DE102019214636A1

DE102019214636A1 - Antriebssystem zum Antreiben eines Nebenaggregats eines Fahrzeugs mit elektrischem Antrieb

Info

Publication number: DE102019214636A1
Application number: DE102019214636.8A
Authority: DE
Inventors: Matthias Winkel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2021-03-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem (100) für ein Fahrzeug. Das Antriebssystem (100) umfasst eine zum Antreiben des Fahrzeugs dienende elektrische Antriebsmaschine (110). Zudem umfasst das Antriebssystem (100) eine erste Übersetzungsstufe (120-1) und zumindest ein Nebenaggregat (130, 130'), welches über die erste Übersetzungsstufe (120-1) mit der elektrischen Antriebsmaschine (110) koppelbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem und ein Verfahren zum Antreiben eines Nebenaggregats eines Fahrzeugs mit einer elektrischen Antriebsmaschine. Insbesondere beziehen sich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf ein Antriebssystem zum Antreiben des Nebenaggregats und des Fahrzeugs.
Bekannt sind Antriebssysteme mit einem Nebenaggregat, welches von einer Brennkraftmaschine angetrieben wird. Dieses kann beispielsweise über elektrisch betätigbare Kupplungen bedarfsgerecht zugeschaltet werden und bezieht seine Antriebsenergie von der Brennkraftmaschine. Die Anbindung erfolgt in der Regel über einen Riementrieb.
Bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen ist eine elektrische Antriebsmaschine beispielsweise fest mit Antriebsrädern verbunden, da die elektrische Antriebsmaschine im Gegensatz zur Brennkraftmaschine keine Leerlaufdrehzahl benötigt und dadurch auch kein Anfahrelement (wie zum Beispiel eine Kupplung). Bei manchen elektrisch angetriebenen Fahrzeugen umfassen Nebenaggregate, wie zum Beispiel ein Klimakompressor, daher einen eigenen Hochvolt-Elektromotor und eine eigene Ansteuerelektronik, so dass die Nebenaggregate bei Stillstand des Fahrzeugs betrieben werden können.
Es sind auch Nachrüstsysteme bekannt, bei denen die Brennkraftmaschine durch eine elektrische Antriebsmaschine ersetzt wird und weitere Komponenten wie der Riementrieb oder das Anfahrelement zum Antreiben der Nebenaggregate beibehalten werden. Hierbei wird die elektrische Antriebsmaschine bei Stillstand des Fahrzeugs mit einer Leerlaufdrehzahl betrieben. Elektrische Klimakompressoren werden im üblichen 12/24V-Bordnetz nicht verwendet, da die notwendigen Leistungen, die im Bereich von 1 bis 25kW liegen können, damit nur schwer dargestellt werden können.
Optional können daher in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen elektrisch angetriebene Alternativen entsprechender Nebenaggregate verwendet werden. Zum Beispiel können durch eine Verwendung von Hochvolt-Komponenten, wie beispielsweise elektrischen Hochvolt-Klimakompressoren, Klimatisierungsanforderungen leistungsgerecht und effizient realisiert werden. Jedoch bedarf es einer entsprechenden kostenintensiven Regelungselektronik und eines erhöhten Aufwands bei einer Implementierung des Hochvolt-Klimakompressors, aufgrund eines damit einhergehenden Gefährdungsrisikos.
Das Dokument DE 10 2009 031 645 A1 beschreibt eine Antriebseinheit für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Antriebsmaschine. Um einen Klimakompressor bei Stillstand des Fahrzeugs durch die elektrische Antriebsmaschine antreiben zu können, umfasst die Antriebseinheit eine schaltbare Kupplung zur Unterbrechung eines Drehmomentflusses zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und zumindest einem für ein Antreiben des Fahrzeugs vorgesehenen Antriebsrad.
Elektrische Antriebsmaschinen können im Betrieb eine gegenüber Brennkraftmaschinen höhere Drehzahl aufweisen. Deshalb bedürfen Implementierungen der zuvor erwähnten Antriebseinheit beispielsweise dafür vorgesehener Klimakompressoren, welche mit einer höheren Drehzahl angetrieben werden können, anstatt herkömmlicher Klimakompressoren, welche beispielsweise auch bei Fahrzeugen mit Brennkraftmaschine eingesetzt werden können. Hierdurch kann sich ein erhöhter Kostenaufwand ergeben.
Das Dokument DE 10 2009 048 719 A1 beschreibt ein Hilfsaggregat mit einer Brennkraftmaschine, welches bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zur Fahrzeugklimatisierung und/oder zur Temperaturkonditionierung eines Energiespeichers genutzt wird.
