DE102018116810A1

DE102018116810A1 - Antriebseinheit mit gekapselter struktur für ein fahrzeug

Info

Publication number: DE102018116810A1
Application number: DE102018116810.1A
Authority: DE
Inventors: Takashi Tsunoda; Takahito Aoki
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2018-07-11
Publication date: 2019-04-04
Also published as: US10293864B2; JP2019064340A; CN109572402A; CN109572402B; JP6660923B2; US20190100249A1

Abstract

Eine Antriebseinheit mit gekapselter Struktur für ein Fahrzeug beinhaltet die Antriebseinheit und ein Getriebeelement (12, 13). Die Antriebseinheit weist einen Verbrennungsmotor, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in einem Motorkörper (11) verbrennt und eine Antriebskraft abgibt, sowie einen Elektromotor (24) auf, der eine Antriebskraft unter Verwendung von elektrischer Energie eines elektrischen Generators oder einer Batterie (23) abgibt. Das Getriebeelement (12, 13) überträgt die Antriebskraft der Antriebseinheit. Die gekapselte Struktur beinhaltet ein wärmeisolierendes Gehäuse (31) mit einem Innenraum, in dem die Antriebseinheit und das Getriebeelement (12, 13) untergebracht sind, sowie eine Trennwand (32, 35), die den Innenraum des wärmeisolierenden Gehäuses (31) zumindest in einen ersten Unterteilungsraum (42) und einen zweiten Unterteilungsraum (44) unterteilt, die voneinander getrennt sind. Zumindest der Motorkörper (11) ist in dem ersten Unterteilungsraum (42) angeordnet, und zumindest die Batterie (23) ist in dem zweiten Unterteilungsraum (44) angeordnet.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit mit gekapselter Struktur für ein Fahrzeug, wobei es sich bei der Antriebseinheit um einen solchen Typ, wie etwa einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor handelt.
Einschlägiger Stand der Technik
In der Automobilindustrie ist in den letzten Jahren ein Elektrofahrzeug mit einer Antriebseinheit entwickelt worden, die eine Batterie und einen Elektromotor aufweist. Der Elektromotor gibt unter Nutzung von elektrischer Energie eines elektrischen Generators oder einer Batterie Antriebskraft ab. Die Verwirklichung des praktischen Nutzens des Elektrofahrzeugs hängt von dem Fortschreiten der Entwicklung ab.
Daher ist es derzeit sowie in der nahen Zukunft kaum vorstellbar, dass ein Verbrennungsmotor zum Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einem Verbrennungsmotorkörper in einem Kraftfahrzeug, wie z.B. einem Hybrid-Kraftfahrzeug, nicht mehr zum Einsatz kommt.
Von dem Verbrennungsmotor, der eine Antriebskraft durch Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einem Verbrennungsmotorkörper abgibt, wird eine Verbesserung der Leistungseigenschaften hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs verlangt. Um dies Problem anzugehen, ist ein von einer gekapselten Struktur bedeckter Verbrennungsmotorkörper beispielsweise in der ungeprüften japanischen Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2013-119 384 A vorgeschlagen worden. Diese geschlossene gekapselte Struktur kann die Temperatur des Verbrennungsmotorkörpers für eine lange Zeit halten, während der Verbrennungs-motor gestoppt ist, und anschließend kann der warm gehaltene Verbrennungsmotorkörper neu gestartet werden.
Der Verbrennungsmotorkörper wird warmgehalten und neu gestartet, und auf diese Weise ist es möglich, die Leistungseigenschaften hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs im Vergleich zu einem Fall zu verbessern, in dem der abgekühlte Verbrennungsmotorkörper neu gestartet wird. Ferner ist dann, wenn die Temperatur einer elektrischen Antriebsvorrichtung, wie z.B. eines elektrischen Generators, einer Batterie und eines Elektromotors, niedrig ist, die Ausgangsleistung der Batterie reduziert, und infolgedessen nimmt die Reichweite ab. Um dieses Problem zu vermeiden, kann es erforderlich sein, die elektrische Antriebsvorrichtung, wie z.B. eine Batterie, ebenfalls in der gekapselten Struktur unterzubringen.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher in der Angabe einer Antriebseinheit mit gekapselter Struktur für ein Fahrzeug, die verbesserte Leistungseigenschaften der Antriebseinheit im praktischen Einsatz erzielt.
Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine Antriebseinheit mit gekapselter Struktur für ein Fahrzeug, das die Antriebseinheit und ein Getriebeelement beinhaltet. Die Antriebseinheit weist einen Verbrennungsmotor auf, der zum Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einem Verbrennungsmotorkörper sowie zum Abgeben einer Antriebskraft ausgebildet ist, und weist ferner einen Elektromotor auf, der zum Abgeben einer Antriebskraft unter Nutzung von elektrischer Energie eines elektrischen Generators oder einer Batterie ausgebildet ist. Das Getriebeelement ist zum Übertragen der Antriebskraft der Antriebseinheit ausgebildet.
