DE102016217946A1

DE102016217946A1 - Hybridfahrzeug

Info

Publication number: DE102016217946A1
Application number: DE102016217946.2A
Authority: DE
Inventors: Vitali Lazarenka; Jochen Lindenmaier; Johannes Götte; Bernd Gross
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2016-09-20
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2018-03-22
Also published as: WO2018054772A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug mit – einem Verbrennungsmotor, – angetriebenen Rädern, – einer Fahrzeugsteuerung, – einem Getriebesystem, welches folgende Elemente umfasst: – ein Automatikgetriebe oder ein automatisiert schaltbares Getriebe, – eine mit dem Verbrennungsmotor gekoppelte Eingangswelle, – eine zumindest mittelbar mit den angetriebenen Rädern gekoppelte Ausgangswelle, – einem elektrischen/elektronischen Untersystem, welches folgende Komponenten aufweist: – eine elektrische Maschine auf der Eingangswelle, – einer elektrischen Energiespeichereinrichtung, sowie – einer Getriebehauptsteuerung. Das erfindungsgemäße Hybridfahrzeug ist dadurch gekennzeichnet, dass – das Untersystem ferner eine Steuerung für die elektrische Energiespeichereinrichtung, sowie – eine Steuerung für die elektrische Maschine umfasst, – die Steuerungen über einen in das Untersystem integrierten Datenbus mit der Getriebehauptsteuerung verbunden sind, – die Steuerungsverbindung zwischen dem Getriebesystem und der Fahrzeugsteuerung ausschließlich über die Getriebehauptsteuerung erfolgt. Darüber hinaus ist ein Getriebesystem beansprucht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art. Außerdem betrifft die Erfindung ein Getriebesystem nach der im Oberbegriff von Anspruch 6 näher definierten Art.
Hybridfahrzeuge sind aus dem Bereich der Personenkraftwagen soweit aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt. Zunehmend werden Hybridfahrzeuge auch im Bereich der Nutzfahrzeuge eingesetzt, beispielsweise bei kleinen Nutzfahrzeugen oder insbesondere bei Nutzfahrzeugen, welche sehr häufig gestartet und wieder angehalten werden, beispielsweise Lieferfahrzeuge oder insbesondere Omnibusse.
Die bisher in Nutzfahrzeugen eingesetzten Hybridsysteme, welche auch häufig in der Lage sind, eine Stopp-Start-Funktionalität zu ermöglichen, um mit möglichst wenig Emissionen und Treibstoffverbrauch fahren zu können, sind bisher typischerweise von den Fahrzeugherstellern aufgebaut. Dies ist außerordentlich aufwändig und komplex im Aufbau und insbesondere in der steuerungstechnischen Umsetzung, da eine sehr große Zahl von Einzelkomponenten über verschiedene Inhalte miteinander kommunizieren muss. Neben der gigantischen Komplexität eines derartigen Systems führt eben diese zu dem weiteren Nachteil, dass aufgrund der außerordentlich komplexen Kommunikation der Komponenten untereinander diese nicht oder zumindest häufig nicht in der gewünschten Art so zuverlässig zusammenarbeiten, dass die bestmögliche Funktionalität sicher und zuverlässig zu erzielen ist.
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein verbessertes Hybridfahrzeug sowie ein hierfür geeignetes Getriebesystem anzugeben, welches insbesondere die oben genannten Nachteile vermeidet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Hybridfahrzeug mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen. Darüber hinaus ist im Anspruch 6 ein Getriebesystem für ein Hybridfahrzeug beschrieben, welches die genannte Aufgabe ebenfalls löst. Auch hier ergeben sich besonders günstige und vorteilhafte Ausgestaltungen aus den von Anspruch 6 abhängigen Unteransprüchen.