Das Dokument DE 10 2010 031 156 A1 beschreibt einen Antriebsstrang für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug, welcher eine erste elektrische Maschine als Fahrantrieb und eine zweite elektrische Maschine als Hilfsantrieb für ein Nebenaggregat umfasst.
Das Dokument DE 10 2011 112 870 A1 beschreibt einen Reichweitenverlängerer für elektrisch angetriebene Fahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine zum Betreiben eines Klimakompressors.
Eine Implementierung eines Hilfsantriebs (zum Beispiel einer Brennkraftmaschine oder einer zweiten elektrischen Maschine) zusätzlich zur elektrischen Antriebsmaschine des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, wie es von den drei letztgenannten Dokumenten vorgeschlagen wird, kann zusätzlichen Kostenaufwand bedeuten.
Das Dokument DE 10 2010 034 672 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Energiemanagement eines elektrischen Systems eines Fahrzeugs. Das elektrische System ist beispielsweise ausgebildet, um mit überschüssiger, während eines Rekuperationsbetriebs erzeugter elektrischer Energie zumindest einen Energieverbraucher/Nebenaggregat (wie zum Beispiel einen Klimakompressor) anzutreiben.
Das Dokument DE 10 2011 102 200 A1 beschreibt ein elektrisches System eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zum elektrischen Betreiben von Hochvolt-Komponenten (wie zum Beispiel eines Klimakompressors).
Implementierungen der beiden letztgenannten Dokumente bedürfen elektrisch betriebener Nebenaggregate, wie zum Beispiel eines Hochvolt-Klimakompressors, wodurch sich oben erwähnte Nachteile ergeben können, welche mit einer Implementierung von Hochvolt-Komponenten einhergehen.
Aus dem Stand der Technik geht daher kein Konzept zur Kostenreduzierung bei Antriebssystemen zum Betreiben von Nebenaggregaten eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs hervor.
Es kann daher als Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrachtet werden ein kostengünstigeres Konzept zum Antreiben von Nebenaggregaten von elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zu schaffen.
Diese Aufgabe kann von Gegenständen der unabhängigen und abhängigen Ansprüche der vorliegenden Offenbarung gelöst werden.
Gemäß einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Antriebssystem für ein Fahrzeug. Das Antriebssystem umfasst eine zum Antreiben des Fahrzeugs dienende elektrische Antriebsmaschine. Zudem umfasst das Antriebssystem eine erste Übersetzungsstufe und zumindest ein Nebenaggregat, welches über die erste Übersetzungsstufe mit der elektrischen Antriebsmaschine koppelbar ist.
Das Fahrzeug kann insbesondere jedwedes bodengebundene Fahrzeug, wie zum Beispiel ein Nutzkraftwagen (NKW), ein Lastkraftwagen (LKW), ein Personenkraftwagen (PKW) oder ein einspuriges Fahrzeug, wie beispielsweise ein Motorrad sein.
Die elektrische Antriebsmaschine kann daher hinsichtlich ihrer Leistung und ihres Drehmoments derart ausgelegt sein, so dass diese entsprechend dem Fahrzeug für dessen Antrieb geeignet ist. Alternativ kann die elektrische Maschine mit weiteren Antriebsmaschinen für den Antrieb des Fahrzeugs zusammenwirken. In einem Fahrzeug mit Hybridantrieb dient beispielsweise die elektrische Antriebsmaschine einem Antreiben einer ersten Achse und eine Brennkraftmaschine einem Antreiben einer zweiten Achse.
Die elektrische Antriebsmaschine kann für eine Drehmomentübertragung über eine Ausgangswelle mit einer Eingangsseite der ersten Übersetzungsstufe verbunden sein. Ein Drehmomentübertragungsweg zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der ersten Übersetzungsstufe kann optional mittels einer Kupplung trennbar sein.
Die erste Übersetzungsstufe umfasst beispielsweise ein Räderwerk mit mehreren formschlüssig ineinandergreifenden Zahnrädern. Die erste Übersetzungsstufe eignet sich dadurch beispielsweise zur Übersetzung von Drehmomenten und/oder Drehzahlen. Optional kann die erste Übersetzungsstufe in einem Getriebe implementiert sein.
Unter dem Nebenaggregat ist beispielsweise eine Fahrzeugkomponente zu verstehen, welche nicht unmittelbar dem Antreiben des Fahrzeugs dient. Stattdessen kann das Nebenaggregat beispielsweise einem Fahrkomfort oder einer Temperaturkonditionierung weiterer an dem Antreiben des Fahrzeugs beteiligten Fahrzeugkomponenten dienlich sein.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems ist das Nebenaggregat als Kühlmittelverdichter für eine Klimaanlage ausgeführt.