Die gekapselte Struktur weist ein wärmeisolierendes Gehäuse mit einem Innenraum, in dem die Antriebseinheit und das Getriebeelement untergebracht sind, sowie eine Trennwand auf, die zum Unterteilen des Innenraums des wärmeisolierenden Gehäuses in zumindest einen ersten Unterteilungsraum und einen zweiten Unterteilungsraum ausgebildet ist, die voneinander getrennt sind. Zumindest der Verbrennungsmotorkörper ist in dem ersten Unterteilungsraum angeordnet, und zumindest die Batterie ist in dem zweiten Unterteilungsraum angeordnet.
Figurenliste
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine Darstellung eines Fahrzeugs, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist;
2 eine Darstellung einer Antriebseinheit und einer Kapselanordnung, die in dem in 1 dargestellten Fahrzeug untergebracht sind;
3 eine Darstellung des Öffnungs- und Schließzustands der in 2 dargestellten Kapselanordnung;
4 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Prozesses zum Steuern des Öffnungs- und Schließvorgangs, der von einer in 2 dargestellten Steuerung ausgeführt wird; und
5 eine Darstellung einer Modifizierung der in 2 dargestellten Kapselanordnung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sei erwähnt, dass die nachfolgende Beschreibung auf der Erläuterung dienende Beispiele der vorliegenden Erfindung gerichtet ist und nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend zu verstehen ist. Solche Faktoren, wie numerische Werte, Formgebungen, Materialien, Komponenten, Positionen der Komponenten, die Art und Weise, wie die Komponenten miteinander gekoppelt sind, usw., dienen lediglich der Erläuterung und sollen die vorliegende Erfindung nicht einschränken.
Darüber hinaus sind Elemente in den nachfolgenden Ausführungsformen, die nicht in einem übergeordneten unabhängigen Anspruch der vorliegenden Erfindung genannt sind, optional und können nach Bedarf vorgesehen werden. Die Zeichnungen sind schematischer Art sowie nicht maßstabsgetreu gezeichnet.
In der gesamten vorliegenden Beschreibung und den Zeichnungen sind Elemente mit im Wesentlichen der gleichen Funktion und Konfiguration mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um jegliche redundante Beschreibung zu vermeiden.
Ein Motorkörper des Verbrennungsmotors sowie eine Auspuffanlage, wie z.B. ein Auspuffrohr, erzeugen eine große Menge an Wärme. Wenn eine Batterie in einer gekapselten Struktur untergebracht ist, kann somit die Temperatur der Batterie über eine erwünschte Betriebstemperatur der Batterie erhöht werden. Bei einer Überhitzung der Batterie verschlechtern sich die Leistungseigenschaften derselben.
Es ist wünschenswert, eine Antriebseinheit mit einer gekapselten Struktur für ein Fahrzeug bereitzustellen, um die Leistungseigenschaften der Antriebseinheit im praktischen Einsatz zu verbessern.
1 veranschaulicht ein Kraftfahrzeug 1, das für eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll. Bei dem Kraftfahrzeug 1 handelt es sich um ein Fahrzeugbeispiel. 1A zeigt eine schematische, perspektivische Seitenansicht zur Erläuterung des Kraftfahrzeugs 1. 1B zeigt eine schematische, perspektivische Frontansicht zur Erläuterung des Kraftfahrzeugs 1.
Das in 1 dargestellte Kraftfahrzeug 1 weist eine Fahrzeugkarosserie 2 auf. Ein Frontraum 3 ist in dem vorderen Bereich der Fahrzeugkarosserie 2 angeordnet. Ein Paar von vorderen Trägern 5 erstreckt sich als Rahmenelement des Kraftfahrzeugs 1 in dem Frontraum 3. Außerdem ist ein Fußbrett 6 als Trennwand (Strukturelement) zwischen dem Frontraum 3 und einem Passagierraum 4 angeordnet.
Eine Antriebseinheit, die einen Verbrennungsmotorkörper bzw. Motorkörper 11, ein Getriebe 12 usw. beinhaltet, ist in dem Frontraum 3 angeordnet. Außerdem ist eine Kardanwelle 13 unter dem Boden der Fahrzeugkarosserie 2 derart angeordnet, dass sie sich von dem Frontraum 3 zur Rückseite der Fahrzeugkarosserie 2 erstreckt. Bei der Kardanwelle 13 handelt es sich um ein Getriebeelement, und ein hinteres Differenzialgetriebe 14, das mit einem Hinterrad 15 (Achse) gekoppelt ist, ist an dem hinteren Ende der Kardanwelle 13 angeordnet.
Der Motorkörper 11 entzündet und verbrennt ein Luft-Kraftstoff-Gemisch aus Benzin und Luft, das durch einen Luftfilter 16 und ein Ansaugrohr 17 in eine Brennkammer eingeleitet wird, bewegt einen Kolben mit einem expandierenden Druck des verbrannten Luft-Kraftstoff-Gemisches nach unten und dreht eine mit dem Kolben gekoppelte Ausgangswelle. Außerdem wird das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch durch ein geöffnetes Austrittsventil und ein Auspuffrohr 18 nach außen ausgeleitet.