Das erfindungsgemäße Hybridfahrzeug weist wie viele Hybridfahrzeuge im Stand der Technik auch einen Verbrennungsmotor, angetriebene Räder sowie eine Fahrzeugsteuerung und ein Getriebesystem auf. Das Getriebesystem umfasst ein Automatikgetriebe oder ein automatisiert schaltbares Getriebe, eine mit dem Verbrennungsmotor gekoppelte Eingangswelle, eine zumindest mittelbar mit den angetriebenen Rädern gekoppelte Ausgangswelle sowie ein elektrisches beziehungsweise elektronisches Untersystem, welches eine elektrische Maschine auf der Eingangswelle, eine elektrische Energiespeichereinrichtung sowie eine Getriebehauptsteuerung umfasst.
Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass als weitere Komponente des elektrischen/elektronischen Untersystems eine Steuerung für die elektrische Energiespeichereinrichtung sowie eine Steuerung für die elektrische Maschine, insbesondere in Form eines Frequenzumrichters, vorhanden ist. Ferner ist es gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Komponenten des elektrischen Untersystems über einen in das Untersystem integrierten Datenbus, vorzugsweise ein CAN-Bus, mit der Getriebehauptsteuerung verbunden sind. Dieser in das Getriebesystem beziehungsweise dessen elektrisches Untersystem integrierte Datenbus verbindet also alle Steuerungseinheiten des elektrischen Systems untereinander. Die Getriebehauptsteuerung kann also das komplette Getriebesystem, in welchem die Hybrid-Funktionalität integriert ist, ansteuern. Erfindungsgemäß ist es demnach nun vorgesehen, dass die Steuerungsverbindung zwischen dem Getriebesystem und der Fahrzeugsteuerung ausschließlich über die Getriebehauptsteuerung erfolgt. Die Getriebehauptsteuerung ist also als einziges Element des gesamten Getriebesystems mit der Fahrzeugsteuerung verbunden. Seitens der Fahrzeugsteuerung kann der Aufwand hinsichtlich der Programmierung und der Einbindung des Hybridsystems also außerordentlich einfach und effizient gestaltet werden. Die gesamte Funktionalität hinsichtlich der Verwaltung, des Energiemanagements, der Ansteuerung der elektrischen Maschine zur Erzeugung von elektrischem Strom, beispielsweise bei der Rekuperation oder im Schubbetrieb, wenn also keine Beschleunigungs- und keine Bremsanforderung vorliegt, die Verwendung der elektrischen Maschine als Booster sowie zum Starten des Verbrennungsmotors, insbesondere bei einem Warmstart nach einer Stoppphase, beispielsweise bei einem Auslieferungsstopp, an einer Ampel oder an einer Haltestelle im Falle eines Busses, lässt sich so innerhalb des Getriebes realisieren. Die Komplexität des Gesamtsystems lässt sich damit drastisch reduzieren. Innerhalb des Getriebesystems liegen die meisten Informationen, welche für den Fahrbetrieb notwendig sind, in der Art vor, dass eine Steuerung innerhalb des Getriebesystems entsprechend einfach und effizient erfolgen kann, insbesondere wenn das ganze Getriebesystem von einem einzigen Hersteller stammt beziehungsweise unter dessen technischer Expertise aufgebaut wird. Dann reicht es aus, die Schnittstelle zur Fahrzeugsteuerung über die Getriebehauptsteuerung vorzudefinieren, um so ein einfaches und in der Praxis sehr effizient einsetzbares System zu schaffen.
Wie bei Nutzfahrzeugen sehr häufig bietet sich der Einsatz dabei insbesondere für den Betrieb als sogenanntes Mild-Hybrid-System an, ein Hybridsystem, bei welchem die elektrische Maschine des Getriebesystems also insbesondere zur Rekuperation, zur Versorgung des Bordnetzes des Fahrzeug mit elektrischer Leistung sowie bei ausreichender Energie auch zur Unterstützung beispielsweise von Anfahrvorgängen oder starken Beschleunigungsvorgängen genutzt werden kann. Anders als bei einem sogenannten Voll-Hybrid-System ist kein elektrisches Fahren möglich. Daher kann bei einem solchen Mild-Hybrid-System die Batterie entsprechend klein gehalten werden. Ein rein elektrisches Fahren ist, beim Einsatz in Nutzfahrzeugen, insbesondere in schweren Nutzfahrzeugen wie Linienbussen oder dergleichen, aufgrund der Masse des Fahrzeugs ohnehin nicht unbedingt erwünscht ist, da hierfür eine entsprechend hohe Batteriekapazität vorgehalten werden müsste, welche in den meisten Fällen aufgrund des damit einhergehenden Gewichts und der damit einhergehenden Kosten nicht erwünscht ist.
