DE102019119655A1

DE102019119655A1 - Anordnung und Verfahren zur Kopplung eines Motors zumindest mit einem Antriebsstrang

Info

Publication number: DE102019119655A1
Application number: DE102019119655.8A
Authority: DE
Inventors: Magnus Böh; Stephan Werker; Fabian Zaschke
Original assignee: Hanon Systems Corp
Current assignee: Hanon Systems Corp
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2021-01-21

Abstract

Der Erfindung, welche eine Anordnung und ein Verfahren zur Kopplung eines Motors (2) zumindest mit einem Antriebsstrang (8) betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lösung anzugeben, womit eine einfache, robuste und kostengünstige Kopplung zwischen Motor (2) und Antriebsstrang (8) erreicht wird. Diese Aufgabe wird anordnungsseitig dadurch gelöst, dass zwischen dem Motor (2) und dem Antriebsstrang (8) des Fahrzeuges ein erstes Mittel (9) zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung angeordnet ist und dass zwischen dem Motor (2) und einem Nebenaggregat (3) des Fahrzeuges ein zweites Mittel (10) zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung angeordnet ist. Die Aufgabe wird verfahrensseitig dadurch gelöst, dass eine von der Drehrichtung des Motors (2) abhängige Kopplung des Motors (2) mit dem Antriebsstrang (8) des Fahrzeuges oder einem Nebenaggregat (3) des Fahrzeuges erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kopplung eines Motors zumindest mit einem Antriebsstrang, wobei der Motor zumindest zeitweise mit einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges zur Kraftübertragung verbunden angeordnet ist.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Kopplung eines Motors zumindest mit einem Antriebsstrang eines Motors, bei welchem ein von einem Motor erzeugtes Drehmoment M_M zumindest zeitweise auf den Antriebsstrang eines Fahrzeuges übertragen wird.
Hierbei soll unter dem Begriff einer Kraftübertragung eine Möglichkeit verstanden werden, eine von einem Motor erzeugte Kraft beziehungsweise ein Drehmoment auf eine Baugruppe, wie einen Antriebstrang in einem Fahrzeug, zu übertragen.
Als ein Antriebsstrang eines Fahrzeuges werden diejenigen Komponenten bezeichnet, welche im Fahrzeug genutzt werden, um eine von einem Antriebsmotor erzeugte Leistung über verschiedene Baugruppen des Fahrzeuges bis hin zur Straße zu übertragen.
Zu einem derartigen Antriebsstrang zählen neben dem Motor beispielsweise Baugruppen, wie die Kupplung, das Fahrzeuggetriebe, eine Antriebswelle, ein Differential, Steckachsen und Räder.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass für eine Klimatisierung von Fahrzeugen sogenannte Klimakompressoren zum Einsatz kommen, welche mittels eines Elektromotors angetrieben werden. Dies gilt insbesondere auch für elektrisch oder zumindest teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge, wie beispielsweise Elektroautos oder Fahrzeug mit einem Hybridantrieb.
Aufgrund von stetig steigenden klimatischen Anforderungen in derartigen Fahrzeugen, beispielsweise für eine Kühlung einer Traktionsbatterie während des Ladevorgangs im Fahrzeug, und auch zur Verbesserung des Komforts für alle Fahrzeuginsassen steigen auch die Leistungsanforderungen an den den Klimakompressor antreibenden Elektromotor. Somit kommen zwischenzeitlich Elektromotoren mit einer Leistung von etwa 10 kW zum Einsatz.
Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, verschiedene Antriebsquellen in einem Fahrzeug zu kombinieren beziehungsweise zu einem gemeinsamen Antriebssystem zusammenzuführen.
So ist beispielsweise aus der DE 10 2012 010 171 A1 ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Elektromotor und einem zweiten Elektromotor bekannt. Hierbei soll die Aufgabe gelöst werden, dass ein effizientes Antriebssystem für Kraftfahrzeuge geschaffen werden soll.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Rotor eines ersten Elektromotors entweder direkt mit einem Abtrieb verbunden ist oder über wenigstens ein erstes Schaltelement lösbar mit einem Abtrieb verbunden wird.
Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Rotor eines zweiten Elektromotors direkt oder über eine Schaltvorrichtung lösbar mit wenigstens einem Aggregat verbunden ist und dass der Rotor des zweiten Elektromotors entweder mit einem Zentralrad eines Planetengetriebes oder sowohl mit dem Zentralrad eines Planetengetriebes als auch über ein zweites Schaltelement lösbar mit dem Rotor des ersten Elektromotors verbunden werden kann.
Offenbart ist es, dass der Abtrieb mit dem Außenrad des Planetengetriebes verbunden ist und dass sich zwischen dem Außenrad und dem Zentralrad des Planetengetriebes wenigstens ein Planetenrad befindet. Darüber hinaus ist der Steg des Planetengetriebes als Planetenträger über eine Schalteinrichtung mit einem feststehenden Teil lösbar verbindbar.
Ein Nachteil derartiger bekannter Konzepte, welche Nebenaggregatmotoren zur Traktion nutzen, liegt darin, dass diese mit einem hohen mechanischen Aufwand und somit entsprechenden Kosten verbunden sind, da diese Konzepte aufwendige Kupplungen benötigen, welche bei einem entsprechenden Bedarf den Motor des Nebenaggregats mit dem Traktionsmotor oder einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges verbinden.
Bei Konzepten, bei denen der Antriebsmotor die komplette Traktionsleistung zu jedem Zeitpunkt allein bereitstellen muss, ist es notwendig diesen Antriebsmotor entsprechend leistungsstark zu dimensionieren, wobei mit einer steigenden Antriebsleistung auch die Kosten für derartige Motoren steigen.
Somit besteht ein Bedarf zur Verbesserung der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen zur Kopplung eines Motors zumindest mit einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung und ein Verfahren zur Kopplung eines Motors zumindest mit einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges anzugeben, womit eine einfache, robuste und kostengünstige Kopplung zwischen Motor und Antriebsstrang erreicht wird.
Außerdem soll es möglich werden, die Dimensionierung des Antriebsmotors zu reduzieren, da Leistungsspitzen im Antriebsstrang durch ein Zuschalten des gekoppelten Motors abgefangen werden können. Ein derartiger Motor soll ein Nebenaggregat in einem Fahrzeug antreiben.
Die Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 5 der selbstständigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben
Zur Lösung der Aufgabe ist es vorgesehen, dass ein Motor mit einem Antriebsstrang in einem Fahrzeug oder alternativ mit einem Nebenaggregat in dem Fahrzeug verbunden werden kann.
Hierfür wird zwischen dem Motor und dem Antriebsstrang des Fahrzeuges ein erstes Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung angeordnet. Außerdem kann zwischen dem Motor und einem Nebenaggregat des Fahrzeuges ein zweites Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung angeordnet werden.
Derart wird es möglich, dass der Motor für eine erste Betriebsart über das erste Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung die von diesem Motor bereitgestellte Leistung beziehungsweise ein Drehmoment auf den Antriebsstrang des Fahrzeuges übertragen kann. Außerdem wird es möglich, dass der Motor für eine von der ersten Betriebsart abweichende zweite Betriebsart über das zweite Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung die von diesem Motor bereitgestellte Leistung beziehungsweise ein Drehmoment auf ein Nebenaggregat des Fahrzeuges übertragen kann.
Nicht vorgesehen ist es, dass der Motor die bereitgestellte Leistung beziehungsweise das Drehmoment über das erste und das zweite Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung gleichzeitig übertragen kann.
Somit kann eine gezielte Ansteuerung des Motors entweder für die erste Betriebsart oder für die zweite Betriebsart vorgenommen werden.