Eine durch den Motorkörper 11 erzeugte rotationsmäßige Antriebskraft der Ausgangswelle wird durch das Getriebe 12 untersetzt und über die Kardanwelle 13, das hintere Differenzialgetriebe 14 und eine Hinterachswelle zu dem Hinterrad 15 übertragen. Dann wird ein Teil der rotationsmäßigen Antriebskraft durch das Getriebe 12 verzweigt und über eine Vorderachswelle (nicht gezeigt) zu einem Vorderrad 15 übertragen.
In der Automobilindustrie ist in den letzten Jahren ein Elektrofahrzeug entwickelt worden, das eine Antriebseinheit mit einer Batterie und einem Elektromotor 24 verwendet. Die Verwirklichung des Einsatzes des Elektrofahrzeugs in der Praxis ist von dem Fortschritt der Entwicklung abhängig. Daher ist es derzeit sowie in der nahen Zukunft kaum vorstellbar, dass ein Verbrennungsmotor zum Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in dem Motorkörper 11 in dem Kraftfahrzeug 1, wie z.B. einem Hybrid-Fahrzeug, nicht mehr verwendet wird.
Der Verbrennungsmotor, der ein Luft-Kraftstoff-Gemisch in dem Motorkörper 1 verbrennt, wird in der Zukunft verbesserte Leistungseigenschaften hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs aufweisen müssen. Auch die Antriebseinheit mit dem Motorkörper 11 wird im praktischen Einsatz Verbesserungen der Leistungseigenschaften hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs bereitstellen müssen.
2 veranschaulicht eine Antriebseinheit und eine Kapselanordnung 30, die in dem in 1 dargestellten Kraftfahrzeug 1 angeordnet sind.
2 veranschaulicht den Verbrennungsmotor als in dem Kraftfahrzeug 1 angeordnete Antriebseinheit, die den Motorkörper 11, eine Ölwanne, einen Kühler 20, den Luftfilter 16, das Ansaugrohr 17, das Auspuffrohr 18, Turbomaschinerie 21, katalytische Maschinerie 22, das Getriebe 12, die Kardanwelle 13 und das hintere Differenzialgetriebe 14 aufweist.
Die in integraler Weise mit dem Motorkörper 11 ausgebildete Ölwanne ragt unter den Motorkörper 11. Der Motorkörper 11 und das Getriebe 12 werden mit Öl geschmiert. Der Kühler 20, der Luftfilter 16, das Ansaugrohr 17, das Auspuffrohr 18, die Turbomaschinerie 21 und die katalytische Maschinerie 22 sind Verbrennungsmotor-Zubehöraggregate zur Verwendung mit dem Motorkörper 11.
Ferner umfassen Verbrennungsmotor-Zubehöraggregate beispielsweise den Elektromotor 24, einen elektrischen Generator, eine Batterie, einen Verteiler, einen Einspritzer, einen Kraftstofftank und eine Pumpe (nicht dargestellt). Diese Verbrennungsmotor-Zubehöraggregate werden bei dem Motorkörper 11 verwendet, um den Betrieb des Motorkörpers 11 dabei zu unterstützen, den Zustand des Motorkörpers 11 innerhalb eines angemessenen Verbrennungsbereichs zu halten.
Ferner zeigt 2 eine elektrische Antriebseinheit, die Batteriemodule 23 sowie den Elektromotor 24 in dem Kraftfahrzeug 1 beinhaltet. Darüber hinaus kann die elektrische Antriebseinheit einen elektrischen Generator usw. aufweisen. Die Batteriemodule 23 sind in der Breitenrichtung des Kraftfahrzeugs 1 unter dem Boden des Passagierraums 4 beidseits eines Tunnels angeordnet, in dem die Kardanwelle 13 aufgenommen ist.
Jedes der Batteriemodule 23 beinhaltet eine Vielzahl von Batteriezellen, einen Inverter, einen Kühlkreis usw. Der Elektromotor 24 wird unter Verwendung der in den Batteriemodulen 23 akkumulierten elektrischen Energie sowie der von dem elektrischen Generator erzeugten elektrischen Energie betrieben. Der Elektromotor 24 ist in integraler Weise mit dem Getriebe 12 ausgebildet, um die Antriebskraft von dem Getriebe 12 zu dem Antriebssystem zu übertragen.
Weiterhin zeigt 2 die Kapselanordnung 30, die zum Umschließen der Antriebseinheit ausgebildet ist, die z.B. den Motorkörper 11 beinhaltet. 3 veranschaulicht den Öffnungs- und den Schließzustand der in 2 dargestellten Kapselanordnung 30. Die Kapselanordnung 30 weist ein Gehäuse 31, eine vordere Trennwand 32, eine vordere Öffnung 33, ein vorderes Öffnungs-/Schließelement 34, eine hintere Trennwand 35, eine hintere Öffnung 36, ein hinteres Öffnungs-/Schließelement 37, einen vorderen Temperatursensor 38, einen mittleren Temperatursensor 39, einen hinteren Temperatursensor 40 sowie eine Steuerung 41 auf.