Gemäß einer sehr günstigen Ausgestaltung der Idee kann dabei ein 12 V oder 24 V Bordnetz vorgesehen sein, wobei insbesondere ein 24 V Bordnetz bei Nutzfahrzeugen allgemein üblich ist. Dieses Bordnetz ist gemäß der vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs über einen Energiewandler, wie z. B. einen DC/DC-Wandler, zumindest mit dem elektrischen Energiespeicher des Getriebesystems verbunden. Eine solche Anbindung des Bordnetzes über einen Energiewandler an das elektrische System innerhalb des Getriebesystems, also insbesondere an die Batterie zur Bereitstellung von elektrischer Leistung, bietet die Möglichkeit, die beispielsweise bei der Rekuperation, also dem elektrischen Abbremsen des Hybridfahrzeugs, anfallende Leistung, welche in der elektrischen Energiespeichereinrichtung gespeichert wird, auch für das Bordnetz des Hybridfahrzeugs zu nutzen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Idee kann daher auf eine zusätzliche Lichtmaschine, oder auch auf mehrere zusätzliche Lichtmaschinen, wie sie insbesondere beim Einsatz in Omnibussen üblich sind, gänzlich verzichtet werden. Die gesamte für das Fahrzeug benötigte elektrische Energie wird über die elektrische Maschine des Getriebesystems bereitgestellt und kann über den Energiewandler dementsprechend auch für das Bordnetz zur Verfügung gestellt werden, und zwar auf dem für das Bordnetz geeigneten Spannungsniveau.
Die Eingangswelle des Getriebesystems des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee, vorzugsweise innerhalb des Getriebesystems, einen Drehschwingungsdämpfer aufweisen. Dieser Drehschwingungsdämpfer und seine Integration in das Getriebesystem auf der Eingangswelle ordnet diesen hinsichtlich der Steuerungshoheit dem Hersteller des Getriebesystems zu, sodass die Ansteuerung des Getriebesystems und die alleinige Kommunikation mit dem Fahrzeug über die Getriebehauptsteuerung nochmals effizienter wird. Ferner werden über den Drehschwingungsdämpfer von dem Verbrennungsmotor in der elektrischen Maschine ankommende Schwingungen abgedämpft, so dass eine konstantere Drehzahl der Eingangswelle vorliegt, was die Ansteuerung der elektrischen Maschine deutlich erleichtert.
Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung der Idee ist es nun ferner vorgesehen, dass die Eingangswelle zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebesystem ohne eine Kupplung ausgebildet ist. Ein solcher Verzicht auf eine Kupplung im Bereich der Eingangswelle koppelt also die elektrische Maschine direkt oder gemäß der oben beschriebenen Ausgestaltung über den Drehschwingungsdämpfer an den Verbrennungsmotor. Der Verzicht auf eine Kupplung spart Bauteile, Gewicht, Kosten und Bauraum ein. Er ist bei einer steuerungstechnischen Hoheit des Herstellers des Getriebesystems über den Aufbau möglich und erlaubt dennoch einen sehr effizienten Betrieb. Dies gilt insbesondere für das bereits angesprochene Mild-Hybrid-System, da dieses kein rein elektrisches Fahren erforderlich macht und somit eine Abkopplung des Verbrennungsmotors zur Vermeidung von Schleppverlusten entbehren kann.
