuern, und einen zweiten Wechselrichter, der eingerichtet ist, um einen Betrieb des zweiten Stators zu steuern, umfassen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • (a) Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System für ein Hybridfahrzeug. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein System für ein Hybridfahrzeug, das bei einem Plug-in-Hybridfahrzeug zum Einsatz kommt, und verbessert die Fahrleistungen in einem Elektrofahrzeug (Electric Vehicle – EV)-Modus.
  • (b) Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein Hybridfahrzeug ist ein Fahrzeug, das zwei oder mehr unterschiedliche Antriebsquellen verwendet, um das Fahrzeug zu bewegen. Die Bezeichnung bezieht sich am häufigsten auf Hybrid-Elektrofahrzeuge (Hybrid Electric Vehicles – HEVs), die einen Verbrennungsmotor und einen oder mehrere durch eine Batterie angetriebene Motoren kombinieren. Jedoch bestehen alternative Formen von Hybridfahrzeugen, wie beispielesweise Hybrid-Brennstoffzellen-Fahrzeuge.
  • Hybridfahrzeuge sind über die letzten Jahre aufgrund ihrer hohen Kraftstoffeffizienz und geringen Belastungen für die Umwelt zunehmend beliebter geworden.
  • Ein herkömmliches Hybridsystem umfasst wie in 1A gezeigt typischerweise zwei Motoren 3 und 5 und eine Leistungszuführungsvorrichtung 4 (z.B. eine Kupplung). Das Anlassen des Verbrennungsmotors und die Erzeugung von Elektrizität wird typischerweise durch einen ersten Motor 3 durchgeführt (z.B. Hybrid-Starter-Generator), der an einer Seite des Verbrennungsmotors angeordnet ist, und das Fahren und regenerative Bremsen wird durch einen zweiten Motor 5 durchgeführt, der an einer Getriebeseite angeordnet ist. Darüber hinaus arbeitet eine Kupplung 4 als eine Leistungszuführungsvorrichtung zum Einkuppeln und Auskuppeln des Drehmoments von dem Verbrennungsmotor zu dem Getriebe 2.
  • Wenn das Fahrzeug in einem Elektrofahrzeug-Modus betrieben wird, ist der Verbrennungsmotor 1 von dem Getriebe 2 über die Kupplung 4 abgetrennt und das Fahrzeug wird lediglich durch die Leistung von dem Motor 5 wie in 1B gezeigt angetrieben. Wenn das Fahrzeug in einem Hybrid-Modus betrieben wird, wird die Kupplung 4 zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Motor 5 betätigt und das Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors wird zu dem Getriebe 2 wie in 1C übertragen.
  • In letzter Zeit haben die Hersteller jedoch damit begonnen, einen weiteren Typ von Hybridfahrzeug vorzustellen, der als ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) bekannt ist. In einem PHEV wird die Kapazität der Batterie verglichen mit herkömmlichen Hybrid-Batterien erhöht und die Batterie wird statt durch regeneratives Bremsen oder einen Generator über kommerziellen Strom geladen.
  • Demzufolge ermöglichen diese Fahrzeuge, dass ein Fahrer das Fahrzeug mit nur elektrischer Energie betreiben kann (d. h., einen EV-Modus), wenn kurze Strecken gefahren werden, und das Fahrzeug in einem herkömmlichen HEV-Modus betreiben kann, sobald die Batterie entladen worden ist.
  • Somit kann ein PHEV mithilfe von beiden oder einem von dem Verbrennungsmotor und dem Elektromotor angetrieben werden, abhängig davon, wie weit der Fahrer fährt. In diesen Typen von Hybridfahrzeugen wird eine Hochspannungsbatterie, die durch elektrischen Strom einfach geladen werden kann und typischerweise eine große Kapazität aufweist, irgendwo innerhalb des Plug-in-Hybridfahrzeugs eingebaut werden.
  • Da erwartet wird, dass die Hybridfahrzeuge ähnlich wie herkömmliche Fahrzeuge mit Verbrennungsmotor funktionieren, werden auch verbesserte Fahrleistungen während des Elektrofahrzeug-Modus durch die Kunden erwartet, und demzufolge sollte die Ausgangsleistung des Elektromotors verglichen mit einem herkömmlichen Hybridfahrzeug erhöht werden.
  • Um die Ausgangsleistung des Elektromotors zu erhöhen, ist demzufolge eine Erhöhung von Materialkosten unvermeidbar und die sich daraus ergebenden Herstellungskosten erhöhen sich ebenso.