Das Gehäuse 31 ist in etwa kastenförmig ausgebildet und besitzt einen Innenraum zum Aufnehmen der Antriebseinheit und der Getriebeelemente. Das Gehäuse 31 ist aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt. Das Gehäuse 31 ist kastenförmig ausgebildet und ist eine Größe größer als die Größe zum Unterbringen der Antriebseinheit und der Getriebeelemente.
Zur Gewährleistung der Abdichtung des Gehäuses 31 ist eine Manschette (nicht gezeigt), die z.B. aus einem Gummimaterial oder einem Harzmaterial hergestellt ist, um die Kardanwelle 13, das Ansaugrohr 17 und das Auspuffrohr 18 herum angebracht, die aus dem Gehäuse 31 heraus nach außen ragen.
Auf diese Weise umschließt das Gehäuse 31 die Antriebseinheit und die Getriebeelemente in hermetisch abgeschlossener Weise, während eine Luftschicht um die Antriebseinheit und die Getriebeelemente herum bereitgestellt wird. Das Gehäuse 31 umschließt den Motorkörper 11, das Getriebe 12, die Batteriemodule 23 usw.
In dem Gehäuse 31 können mit Öl geschmierte Komponenten untergebracht werden. Dagegen sind in etwa das gesamte Auspuffrohr 18, die Turbomaschinerie 21, die katalytische Maschinerie 22, der Luftfilter 13 sowie in etwa das gesamte Ansaugrohr 17 außerhalb des Gehäuses 31 angeordnet.
Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das von dem Auspuffsystem abgegebene verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch, das eine hohe Temperatur aufweist, in dem Gehäuse 31 verbleibt. Dabei können die Verbrennungsmotor-Zubehöraggregate, wie z.B. der elektrische Generator, die Batterie, der Verteiler, der Kraftstofftank und die Pumpe innerhalb oder außerhalb des Gehäuses 31 angebracht sein.
Wie in 1 dargestellt, ist der vordere Bereich des Gehäuses 31 in dem Frontraum 3 angeordnet, wobei der Motorkörper 11 an dem Gehäuse 31 platziert ist und das Gehäuse 31 und der Motorkörper 11 an dem Paar der vorderen Träger 5 der Fahrzeugkarosserie 2 an den gleichen Positionen angebracht sind sowie von diesen abgestützt sind. Der hintere Bereich des Gehäuses 31 ist an der unteren Oberfläche des Bodens des Passagierraums 4 angebracht sowie von dieser getragen.
Wie in 1B dargestellt, ist das Gehäuse 31 derart angeordnet, dass es von dem Paar der vorderen Träger 5 nicht nach unten hervorsteht. Hierdurch kann die minimale Bodenhöhe der Fahrzeugkarosserie 2 identisch mit dem Fall sein, in dem das Gehäuse 31 nicht vorhanden ist. Der Bereich des Gehäuses 31, in dem die vordere Trennwand 32 gebildet ist, sowie der Bereich des Gehäuses 31, in dem die hintere Trennwand 35 gebildet ist, sind an dem Rahmenelement oder dem Strukturelement des Kraftfahrzeugs 1 angebracht und von diesem getragen.
Die vordere Trennwand 32 und die hintere Trennwand 35 sind aus einem wärmeisolierenden Material hergestellt. Die vordere Trennwand 32 und die hintere Trennwand 35 können mit einer wärmeisolierenden Struktur ausgebildet sein, bei der es sich um die gleiche wie bei dem Gehäuse 31 handelt, oder sie können mit einer Wärmeisolierungseigenschaft ausgebildet sein, die geringer ist als die des Gehäuses 31. Die vordere Trennwand 32 und die hintere Trennwand 35 sind mit dem Gehäuse 31 in einem Stück ausgebildet. Die vordere Trennwand 32 und die hintere Trennwand 35 unterteilen den Innenraum des Gehäuses 31.
Hierdurch wird der Innenraum des Gehäuses 31 in einen vorderen Unterteilungsraum 42, einen mittleren Unterteilungsraum 43 und einen hinteren Unterteilungsraum 44 unterteilt. Zumindest der Motorkörper 11 ist in dem vorderen Unterteilungsraum 42 angeordnet. Zumindest das Getriebe 12 ist in dem mittleren Unterteilungsraum 43 angeordnet. Zumindest die Batteriemodule 23 sind in dem hinteren Unterteilungsraum 44 angeordnet.
Die vordere Öffnung 33 ist in der vorderen Trennwand 32 gebildet, um eine Verbindung zwischen dem vorderen Unterteilungsraum 42 und dem mittleren Unterteilungsraum 43 herzustellen. Das vordere Öffnungs-/Schließelement 34 ist in integraler Weise mit der vorderen Trennwand 32 ausgebildet und ist zum Öffnen und Schließen der vorderen Öffnung 33 verschiebbar.