Alternativ kann das Nebenaggregat ein Generator oder eine Hydraulikpumpe des Fahrzeugs sein.
Optional kann das Antriebssystem weitere Nebenaggregate umfassen, welche äquivalent über die erste Übersetzungsstufe mit der elektrischen Antriebsmaschine gekoppelt sind.
Für einen mechanischen Antrieb ist das Nebenaggregat beispielsweise über eine Zwischenwelle mit einer Ausgangsseite der ersten Übersetzungsstufe gekoppelt. Abhängig von der ersten Übersetzungsstufe können ein Drehmoment und eine Drehzahl, welche an der Eingangsseite der ersten Übersetzungsstufe anliegen, sich von einem Drehmoment und einer Drehzahl, welche an der Ausgangsseite der ersten Übersetzungsstufe anliegen, unterscheiden.
Hierdurch kann erreicht werden, dass durch das Antriebssystem mittels der elektrischen Antriebsmaschine eine für ein Betreiben des Nebenaggregats geeignete Drehzahl bereitgestellt werden kann.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems ist die erste Übersetzungsstufe derart ausgebildet ist, so dass eine an der elektrischen Antriebsmaschine anliegende Drehzahl höher als eine an dem Nebenaggregat anliegende Drehzahl ist.
Die elektrische Antriebsmaschine kann als hochdrehende elektrische Maschine ausgebildet sein. Die von einer solchen elektrischen Antriebsmaschine ausgegebene Drehzahl kann zu hoch für ein Antreiben des Nebenaggregats, wie beispielsweise eines üblicherweise in Fahrzeugen mit Brennkraftmaschinen verwendeten Kühlmittelverdichters sein.
Die erste Übersetzungsstufe kann daher ein derartiges Übersetzungsverhältnis zwischen der Eingangsseite und der Ausgangsseite aufweisen, so dass die an der Ausgangsseite anliegende Drehzahl geringer als die an der Eingangsseite anliegende Drehzahl ist. Der Fachmann bezeichnet Übersetzungsstufen mit einem solchen Übersetzungsverhältnis typischerweise als Untersetzung.
Über die erste Übersetzungsstufe kann dadurch von der elektrischen Antriebsmaschine eine Drehzahl bereitgestellt werden, welche sich für das Antreiben des Kühlmittelverdichters oder eines anderweitigen Nebenaggregats eignet.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems ist das Nebenaggregat mittels eines ersten Trennelements mit der ersten Übersetzungsstufe koppelbar.
Das erste Trennelement kann beispielsweise als elektrisch betätigbare Reibkupplung oder Formschlusskupplung ausgeführt und in einem Drehmomentübertragungsweg zwischen der ersten Übersetzungsstufe und dem Nebenaggregat angeordnet sein. Dadurch kann eine Drehmomentübertragung von der Abtriebseinheit oder der elektrischen Antriebsmaschine zum Nebenaggregat unterbrochen werden. Dies ist beispielsweise gewünscht, wenn das Nebenaggregat nicht betrieben werden soll. Für den Fall, dass das Nebenaggregat der Kühlmittelpumpe der Klimaanlage entspricht, kann die Drehmomentübertragung zur Kühlmittelpumpe der Klimaanlage unterbrochen werden, falls keine Klimatisierung gewünscht ist. Hierdurch entfällt eine durch Antreiben des Nebenaggregats aufgewendete Verlustleistung. Zu diesem Zweck kann das erste Trennelement beispielsweise über einen Schalter gesteuert werden.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems umfasst dieses ferner ein zweites Trennelement. Zudem kann das Antriebssystem eine mittels des zweiten Trennelements mit dem Nebenaggregat und über die erste Übersetzungsstufe mit der elektrischen Antriebsmaschine koppelbare Abtriebseinheit aufweisen.
Das zweite Trennelement ist beispielsweise eine Kupplung und dient zum Trennen eines Drehmomentübertragungswegs zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Abtriebseinheit. Die Abtriebseinheit kann beispielsweise parallel zum Nebenaggregat mit der Eingangsseite oder der Ausgangsseite der ersten Übersetzungsstufe koppelbar sein.
Unter der Abtriebseinheit können dem Abtrieb des Fahrzeugs dienliche Komponenten verstanden werden, welche der ersten Übersetzungsstufe nachgeschaltet sind. Diese sind beispielsweise ein oder mehrere Antriebsräder, Antriebswellen, ein Differential oder eine zusammenwirkende Kombination dieser.