  • Da ferner der zweite Motor/Generator MG2 für die Bereitstellung der gesamten Motorleistung zum Antreiben des Fahrzeugs verantwortlich ist, wird der erste Motor/Generator MG1 nur zum Anlassen des Verbrennungsmotors und Erzeugen von Elektrizität während dem EV-Modus verwendet. Demzufolge können ausreichende Fahrleistungen durch den zweiten Motor/Generator MG2, der in dem EV-Modus betrieben wird, gewährleistet werden.
  • Die obige in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte Information dient nur der Verbesserung des Verständnisses des Hintergrunds der Erfindung und kann daher Informationen enthalten, die nicht den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann in diesem Land bereits bekannt ist.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist im Bestreben gemacht worden, um ein System für ein Hybridfahrzeug bereitzustellen, aufweisend die Vorteile zum Verbessern der Fahrleistungen beim Betrieb des Hybridfahrzeugs in einem Elektrofahrzeug-Modus, während die Herstellungskosten verringert werden.
  • Ein System für ein Hybridfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann einen Verbrennungsmotor, ein Getriebe, einen Motor und eine Batterie umfassen. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann der Motor einen Rotor, der durchgehend und direkt mit dem Getriebe verbunden ist und mit dem Getriebe drehbar ist, einen ersten Stator, der an einer Außenseite des Rotors angebracht ist und mit einer Welle des Verbrennungsmotors direkt verbunden ist, um mit der Welle des Verbrennungsmotors drehbar zu sein, und einen zweiten Stator, der an der Außenseite des Rotors feststehend angebracht ist, umfassen. Das System kann ferner eine Überbrückungskupplung umfassen, die eingerichtet ist, um eine Drehwelle des Rotors mit der Welle des Verbrennungsmotors wahlweise zu verbinden.
  • Das System kann ferner umfassen: einen ersten Wechselrichter (Inverter), der eingerichtet ist, um einen Betrieb des ersten Stators zu steuern; und einen zweiten Wechselrichter, der eingerichtet ist, um einen Betrieb des zweiten Stators zu steuern.
  • Das System kann ferner umfassen: einen Niederspannungs-Gleichspannungswandler (Low Voltage DC-DC Converter – LDC), der eingerichtet ist, um eine Spannung der Batterie zu erhöhen oder abzusenken und jede elektrische Komponente mit Spannung zu versorgen; einen regenerativen Bremsvorgang, der eingerichtet ist, um kinetische Energie des Fahrzeugs, die als Reibung verbraucht wird, in elektrische Energie umzuwandeln, wenn das Fahrzeug abgebremst wird; und eine hydraulische Pumpe, die eingerichtet ist, um Öl zu dem Verbrennungsmotor oder dem Getriebe zuzuführen.
  • Der erste Stator kann gedreht werden, um den Verbrennungsmotor zu starten, wenn das Fahrzeug aus einem gestoppten Zustand gestartet wird. Der erste Stator kann ebenfalls Elektrizität unter Verwendung des Antriebsdrehmoments von dem Verbrennungsmotor erzeugen, um die Batterie zu laden, wenn das Fahrzeug die Batterie in dem gestoppten Zustand lädt.
  • In manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann das Fahrzeug durch Betreiben des zweiten Stators angetrieben werden, wenn das Fahrzeug in einem Elektrofahrzeug (Electric Vehicle – EV)-Modus mit geringer Leistung fährt. Das Fahrzeug kann ebenfalls durch Betreiben von sowohl des ersten Stators als auch des zweiten Stators angetrieben werden, wenn das Fahrzeug in einem Elektrofahrzeug (Electric Vehicle – EV) - Modus mit hoher Leistung fährt, und durch Betreiben des Verbrennungsmotors und des ersten oder des zweiten Stators, wenn das Fahrzeug in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle – HEV)-Modus fährt.
  • Der Verbrennungsmotor kann durch den ersten Stator gestartet werden und der zweite Stator kann betrieben werden, wenn ein Modus des Fahrzeugs von dem Elektrofahrzeug (Electric Vehicle – EV)-Modus in den Hybrid-Elektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle – HEV)-Modus umgeschaltet wird.
  • Der zweite Stator kann Elektrizität unter Verwendung des Antriebsdrehmoments von dem Verbrennungsmotor erzeugen, um die Batterie zu laden, wenn das Fahrzeug in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle – HEV)-Modus betrieben wird. Darüber hinaus kann der erste Stator oder der zweite Stator Elektrizität unter Verwendung der Bremskraft des Fahrzeugs erzeugen, um die Batterie zu laden, wenn das Fahrzeug eine regenerative Bremsung durchführt.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Es ist zu beachten, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, die der Veranschaulichung der Grundsätze der Erfindung dienen.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Erfindung überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen.
