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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mess- und Prüfhilfsvorrichtung für den Antriebsstrang eines Hybridelektrokraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Stand der Technik
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In der Qualitätssicherung und insbesondere in der Prüftechnik wird unter einem Prüfstand jedwede Vorrichtung verstanden, mit der ein technischer Gegenstand auf seine Eigenschaften reproduzierbar geprüft werden kann. In der Fahrzeugtechnik werden dabei unter anderem Fahrzeug- oder Rollenprüfstände eingesetzt, bei welchen herkömmlicherweise das gesamte zu prüfende Fahrzeug auf einer speziellen Antriebsrolle läuft, um dessen Fahrzyklen zu simulieren. Im Falle sogenannter Emissions- oder Abgasprüfstände werden hier insbesondere Daten bezüglich des Verbrauchs von Kraftstoff und Emissionen von Kohlenwasserstoffen eines speziellen Antriebsstranges erhoben.
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Als problematisch erweist sich in diesem Szenario die Prüfung verschiedener Antriebsstrangkomponenten. Traditionell wird hierzu eine Reihe unterschiedlicher Versuchsfahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebsstrangkomponenten gefertigt, oder aber die zu prüfenden Komponenten werden durch aufwändige Umrüstungen eines Versuchsfahrzeuges ausgetauscht.
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Um diesen Aufwand zu verringern, schlägt
US 5,777,243 einen Fahrzeugsimulator zur Verwendung in Fahrzeugprüfständen für Kraftfahrzeuge vor. Dieser Simulator besteht aus einem ersten Abschnitt und einem lösbar mit dem ersten Abschnitt verbundenen zweiten Abschnitt. Der erste Abschnitt wird dabei vorzugsweise durch ein Frontmodul gebildet, welches einstellbar ist, um verschiedene Prüfmotoren und Prüfvorderaufhängungen aufzunehmen, um eine bestimmte festgelegte Fahrzeugkonstruktion genau zu simulieren. Der zweite Teil wird vorzugsweise durch ein Zentralmodul und ein abnehmbares Heckmodul gebildet, die beide einstellbar sind, um verschiedene mit dem Mittelteil und Heck bestimmter zu simulierender Fahrzeugkonstruktionen verbundene Systeme aufzunehmen. Alle drei Module sind hinsichtlich ihrer Breite, Länge und Höhe einstellbar, um Radstand, Bodenfreiheit und andere wichtige Abmessungen des zu simulierenden Fahrzeuges genau wiederzugeben.
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US 4,881,756 wiederum offenbart einen Fahrgestellaufbau mit einer Vorderrahmenbaueinheit, die einen Vorderrahmenabschnitt und Fahrgestellunterbaugruppen einschließlich eines Motors, Rädern und eines Aufhängungssystems aufweist, wobei der Vorderrahmenabschnitt an seinem hinteren Ende eine Halterungseinrichtung aufweist, einer Hinterrahmenbaueinheit, die einen Hinterrahmenabschnitt und Fahrgestellunterbaugruppen einschließlich Rädern und eines Aufhängungssystems aufweist, wobei der Hinterrahmenabschnitt an seinem Vorderende eine Halterungseinrichtung aufweist, einer Mittelrahmenbaueinheit, die einen Mittelrahmenabschnitt aufweist, der zwischen Vorder- und Hinterrahmenbaueinheit eingesetzt ist, wobei der Mittelrahmenabschnitt an seinem Vorder- und Hinterende Halterungseinrichtungen aufweist, die jeweils mit der Halterungseinrichtung an den hinteren und vorderen Enden der Vorder- und Hinterrahmenabschnitte verbunden ist, und einer mechanischen Befestigungseinrichtung zum mechanischen Befestigen der Halterungseinrichtungen der Vorder- und Hinterrahmenbaueinheiten. Dabei weisen die Halterungseinrichtungen der Vorderrahmenbaueinheit ein Paar Halterungen in Form eines rechteckigen Rohres auf und erstrecken sich in Längsrichtung des Fahrgestellaufbaus; die Halterungseinrichtung des vorderen Endes des Mittelrahmenabschnittes ist ein zweites Paar Halterungen, die einen Querschnitt in umgekehrter U-Form aufweisen und auf dem ersten Paar von Halterungen eingepasst sind; der Vorderrahmenabschnitt weist ein Paar Längsträger und ein Paar vorderer und hinterer Querträger auf, wobei der Mittelrahmenabschnitt ein Paar Längsträger und ein Paar vorderer und hinterer Querträger aufweist, das erste Paar Halterungen durch den hinteren Querträger des Vorderrahmenabschnittes geschaffen wird, um nach hinten davon vorzustehen, und das zweite Paar Halterungen jeweils an den Längsträgern des Mittelrahmenabschnittes vorgesehen ist, um davon nach vorn vorzustehen; und die Halterungseinrichtung des vorderen Endes der Mittelrahmenbaueinheit weist außerdem eine seitlich verlängerte Halterung auf, die auf dem vorderen Querträger des Mittelrahmenabschnittes gestützt wird, wobei der Vorderrahmenabschnitt ein Plattformteil aufweist, das mehr nach vorn und höher als das erste Paar Halterungen angeordnet ist, wobei die seitliche verlängerte Halterung mit dem Plattformteil mittels der mechanischen Befestigungseinrichtung befestigt ist.