Das erfindungsgemäße Getriebesystem ist nun entsprechend ausgebildet und für ein Hybridfahrzeug, insbesondere ein Hybridfahrzeug gemäß einem der beschriebenen erfindungsgemäßen Varianten vorgesehen. Das Getriebesystem umfasst, wie oben bereits ausgeführt, ein Automatikgetriebe oder ein automatisiert schaltbares Getriebe, eine mit einem Verbrennungsmotor des Fahrzeugs, in welchem es eingesetzt wird, gekoppelte Eingangswelle sowie ein elektrisch/elektronisches Untersystem welches eine elektrische Maschine auf der Eingangswelle, eine elektrische Energiespeichereinrichtung sowie eine Getriebehauptsteuerung umfasst. Erfindungsgemäß ist es in dem Getriebesystem vorgesehen, dass ferner eine Steuerung für die Energiespeichereinrichtung sowie eine Steuerung für die elektrische Maschine vorgesehen sind. Die Komponenten des elektrischen Untersystems sind dabei erfindungsgemäß in dem Untersystem über einen integrierten Datenbus untereinander und mit der Getriebehauptsteuerung verbunden. Dieser spezielle Aufbau des erfindungsgemäßen Getriebesystems für ein Hybridfahrzeug ermöglicht, wie oben bereits ausgeführt worden ist, eine Hoheit des Herstellers des Getriebesystems über dieses Bauteil, sodass sämtliche Funktionalitäten des Hybridsystems hinsichtlich der Energieoptimierung, einschließlich von sich auf den Verbrennungsmotor auswirkenden Funktionalitäten, wie beispielsweise eine Stopp-Start-Funktionalität, mit steuern kann.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Getriebesystems ist es dabei vorgesehen, dass das elektrische Netz in dem Getriebesystem eine Gleichspannung von weniger als 60 V aufweist. Die Gleichspannung von weniger als 60 V, also eine Spannung unterhalb des Grenzwerts, ab welchem die Spannung in den fahrzeugtypischen Richtlinien als sogenannte „Hochspannung“ eingestuft ist, erlaubt ein hinsichtlich der elektrischen Sicherheit sehr einfaches System, da beim Verzicht auf „Hochspannung“ die Anforderungen an die elektrische Sicherheit deutlich niedriger sind. Im Hinblick auf verfügbare Komponenten und Materialien sowie insbesondere verfügbare elektrische Energiespeicher kann das Spannungsniveau des elektrischen Netzes in dem Getriebesystem insbesondere 48 V betragen. Die Verwendung eines solchen 48 V Netzes ist besonders effizient, da auf kommerziell erhältliche Komponenten zurückgegriffen werden kann, was den Aufbau einfach und zuverlässig macht.
Gemäß einer weiteren sehr günstigen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebesystems kann es nun ferner vorgesehen sein, dass der Datenbus als CAN-Bus ausgebildet ist. Ein solcher CAN-Bus ist in der Fahrzeugtechnik in vielen Bereichen üblich, sodass der Aufbau sehr effizient erfolgen kann, insbesondere auch hinsichtlich der allgemein üblichen Art der Kommunikation der einzelnen Komponenten mit dem Bus.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Idee sieht es nun ferner vor, dass Drehzahlsensoren an der Eingangswelle und an der Ausgangswelle angeordnet sind, und dass zumindest ein Neigungssensor vorgesehen ist. Die Anordnung derartiger Drehzahlsensoren und eines Neigungssensors in dem Getriebe liefert eine Vielzahl von Daten für das Getriebe, welche hinsichtlich einer zuverlässigen Ansteuerung über die Getriebehauptsteuerung von Vorteil sind. Das Getriebesystem weiß damit typischerweise mehr über die Fahrsituation und die erforderliche Reaktion beispielsweise hinsichtlich der Gangstufe, hinsichtlich einer Rekuperation, hinsichtlich der Verwendung des Verbrennungsmotors oder seines Stopps, als die Fahrzeugsteuerung selbst. Insbesondere deshalb ist es sinnvoll, die Kommunikation auf die Schnittstelle zwischen der Getriebehauptsteuerung und der Fahrzeugsteuerung zu beschränken und die anderen Funktionalitäten in der beschriebenen Art und Weise innerhalb des Getriebesystems zu realisieren.
Wie beim Fahrzeug bereits erwähnt kann das Getriebesystem außerdem einen Drehschwingungsdämpfer aufweisen.
