DE102018128217A1 - Hybrid-Antriebsanordnung sowie Verfahren zum Betreiben einer Hybrid-Antriebsanordnung - Google Patents

Hybrid-Antriebsanordnung sowie Verfahren zum Betreiben einer Hybrid-Antriebsanordnung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Antriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung.Ein Hybrid-Antriebsanordnung (1) für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, umfasst eine Verbrennungskraftmaschine (2), eine erste elektrische Maschine (3), eine Trennkupplung (5), eine zweite elektrische Maschine (4) und eine Abtriebseinrichtung (6) sowie eine Steuerungseinrichtung (20), die dazu eingerichtet ist, bei Anforderung eines definierten Bremsmoments an der Abtriebseinrichtung die Trennkupplung (5) zu schließen bzw. geschlossen zu halten, so dass ein Schleppmoment von der Verbrennungskraftmaschine (2) auf die Abtriebseinrichtung (6) zwecks deren negativer Beschleunigung leitbar ist.Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der hier vorgeschlagenen Hybrid-Antriebsanordnung sowie dem Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung sind eine umfangreiche Auswahl an Betriebsmodi realisierbar in denen die Elemente der Hybrid-Antriebsanordnung in effektiver Weise nutzbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Antriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges,
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung.
  • Aus dem Stand der Technik sind Hybrid-Antriebsanordnungen bekannt, bei denen eine Verbrennungskraftmaschine mittels einer Trennkupplung an eine Abtriebseeinrichtung, wie z.B. ein Rad eines Kraftfahrzeugs gekoppelt ist, um Drehmoment zu übertragen, wobei auch bei hohen Bremsmoment-Anforderung üblicherweise die Trennkupplung geöffnet wird und eine mechanische Bremseinheit das benötigte Bremsmoment bewirkt. Die Bremseinheit stellt dabei im Wesentlichen das gesamte benötigte Bremsmoment bereit.
  • Weiterhin offenbart die US 2013/0029805 A1 eine Hybrid-Antriebsanordnung mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer elektrischen Maschine und einer Trennkupplung, sowie mit einem Drehzahl-Sensor und einer Steuerungseinrichtung, die dazu eingerichtet ist, in Abhängigkeit der gewünschten Drehzahl-Verhältnisse die Trennkupplung zu öffnen bzw. zu schließen.
    Durch die Anzahl der Antriebsmaschinen sind jedoch der Anzahl der Betriebsmodi der Hybrid-Antriebsanordnung Grenzen gesetzt.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Hybrid-Antriebsanordnungen sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung zur Verfügung zu stellen, die in einfacher Weise eine umfangreiche Auswahl an Betriebsmodi mit effizienter Nutzung, insbesondere mit einer Mehrfachfunktion, der Hybrid-Antriebsanordnung kombiniert.
  • Die Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsanordnung nach Anspruch 1 sowie das Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung nach Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Hybrid-Antriebsanordnung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 angegeben.
  • Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
  • Die Erfindung betrifft eine Hybrid-Antriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, mit einer Verbrennungskraftmaschine, einer ersten elektrischen Maschine, einer Trennkupplung, einer zweiten elektrische Maschine und mit einer Abtriebseinrichtung sowie mit einer Steuerungseinrichtung. Die Steuerungseinrichtung ist dazu eingerichtet, bei Anforderung eines definierten Bremsmoments an der Abtriebseinrichtung die Trennkupplung zu schließen bzw. geschlossen zu halten, so dass ein Schleppmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf die Abtriebseinrichtung zwecks deren negativer Beschleunigung leitbar ist.
    Die Antriebseinrichtung kann im Wesentlichen als eine angetriebene Achse bzw. als ein Rad eines Kraftfahrzeugs ausgestaltet sein.
    Entsprechend ist die Steuerungseinrichtung mit einer Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Trennkupplung verbunden, um diese bei Anforderung des Bremsmoments sicher in geschlossener Stellung halten zu können bzw. schnellstens zu schließen.
    Die Verbrennungskraftmaschine, die Trennkupplung, die erste elektrische Maschine und die Abtriebseinrichtung sind dabei vorzugsweise in Reihe angeordnet, so dass bei Öffnung der Trennkupplung der Drehmoment-Übertragungspfad zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der Abtriebseinrichtung geöffnet werden kann. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, die Schließung der Trennkupplung sicherzustellen bzw. zu veranlassen, wenn zumindest eine hohe Bremsmoment-Anforderung vorliegt, wie zum Beispiel bei einer durchzuführenden Notbremsung bzw. Gefahrenbremsung. Diese hohe Bremsmoment-Anforderung kann zum Beispiel einem Bremsmoment entsprechen, welches in Anbetracht der aktuellen kinetischen Energie und/oder potentiellen Energie des zu bremsenden Kraftfahrzeugs notwendig ist, um dieses innerhalb einer Sekunde auf lediglich ein Viertel der aktuellen Geschwindigkeit zu bremsen.