Vorgesehen ist es, dass die Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung in einer ersten Drehrichtung einen Kraftschluss bereitstellen und in einer zweiten Drehrichtung einen Freilauf bereitstellen. Somit kann das Mittel in einer ersten Drehrichtung eine vom Motor erzeugte Kraft beziehungsweise ein Drehmoment beispielsweise auf einen Antriebsstrang eines Fahrzeuges übertragen, während das Mittel in einer zweiten Drehrichtung keine Kraft beziehungsweise kein Drehmoment auf einen Antriebsstrang übertragen kann.
Diese beiden Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung werden jeweils eingangsseitig mit der Achse des Motors kraftschlüssig verbunden. Ausgangsseitig werden die Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung zum einen mit dem Antriebsstrang des Fahrzeuges und zum anderen mit einem Nebenaggregat, wie einem Kältemittelverdichter, verbunden.
Der Einsatz der beiden Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung erfolgt derart, dass in einer ersten Drehrichtung des Motors, einer ersten Betriebsart, beispielsweise nur das erste Mittel eine Kraft beziehungsweise ein Drehmoment überträgt, während das zweite Mittel im Freilaufbetrieb ist und keine Kraft beziehungsweise kein Drehmoment übertragen kann. Weiterhin ist es vorgesehen, dass in einer zweiten Drehrichtung des Motors, welche der ersten Drehrichtung entgegengesetzt ist, nur das zweite Mittel eine Kraft beziehungsweise ein Drehmoment überträgt, während das erste Mittel im Freilaufbetrieb ist und keine Kraft beziehungsweise kein Drehmoment übertragen kann.
Derart wird eine von der Drehrichtung des Motors abhängige Kraftübertragung des Motors entweder auf den Antriebsstrang oder auf das Nebenaggregat sichergestellt. Somit ist es nur notwendig, die Drehrichtung des Motors zu wählen, um zwischen den beiden möglichen Betriebsarten, Antrieb des Nebenaggregats oder Unterstützung des Antriebsstrangs, umzuschalten.
Außerdem kann die Drehzahl des Motors in jeder Drehrichtung des Motors frei gewählt werden, beispielsweise um eine vorgegebene Kühlleistung des Kältemittelverdichters zu erreichen oder um in einem Moment, in welchem eine hohe Antriebsleistung im Fahrzeug bereitgestellt werden soll, den Antriebsmotor über den Antriebsstrang mit einem entsprechenden Drehmoment zu unterstützen.
Vorgesehen ist es, dass der Motor ein Elektromotor ist. Somit kann ein einfaches Umschalten der Drehrichtung des Motors in einer kurzen Zeit realisiert werden. Außerdem ist eine Drehzahlregelung und Drehmomentregelung ebenfalls einfach realisierbar. Als ein derartiger Elektromotor kommt beispielsweise ein in einem Kältemittelverdichter eingesetzter Elektromotor zum Einsatz, dessen Leistung beispielsweise in einem Bereich von etwa 10 kW liegen kann. Eine Beschränkung auf einen Motor eines Kältemittelverdichters ist nicht gegeben. Möglich ist der Einsatz jedes entsprechend leistungsstarken Elektromotors, welcher im Fahrzeug üblicherweise in irgendeinem Nebenaggregat genutzt werden kann.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile von Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:

1: ein Antriebskonzept aus dem Stand der Technik,
2: ein erfindungsgemäßes Antriebskonzept,
3: eine erste Betriebsart zum Betrieb eines Nebenaggregats,
4: eine zweite Betriebsart zur Unterstützung eines Antriebsstrangs in einem Fahrzeug,
5: ein Beispiel für eine Realisierung eines Mittels zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung,
6: zwei Diagramme der Drehzahlen des Antriebsmotors sowie des Motors in einem zeitlichen Verlauf und
7: einen Verfahrensablauf zur Steuerung des Motors.