Eine weitere sehr günstige Ausgestaltung des Getriebesystems sieht es ferner vor, dass ein Automatikgetriebe mit Wandler vorgesehen ist. Das eigentliche Getriebe des Getriebesystems kann also als ein Automatikgetriebe mit Wandler vorgesehen sein. Ein solches Automatikgetriebe mit Wandler ist ein Aufbau, welcher sich im Bereich der Nutzfahrzeuge, und hier insbesondere im Bereich der Omnibusse, bewährt hat. Der Wandler kann insbesondere zusammen mit der elektrischen Maschine eine ideale Funktionalität gewährleisten, beispielsweise kann so ein sich stufenlos veränderndes Drehmoment zum Anfahren bereitgestellt werden, um den Anfahrvorgang besonders effizient und komfortabel zu gestalten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Getriebesystems kann die elektrische Maschine als permanent erregte Synchronmaschine mit vergrabenen Magneten ausgebildet sein. Dieser Aufbau einer permanent erregten Synchronmaschine mit vergrabenen Magneten ist besonders effizient. Er erlaubt eine einfache Ansteuerung und einen entsprechend hohen Wirkungsgrad des Systems. Durch die vergrabenen Magnete lassen sich dabei die bei permanent erregten Synchronmaschinen bekannten Schlupfverluste reduzieren, sodass dieser Aufbau insgesamt außerordentlich einfach, effizient und günstig ist.
Das Getriebesystem kann dabei typischerweise mit einer eher kleinen Energiespeichereinrichtung auskommen. Diese kann beispielsweise als Batterie, als Kondensator oder insbesondere als Kombination derartiger Funktionalitäten realisiert sein. Für die beschriebene Funktionalität eines Mild-Hybrid-Systems reicht ein kleiner Energiespeichereinrichtung mit eher geringer Kapazität jedoch vollständig aus, um einerseits die erforderlichen Hybridfunktionalitäten zu gewährleisten und andererseits sicherzustellen, dass eine ausreichende Versorgung des Bordnetzes, auch ohne den Einsatz von Lichtmaschinen, über das Getriebesystem und sein elektrisches Untersystem erfolgen kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Hybridfahrzeugs sowie des Getriebesystems ergeben sich ferner anhand des Ausführungsbeispiels, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figur näher beschrieben ist.
Die einzige beigefügte Figur zeigt ein beispielhaftes Hybridfahrzeug gemäß der Erfindung.
In der einzigen beigefügten Figur ist ein in seiner Gesamtheit nicht dargestelltes Hybridfahrzeug 1 in einer möglichen Ausgestaltung gemäß der Erfindung zu erkennen. Das Hybridfahrzeug 1 umfasst dabei einen Verbrennungsmotor 2 sowie von diesem mittelbar angetriebene Räder 3. Über eine Fahrzeugsteuerung 4 wird ein Motorsteuergerät 5 für den Verbrennungsmotor mit seinem Datenbus 6 mit einem Datenbus 7 des Fahrzeugs verbunden. Dieser Datenbus 7 verbindet wiederum einen beispielhaft angedeuteten Instrumentencontroller 8, welcher Anzeigeinstrumente 9 ansteuert, sowie beispielsweise ein mit einem Bremspedal 10 verbundenes Bremssteuergerät 11. Das Motorsteuergerät 5 für den Verbrennungsmotor ist außerdem mit einem Beschleunigungspedal, welches typischerweise auch als Gaspedal bezeichnet wird, verbunden. Dieses ist in der beispielhaften Darstellung mit dem Bezugszeichen 12 versehen.