Die hintere Öffnung 36 ist in der hinteren Trennwand 35 gebildet, um eine Verbindung zwischen dem mittleren Unterteilungsraum 43 und dem hinteren Unterteilungsraum 44 herzustellen. Das hintere Öffnungs-/Schließelement 37 ist in integraler Weise mit der hinteren Trennwand 35 ausgebildet und ist zum Öffnen und Schließen der hinteren Öffnung 36 verschiebbar.
In 3A sind die vordere Öffnung 33 und die hintere Öffnung 36 geschlossen. In diesem Fall sind der vordere Unterteilungsraum 42, der mittlere Unterteilungsraum 43 und der hintere Unterteilungsraum 44 voneinander getrennt. In 3B sind die vordere Öffnung 33 und die hintere Öffnung 36 geöffnet. In diesem Fall stehen der vordere Unterteilungsraum 42, der mittlere Unterteilungsraum 43 und der hintere Unterteilungsraum 44 miteinander in Verbindung.
In 3C ist die vordere Öffnung 33 geöffnet, und die hintere Öffnung 36 ist geschlossen. In diesem Fall stehen der vordere Unterteilungsraum 42 und der mittlere Unterteilungsraum 43 miteinander in Verbindung, und der hintere Unterteilungsraum 44 und der mittlere Unterteilungsraum 43 sind voneinander getrennt.
Durch das Ausbilden des vorderen Öffnungs-/Schließelements 34 und des hinteren Öffnungs-/Schließelements 37 in dem Gehäuse 31 kann verhindert werden, dass das vordere Öffnungs-/Schließelement 34 und das hintere Öffnungs-/Schließelement 37 von dem Gehäuse 31 nach unten hervorstehen. Wie in 1 dargestellt, ist das Gehäuse 31 derart ausgebildet, dass es von dem Paar der vorderen Träger 5 nicht nach unten hervorsteht.
Der vordere Temperatursensor 38 ist in dem vorderen Unterteilungsraum 42 des Gehäuses 31 angeordnet und detektiert die Temperatur des vorderen Unterteilungsraums 42, in dem der Motorkörper 11 angeordnet ist. Der mittlere Temperatursensor 39 ist in dem mittleren Unterteilungsraum 43 des Gehäuses 31 angeordnet und detektiert die Temperatur des mittleren Unterteilungsraums 43, in dem das Getriebe 12 angeordnet ist.
Der hintere Temperatursensor 40 ist in dem hinteren Unterteilungsraum 44 des Gehäuses 31 angeordnet und detektiert die Temperatur des hinteren Unterteilungsraums 44, in dem die Batteriemodule 23 angeordnet sind.
Der vordere Temperatursensor 38, der mittlere Temperatursensor 39, der hintere Temperatursensor 40, das vordere Öffnungs-/Schließelement 34 und das hintere Öffnungs-/Schließelement 37 sind mit der Steuerung 41 gekoppelt. Die Steuerung 41 steuert das vordere Öffnungs-/Schließelement 34 und das hintere Öffnungs-/Schließelement 37, wobei es das Öffnen und das Schließen der vorderen Öffnung 33 und der hinteren Öffnung 36 in separater Weise steuert, und zwar auf der Basis der Korrelation zwischen den von dem vorderen Temperatursensor 38, dem mittleren Temperatursensor 39 und dem hinteren Temperatursensor 40 gemessenen Temperaturen als dem Zustand des Fahrzeugs 1.
Die Steuerung 41 kann z.B. durch einen Mikrocomputer implementiert sein. Die Steuerung 41 kann an dem Gehäuse 31 als spezielle Schaltung angebracht sein oder als Funktion einer Motorsteuereinheit (ECU) ausgebildet sein, die das Kraftfahrzeug 1 steuert.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung eines Prozesses zum Steuern des Öffnens und Schließens, wie dieser von der Steuerung 41 ausgeführt wird. Die Steuerung 41 führt den in 4 dargestellten Prozess zum Steuern des Öffnens und Schließens wiederholt aus.
In dem in 4 veranschaulichten Prozess prüft die Steuerung 41 als erstes, ob der Motorkörper 11 in Betrieb ist (Schritt ST1). Die Steuerung 41 ermittelt Information über den Steuervorgang des Motorkörpers 11 durch die ECU und prüft, ob der Motorkörper 11 in Betrieb ist.
Wenn der Motorkörper 11 nicht in Betrieb ist, d.h. wenn der Motorkörper 11 gestoppt ist, schließt die Steuerung 41 die vordere Öffnung 33 und die hintere Öffnung 36 (Schritt ST2). Hierdurch wird das Gehäuse 31 dicht verschlossen, und das Innere des Gehäuses 31 wird durch die wärmeisolierende Struktur warmgehalten.