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DE 197 01 571 A1 schließlich erörtert das Fahrzeugkonzept eines sehr variablen Modulautos, dessen Bodenplatte teilbar und in anderen Ausführungen wieder zusammensetzbar ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Mess- und Prüfhilfsvorrichtung für den Antriebsstrang eines Hybridelektrokraftfahrzeuges mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Ein Vorzug dieser Lösung liegt in der universellen Verwendbarkeit der Hilfsvorrichtung, welche bereits zu einem frühen Zeitpunkt eines Entwicklungsprozesses eine Aussage über Kraftstoffverbrauch und Emissionsverhalten eines bestimmten Antriebsstrangs des Kraftfahrzeuges ermöglicht. Zudem ergibt sich eine Reduzierung der Umbauzeiten beim Wechseln einzelner Antriebsstrangkomponenten. Dennoch ist eine Nutzung der herkömmlichen Prüfstände möglich, wie sie traditionell zum Bestimmen der Daten von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. So können die austauschbaren Antriebsstrangkomponenten einen Verbrennungsmotor und wenigstens einen Elektromotor umfassen. Dadurch wird es möglich, die Mess- und Prüfhilfsvorrichtung nicht nur verbrennungsmotorisch, sondern auch rein elektrisch zu betreiben.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Mess- und Prüfhilfsvorrichtung eine modular in die Mess- und Prüfhilfsvorrichtung integrierbare Motorpalette zum Befestigen des Verbrennungsmotors und des bzw. der Elektromotoren. Die mit dem Einsatz der Erfindung einhergehenden Vorteile geringer Aufwände, hoher Verfügbarkeit sowie zeitlicher und monetärer Einsparungen werden auf diese Weise zusätzlich begünstigt.
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Eine derartige Motorpalette kann dabei ferner zum Befestigen mindestens eines Nebenaggregates des Verbrennungsmotors dienen. Somit werden mittels einer einzigen Mess- und Prüfhilfsvorrichtung unterschiedlichste Fahrzeugderivate darstellbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Mess- und Prüfhilfsvorrichtung zudem ein Getriebe zum Übersetzen einer Drehzahl des Verbrennungsmotors oder des Elektromotors. Die Mess- und Prüfhilfsvorrichtung kann so ohne die aufwändige Montage eines austauschbaren Getriebes unmittelbar in Betrieb genommen werden.
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Der Komponententräger kann ferner zum Tragen einer Abgasanlage des Hybridelektrokraftfahrzeuges dienen. Auch der Austausch dieser eng mit dem Antriebsstrang verknüpften Komponente wird somit ermöglicht, um das Zusammenwirken unterschiedlicher Motoren und Abgasanlagen simulieren zu können.
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Vorteile bietet zudem ein mit dem Elektromotor bzw. einer Leistungselektronik verbindbarer Batteriesimulator und/oder Batterie, zum Simulieren einer Traktionsbatterie des Hybridelektrokraftfahrzeuges. Komplette Betriebsstrategien lassen sich so abprüfen, indem die aus einer Lastpunktverschiebung gewonnene elektrische Energie dem im Batteriesimulator verbauten Speichermedium zugeführt und in Phasen des elektrischen Antriebes dem Antriebssystem wieder zur Verfügung gestellt wird.