Darüber hinaus gibt es eine Gangauswahl, welche über ein Gangauswahlgerät 13 in der Darstellung der Figur symbolisiert ist. Über ein eigenes Bussystem beziehungsweise eine eigene Datenleitung 14 ist dieser Aufbau mit einem in seiner Gesamtheit mit 15 bezeichneten Getriebesystem verbunden. Das Getriebesystem 15 in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst eine direkt oder über eine optionale hier nicht angedeutete Kupplung mit dem Verbrennungsmotor 2 verbundene Eingangswelle 16, einen Drehschwingungsdämpfer 17 sowie eine elektrische Maschine 18 auf dieser Eingangswelle 16. An die Eingangswelle 16 schließt sich dann das eigentliche Getriebe 19 an, welches beispielsweise als Differenzialwandlergetriebe ausgebildet sein kann. Über eine Ausgangswelle 20 ist dieses Getriebesystem 15 dann mit den angetriebenen Rädern 3 verbunden, beispielsweise über ein Differenzial 21. Das Getriebesystem 15 weist nun innerhalb der eingezeichneten Grenzen des Getriebesystems 15 ein mit 22 bezeichnetes elektrisches beziehungsweise elektronisches Untersystem auf. Dieses Untersystem 22, welches mit strichpunktierter Linie umrandet ist, umfasst dabei eine Getriebehauptsteuerung 23 sowie die bereits angesprochene elektrische Maschine 18. Ferner umfasst das elektrische Untersystem eine Steuerung 24 für die elektrische Maschine 18, welche als Frequenzumrichter 24 ausgebildet sein kann. Elektrisch mit diesem Frequenzumrichter 24 verbunden ist außerdem eine elektrische Energiespeichereinrichtung 25, beispielsweise in Form einer oder mehrerer 48 V Batterien. Ferner umfasst das Untersystem 22 einen DC/DC-Wandler 26 als Energiewandler, welcher ebenfalls elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung 25 verbunden ist. Das Untersystem 22 umfasst nun ferner entsprechende Steuergeräte hierfür. So ist beispielsweise ein Steuergerät für die elektrische Maschine 18, welches den Frequenzumrichter 24 ansteuert, mit dem Bezugszeichen 27 versehen. Eine Steuerung 28 für die elektrische Energiespeichereinrichtung 25 wird nachfolgend auch als Batteriesteuerung 28 bezeichnet. Außerdem ist eine Steuerung 29 für den DC/DC-Wandler 26 vorgesehen.
Der Aufbau des Getriebesystems 15 ist nun weitgehend unabhängig vom Rest des Fahrzeugs 1 und insbesondere von einer komplexen Ansteuerung durch das Fahrzeug 1 beziehungsweise die Fahrzeugsteuerung 4 ausgestaltet. Die Fahrzeugsteuerung 4 kommuniziert lediglich über ihren CAN-Bus 6 mit der Hauptsteuerung 23 des Getriebesystems 15. Alle anderen Steuerungsvorgänge der Hybrid-Funktionalität erfolgen nun innerhalb des Getriebesystems 15, welches hierzu einen eigenen in das Getriebesystem 15 integrierten CAN-Bus 30 aufweist. Dieser getriebeintegrierte Bus 30 wird ausschließlich über die Getriebehauptsteuerung 23 mit den Komponenten außerhalb des Getriebesystems 15 verbunden.
Der Getriebehauptsteuerung 23 stehen dabei zahlreiche Informationen zur Verfügung, welche der Fahrzeugsteuerung 4 so nicht zur Verfügung stehen. So weist das Getriebesystem 15 insbesondere einen Drehzahlsensor 31 auf der Eingangswelle 16 sowie einen Drehzahlsensor 32 auf der Ausgangswelle 20 auf. Ferner kann das Getriebesystem 15 einen Neigungssensor 33 aufweisen, sodass detaillierte Informationen hinsichtlich der Drehzahl und der Neigung des Fahrzeugs 1 beziehungsweise des Getriebesystems 15 vorliegen und so eine effiziente Ansteuerung beispielsweise eines Anfahrvorgangs möglich machen. Der Aufbau kann nun praktisch als integrierter Aufbau geliefert werden, welcher lediglich hinsichtlich der Eingangswelle 16 und der Ausgangswelle 20 sowie der elektrischen Verbindung zwischen der Getriebehauptsteuerung 23 und dem mit der Fahrzeugsteuerung 4 verbundenen Bus 6 integriert werden muss. Die steuerungstechnische Hoheit über die gesamte Funktionalität liegt dann beim Hersteller des Getriebesystems 15, was eine sehr einfache und effiziente Integration in verschiedene Fahrzeuge 1 effizient ermöglicht. Ferner kann in einem derartigen Fahrzeug 1 nun auf eine oder mehrere Lichtmaschinen zur Erzeugung von elektrischer Leistung für ein Bordnetz verzichtet werden. Über den bereits angesprochenen DC/DC-Wandler 26 kann nämlich ein angedeutetes und mit dem Bezugszeichen 34 versehenes Bordnetz des Fahrzeugs 1, beispielsweise auf einem Spannungsniveau von 12 V oder vorzugsweise 24 V mit der ausreichenden Leistung versorgt werden.
