DE102019102878A1 - Antrieb zum Betreiben eines Nebenaggregats eines Fahrzeugs - Google Patents

Antrieb zum Betreiben eines Nebenaggregats eines Fahrzeugs Download PDF

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Abstract

Hybridantrieb (100) zum Betreiben wenigstens eines eine Antriebswelle (12) aufweisenden Nebenaggregats (10) eines Fahrzeugs, mit einem eine Abtriebswelle (22) aufweisenden Verbrennungsmotor (20), einem eine Antrieb-/Abtriebswelle (32) aufweisenden Elektromotor/Generator (30) und einer eine Eingangswelle (42) und eine Ausgangswelle (44) aufweisenden Überholkupplung (40), wobei die Eingangswelle (42) der Überholkupplung (40) als Abschnitt der Abtriebswelle (22) des Verbrennungsmotors (20) ausgebildet oder mit dieser mitdrehend verbunden ist und die Ausgangswelle (44) der Überholkupplung mittels eines ersten Lastübertragungsmittels (50) mit der Antrieb-/Abtriebswelle (32) des Elektromotors/Generators (30) und mittels eines zweiten Lastübertragungsmittels (60) mit der Antriebswelle (12) des Nebenaggregats (10) verbunden ist, sodass das Nebenaggregat (10) zum Betrieb durch den Verbrennungsmotor (20) oder den Elektromotor (30) eingerichtet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Antrieb zum Betreiben eines Nebenaggregats eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Antrieb zum Betreiben wenigstens eines eine Antriebswelle aufweisenden Nebenaggregats eines Fahrzeugs.
  • Als Nebenaggregate eines Fahrzeugs werden diejenigen Energieverbraucher eines Fahrzeugs bezeichnet, die nicht unmittelbar der Bewegung des Fahrzeugs dienen. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Luftkompressor, einen Klimakompressor, eine Hydraulikpumpe oder einen Bremskraftverstärker handeln. Der Antrieb dieser Nebenaggregate erfolgt dabei üblicherweise vom als Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsmotor entweder direkt, z.B. mittels Keilriemen oder Zahnrädern, oder indirekt, z.B. elektrisch oder hydraulisch.
  • Bei militärischen Fahrzeugen besteht nun das besondere Problem, dass die Funktion wenigstens einiger Nebenaggregate auch dann aufrecht erhalten bleiben soll, wenn der Antriebsmotor - beispielsweise im Hinblick auf eine besonders geringe Geräuschentwicklung des Fahrzeugs - ausgeschaltet wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Antrieb zu schaffen, der für den Betrieb wenigstens eines Nebenaggregats auch bei ausgeschaltetem Antriebsmotor eines Fahrzeugs eingerichtet ist und sich insbesondere für die Verwendung in militärischen Fahrzeugen eignet.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Hybridantrieb mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.
  • Grundgedanke der Erfindung ist es, einen vom Antriebsmotor des Fahrzeugs unabhängigen Hybridantrieb bereitzustellen, der ausschließlich zum Betrieb wenigstens eines Nebenaggregats des Fahrzeugs eingerichtet und von dem zur Bewegung des Fahrzeugs eingerichteten Antriebsmotor unabhängig ist.
  • Erfindungsgemäß wird also ein Hybridantrieb zum Betreiben wenigstens eines eine Antriebswelle aufweisenden Nebenaggregats eines Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei der Hybridantrieb einen eine Abtriebswelle aufweisenden Verbrennungsmotor, einen eine Antrieb-/Abtriebswelle aufweisenden Elektromotor/Generator und eine eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle aufweisende Überholkupplung aufweist, wobei die Eingangswelle der Überholkupplung als Abschnitt der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors ausgebildet oder mit dieser mitdrehend verbunden ist und die Ausgangswelle der Überholkupplung mittels eines ersten Lastübertragungsmittels mit der Antrieb-/Abtriebswelle des Elektromotors/Generators und mittels eines zweiten Lastübertragungsmittels mit der Antriebswelle des Nebenaggregats verbunden ist, sodass das Nebenaggregat zum Betrieb durch den Verbrennungsmotor oder den Elektromotor eingerichtet ist.
  • Der Hybridantrieb ist dabei vom Antriebsmotor des Fahrzeugs unabhängig und nimmt bevorzugt ein vom Antriebsmotor des Fahrzeugs getrennt angeordnetes Kompartiment ein.
  • Bevorzugt ist das erste Lastübertragungsmittel und/oder das zweite Lastübertragungsmittel ein Zugmittel, besonders bevorzugt ein Treibriemen oder eine Kette. Speziell kann der Treibriemen als Zahnriemen ausgebildet sein. Alternativ kann das erste Lastübertragungsmittel und/oder das zweite Lastübertragungsmittel auch als Zahnradgetriebe ausgebildet sein.
  • Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass der Elektromotor/Generator mit einer (aufladbaren) Batterie verbunden ist. Wird der Elektromotor/Generator vom Verbrennungsmotor als Generator angetrieben, wird die vom Elektromotor/Generator erzeugte Energie in der als Akkumulator ausgestalteten Batterie gespeichert. Wird der Elektromotor/Generator hingegen als Elektromotor zum Antrieb des wenigstens einen Nebenaggregats verwendet, liefert die an den Elektromotor/Generator angeschlossene Batterie die hierfür notwendige elektrische Energie. Ein besonders bevorzugt vorgesehenes Batteriemanagementsystem überwacht und regelt den Lade- und Entladevorgang der Batterie.
  • Speziell ist eine Steuerung zum wechselseitigen Betrieb von Verbrennungsmotor und Elektromotor vorgesehen, die unter Berücksichtigung der Ladung der Batterie und gegebenenfalls weiterer Parameter, beispielsweise durch den Antrieb des wenigstens einen Nebenaggregats mittels des Verbrennungsmotors oder des Elektromotors/Generators produzierte Wärme oder der damit verbundenen Lautstärke, zwischen dem Antrieb durch den Verbrennungsmotor oder den Elektromotor/Generator schaltet.