    Die erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsanordnung hat den Vorteil, dass sie aufgrund der Anordnung von zwei elektrischen Maschinen, vorzugsweise in Reihenschaltung vor und hinter der Trennkupplung, diverse Betriebsmodi realisieren kann, wie zum Beispiel Betriebsmodi für rein elektrisches Fahren, Rekuperieren, elektrisches Laden beim Antrieb durch Verbrennungsaggregat, rein verbrennungsmotorischer Antrieb und weitere.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst die Hybrid-Antriebsanordnung des Weiteren eine mechanische Bremseinrichtung, mit der ebenfalls ein bremsendes Drehmoment an der Abtriebseinrichtung realisierbar ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Verbrennungskraftmaschine, die erste elektrische Maschine, die Trennkupplung, die zweite elektrische Maschine und die Abtriebseinrichtung in einem gemeinsamen Drehmoment-Übertragungspfad in Reihe angeordnet.
  • Des Weiteren wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung zur Verfügung gestellt, das eine erfindungsgemäße Hybrid-Antriebsanordnung für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges aufweist, wobei bei Anforderung eines definierten Bremsmoments an der Abtriebseinrichtung die Trennkupplung geschlossen wird bzw. geschlossen gehalten wird, so dass ein Schleppmoment von der Verbrennungskraftmaschine auf die Abtriebseinrichtung zwecks deren negative Beschleunigung geleitet wird.
  • Dabei kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung zumindest bei Anforderung eines definierten Bremsmoments außerdem die folgenden Schritte aufweisen:
    • - Anforderung eines großen Bremsmoments,
    • - Verzögerung des Kraftfahrzeugs durch Betätigung einer mechanischen Bremseinrichtung,
    • - Schließung oder geschlossen Halten der Trennkupplung zur zusätzlichen Verzögerung des Kraftfahrzeugs durch das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine.
    Bei einem Bremsvorgang, welcher das Kraftfahrzeug zum Stillstand bringt, kann vorgesehen sein, dass die Steuerungseinrichtung die Trennkupplung im Stillstand wieder öffnet.
    Weiterhin kann ein aus dem Stillstand erfolgendes Anfahren mittels der mit der Abtriebseinrichtung fest verbunden elektrischen Maschine realisiert werden, wobei die rotierbaren Elemente der Verbrennungskraftmaschine hier aufgrund der geöffneten Trennkupplung nicht mit beschleunigt werden müssen.
  • Es kann weiterhin erfindungsgemäß ein Computerprogramm insbesondere eine Anwendungssoftware, vorgesehen sein, welches in einen internen, insbesondere nicht flüchtigen, Speicher eines digitalen Computers geladen werden kann, insbesondere einer Steuerungseinrichtung einer erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung, und welches einen Computerprogrammcode umfasst, der - wenn vom digitalen Computer ausgeführt - zumindest die Schritte ausführt:
    • - Feststellung einer Anforderung eines definierten Bremsmoments an der Abtriebseinrichtung,
    • - Generierung eines Befehls zur Schließung der Trennkupplung bzw. zum Halten der Trennkupplung im geschlossenen Zustand, sowie
    • - Generierung eines Befehls zum Öffnen der Trennkupplung bei Verringerung des angeforderten Bremsmomentes unter einen definierten Wert.
    Entsprechend ist das erfindungsgemäße Computerprogramm eingerichtet, zumindest einige Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen bzw. dabei zu unterstützen.
  • Entsprechend ist das Computerprogramm dazu eingerichtet, automatisch bei erhöhter Bremsanforderung das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine zur Bremsung des Kraftfahrzeuges zu nutzen.
  • Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung, welche eine bevorzugte Ausgestaltung zeigt, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematische Zeichnung in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass das in der Zeichnung gezeigte Ausführungsbeispiel nicht auf die dargestellten Maße eingeschränkt ist. Es ist dargestellt in
    • 1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung.
  • Die Hybrid-Antriebsanordnung 1 umfasst eine Verbrennungskraftmaschine 2, eine erste elektrische Maschine 3, eine zweite elektrische Maschine 4, eine Trennkupplung 5 sowie ein Abtriebseinrichtung 6.
    Die Elemente 2, 3, 4, 5, 6 der Hybrid-Antriebsanordnung 1 sind in Reihe, koaxial zu einer gemeinsamen Rotationsachse 10, angeordnet.