Wenn dagegen der Motorkörper 11 in Betrieb ist, ermittelt die Steuerung 41 eine vordere Temperatur des vorderen Temperatursensors 38, eine mittlere Temperatur des mittleren Temperatursensors 39 und eine hintere Temperatur des hinteren Temperatursensors 40 (Schritt ST3). Anschließend startet die Steuerung 41 einen Steuervorgang zum separaten Öffnen und Schließen der Öffnungen auf der Basis der Korrelation zwischen diesen Temperaturen.
Als erstes vergleicht die Steuerung 41 die vordere Temperatur mit der Mindesttemperatur des Motorkörpers 11. Bei der Mindesttemperatur des Motorkörpers 11 kann es sich um eine für den Betrieb des Motorkörpers 11 geeignete niedrigste Temperatur handeln. Insbesondere kann es sich bei der Mindesttemperatur z.B. um eine Temperatur handeln, bei der die Viskosität des in dem Motorkörper 11 verwendeten Öls höher ist als eine gewünschte Viskosität, die zum Betreiben des Motorkörpers 11 geeignet ist.
Wenn die vordere Temperatur niedriger ist als die Mindesttemperatur des Motorkörpers 11, schließt die Steuerung 41 die vordere Öffnung 33 und die hintere Öffnung 36 (Schritt ST2). Hierdurch wird der Motorkörper 11 durch die Eigenwärme in effizienter Weise erwärmt.
Wenn die vordere Temperatur gleich der oder höher als die Mindesttemperatur des Motorkörpers 11 ist, vergleicht die Steuerung 41 die hintere Temperatur mit der maximalen Temperatur der Batteriemodule 23 (Schritt ST5). Bei der maximalen Temperatur der Batteriemodule 23 kann es sich um eine für den Betrieb der Batteriemodule 23 geeignete, höchste Temperatur handeln. Genauer gesagt, es kann sich bei der maximalen Temperatur der Batteriemodule 23 z.B. um die höchste Betriebstemperatur handeln, bei der die Batterie nicht beschädigt wird. Wenn die hintere Temperatur gleich der oder niedriger als die maximale Temperatur der Batteriemodule 23 ist, öffnet die Steuerung 41 die vordere Öffnung 33 und die hintere Öffnung 36 (Schritt ST6).
Auf diese Weise wird der Motorkörper 11 durch die Eigenwärme in wirksamer Weise erwärmt. Wenn die hintere Temperatur höher ist als die maximale Temperatur der Batteriemodule 23, öffnet die Steuerung 41 die vordere Öffnung 33 und schließt die hintere Öffnung 36 (Schritt ST7). Hierdurch werden die Batterie-module 23 wahrscheinlich nicht auf eine Temperatur erwärmt, die gleich der oder höher als die maximale Temperatur ist.
Wie vorstehend beschrieben, sind bei dem vorliegenden Beispiel die Antriebseinheit und die Getriebeelemente in dem Innenraum des Gehäuses 31 untergebracht. Selbst wenn die Antriebseinheit und die Getriebeelemente gestoppt sind, ist es somit möglich, die Antriebseinheit und die Getriebeelemente durch die Wärme warm zu halten, die von dem Verbrennungsmotor der Antriebseinheit erzeugt wird.
Als Folge hiervon kann verhindert werden, dass die Kraftstoffeffizienz der Fahrzeugkarosserie 11 geringer wird, wenn der Motorkörper 11 erneut gestartet wird, so dass ein übermäßiges Abkühlen der Batterie verhindert wird und infolgedessen der Motorkörper 11 und die Batterie unmittelbar nach einem Neustart derselben mit in etwa den normalen Leistungseigenschaften verwendet werden können.
Weiterhin ist der Innenraum des Gehäuses 31 durch die Trennwände unterteilt, die eine niedrigere Wärmeisolierungseigenschaft als das Gehäuse 31 aufweisen, und durch die Trennwände werden zumindest ein erster Unterteilungsraum und ein zweiter Unterteilungsraum gebildet, die voneinander getrennt sind. Der Motorkörper 11 und die Batterie sind voneinander getrennt in dem ersten Unterteilungsraum und dem zweiten Unterteilungsraum in dem Gehäuse 31 angeordnet.
Hierdurch ist es möglich, den Motorkörper 11 und die Batterie jeweils bei geeigneten Temperaturen warmhalten. Außerdem ist ein dritter Unterteilungsraum, in dem die Getriebeelemente angeordnet sind, durch eine Trennwand gebildet. Hierdurch ist es ebenfalls möglich, die Getriebeelemente bei einer geeigneten Temperatur warmhalten.