Das zweite Trennelement kann an die Ausgangsseite der ersten Übersetzungsstufe gekoppelt sein. Dadurch kann erreicht werden, dass das Nebenaggregat unabhängig von der Abtriebseinheit betrieben werden kann. Hierdurch kann beispielsweise bei einem Stillstand der Antriebsräder, beziehungsweise bei einem Stillstand des Fahrzeugs, der Drehmomentübertragungsweg zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und den Antriebsrädern getrennt werden, so dass die elektrische Antriebsmaschine das Nebenaggregat antreiben kann.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems ist das zweite Trennelement als Reibkupplung ausgeführt.
Mit Hilfe der Reibkupplung kann die an dem Nebenaggregat anliegende Drehzahl beim Koppeln der Abtriebseinheit mit der elektrischen Maschine kontinuierlich an die an der Abtriebseinheit anliegende Drehzahl oder einer Übersetzung derer kontinuierlich angeglichen werden. Beim Koppeln ist es dadurch beispielsweise nicht erforderlich, dass die am Nebenaggregat anliegende Drehzahl der an der Abtriebseinheit anliegenden Drehzahl entspricht.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems ist das zweite Trennelement als Formschlusskupplung ausgeführt.
Wie der Fachmann verstehen wird, kann es bei der Reibkupplung bei einer Übertragung von Drehmomenten oberhalb eines Maximaldrehmoments zu einem Schlupf kommen, welcher eine Erhöhung eines Verschleißes bedingen kann. Demgegenüber weist die Formschlusskupplung beispielsweise bei der Übertragung solcher Drehmomente keinen Schlupf auf. Mit der Formschlusskupplung können verglichen mit der Reibkupplung höhere Drehmomente über das Antriebssystem übertragen werden.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems umfasst dieses ferner eine zweite Übersetzungsstufe, welche abtriebsseitig zu der ersten Übersetzungsstufe angeordnet ist.
Die zweite Übersetzungsstufe ist beispielsweise über die Zwischenwelle oder eine separate Abtriebswelle mit der ersten Übersetzungsstufe an deren Ausgangsseite gekoppelt. Die erste und die zweite Übersetzungsstufe sind beispielsweise als mehrstufiges Getriebe implementiert.
Über die zweite Übersetzungsstufe kann die an der Ausgangsseite der ersten Übersetzungsstufe anliegende Drehzahl derart übersetzt werden, so dass eine an einer Ausgangsseite der zweiten Übersetzungsstufe anliegende Drehzahl für einen Abtrieb des Fahrzeugs, wie beispielweise zum Antreiben von Antriebsrädern im Fahrbetrieb geeignet ist.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems ist die zweite Übersetzungsstufe derart ausgebildet ist, so dass die an dem Nebenaggregat anliegende Drehzahl höher als eine abtriebsseitige Drehzahl der zweiten Übersetzungsstufe ist.
Die zweite Übersetzungsstufe ist beispielweise als Untersetzung ausgeführt. Hierdurch kann erzielt werden, dass die an der Ausgangsseite der zweiten Übersetzungsstufe anliegende Drehzahl geringer als die an dem Nebenaggregat und an der Ausgangsseite der ersten Übersetzungsstufe anliegende Drehzahl ist.
Zusätzlich können Übersetzungsverhältnisse der ersten und der zweiten Übersetzunasstufe beispielsweise aufeinander abgestimmt werden. Beispielsweise können diese so gewählt werden, dass bei einer Maximaldrehzahl der elektrischen Antriebsmaschine eine gewünschte Maximalgeschwindigkeit an den Antriebsrädern des Fahrzeugs erreicht wird.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems ist das zweite Trennelement abtriebsseitig zu der zweiten Übersetzungsstufe angeordnet.
Zusätzlich oder alternativ ist in manchen weiteren Ausführungsbeispielen des Antriebssystems das zweite Trennelement, beziehungsweise ein weiteres zweites Trennelement, zwischen der ersten Übersetzungsstufe und der zweiten Übersetzungsstufe angeordnet.
Das zweite Trennelement ist beispielsweise in einem Drehmomentübertragungsweg zwischen der ersten und der zweiten Übersetzungsstufe angeordnet und jeweils über eine Welle mit der ersten und der zweiten Übersetzungsstufe gekoppelt. Dadurch kann der Drehmomentübertragungsweg zwischen der ersten und der zweiten Übersetzungsstufe unterbrochen werden.