  • 1A–C zeigen ein schematisches Diagramm eines herkömmlichen Systems für ein Hybridfahrzeug.
  • 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Systems für ein Hybridfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine Tabelle zum Erläutern eines Betriebs eines Systems für ein Hybridfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in jedem Modus.
  • 4A–B zeigen ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines Betriebs eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn ein Fahrzeug gestoppt ist.
  • 5A–B zeigen ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines Betriebs eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn ein Fahrzeug in einem Elektrofahrzeug-Modus fährt.
  • 6A–B zeigen ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines Betriebs eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn ein Fahrzeug in einem Hybrid-Elektrofahrzeug-Modus fährt.
  • 7A–B zeigen ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines Betriebs eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn eine Batterie geladen wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    System für ein Hybridfahrzeug
    100
    Verbrennungsmotor
    200
    Getriebe
    300
    Motor
    310
    Rotor
    320
    erster Stator
    321
    erster Wechselrichter
    330
    zweiter Stator
    331
    zweiter Wechselrichter
    340
    Überbrückungskupplung
    400
    Batterie
    500
    LDC
    600
    regeneratives Bremsen
    700
    hydraulische Pumpe
  • Es ist zu beachten, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabgerecht sind und eine etwas vereinfachte Darstellung von verschiedenen bevorzugten Merkmalen darstellen, die der Veranschaulichung der Grundsätze der Erfindung dienen.
  • In den Figuren beziehen sich die Bezugszeichen auf die gleichen oder äquivalenten Teile der vorliegenden Erfindung überall in den einzelnen Figuren der Zeichnungen.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • In der folgenden ausführlichen Beschreibung sind lediglich bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung einfach anhand einer Darstellung gezeigt und beschrieben worden. Wie der Fachmann erkennen kann, können die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Art und Weise verändert werden, ohne von dem Geist oder Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Demzufolge sind die Zeichnungen und die Beschreibung als veranschaulichend und nicht als einschränkend anzusehen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente in der gesamten Beschreibung.
  • In der gesamten Beschreibung, wenn nicht ausdrücklich das Gegenteil beschrieben wird, wird darüber hinaus das Wort “aufweisen“ und Varianten wie zum Beispiel “weist auf“ oder “aufweisend“ derart verstanden, dass sie die Einbeziehung der genannten Elemente, jedoch nicht den Ausschluss anderer Elemente bedeuten würden. Darüber hinaus bedeuten die in der Beschreibung wiedergegebenen Ausdrücke “-er“, “-or“ und “Modul“ Einheiten zum Verarbeiten von zumindest einer Funktion oder Operation und können durch Hardware-Komponenten oder Software-Komponenten und Kombinationen davon implementiert werden.
  • Es ist zu beachten, dass der Ausdruck "Fahrzeug" oder "Fahrzeug-" oder andere gleichlautende Ausdrücke wie sie hierin verwendet werden, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen wie z.B. Personenkraftwagen einschließlich Sports Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastwägen, verschiedene Nutzungsfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeugen und dergleichen einschließen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-In-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoff-angetriebene Fahrzeuge und weitere Fahrzeuge mit alternativen Kraftstoff umfassen (beispielsweise Kraftstoff, der von anderen Quellen als Erdöl gewonnen wird). Wie hierin Bezug genommen wird, stellt ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug dar, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, wie zum Beispiel sowohl Benzinangetriebene als auch elektrisch angetriebene Fahrzeuge.
  • Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.
  • 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Systems für ein Hybridfahrzeug, z.B. ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV), gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Wie in 2 gezeigt, umfasst ein System 10 für ein Hybridfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung einen Verbrennungsmotor 100, ein Getriebe 200, einen Motor 300, eine Batterie 400, einen LDC (Low Voltage DC-DC Converter) 500, der eingerichtet ist, um eine Spannung der Batterie 400 in eine Zielspannung umzuwandeln, ein regeneratives Bremssystem 600 und eine hydraulische Pumpe 700. Der Motor 300 umfasst einen Rotor 310 und erste und zweite Statoren, die an oder in der Nähe einer Außenseite des Rotors 310 angebracht sind. Das System 10 kann ferner einen ersten Wechselrichter 321 und einen zweiten Wechselrichter 331 umfassen, die jeweils mit dem ersten Stator 320 und der Batterie 400 und dem zweiten Stator 330 und der Batterie 400 verbunden sind.
  • Das heißt, ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann eine Leistungszuführung von dem Verbrennungsmotor 100, Starten des Verbrennungsmotors, Erzeugung von Elektrizität im Betrieb und Laufen in einem Elektrofahrzeug (Electric Vehicle – EV)-Modus unter Verwendung des Motors 300 einschließlich des Rotors 310 und der ersten und zweiten Statoren 320 und 330, die an der Außenseite des Rotors 310 angebracht sind, durchführen.