Eine solche Versorgung des Bordnetzes 34 über das elektrische Untersystem 22 ist dabei in den allermeisten Fällen vollkommen ausreichend. Durch die bei der Rekuperation erzeugte und in der Energiespeichereinrichtung 25 gespeicherte elektrische Energie kann das Bordnetz 34 ausreichend mit Leistung versorgt werden. Durch den Einsatz der elektrischen Maschine 18 und ihren bevorzugten Aufbau als permanent erregte Synchronmaschine mit vergrabenen Magneten lässt sich ein entsprechend hoher Wirkungsgrad erzielen. Durch die Ausgestaltung der Hybridfunktionalität als Mild-Hybrid-System ist der Bedarf an elektrischer Leistung zum Fahren entsprechend gering, sodass ein Betrieb des Getriebesystems 15 durchaus auch mit dem Schwerpunkt der Bordnetzversorgung erfolgen kann. In diesem Rahmen kann beispielsweise immer dann, wenn es technisch möglich ist, ein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine 18 über die Getriebehauptsteuerung 23 beziehungsweise die Steuerung 27 für die Elektromaschine initiiert werden. Dies kann beispielsweise im sogenannten Schubbetrieb sein, also wenn weder eine Bremsanforderung noch eine Beschleunigungsanforderung seitens des Fahrzeugs an das Getriebesystem 15 gestellt wird. In solchen Situationen ist ein generatorischer Betrieb der elektrischen Maschine 18 mit geringer Leistung beispielsweise zur Bereitstellung von elektrischer Energie für das Bordnetz 34 denkbar. Selbstverständlich gilt dies beim Abbremsen wo der generatorische Betrieb ohnehin vorgesehen ist, gegebenenfalls mit einer Aufteilung der Bremsfunktionalität auf eine hydrodynamisch verschleißfreie Dauerbremse, die elektrische Maschine 18 als Generator sowie eine Reibbremse zum Abbremsen des Fahrzeugs 1 bis zum endgültigen Stillstand.
Darüber hinaus kann auch über die Getriebehauptsteuerung 23 und die Fahrzeugsteuerung 4 beziehungsweise die über den Datenbus 6 angekoppelte Steuerung des Verbrennungsmotors 2 eine geringfügige Erhöhung der Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 im Falle eines erhöhten elektrischen Energiebedarfs für das Bordnetz 34 initiiert werden. Auch ist es denkbar, alleine in dem Getriebesystem 15 ein solches Verhalten zu erreichen, indem bei entsprechendem Bedarf an elektrischer Leistung die Schaltzeitpunkte so verschoben werden, dass geringfügig später zurückgeschaltet wird, um die Zeitspanne, in welcher der generatorische Betrieb der elektrischen Maschine 18 zur Stützung des Bordnetz 34 erfolgt entsprechend verlängert wird.