In der vorliegenden Erfindung geht es insbesondere darum, dass ein Motor mit einem Antriebsstrang in einem Fahrzeug oder alternativ mit einem Nebenaggregat in dem Fahrzeug ohne den Bedarf einer aufwendigen mechanischen Baugruppe, wie einer Kupplung, verbunden werden kann.
In der 1 ist ein Antriebskonzept aus dem Stand der Technik dargestellt. Eine Batterie 1, wie eine Hochvoltbatterie (800 Volt, 500 Volt, 48 Volt), eines Fahrzeuges ist zur Spannungsversorgung eines Motors 2 in einem Nebenaggregat 3, wie einem Kältemittelverdichter, über einen ersten Inverter 4 mit dem Motor 2 verbunden.
Der Motor 2 ist mit seiner Antriebswelle 6 beispielsweise mit einem nicht dargestellten Kältemittelverdichter eines Fahrzeuges verbunden.
Die Batterie 1 ist weiterhin über einen zweiten Inverter 5 mit einem Antriebsmotor 7 eines Fahrzeuges verbunden, welcher sein Drehmoment an den Antriebsstrang 8 des Fahrzeuges zum Antrieb des Fahrzeuges abgibt.
Vorgesehen ist es, in diesem Antriebskonzept aus dem Stand der Technik den Antrieb des Fahrzeuges durch eine Steuerung des Antriebsmotors 7 mittels einer nicht dargestellten zentralen Steuerung über den zweiten Inverter 5 zu realisieren. Weiterhin ist es vorgesehen, den Betrieb des Kältemittelverdichters durch die zentrale Steuerung, über den ersten Inverter 4 und den Motor 2 zu gewährleisten.
Bei diesen aktuell auf dem Markt befindlichen Konzepten unterstützt ein Motor 2 eines Nebenaggregats 3, wie beispielsweise ein Motor 2 eines Klimakompressors beziehungsweise Kältemittelverdichters, die Traktion eines Fahrzeuges also einen Antriebsstrang 8 des Fahrzeuges nicht. Somit muss der Antriebsmotor 7 die komplette Traktionsleitung zu jedem Zeitpunkt allein bereitstellen und muss daher entsprechend leistungsstark ausgelegt werden.
In der 2 ist ein erfindungsgemäßes Antriebskonzept gezeigt. In diesem Antriebskonzept ist es vorgesehen, dass der Motor 2 einen Antriebsstrang 8 und somit den Antriebsmotor 7 eines Fahrzeuges unterstützt.
Ebenso wie in der 1 ist die Batterie 1 über den ersten Inverter 4 mit dem Motor 2 verbunden. Weiterhin ist die Batterie 1 über den zweiten Inverter 5 mit dem Antriebsmotor 7 verbunden. Auch in dieser Variante erfolgt eine entsprechende Steuerung aller Einheiten mittels einer nicht dargestellten zentralen Steuereinheit des Fahrzeuges.
Im Unterschied zur 1 ist der Motor 2 mit seiner Antriebswelle 6 über ein erstes Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 mit dem Antriebsstrang 8 beziehungsweise dem Antriebsmotor 7 verbunden. Hierbei kann das erste Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9, wie in der 2 gezeigt, über eine erste Welle 11 mit dem Antriebsmotor 7 verbunden sein, welcher seinerseits mit dem Antriebsstrang 8 verbunden ist. Alternativ kann das erste Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 direkt mit dem Antriebsstrang 8 verbunden sein. In jedem Fall ist es vorgesehen, dass der Motor 2 sein erzeugtes Drehmoment über das erste Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 dem Antriebsstrang 8 zuführt und derart den Antriebsmotor 7 unterstützt.
Der Motor 2 ist mit seiner Antriebswelle 6 auch mit einem zweiten Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 10 verbunden. Das Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 10 ist mittels einer zweiten Welle 12 mit einem nicht dargestellten Nebenaggregat 3, wie einem Kältemittelverdichter, verbunden, so dass der Motor 2 sein erzeugtes Drehmoment über das zweite Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 10 dem Kältemittelverdichter zuführen kann.