  • In manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann der Rotor 310 zwischen dem Verbrennungsmotor 100 und dem Getriebe 200 vorgesehen sein und verbindet den Verbrennungsmotor 100 mit dem Getriebe 200 oder trennt den Verbrennungsmotor 100 von dem Getriebe 200.
  • Zu diesem Zweck ist der Rotor 310 durchgehend mit dem Getriebe 200 verbunden und eine Überbrückungskupplung 340 ist an einer Seite des Rotors 310 vorgesehen, um wahlweise den Verbrennungsmotor 100 mit dem Rotor 310 in Eingriff zu bringen.
  • Die Überbrückungskupplung 340 bringt eine Drehwelle 350 des Rotors 310 mit einer Welle des Verbrennungsmotors 100 in Eingriff, so dass ein Drehmoment des Verbrennungsmotors 100 an den Rotor 310 abgegeben wird, oder gibt die Drehwelle 350 des Rotors 310 von der Welle des Verbrennungsmotors 100 frei, so dass das Drehmoment des Verbrennungsmotors 100 an den Rotor 310 nicht abgegeben wird.
  • Der erste Stator 320 ist an oder in der Nähe der Außenseite des Rotors 310 angebracht und ist direkt mit der Welle des Verbrennungsmotors 100 verbunden, so dass er mit der Welle des Verbrennungsmotors 100 bewegbar ist. Demzufolge kann der Verbrennungsmotor 100 durch Drehen des ersten Stators 320 gestartet werden. Umgekehrt ist der erste Stator 320 eingerichtet, um Elektrizität zu erzeugen, während der Verbrennungsmotor 100 betrieben wird, um die Batterie 400 zu laden.
  • Wie in 2 gezeigt, ist der erste Stator eingerichtet, um eine Kupplungsfunktion auszuüben, da ein Teil A des mit dem Verbrennungsmotor 100 verbundenen ersten Stators 320 mit der Überbrückungskupplung 340 in Eingriff gebracht werden kann. Da der Rotor 310 und der Teil A des ersten Stators 320 eine Funktion einer herkömmlichen Motorkupplung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausüben, ist eine zusätzliche Kupplung nicht notwendig und Kosten können verringert werden.
  • Der zweite Stator 330 ist an oder in der Nähe der Außenseite des Rotors 310 angebracht und ist an einem Motorgehäuse (nicht gezeigt) befestigt. Der zweite Wechselrichter ist eingerichtet, um den zweiten Stator 330 zu steuern, so dass der Motor 300 ein Antriebsdrehmoment an das Getriebe abgeben kann.
  • Darüber hinaus ist der zweite Wechselrichter eingerichtet, um den zweiten Stator 330 zu steuern, so dass der Motor 300 ein regeneratives Bremsen durchführen kann. Demzufolge, wenn der Fahrer die Bremsen betätigt, wird eine Bremskraft des Fahrzeugs dem zweiten Stator 330 durch das Getriebe 200 und den Rotor 310 zugeführt, so dass der zweite Stator 330 Elektrizität erzeugt, wodurch die Batterie 400 geladen wird.
  • Der erste Wechselrichter 321 und der zweite Wechselrichter 331 wandeln eine DC-Spannung der Batterie 400 in eine AC-Spannung um und legen die AC-Spannung an den ersten Stator 320 und den zweiten Stator 330 an, um die Betriebe des ersten Stators 320 und des zweiten Stators 330 zu steuern. Da sowohl der erste Wechselrichter 321 als auch der zweite Wechselrichter 331 unabhängig vorgesehen sind, können die Betriebe des ersten Stators 320 und des zweiten Stators 330 unabhängig gesteuert werden.
  • Der Niederspannungs-Gleichspannungswandler (Low Voltage DC-DC Converter - LDC) 500 wandelt eine Gleichspannung (DC- Spannung) in eine Wechselspannung (AC-Spannung) um, erhöht oder senkt die AC-Spannung unter Verwendung von Spulen, Trancen und Kapazitäten ab, wandelt die AC-Spannung in die DC-Spannung um und beaufschlagt jede elektrische Komponente mit der DC-Spannung.
  • Das regenerative Bremssystem 600 ist eingerichtet, um kinetische Energie des Fahrzeugs, die als Reibung verbraucht wird, während das Fahrzeug abgebremst wird, in elektrische Energie umzuwandeln.