Bei dem vorliegenden Beispiel steuert die Steuerung 41 das Öffnen und Schließen der Öffnungs-/Schließelemente auf der Basis der Temperaturen der in dem Gehäuse 31 unterteilt vorgesehenen Unterteilungsräume 42 bis 44, oder auf der Basis der Temperaturen der in den Unterteilungsräumen 42 bis 44 jeweils angeordneten Elemente sowie der Korrelation zwischen den Temperaturen. Hierdurch kann die Steuerung 41 die Unterteilungsräume 42 bis 44 jeweils auf geeignete Temperaturen steuern.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind die vordere Trennwand 32 und die hintere Trennwand 35 mit dem Gehäuse 31 in einem einzigen Stück ausgebildet. Es besteht somit keine Notwendigkeit, die vordere Trennwand 32 und die hintere Trennwand 35 an dem Rahmenelement oder dem Strukturelement des Kraftfahrzeugs 1 anzubringen, um die Trennwand 32 und die hintere Trennwand 35 abzustützen. Hierdurch ist es möglich, die gekapselte Struktur zu vereinfachen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der Bereich des Gehäuses 31, in dem die vordere Trennwand 32 gebildet ist, sowie der Bereich des Gehäuses 31, in dem die hintere Trennwand 35 gebildet ist, an dem Rahmenelement oder dem Strukturelement des Kraftfahrzeugs 1 angebracht sowie von diesem abgestützt. Somit lässt sich das Gehäuse 31 einfach an dem Kraftfahrzeug 1 montieren, und das Gehäuse 31 und die Trennwände können mittels eines einfachen Montagevorgangs zuverlässig von dem Kraftfahrzeug 1 getragen werden.
Es ist möglich, das Gehäuse 31 von dem Kraftfahrzeug 1 in den Bereichen der vorderen Trennwand 32 und der hinteren Trennwand 35 mit größerer Steifigkeit sicher abzustützen. Im Vergleich zu einem Fall, in dem Gehäuseelemente, wie z.B. eine Motorabdeckung und eine untere Abdeckung individuell an dem Rahmenelement oder dem Strukturelement des Kraftfahrzeugs 1 angebracht sind, besteht z.B. keine Notwendigkeit, einen komplizierten Prozess hinzuzufügen oder signifikante Änderungen zum Anbringen des Gehäuses 31 an dem Kraftfahrzeug 1 vorzunehmen.
Bei den vorstehend beschriebenen Beispielen handelt es sich zwar um bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, jedoch versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf diese Beispiele beschränkt ist. Die vorliegende Erfindung soll verschiedene Modifikationen und Änderungen mit umfassen, ohne dass man den Umfang der vorliegenden Erfindung verlässt.
5 zeigt eine Modifizierung der in 2 dargestellten Kapselanordnung 30. Die in 5 dargestellte Kapselanordnung 30 beinhaltet einen Verbindungsweg 51, der zum Verbinden des vorderen Unterteilungsraums 42 direkt mit dem hinteren Unterteilungsraum 44 ausgebildet ist, sowie ein in dem Verbindungsweg 51 angeordnetes Verbindungs-Öffnungs-/Schließelement 52. In diesem Fall ermöglichen die vordere Öffnung 33, die hintere Öffnung 36 und der Verbindungsweg 51, dass der vordere Unterteilungsraum 42, der mittlere Unterteilungs-raum 43 und der hintere Unterteilungsraum 44 direkt miteinander in Verbindung stehen.
Das Öffnen und Schließen der vorderen Öffnung 33, der hinteren Öffnung 36 und des Verbindungswegs 51 werden durch das vordere Öffnungs-/Schließelement 34, das hintere Öffnungs-/Schließelement 37 und das Verbindungs-Öffnungs-/Schließelement 52 individuell gesteuert. Hierdurch können die Unterteilungsräume 42 und 44 die von dem jeweils anderen Unterteilungsraum kommende Wärme jeweils direkt empfangen, ohne dass die Wärme einen dritten Unterteilungsraum durchläuft.
Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Innenraum des Gehäuses 31 in drei Räume unterteilt, und zwar den vorderen Unterteilungsraum 42, in dem der Motorkörper 11 angeordnet ist, den mittleren Unterteilungsraum 43, in dem das Getriebe 12 angeordnet ist, sowie den hinteren Unterteilungsraum 44, in dem die Batteriemodule 23 angeordnet sind.