Wie in der 2 dargestellt ist, sind die beiden Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 und 10 derart mit der Antriebswelle 6 des Motors 2 verbunden, dass in einer ersten Drehrichtung des Motors 2 ein erstes Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 oder 10 eine Kraftübertragung realisiert, während das zweite Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 oder 10 im Freilaufbetrieb arbeitet.
Außerdem wird in einer zweiten Drehrichtung des Motors 2 mittels eines zweiten Mittels zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 oder 10 eine Kraftübertragung realisiert, während das erste Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 oder 10 im Freilaufbetrieb arbeitet.
Die 3 zeigt eine zweite Betriebsart 18 zum Betrieb eines Nebenaggregats 3 gemäß der Erfindung. In dieser Betriebsart ist der Betrieb des Nebenaggregats 3 vorgesehen, so dass der Motor 2 sein Drehmoment über seine Antriebswelle 6, das zweite Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 10 und über die zweite Welle 12 an das Nebenaggregat 3 überträgt.
Das erste Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 ist im Freilaufbetrieb und überträgt somit keine Kraft beziehungsweise kein Drehmoment. Der nicht dargestellte Antriebsmotor 7 muss das zum Antrieb des Fahrzeuges benötigte Drehmoment selbstständig bereitstellen. Im Beispiel dreht sich der Antriebsmotor 7 mit einer Drehzahl n_A von - 5.000 Umdrehungen pro Minute (engl. revolutions per minute; rpm), wobei das Vorzeichen Minus eine bestimmte Drehrichtung des Antriebsmotor 7 anzeigt, welche von der aktuellen Drehrichtung des Motors 2 in dieser zweiten Betriebsart 18 verschieden ist.
Der Motor 2 dreht sich im Beispiel mit einer Drehzahl _M von 10.000 Umdrehungen pro Minute. Diese Drehzahl wird über das zweite Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 10 direkt an das Nebenaggregat 3 übertragen, da das zweite Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 10 einen Kraftschluss zwischen der Antriebswelle 6 des Motors 2 und der zweiten Welle 12, welche mit dem Nebenaggregat 3 verbunden ist, herstellt. Somit dreht sich das Nebenaggregat 3 mit einer Drehzahl n_N von 10.000 Umdrehungen pro Minute.
Der in der 3 dargestellte Pfeil zeigt die Richtung des Kraftflusses des vom Motor 2 erzeugten Drehmoments in Richtung des nicht dargestellten Nebenaggregats 3 in dieser zweiten Betriebsart 18 an.
In der 4 ist eine erste Betriebsart 17 zur Unterstützung eines Antriebsstrangs 8 gemäß der Erfindung in einem Fahrzeug dargestellt. In dieser ersten Betriebsart 17 ist eine Unterstützung des Antriebsmotors 7 beziehungsweise des Antriebsstrangs 8 vorgesehen, so dass der Motor 2 sein Drehmoment über seine Antriebswelle 6, das erste Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 und über die erste Welle 11 an den nicht dargestellten Antriebsstrang 8 überträgt.
Der nicht dargestellte Antriebsmotor 7, welcher einen Teil des zum Antrieb des Fahrzeuges benötigten Drehmoments bereitstellt, wird durch das vom Motor 2 zusätzlich erzeugte Drehmoment unterstützt. Diese Unterstützung erfolgt beispielsweise in einer Zeitspanne, in welcher eine hohe Anforderung an das Drehmoment beziehungsweise die Antriebsleistung des Fahrzeuges gestellt wird, wie es beispielsweise bei einem Beschleunigungsvorgang der Fall ist.
Das zweite Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 10 ist im Freilaufbetrieb und überträgt somit keine Kraft beziehungsweise kein Drehmoment zum Nebenaggregat 3.