  • Die hydraulische Pumpe 700 ist eingerichtet, um dem Verbrennungsmotor 100 oder dem Getriebe 200 Öl zuzuführen. In einem oder mehreren Ausführungsbeispielen kann die hydraulische Pumpe 700 eine elektrische Ölpumpe (Electric Oil Pump – EOP) oder eine mechanische Ölpumpe (Mechanical Oil Pump – MOP) sein. Die elektrische Ölpumpe 700 kann eine Antriebsleistung von der Batterie 400 aufnehmen.
  • Das System 10 für ein Hybridfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann ein Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) sein. Das Plug-in-Hybridfahrzeug (PHEV) umfasst eine Hochspannungsbatterie 400, die typischerweise eine große Kapazität aufweist, und die Hochspannungsbatterie 400 kann durch kommerziellen Strom geladen werden.
  • Nachstehend wird ein Betrieb von jeder Komponente in jedem Modus des Hybridfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 3 bis 7 ausführlich beschrieben.
  • 3 zeigt eine Tabelle zum Erläutern eines Betriebs eines Systems für ein Hybridfahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in jedem Modus, und 4 bis 7 zeigen schematische Diagramme zum Darstellen von Betrieben des Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in jedem Modus.
  • In einem Fall, dass der Verbrennungsmotor 100 gestartet wird, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, wird der erste Stator 320 durch Elektrizität der Batterie 400 gedreht, um den Verbrennungsmotor 100 zu starten, wie dies in 4A gezeigt ist. Demzufolge wird der erste Stator 320 gedreht, um den Verbrennungsmotor 100 zu starten, und die Überbrückungskupplung 340 wird geöffnet (Offen) und der zweite Stator 330 befindet sich in einem Aus-Zustand, da das Fahrzeug gestoppt ist. In dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bedeutet der Aus-Zustand der Statoren 320 und 330, dass der entsprechende Stator einen Betrieb des Motors 300 nicht beeinflusst (z.B. erzeugt der Stator kein magnetisches Feld oder ein Gegenmagnetfeld durch den Wechselrichter).
  • Wenn die Batterie 400 geladen wird, wenn das Fahrzeug gestoppt ist, erzeugt der erste Stator 320 Elektrizität unter Verwendung des Antriebsdrehmoments des Verbrennungsmotors 100, um die Batterie 400 zu laden, wie dies in 4B gezeigt ist. Demzufolge läuft der Verbrennungsmotor 100 und der mit dem Verbrennungsmotor 100 verbundene erste Stator 320 erzeugt Elektrizität und lädt die Batterie 400. Da das Fahrzeug gestoppt ist, befindet sich der zweite Stator 330 in einem Aus-Zustand und die Überbrückungskupplung 340 ist geöffnet. Das Getriebe 200 des Fahrzeugs befindet sich in einer D-Stellung und die Batterie 400 ist eingerichtet, um nur dann geladen zu werden, wenn eine Getriebebremse betätigt wird.
  • Wenn das Fahrzeug in einem Elektrofahrzeug(EV)-Modus mit geringer Leistung gefahren wird, wird der zweite Stator 330 durch Energie von der Batterie 400 betrieben, wie dies in 5A gezeigt ist. Wenn das Fahrzeug in einem Elektrofahrzeug-Modus in Betrieb steht, befindet sich der Verbrennungsmotor 100 in einem Aus-Zustand und die Überbrückungskupplung 340 ist geöffnet. Da das Fahrzeug in dem Zustand mit geringer Leistung betrieben wird, wird das Fahrzeug lediglich durch den Betrieb des zweiten Stators 330 angetrieben und der erste Stator 320 befindet sich in dem Aus-Zustand. Hierbei bezeichnet der Aus-Zustand des Verbrennungsmotors 100 einen Zustand, wo der Verbrennungsmotor 100 nicht betrieben wird oder eine Umdrehung vollführt.
  • Wenn das Fahrzeug in einem Elektrofahrzeug(EV)-Modus mit hoher Leistung betrieben wird, werden sowohl der erste Stator 320 als auch der zweite Stator 330 durch Energie von der Batterie 400 betrieben, wie dies in 5B gezeigt ist. Da das Fahrzeug in einem Hochleistungszustand betrieben wird, ist das durch den Betrieb des zweiten Stators 339 erzeugte Antriebsdrehmoment nicht ausreichend. Demzufolge wird der erste Stator 320 ebenso wie der zweite Stator betrieben. Da das Fahrzeug in dem Elektrofahrzeug-Modus fährt, befindet sich der Verbrennungsmotor 100 noch in einem Aus-Zustand und die Überbrückungskupplung 340 ist geöffnet. Da ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zwei Statoren 320 und 330 in dem Elektrofahrzeug-Modus mit hoher Leistung betreiben kann, um das Fahrzeug anzutreiben, können die Fahrleistungen in dem Elektrofahrzeug-Modus ohne eine wesentliche Erhöhung der Kosten im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden.