  • In diesem Zusammenhang ist insbesondere vorgesehen, dass die Antriebswelle des Nebenaggregats eine die Antriebseite der Antriebswelle mit der Abtriebseite der Antriebswelle verbindende Kupplung aufweist, sodass das Nebenaggregat durch Zugriff der Steuerung auf die Kupplung bei Bedarf zugeschaltet oder abgeschaltet werden kann. Speziell ist dabei eine Ausgestaltung der Kupplung als Magnetkupplung vorgesehen.
  • Das Nebenaggregat ist bevorzugt ein Luftkompressor, ein Klimakompressor oder eine Hydraulikpumpe. Die vorgenannten Nebenaggregate sind bevorzugt gemeinsam vorhanden, wobei deren Antriebswellen durch ein gemeinsames Zugmittel (oder gemeinsames Zahnradgetriebe) angetrieben werden.
  • Schließlich ist ein Fahrzeug mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantrieb vorgesehen. Bei dem Fahrzeug handelt es sich bevorzugt um ein Landfahrzeug, speziell um ein Militärfahrzeug. Das Militärfahrzeug ist insbesondere als Panzer ausgestaltet.
  • Die Ausgestaltung eines militärischen Fahrzeugs mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Hybridantrieb erlaubt einen Antrieb der Nebenaggregate mit einer geringen Geräuschentwicklung, beispielsweise während Schleichfahrten durch den Elektromotor/Generator. Da aber während des (Normal-)Betriebs durch den Verbrennungsmotor nicht nur die Nebenaggregate betrieben, sondern auch der Generator zur Erzeugung elektrischer Energie angetrieben wird, ist das Fahrzeug jederzeit für beide Betriebsarten bereit.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den beigefügten Zeichnungen dargestellten, besonders bevorzugt ausgestalteten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine perspektivische Ansicht eines besonders bevorzugt ausgestalteten Hybridantriebs zum Betreiben eines Nebenaggregats eines Fahrzeugs; und
    • 2 eine schematische Frontalansicht des Hybridantriebs aus 1.
  • 1 zeigt ein besonders bevorzugt ausgestaltetes Ausführungsbeispiel eines Hybridantriebs nach der Erfindung. Insbesondere zeigt 1 eine perspektivische Ansicht eines Hybridantriebs 100 mit einem Verbrennungsmotor 20, einem Elektromotor/Generator 30, die mittels einer Überholkupplung 40 und daran befestigter Zugmittel 50, 60 zum Antreiben einer Mehrzahl von Nebenaggregaten 10 eingerichtet sind.
  • Zum besseren Verständnis und für eine bessere Übersichtlichkeit ist der in 1 dargestellte Hybridantrieb in 2 nochmals in einer Frontalansicht dargestellt, wobei in der Darstellung von 2 auf die Details des Verbrennungsmotors 20 verzichtet worden ist.
  • In 2 ist deutlich zu erkennen, dass die Nebenaggregate 10, die als Luftkompressor 10a, Klimakompressor 10b und als Hydraulikpumpe 10c ausgebildet sind, jeweils - wie auch der Verbrennungsmotor 20 und der Elektromotor/Generator 30 - über jeweils eine Welle verfügen, die als An- oder Abtrieb verwendet werden und mittels des mit der Überholkupplung 40 verbundenen Systems aus Treibriemen 50, 60 miteinander zusammenwirkend verbunden sind.
  • Dabei ist die Abtriebswelle 22 des Verbrennungsmotors 20 zugleich als Eingangswelle 42 der Überholkupplung 40 ausgebildet, wobei die Ausgangswelle 44 der Überholkupplung 40 das erste Lastübertragungsmittel 50 und das zweite Lastübertragungsmittel 60 antreibt, die beide als Treibriemen 50, 60 ausgestaltet sind.
  • So verbindet das erste Lastübertragungsmittel 50 die Ausgangswelle 44 der Überholkupplung 40 mit der Antrieb-/Abtriebswelle 32 des Elektromotors/Generators 30 und das zweite Lastübertragungsmittel 60 die Ausgangswelle 44 der Überholkupplung 40 mit der Antriebswelle 12 der Nebenaggregate 10a, 10b, 10c.
  • Wird nun der Verbrennungsmotor 20 betrieben, treibt dieser mittels der als Eingangswelle 42 der Überholkupplung 40 ausgebildete Abtriebswelle 22 nicht nur die Nebenaggregate 10a, 10b, 10c an, sondern auch den Elektromotor/Generator 30 zur Erzeugung elektrischer Energie an, die in einem mit dem Elektromotor/Generator 30 verbundenen (nicht dargestellten) Energiespeicher gespeichert werden kann.
  • Wird der Verbrennungsmotor 20 ausgeschaltet, damit beispielsweise die von dem Fahrzeug erzeugten Geräusche auf ein Minimum reduziert werden, werden die Nebenaggregate 10a, 10b, 10c allein durch den Elektromotor/Generator 30 betrieben, wobei die Antriebsrichtung der Treibriemen 50, 60 vollständig erhalten bleibt.
  • Der bevorzugte Aufbau des Hybridantriebs 100 ermöglicht somit, dass die Nebenaggregate 10a, 10b, 10c wahlweise vom Verbrennungsmotor 20 oder vom Elektromotor 30 betrieben werden. Dabei müssen, wenn die Antriebswellen 12 der Nebenaggregate 10a, 10b, 10c jeweils mit einer Kupplung ausgestattet sind, nicht alle Nebenaggregate 10a, 10b, 10c gleichzeitig betrieben werden. Vielmehr werden die jeweiligen Kupplungen der Nebenaggregate 10a, 10b, 10c von der Steuerung derart geschaltet, dass nur diejenigen Nebenaggregate 10a, 10b, 10c betrieben werden, an deren Betrieb ein momentaner Bedarf besteht. Dieses bedeutet wiederum nicht, dass sämtliche Nebenaggregate 10a, 10b, 10c mit einer solchen Kupplung ausgestattet sein müssen, sondern nur diejenigen, deren Betrieb nicht jederzeit notwendig ist. Im Übrigen können alle Nebenaggregate 10a, 10b, 10c außer Betrieb genommen werden, wenn der Hybridantrieb 100 außer Betrieb genommen wird.