Im Beispiel der 4 dreht sich der Antriebsmotor 7 wieder mit einer Drehzahl n_A von - 5.000 Umdrehungen pro Minute, wobei das Vorzeichen Minus die Drehrichtung des Antriebsmotor 7 anzeigt, welche in der ersten Betriebsart 17 mit der aktuellen Drehrichtung des Motors 2 übereinstimmt. Auch der Motor 2 dreht sich mit einer Drehzahl n_M von - 5.000 Umdrehungen pro Minute. Durch das erste Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 wird das vom Motor 2 erzeugte Drehmoment über die erste Welle 11 auf den Antriebsstrang 8 des Fahrzeuges übertragen. Somit steht für den Antrieb des Fahrzeuges sowohl das vom Antriebsmotor 7 erzeugte erste Drehmoment M_A als auch das vom Motor 2 zusätzlich erzeugte zweite Drehmoment M_M zur Verfügung. Das Nebenaggregat 3 weist eine Drehzahl n_N von 0 Umdrehungen pro Minute auf und arbeitet nicht.
Der in der 4 dargestellte Pfeil zeigt die Richtung des Kraftflusses des vom Motor 2 erzeugten Drehmoments in Richtung des Antriebsstrangs 8 an.
In der 5 ist ein Beispiel für eine Realisierung eines Mittels zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9, 10 gezeigt. Eine Beschränkung auf diese Ausführung ist nicht vorgesehen. Zum Einsatz kommen können funktionsgleiche Baugruppen, welche drehrichtungsabhängig eine Kraftübertragung in einer Drehrichtung und einen Freilauf in einer entgegengesetzten Drehrichtung ermöglichen, wie beispielsweise eine Freilaufkupplung oder ein Freilauflager (overrunning clutches). Hierbei ist es auch vorgesehen, dass die Funktionalität des Freilaufes bereits dann einsetzt, wenn die Drehzahl am Eingang des Mittels zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9, 10 kleiner wird als die Drehzahl am Ausgang des Mittels zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9, 10. Die Eingänge der Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 und 10 sind jeweils mit dem Motor 2 verbunden, während der Ausgang des ersten Mittels zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 mit dem Antriebsstrang 8 und der Ausgang des zweiten Mittels zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 10 mit dem Nebenaggregat 3 verbunden ist.
Bei dem in der 5 gezeigten Aufbau ist die innere Einheit 13 des gezeigten Mittels zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9, 10 mit der Antriebswelle 6 des Motors 2 verbunden. Die äußere Einheit 14 ist beispielsweise mit der zum Nebenaggregat 3 führenden zweiten Welle 12 oder der zum Antriebsstrang 8 führenden ersten Welle 11 verbunden.
Bei einer Drehung des Motors 2 im Uhrzeigersinn erfolgt eine Übertragung der Kraft beziehungsweise des Drehmoments von der inneren Einheit 13 auf die äußere Einheit 14. Somit wird beispielsweise bei einem ersten Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 das Drehmoment vom Motor 2 auf den Antriebsstrang 8 übertragen. Diese Kraftübertragung wird durch eine an der inneren Einheit 13 befestigte Raste 15, welche mittels einer Feder 16 nach außen gegen die äußere Einheit 14 gedrückt wird, erreicht.
Bei einer Rotation des Motors 2 gegen den Uhrzeigersinn befindet sich das Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9, 10 im Freilaufbetrieb, da die Raste über die zahnförmige Struktur der äußeren Einheit 14 gleitet. Somit würde beispielsweise bei einem ersten Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung 9 das Drehmoment vom Motor 2 nicht auf den Antriebsstrang 8 übertragen.
In der 6 ist je ein Diagramm mit der Drehzahl des Motors 2 im unteren Diagramm sowie des Antriebsmotors 7 im oberen Diagramm in einem zeitlichen Verlauf gezeigt. Hierbei stellt die Drehzahl n_A die Drehzahl des Antriebsmotors 7 und die Drehzahl n_M die Drehzahl des Motors 2 dar.