  • 6 zeigt ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines Betriebs eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn ein Fahrzeug in einem Hybrid-Elektrofahrzeug-Modus fährt. Wenn das Fahrzeug in einem Hybrid-Elektrofahrzeug(HEV)-Modus in Betrieb steht, wird der Verbrennungsmotor 100 angetrieben und der erste Stator 320 oder der zweite Stator 330 wird durch Energie von der Batterie 400 betrieben, wie dies in 6A gezeigt ist. Da der Verbrennungsmotor 100 angetrieben wird und die Überbrückungskupplung 340 eingerückt ist (Geschlossen), wird das Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 100 an das Getriebe 200 abgegeben. Darüber hinaus können der erste Stator 320 oder der zweite Stator 330 oder beide zusammen mit dem Verbrennungsmotor 100 betrieben werden. Das heißt, einer von dem ersten Stator 320 und dem zweiten Stator 330 oder beide können zusammen mit dem Verbrennungsmotor 100 betrieben werden, um das Fahrzeug in einem Hybrid-Elektrofahrzeug-Modus anzutreiben. Ob der erste oder zweite Stator 320 und 330 oder beide betrieben werden, wird gemäß den Fahrzuständen und der vorgegebenen Leistung bestimmt.
  • Wenn das Fahrzeug von dem Elektrofahrzeug(EV)-Modus in den Hybrid-Elektrofahrzeug(HEV)-Modus umgeschaltet wird, wird der Verbrennungsmotor 100 durch den ersten Stator 320 gestartet und der zweite Stator 330 wird betrieben, wie dies in 6B gezeigt ist. Falls der Elektrofahrzeug(EV)-Modus in den Hybrid-Elektrofahrzeug(HEV)-Modus umgeschaltet wird, werden das Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 100 und das Antriebsdrehmoment des Motors 300 zum Antrieben des Fahrzeugs verwendet. Demzufolge wird der Verbrennungsmotor 100 durch Betreiben des ersten Stators 320 gestartet und die Überbrückungskupplung 340 ist eingerückt, um das Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 100 an das Getriebe 200 abzugeben.
  • 7 zeigt ein schematisches Diagramm zum Darstellen eines Betriebs eines Systems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wenn eine Batterie geladen wird. In einem Fall, dass die Batterie 400 geladen wird, während das Fahrzeug in dem Hybrid-Elektrofahrzeug(HEV)-Modus fährt, erzeugt der zweite Stator 330 Elektrizität durch das Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 100, wenn die Überbrückungskupplung 340 eingerückt ist, wie dies in 7A gezeigt ist. Demzufolge wird die Batterie 400 geladen. Da die Überbrückungskupplung 340 eingerückt ist, wird das Fahrzeug durch das Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 100 angetrieben, während gleichzeitig die Batterie geladen wird.
  • Wenn das Fahrzeug eine regenerative Bremsung durchführt, erzeugt der erste Stator 320 oder der zweite Stator 330 Elektrizität unter Verwendung der Bremskraft des Fahrzeugs, um dadurch die Batterie 400 zu laden, wie dies in 7B gezeigt ist. Zu diesem Zweck wird die Überbrückungskupplung 340 eingerückt und die Bremskraft des Getriebes 200 wird zu den ersten und zweiten Statoren 320 und 330 zugeführt. Da das Fahrzeug die Bremsen betätigt, schaltet der Verbrennungsmotor 100 ab.
  • Wenn sich das Fahrzeug unter Verwendung des Verbrennungsmotors 100 in einem Kriech-Fahrzustand befindet, erzeugt der erste Stator 320 Elektrizität und der zweite Stator 330 befindet sich in dem Aus-Zustand. Darüber hinaus wird der Verbrennungsmotor 100 betrieben, aber die Überbrückungskupplung 340 ist geöffnet, so dass das Antriebsdrehmoment des Verbrennungsmotors 100 nicht an das Getriebe 200 abgegeben wird. Wenn der Fahrer beim Betrieb bei einer geringen Geschwindigkeit nicht beschleunigen möchte oder das Fahrzeug gestoppt ist, wird die Verwendung des Drehmoments von dem Verbrennungsmotor 100 oder dem Motor 300 minimiert, um nur ein Kriechdrehmoment gemäß der Kriechfahrt zu erzeugen.
  • Wenn sich das Fahrzeug unter Verwendung des Motors 300 in dem Kriech-Fahrzustand befindet, wird der zweite Stator 330 für die Kriechfahrt betrieben, der erste Stator 320 und der Verbrennungsmotor 100 befinden sich in Aus-Zuständen und die Überbrückungskupplung 340 ist geöffnet. Wenn der Fahrer beim Betrieb bei einer geringen Geschwindigkeit oder in einem gestoppten Zustand nicht beschleunigen möchte, wird das Kriechdrehmoment nur durch den zweiten Stator 330 erzeugt.