Alternativ hierzu kann der Innenraum des Gehäuses 31 beispielsweise in zwei Räume unterteilt sein, und zwar den vorderen Unterteilungsraum 42, in dem der Motorkörper 11 und das Getriebe 12 angeordnet sind, und den hinteren Unterteilungsraum 44, in dem die Batteriemodule 23 angeordnet sind.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug (Auto)
2: Fahrzeugkarosserie
3: Frontraum
4: Passagierraum
5: vordere Träger
6: Fußbrett
11: Motorkörper
12: Getriebe
13: Kardanwelle
14: hinteres Differenzialgetriebe
15: Hinterrad (Hinterachse)
16: Luftfilter
17: Ansaugrohr
18: Auspuffrohr
20: Kühler
21: Turbomaschinerie
22: katalytische Maschinerie
23: Batterie
24: Elektromotor
30: Kapselanordnung
31: Gehäuse
32: Trennwand
33: vordere Öffnung
34: vorderes Öffnungs-/Schließelement
35: hintere Trennwand
36: hintere Öffnung
37: hinteres Öffnungs-/Schließelement
38: vorderer Temperatursensor
39: mittlerer Temperatursensor
40: hinterer Temperatursensor
41: Steuerung
42: vorderer Unterteilungsraum
43: mittlerer Unterteilungsraum
44: hinterer Unterteilungsraum
51: Verbindungsweg
52: Verbindungs-Öffnungs-/Schließelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2013119384 A [0004]

Claims

Antriebseinheit mit gekapselter Struktur für ein Fahrzeug, das die Antriebseinheit und ein Getriebeelement (12, 13) beinhaltet, wobei die Antriebseinheit Folgendes aufweist: - einen Verbrennungsmotor, der zum Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemisches in einem Motorkörper (11) sowie zum Abgeben von Antriebskraft ausgebildet ist; und - einen Elektromotor (24), der zum Abgeben einer Antriebskraft unter Nutzung von elektrischer Energie eines elektrischen Generators oder einer Batterie (23) ausgebildet ist, und wobei das Getriebeelement (12, 13) zum Übertragen der Antriebskraft der Antriebseinheit ausgebildet ist, wobei die gekapselte Struktur Folgendes aufweist: - ein wärmeisolierendes Gehäuse (31) mit einem Innenraum, in dem die Antriebseinheit und das Getriebeelement (12, 13) untergebracht sind; und - eine Trennwand (32, 35), die zum Unterteilen des Innenraums des wärmeisolierenden Gehäuses (31) in zumindest einen ersten Unterteilungsraum (42) und einen zweiten Unterteilungsraum (44) ausgebildet ist, die voneinander getrennt sind, wobei zumindest der Motorkörper (11) in dem ersten Unterteilungsraum (42) angeordnet ist und zumindest die Batterie (23) in dem zweiten Unterteilungsraum (44) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, wobei die Trennwand (32, 35) dazu ausgebildet ist, einen dritten Unterteilungsraum (43) zu bilden, in dem das Getriebeelement (12, 13) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gekapselte Struktur ferner Folgendes aufweist: einen Verbindungsweg (51), der dazu ausgebildet ist, zumindest den ersten Unterteilungsraum (42) mit dem zweiten Unterteilungsraum (44) in dem wärmeisolierenden Gehäuse (31) zu verbinden; ein Öffnungs-/Schließelement (52), das zum Öffnen und Schließen des Verbindungswegs (51) ausgebildet ist; und eine Steuerung (41), die zum Steuern des Öffnungs-/Schließelements (52) zum Öffnen und Schließen des Verbindungswegs (51) ausgebildet ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die gekapselte Struktur ferner Folgendes aufweist: - ein erstes Verbindungselement (33), das zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem ersten Unterteilungsraum (42) und dem zweiten Unterteilungsraum (43) ausgebildet ist, ein zweites Verbindungselement (36), das zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem zweiten Unterteilungsraum (43) und einem dritten Unterteilungsraum (44) ausgebildet ist, und ein drittes Verbindungselement (51), das zum Herstellen einer Verbindung zwischen dem dritten Unterteilungsraum (44) und dem ersten Unterteilungsraum (42) in dem wärmeisolierenden Gehäuse (31) ausgebildet ist; - ein erstes Öffnungs-/Schließelement (34), das zum Öffnen und Schließen des ersten Verbindungselements (33) ausgebildet ist, ein zweites Öffnungs-/Schließelement (37), das zum Öffnen und Schließen des zweiten Verbindungselements (36) ausgebildet ist, und ein drittes Öffnungs-/Schließelement (52), das zum Öffnen und Schließen des dritten Verbindungselements (51) ausgebildet ist; und - eine Steuerung (41), die zum Steuern des ersten Öffnungs-/Schließelements (34), des zweiten Öffnungs-/Schließelements (37) und des dritten Öffnungs-/Schließelements (52) ausgebildet ist, um das erste Verbindungselement (34), das zweite Verbindungselement (37) und das dritte Verbindungselement (51) individuell zu öffnen und zu schließen.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Steuerung (41) das Öffnen und Schließen auf der Basis von Temperaturen der in dem wärmeisolierenden Gehäuse (31) unterteilten Unterteilungsräume (42, 43, 44) oder auf der Basis von Temperaturen von in den Unterteilungsräumen (42, 43, 44) angeordneten Elementen steuert.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Trennwand (32, 35) mit dem wärmeisolierenden Gehäuse (31) in einem Stück gebildet ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Trennwand (32, 35) oder ein Teil des wärmeisolierenden Gehäuses (31), in dem die Trennwand (32, 35 gebildet ist, an einem Rahmenelement oder einem Strukturelement (5) eines Fahrzeugs (1) angebracht sowie von diesem abgestützt ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Auspuffrohr (18), Turbomaschinerie (21), ein Schalldämpfer und katalytische Maschinerie (22) der Antriebseinheit außerhalb des wärmeisolierenden Gehäuses (31) angeordnet sind.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in dem wärmeisolierenden Gehäuse (31) Komponenten der Antriebseinheit und des Getriebeelements (12, 13) untergebracht sind, die mit Öl geschmiert werden.