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Der Batteriesimulator kann dabei baulich von dem Komponententräger getrennt sein. Eine solche externe Ausführung des Batteriesimulators erlaubt dessen unabhängigen Austausch.
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Schließlich mag der Batteriesimulator eine Lithium-Ionen-Batterie oder aber ein mechanisches Schwungrad umfassen. Dem Konstrukteur erschließen sich so zwei im Wesentlichen gleichwertige Optionen, unter welchen er je nach Anwendungsfall nach fertigungspraktischen Gesichtspunkten auswählen kann. Natürlich sind auch andere Batterietypen möglich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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1 zeigt den Grundaufbau einer Mess- und Prüfhilfsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung anhand einer perspektivischen Ansicht.
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2 und 3 verdeutlichen den modularen Tausch von Triebstrangkomponenten der Mess- und Prüfhilfsvorrichtung gemäß 1.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 illustriert den grundlegenden Aufbau einer Mess- und Prüfhilfsvorrichtung 10, 11 für den Antriebsstrang eines Hybridelektrokraftfahrzeuges. Kernbestandteil der Mess- und Prüfhilfsvorrichtung 10, 11 ist dabei ein in Form einer Rohkarosserie des Hybridelektrokraftfahrzeuges ausgeführter Komponententräger 10. Die Mess- und Prüfhilfsvorrichtung 10, 11 umfasst in ihrer vorliegenden Ausführungsform darüber hinaus lediglich die antriebsrelevanten und somit die für die Mess- und Prüfaufgaben unbedingt notwendigen Komponenten wie Fahrwerk inklusive Räder, Lenkung, Tank- und Kühlsystem sowie ein geeignetes Getriebe 16.
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Wie 1 unschwer erkennen lässt, ist die Hilfsvorrichtung zur Aufnahme unterschiedlicher Antriebsstrangkomponenten ausgelegt. So trägt der Komponententräger 10 im gezeigten Zustand bereits eine modular in die Mess- und Prüfhilfsvorrichtung 10, 11 integrierbare erste Motorpalette 13, an welcher ein erster Verbrennungsmotor 12, ein als Hybridmodul ausgeführter erster Elektromotor 14 sowie verschiedene, zeichnerisch nicht im Einzelnen dargestellte Nebenaggregate befestigt sind. Der Komponententräger 10 trägt darüber hinaus eine erste Abgasanlage 18 des Hybridelektrokraftfahrzeuges.
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Ein mit dem ersten Elektromotor 14 verbundener, baulich von dem Komponententräger 10 getrennter Batteriesimulator 11 dient zur Simulation einer Traktionsbatterie des Hybridelektrokraftfahrzeuges und ist zu diesem Zweck mit einem Speichermedium in Form einer Lithium-Ionen-Batterie oder eines Schwungrades ausgestattet.
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Der modulare Austausch der Antriebsstrangkomponenten 12, 14 durch entsprechende Komponenten 22, 24 sei nunmehr anhand der Zusammenschau der 2 und 3 erörtert. Dabei zeigt 2 ein Zwischenstadium, in welchem die erste Motorpalette 13 mitsamt des ersten Verbrennungsmotors 12 und des ersten Elektromotors 14 sowie die erste Abgasanlage 18 bereits aus dem Komponententräger 10 ausgebaut wurden. Ein von einer zweiten Motorpalette 23 getragener zweiter Verbrennungsmotor 22 und zweiter Elektromotor 24 sowie eine zweite Abgasanlage 28 stehen in dieser Darstellung bereits für den Einbau in den Komponententräger 10 bereit.
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3 schließlich stellt die Mess- und Prüfhilfsvorrichtung 10, 11 nach dem erfolgten Austausch dar. Der Komponententräger 10 trägt nun anstelle des ersten Verbrennungsmotors 12 den zweiten Verbrennungsmotor 22, anstelle des ersten Elektromotors 14 den zweiten Elektromotor 24 sowie anstelle der ersten Abgasanlage 18 die zweite Abgasanlage 28.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5777243 [0004]
- US 4881756 [0005]
- DE 19701571 A1 [0006]