  • Da ein Fahrzeug durch Betrieben von zwei Statoren während einem Elektrofahrzeug-Modus mit hoher Leistung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung angetrieben wird, können die Fahrleistungen in dem Elektrofahrzeug-Modus ohne Erhöhung der Kapazität von Komponenten verbessert werden.
  • Im Stand der Technik übt lediglich eine Motorkupplung Leistungszuführungsfunktionen aus, aber in vorteilhafter Weise üben gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowohl eine Überbrückungskupplung als auch ein Motor Leistungszuführungsfunktionen aus. Darüber hinaus, da ein aufgrund eines Schlupfes der Kupplung erzeugter Wärmeverlust in elektrische Energie in dem Motor umgewandelt werden kann, kann ebenso die Effizienz erhöht werden. Da eine Erzeugung von Stößen in der Kupplung durch Zuführen eines Drehmoments des Verbrennungsmotors an ein Rad gemäß einer Steuerung des Motordrehmoments minimiert werden kann, kann die Fahrbarkeit ebenfalls verbessert werden.
  • Während diese Erfindung in Verbindung mit dem beschrieben worden ist, was gegenwärtig als praktische Ausführungsbeispiele erachtet werden, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Gegensatz dazu vorgesehen ist, um verschiedene Abänderungen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die innerhalb des Geistes und dem Umfang der beigefügten Ansprüche umfasst sind.

Claims (21)

  1. System für ein Hybridfahrzeug, aufweisend: einen Motor, umfassend einen Rotor, der durchgehend mit einem Getriebe verbunden ist und mit dem Getriebe drehbar ist, wobei der Motor einen ersten Stator, der an einer Außenseite des Rotors angebracht ist und direkt mit einer Welle eines Verbrennungsmotors verbunden ist, um mit der Welle des Verbrennungsmotors drehbar zu sein, und einen zweiten Stator, der fest an der Außenseite des Rotors angebracht ist, umfasst; und eine Überbrückungskupplung, die eingerichtet ist, um wahlweise eine Drehwelle des Rotors mit der Welle des Verbrennungsmotors zu verbinden.
  2. System nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen ersten Wechselrichter (Inverter), der eingerichtet ist, um einen Betrieb des ersten Stators zu steuern; und einen zweiten Wechselrichter (Inverter), der eingerichtet ist, um einen Betrieb des zweiten Stators zu steuern.
  3. System nach Anspruch 1, ferner aufweisend: einen Niederspannungs-Gleichspannungswandler (Low Voltage DC-DC Converter – LDC), der eingerichtet ist, um eine Spannung der Batterie zu erhöhen und abzusenken und um die Spannung an eine Mehrzahl von elektronischen Komponenten in dem Fahrzeug anzulegen; ein regeneratives Bremssystem, das eingerichtet ist, um kinetische Energie des Fahrzeugs, die als Reibung verbraucht wird, wenn das Fahrzeug abgebremst wird, in elektrische Energie umzuwandeln; und eine hydraulische Pumpe, die eingerichtet ist, um Öl zu dem Verbrennungsmotor oder dem Getriebe zuzuführen.
  4. System nach Anspruch 1, wobei der erste Stator gedreht wird, um den Verbrennungsmotor zu starten, wenn das Fahrzeug während einem gestoppten Zustand gestartet wird.
  5. System nach Anspruch 1, wobei der erste Stator Elektrizität unter Verwendung eines Antriebsdrehmoments von dem Verbrennungsmotor erzeugt, um die Batterie zu laden, während sich das Fahrzeug in einem gestoppten Zustand befindet.
  6. System nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug durch Betreiben des zweiten Stators angetrieben wird, wenn das Fahrzeug in einem Elektrofahrzeug- (Electric Vehicle – EV)-Modus mit geringer Leistung betrieben wird.
  7. System nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug durch Betreiben von sowohl dem ersten Stator als auch dem zweiten Stator angetrieben wird, wenn das Fahrzeug in einem (Electric Vehicle – EV)-Modus mit hoher Leistung betrieben wird.
  8. System nach Anspruch 1, wobei das Fahrzeug durch Betreiben des Verbrennungsmotors und des ersten oder zweiten Stators angetrieben wird, wenn das Fahrzeug in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle – HEV)-Modus betrieben wird.