    Die erste elektrische Maschine 3 ist drehfest mit der Verbrennungskraftmaschine 2 verbunden, wobei die zweite elektrische Maschine 4 drehfest mit der als Rad eines Kraftfahrzeugs ausgestalteten Abtriebseinrichtung 6 verbunden ist. Die Trennkupplung 5 ist dabei entlang des Drehmoment-Übertragungspfades zwischen den beiden elektrischen Maschinen 3, 4 angeordnet, wobei mittels der Trennkupplung 5 bzw. dem Schließen der Trennkupplung 5 der Drehmoment-Übertragungspfad zwischen der zweiten elektrischen Maschine 4 bzw. der Verbrennungskraftmaschine 2 und der Abtriebseinrichtung 6 geschlossen werden kann. Dazu ist die erste elektrische Maschine 3 mit einer ersten Trennkupplungsseite 11 drehfest verbunden und die zweite elektrischen Maschine 4 mit einer zweiten Trennkupplungsseite 12 drehfest verbunden.
    Demnach ist die zweite elektrische Maschine 4 bei Betrieb der Hybrid-Antriebsanordnung 1, bei geöffneter Trennkupplung 5, als Antriebseinheit der Hybrid-Antriebsanordnung 1 vorgesehen. Bei Schließung der Trennkupplung 5, z.B. über eine Steuerungseinrichtung 20, ist es möglich, die erste elektrische Maschine 3 und/oder die Verbrennungskraftmaschine 2 ebenfalls als eine Antriebseinheit zu nutzen, um ein hohes Drehmoment an der Abtriebseinrichtung 6 zu realisieren.
    Es ist vorgesehen, dass die Steuerungseinrichtung 20 dazu eingerichtet ist, bei Anforderung eines definierten Bremsmoments an der Abtriebseinrichtung 6 die Trennkupplung 5 zu schließen bzw. geschlossen zu halten. Damit wird ein Schleppmoment von der Verbrennungskraftmaschine 2 auf die Abtriebseinrichtung 6 zwecks deren negativer Beschleunigung aufgebracht. Das Schleppmoment der Verbrennungskraftmaschine 2 kann dabei insbesondere dazu genutzt werden, eine mechanische Bremseinrichtung (nicht dargestellt) dabei zu unterstützen, z.B. eine Notbremsung bzw. Gefahrenbremsung durchzuführen.
  • Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der hier vorgeschlagenen Hybrid-Antriebsanordnung sowie dem Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebsanordnung ist eine umfangreiche Auswahl an Betriebsmodi realisierbar, wobei die einzelnen Elemente der erfindungsgemäßen in Hybrid-Antriebsanordnung effizient, insbesondere mit Mehrfachfunktion, nutzbar sind.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybrid-Antriebsanordnung
    2
    Verbrennungskraftmaschine
    3
    erste elektrische Maschine
    4
    zweite elektrische Maschine
    5
    Trennkupplung
    6
    Abtriebseinrichtung
    10
    Rotationsachse
    11
    erste Trennkupplungsseite
    12
    zweite Trennkupplungsseite
    20
    Steuerungseinrichtung
  • 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
    • US 2013/0029805 A1 [0004]

Claims (4)

  1. Hybrid-Antriebsanordnung (1) für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, mit einer Verbrennungskraftmaschine (2), einer ersten elektrischen Maschine (3), einer Trennkupplung (5), einer zweiten elektrischen Maschine (4) und mit einer Abtriebseinrichtung (6) sowie mit einer Steuerungseinrichtung (20), die dazu eingerichtet ist, bei Anforderung eines definierten Bremsmoments an der Abtriebseinrichtung die Trennkupplung (5) zu schließen bzw. geschlossen zu halten, so dass ein Schleppmoment von der Verbrennungskraftmaschine (2) auf die Abtriebseinrichtung (6) zwecks deren negativer Beschleunigung leitbar ist.
  2. Hybrid-Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hybrid-Antriebsanordnung (1) des Weiteren eine mechanische Bremseinrichtung umfasst, mit der ebenfalls ein bremsendes Drehmoment an der Abtriebseinrichtung (6) realisierbar ist.
  3. Hybrid-Antriebsanordnung (1) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (2), die erste elektrische Maschine (3), die Trennkupplung (5), die zweite elektrische Maschine (4) und die Abtriebseinrichtung (6) in einem gemeinsamen Drehmoment-Übertragungspfad in Reihe angeordnet sind.
  4. Verfahren zum Betreiben einer Hybrid-Antriebsanordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 1-3, bei dem eine Hybrid-Antriebsanordnung (1) für einen Antriebsstrang eines elektrisch antreibbaren Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Hybridkraftfahrzeuges, gemäß einem der Ansprüche 1-3 zur Verfügung gestellt wird und bei Anforderung eines definierten Bremsmoments an der Abtriebseinrichtung (6) die Trennkupplung (5) geschlossen wird bzw. geschlossen gehalten wird, so dass ein Schleppmoment von der Verbrennungskraftmaschine (2) auf die Abtriebseinrichtung (6) zwecks deren negative Beschleunigung geleitet wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20130029805A1 (en) 2011-07-27 2013-01-31 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Drive control apparatus for vehicle and method of controlling drive apparatus for vehicle

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