Der Zeitliche Verlauf auf der Zeitachse t ist in vier Abschnitte unterteilt, welche verschiedenen Betriebsphasen eines Fahrzeuges zugeordnet sind. Der erste Abschnitt I und der dritte Abschnitt III zeigen Beschleunigungsphasen des Fahrzeuges. Der zweite Abschnitt II zeigt einen gleichmäßigen Fahrbetrieb ohne eine Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit. Im IV Abschnitt ist ein gleichmäßiger Fahrbetrieb mit einer sich anschließenden Verzögerungsphase beziehungsweise Bremsphase dargestellt.
Das untere Diagramm bildet sowohl die Drehrichtung als auch die Drehzahl des Motors 2 ab. Wie zu erkennen ist, beginnt der Motor 2 im ersten Abschnitt I in einer ersten Drehrichtung in einer ersten Betriebsart 17 mit einer zunehmenden Drehzahl zu arbeiten. In dieser ersten Betriebsart 17 wird das vom Motor 2 erzeugte Drehmoment auf den Antriebsstrang 8 übertragen und addiert sich zu dem vom Antriebsmotor 7 bereitgestellten Drehmoment. $M_{T r a k t i o n} = M_{A} + M_{M}$
Hierbei stellt M_Traktion das dem Fahrzeug zur Verfügung stehende Drehmoment, M_A das Drehmoment des Antriebsmotors 7 und M_M das Drehmoment des Motors 2 dar.
Da der Motor 2 kein Drehmoment an das Nebenaggregat 3, wie einen Kältemittelverdichter, abgibt, gilt: $M_{N} = 0$
Somit ist das Drehmoment M_N für das Nebenaggregat gleich Null.
Im zweiten Abschnitt II mit einem gleichmäßigen Fahrbetrieb wird die Drehrichtung des Motors 2 in eine zweite Drehrichtung geändert und beispielsweise eine Drehzahl von 10.000 Umdrehungen pro Minute eingestellt. Der Motor 2 arbeitet in seiner zweiten Betriebsart 18. In dieser Zeit wird das vom Motor 2 erzeugte Drehmoment auf das Nebenaggregat 3 übertragen. Das Drehmoment des Antriebsstrangs 8 wird nur vom Antriebsmotor 7 erzeugt. Es gilt: $M_{T r a k t i o n} = M_{A}$
$M_{N} = M_{M}$
Im dritten Abschnitt III, in welchem das Fahrzeug beschleunigt werden soll, besteht ein hoher Drehmomentbedarf. Somit wird, wie im ersten Abschnitt I, eine erste Drehrichtung des Motors 2 in seiner ersten Betriebsart 17 eingestellt. Wie zu erkennen ist, steigt die Drehzahl sprunghaft an, bis diese die Drehzahl des Antriebsmotors 7 erreicht und das erste Mittel zur drehzahlabhängigen Kraftübertragung 9 eine Kraftübertragung zum Antriebsstrang ermöglicht.
Nachfolgend wird die Drehzahl des Motors 2, analog zur Drehzahl des Antriebsmotors 7, weiter erhöht und somit die Beschleunigung des Fahrzeuges durch die Addition der Drehmomente M_M und M_A des Motors 2 und des Antriebsmotors 7 verbessert.
Nach dem Ende der Beschleunigungsphase im Abschnitt III wird der Motor 2 im vierten Abschnitt IV wieder in seine zweite Betriebsart 18 umgeschaltet und arbeitet analog zum Abschnitt II. Das Drehmoment des Motors 2 wird dem Nebenaggregat 3 über das zweite Mittel zur drehzahlabhängigen Kraftübertragung 10 zur Verfügung gestellt. In einer Bremsphase des Fahrzeuges verbleibt der Motor 2 weiterhin in seiner zweiten Betriebsart 18.
Die 7 zeigt einen beispielhaften Verfahrensablauf zur Steuerung des Motors 2. Die Steuerung des Motors 2 erfolgt in Abhängigkeit des im Antriebsstrang benötigten Drehmoments 19 M_aktuell Diese aktuelle Größe des benötigten Drehmoments 19 M_aktuell ist die Eingangsgröße in dem in der 7 dargestellten Verfahrensablauf.