  9. System nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor durch den ersten Stator gestartet wird und der zweite Stator betrieben wird, wenn ein Modus des Fahrzeugs von dem Elektrofahrzeug(EV)-Modus in den Hybrid-Elektrofahrzeug(HEV)-Modus umgeschaltet wird.
  10. System nach Anspruch 1, wobei der zweite Stator Elektrizität unter Verwendung eines Antriebsdrehmoments des Verbrennungsmotors erzeugt, um die Batterie zu laden, wenn die Batterie geladen wird, während das Fahrzeug in einem Hybrid-Elektrofahrzeug(HEV)-Modus betrieben wird.
  11. System nach Anspruch 1, wobei der erste Stator oder der zweite Stator Elektrizität unter Verwendung einer Bremskraft von dem Fahrzeug erzeugt, um die Batterie zu laden, wenn das Fahrzeug eine regenerative Bremsung durchführt.
  12. System nach Anspruch 1, wobei das Hybridfahrzeug ein Plug-in-Hybridfahrzeug ist.
  13. Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, aufweisend: einen Verbrennungsmotor, der eingerichtet ist, um wahlweise Leistung an ein Getriebe abzugeben; und einen Motor, umfassend einen Rotor, der durchgehend und direkt mit dem Getriebe verbunden ist und mit dem Getriebe drehbar ist, wobei der Motor einen ersten Stator, der drehbar in der Nähe einer Außenseite des Rotors angebracht ist und direkt mit einer Welle des Verbrennungsmotors verbunden ist, um mit der Welle des Verbrennungsmotors drehbar zu sein, und einen zweiten Stator, der fest an der Außenseite des Rotors angebracht ist, umfasst; und eine Überbrückungskupplung, die eingerichtet ist, um wahlweise eine Drehwelle des Rotors mit der Welle des Verbrennungsmotors zu verbinden, um Leistung von dem Verbrennungsmotor an den Rotor in dem Motor abzugeben.
  14. Antriebsstrang nach Anspruch 13, ferner aufweisend: einen ersten Wechselrichter, der eingerichtet ist, um einen Betrieb des ersten Stators zu steuern; und einen zweiten Wechselrichter, der eingerichtet ist, um einen Betrieb des zweiten Stators zu steuern.
  15. Antriebsstrang nach Anspruch 13, ferner aufweisend: einen Niederspannungs-Gleichspannungswandler (Low Voltage DC-DC Converter – LDC), der eingerichtet ist, um eine Spannung der Batterie zu erhöhen und abzusenken und um die Spannung an eine Mehrzahl von elektronischen Komponenten in dem Fahrzeug anzulegen; ein regeneratives Bremssystem, das eingerichtet ist, um kinetische Energie des Fahrzeugs, die als Reibung verbraucht wird, wenn das Fahrzeug abgebremst wird, in elektrische Energie umzuwandeln; und eine hydraulische Pumpe, die eingerichtet ist, um Öl zu dem Verbrennungsmotor oder dem Getriebe zuzuführen.
  16. Antriebsstrang nach Anspruch 13, wobei der erste Stator gedreht wird, um den Verbrennungsmotor zu starten, wenn das Fahrzeug während einem gestoppten Zustand gestartet wird.
  17. Antriebsstrang nach Anspruch 13, wobei der erste Stator Elektrizität unter Verwendung eines Antriebsdrehmoments von dem Verbrennungsmotor erzeugt, um die Batterie zu laden, während sich das Fahrzeug in einem gestoppten Zustand befindet.
  18. Antriebsstrang nach Anspruch 13, wobei das Fahrzeug durch Betreiben des zweiten Stators angetrieben wird, wenn das Fahrzeug in einem Elektrofahrzeug- (Electric Vehicle – EV) - Modus mit geringer Leistung betrieben wird.
  19. Antriebsstrang nach Anspruch 13, wobei das Fahrzeug durch Betreiben von sowohl dem ersten Stator als auch dem zweiten Stator angetrieben wird, wenn das Fahrzeug in einem (Electric Vehicle – EV)-Modus mit hoher Leistung betrieben wird.
  20. Antriebsstrang nach Anspruch 13, wobei das Fahrzeug durch Betreiben des Verbrennungsmotors und des ersten oder zweiten Stators angetrieben wird, wenn das Fahrzeug in einem Hybrid-Elektrofahrzeug (Hybrid Electric Vehicle – HEV)-Modus betrieben wird.
  21. Antriebsstrang nach Anspruch 13, wobei der Verbrennungsmotor durch den ersten Stator gestartet wird und der zweite Stator betrieben wird, wenn ein Modus des Fahrzeugs von dem Elektrofahrzeug(EV)-Modus in den Hybrid-Elektrofahrzeug (HEV)-Modus umgeschaltet wird.
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