Claims

Hybridfahrzeug (1) mit 1.1 einem Verbrennungsmotor (2), 1.2 angetriebenen Rädern (3), 1.3 einer Fahrzeugsteuerung (4), 1.4 einem Getriebesystem (15), welches folgende Elemente umfasst: 1.4.1 ein Automatikgetriebe (19) oder ein automatisiert schaltbares Getriebe, 1.4.2 eine mit dem Verbrennungsmotor (2) gekoppelte Eingangswelle (16), 1.4.3 eine zumindest mittelbar mit den angetriebenen Rädern (3) gekoppelte Ausgangswelle (20), 1.4.4 einem elektrischen/elektronischen Untersystem (22), welches folgende Komponenten aufweist: 1.4.4.1 eine elektrische Maschine (18) auf der Eingangswelle (16), 1.4.4.2 einer elektrischen Energiespeichereinrichtung (25), sowie 1.4.4.3 einer Getriebehauptsteuerung (23), dadurch gekennzeichnet, dass 1.4.4.4 das Untersystem (22) ferner eine Steuerung (28) für die elektrische Energiespeichereinrichtung (25), sowie 1.4.4.5 eine Steuerung (27) für die elektrische Maschine (18) umfasst, 1.4.4.6 die Steuerungen (27, 28) über einen in das Untersystem (22) integrierten Datenbus (30) mit der Getriebehauptsteuerung (23) verbunden sind, 1.5 die Steuerungsverbindung zwischen dem Getriebesystem (15) und der Fahrzeugsteuerung (4) ausschließlich über die Getriebehauptsteuerung (23) erfolgt.
Hybridfahrzeug (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein 12 V oder 24 V Bordnetz (34) vorgesehen ist, welches über einen Energiewandler (26) zumindest mit der elektrischen Energiespeichereinrichtung (25) des Getriebesystems (15) verbunden ist.
Hybridfahrzeug (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (16) einen Drehschwingungsdämpfer (17) aufweist.
Hybridfahrzeug (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (16) zwischen dem Verbrennungsmotor (2) und dem Automatikgetriebe (19) oder automatisierten Schaltgetriebe ohne eine Kupplung ausgebildet ist.
Hybridfahrzeug (1) gekennzeichnet durch seine Ausgestaltung als Nutzfahrzeug, insbesondere Omnibus.
Getriebesystem (15) für ein Hybridfahrzeug (1) mit: 6.1 ein Automatikgetriebe (19) oder ein automatisiert schaltbares Getriebe, 6.2 eine mit einem Verbrennungsmotor (2) des Hybridfahrzeugs (1) gekoppelte Eingangswelle (16), 6.3 eine zumindest mittelbar mit angetriebenen Rädern (3) des Hybridfahrzeugs (1) gekoppelte Ausgangswelle (20), 6.4 einem elektrischen/elektronischen Untersystem (22), welches folgende Komponenten aufweist: 6.4.1 eine elektrische Maschine (18) auf der Eingangswelle (16), 6.4.2 einer elektrischen Energiespeichereinrichtung (25), sowie 6.4.3 einer Getriebehauptsteuerung (23), dadurch gekennzeichnet, dass 6.4.4 das Untersystem (22) ferner eine Steuerung (28) für die elektrische Energiespeichereinrichtung (25), sowie 6.4.5 eine Steuerung (27) für die elektrische Maschine (18) umfasst, 6.4.6 die Steuerungen (27, 28) über einen in das Untersystem (22) integrierten Datenbus (30) mit der Getriebehauptsteuerung (23) verbunden sind.
Getriebesystem (15) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Netz in dem Getriebesystem (15) eine Gleichspannung von weniger als 60 V aufweist.
Getriebesystem (15) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrische Netz in dem Getriebesystem (15) eine Gleichspannung von ca. 48 V als Nennspannung aufweist.
Getriebesystem (15) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der integrierte Datenbus (30) als CAN-Bus ausgebildet ist.
Getriebesystem (15) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Drehzahlsensoren (31, 32) an der Eingangswelle (16) und an der Ausgangswelle (20) sowie insbesondere ein Neigungssensor (33) vorgesehen sind.
Getriebesystem (15) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (16) einen Drehschwingungsdämpfer (17) aufweist.
Getriebesystem (15) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Getriebe ein Automatikgetriebe (19) mit hydrodynamischem Wandler vorgesehen ist.
Getriebesystem (15) nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (18) als permanent erregte Synchronmaschine mit vergrabenen Magneten ausgebildet ist.