Claims (15)

  1. Hybridantrieb (100) zum Betreiben wenigstens eines eine Antriebswelle (12) aufweisenden Nebenaggregats (10) eines Fahrzeugs, mit - einem eine Abtriebswelle (22) aufweisenden Verbrennungsmotor (20), - einem eine Antrieb-/Abtriebswelle (32) aufweisenden Elektromotor/Generator (30) und - einer eine Eingangswelle (42) und eine Ausgangswelle (44) aufweisenden Überholkupplung (40), wobei - die Eingangswelle (42) der Überholkupplung (40) als Abschnitt der Abtriebswelle (22) des Verbrennungsmotors (20) ausgebildet oder mit dieser mitdrehend verbunden ist und - die Ausgangswelle (44) der Überholkupplung mittels eines ersten Lastübertragungsmittels (50) mit der Antrieb-/Abtriebswelle (32) des Elektromotors/Generators (30) und mittels eines zweiten Lastübertragungsmittels (60) mit der Antriebswelle (12) des Nebenaggregats (10) verbunden ist, so dass das Nebenaggregat (10) zum Betrieb durch den Verbrennungsmotor (20) oder den Elektromotor (30) eingerichtet ist.
  2. Hybridantrieb (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lastübertragungsmittel (50) und/oder das zweite Lastübertragungsmittel (60) ein Zugmittel ist.
  3. Hybridantrieb (100) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel ein Treibriemen oder eine Kette ist.
  4. Hybridantrieb (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lastübertragungsmittel (50) und/oder das zweite Lastübertragungsmittel (60) ein Zahnradgetriebe ist.
  5. Hybridantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (12) des Nebenaggregats (10) eine deren Antriebseite mit der Abtriebseite verbindende Kupplung aufweist.
  6. Hybridantrieb (100) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung eine Magnetkupplung ist.
  7. Hybridantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einer mit dem Elektromotor/Generator verbundenen Batterie.
  8. Hybridantrieb (100) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch ein Batteriemanagementsystem.
  9. Hybridantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Steuerung zum wechselseitigen Betrieb von Verbrennungsmotor (20) und Elektromotor (30).
  10. Hybridantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenaggregat (10) ein Luftkompressor (10a), ein Klimakompressor (10b) oder eine Hydraulikpumpe (10c) ist.
  11. Fahrzeug mit einem Hybridantrieb (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  12. Fahrzeug nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Hybridantrieb vom Antriebsmotor des Fahrzeugs unabhängig ist.
  13. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Landfahrzeug ist.
  14. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Fahrzeug ein Militärfahrzeug ist.
  15. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 11 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Panzer ist.
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