Das Drehmoment 19 M_aktuell wird im Schritt 20 (Vergleich) mit dem durch den Antriebsmotor 7 zur Verfügung zu stellenden Drehmoment M_A verglichen. $Vergleich: M_{a k t u e l l} > M_{A}$
Wird bei diesem Vergleich festgestellt, dass der Antriebsmotor 7 das benötigte Drehmoment 19 M_aktuell allein zur Verfügung stellen kann, wird der Motor 2 in seiner zweiten Betriebsart 18 betrieben. Somit treibt allein der Antriebsmotor 7 das Fahrzeug an, während der Motor 2 das Nebenaggregat 3 antreibt.
Wird bei diesem Vergleich festgestellt, dass der Antriebsmotor 7 das benötigte Drehmoment 19 M_aktuell nicht allein zur Verfügung stellen kann, wird der Motor 2 in seiner ersten Betriebsart 17 betrieben. In diesem Fall wird das Fahrzeug gemeinsam vom Antriebsmotor 7 und dem Motor 2 angetrieben, während das Nebenaggregat 3 nicht angetrieben wird.
Bezugszeichenliste

1: Batterie
2: Motor / Elektromotor
3: Nebenaggregat / Kältemittelverdichter
4: erster Inverter
5: zweiter Inverter
6: Antriebswelle
7: Antriebsmotor
8: Antriebsstrang
9: erstes Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung
10: zweites Mittel zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung
11: erste Welle
12: zweite Welle
13: innere Einheit
14: äußere Einheit
15: Raste
16: Feder
17: erste Betriebsart
18: zweite Betriebsart
19: benötigtes Drehmoment M_aktuell

20: Vergleich M_aktuell > M_A

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

DE 102012010171 A1 [0009]

Claims

Anordnung zur Kopplung eines Motors (2) zumindest mit einem Antriebsstrang (8), wobei der Motor (2) zumindest zeitweise mit einem Antriebsstrang (8) eines Fahrzeuges zur Kraftübertragung verbunden angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Motor (2) und dem Antriebsstrang (8) des Fahrzeuges ein erstes Mittel (9) zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung angeordnet ist und dass zwischen dem Motor (2) und einem Nebenaggregat (3) des Fahrzeuges ein zweites Mittel (10) zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes und ein zweites in einer ersten Drehrichtung einen Kraftschluss bereitstellendes und in einer zweiten Drehrichtung einen Freilauf bereitstellendes Mittel (9, 10) zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (2) ein Elektromotor ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenaggregat (3) ein Kältemittelverdichter ist.
Verfahren zur Kopplung eines Motors (2) zumindest mit einem Antriebsstrang (8) eines Fahrzeuges, bei welchem ein von einem Motor (2) erzeugtes Drehmoment M_M zumindest zeitweise auf den Antriebsstrang (8) eines Fahrzeuges übertragen wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Drehrichtung des Motors (2) abhängige Kopplung des Motors (2) mit dem Antriebsstrang (8) des Fahrzeuges oder einem Nebenaggregat (3) des Fahrzeuges erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Drehmomentübertragung des Motors (2) auf den Antriebsstrang (8) des Fahrzeuges ein erstes Mittel (9) zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung bereitgestellt wird und das für eine Kraftübertragung des Motors (2) auf das Nebenaggregat (3) ein zweites Mittel (10) zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9, 10) zur drehrichtungsabhängigen Kraftübertragung als ein in einer ersten Drehrichtung einen Kraftschluss bereitstellendes und in einer zweiten Drehrichtung einen Freilauf bereitstellendes Mittel bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (2) als ein Elektromotor bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenaggregat (3) als ein Kältemittelverdichter bereitgestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Motors (2) in einer ersten Betriebsart (17) auf den Antriebsstrang (8) und in einer zweiten Betriebsart (18) auf das Nebenaggregat (3) übertragen wird.