Eine solche Anordnung des zweiten Trennelements hat beispielsweise zum Vorteil, dass beim Stillstand des Fahrzeugs die elektrische Antriebsmaschine beim Antreiben des Nebenaggregats nicht zusätzlich die zweite Übersetzungsstufe antreibt. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass sich dadurch ein Vorteil hinsichtlich einer Effizienz des Antriebssystems beim Antreiben des Nebenaggregats ergeben kann.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems umfasst das zweite Trennelement ferner ein mit der elektrischen Antriebsmaschine gekoppeltes erstes Zahnrad. Zudem kann das zweite Trennelement eine mit dem Nebenaggregat koppelbare Zwischenwelle, ein mit der Zwischenwelle gekoppeltes zweites Zahnrad, eine Abtriebswelle und ein mit der Abtriebswelle gekoppeltes drittes Zahnrad umfassen. Des Weiteren umfasst das zweite Trennelement beispielsweise eine derart angeordnete Keilwelle, dass durch Verschieben der Keilwelle das erste und das zweite Zahnrad, das erste, zweite und dritte Zahnrad oder das zweite und das dritte Zahnrad formschlüssig miteinander gekoppelt sind.
Das erste Zahnrad ist beispielsweise als Losrad ausgeführt und verdrehbar auf der Zwischenwelle gelagert, welche drehfest mit dem zweiten Zahnrad verbunden ist. Die Zwischenwelle ist beispielsweise als Hohlwelle ausgeführt, so dass die Abtriebswelle koaxial innerhalb der Hohlwelle angeordnet sein kann. Die Abtriebswelle ist für einen Abtrieb beispielsweise drehfest mit dem dritten Zahnrad und der Abtriebseinheit verbunden.
Das erste, das zweite und das dritte Zahnrad können jeweils als Stirnrad mit Außenverzahnung ausgeführt sein. Die Keilwelle ist beispielsweise als eine zylindrische Hülse mit Innenverzahnung ausgebildet, welche dem Fachmann auch als Schiebemuffe bekannt ist. Das erste, das zweite und das dritte Zahnrad können koaxial zueinander und koaxial zu der Keilwelle angeordnet sein, so dass durch axiales Verschieben der Keilwelle wahlweise die Außenverzahnungen des ersten und des zweiten Zahnrads, des ersten, des zweiten und des dritten Zahnrads oder des zweiten und des dritten Zahnrads formschlüssig mit der Innenverzahnung der Keilwelle ineinandergreifen.
Alternativ können die Abtriebswelle und die Zwischenwelle als Hohlwellen oder massive Wellen ausgeführt sein, welche beispielsweise koaxial nebeneinander angeordnet sind.
Durch ein solch ausgeführtes zweites Trennelement können abhängig von einem Fahrzustand des Fahrzeugs wahlweise die elektrische Antriebsmaschine und/oder die Abtriebseinheit mit dem Nebenaggregat gekoppelt werden.
Ein Drehmoment und eine Drehzahl zum Antreiben des Nebenaggregats kann daher wahlweise von der elektrischen Antriebsmaschine oder der Abtriebseinheit bereitgestellt werden.
Im Lastbetrieb, beispielsweise bei Voll- oder Teillast, können das Drehmoment und die Drehzahl zum Antreiben des Nebenaggregats von der Antriebsmaschine bereitgestellt werden.
Im Schubbetrieb des Fahrzeugs, beispielsweise, wird das Drehmoment und die Drehzahl zum Antreiben des Nebenaggregats vorteilhafterweise von der Abtriebseinheit bereitgestellt. Hierdurch kann die kinetische Energie des Fahrzeugs zum Antreiben des Nebenaggregats genutzt werden, so dass das Nebenaggregat im Schubbetrieb unabhängig von der elektrischen Antriebsmaschine angetrieben werden kann. Daraus kann sich eine Steigerung der Effizienz beim Antreiben des Nebenaggregats ergeben.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems ist das Nebenaggregat über einen Riementrieb der ersten Übersetzungsstufe nachschaltbar.
Der Riementrieb umfasst beispielsweise eine Mehrzahl an Rädern, welche über einen Triebriemen, zum Beispiel einen Flachriemen, Keilriemen oder Zahnriemen, miteinander gekoppelt sind.
Über den Riementrieb kann zumindest ein Teil eines an der Ausgangsseite der ersten Übersetzungsstufe anliegenden Drehmoments zum Antreiben dem Nebenaggregat zugeführt werden.
Eine Zuführung des Drehmoments über den Riementrieb ermöglicht beispielsweise eine flexible Anordnung des Nebenaggregats. Dadurch kann der zur Verfügung stehende Bauraum effizient genutzt werden.
In manchen Ausführungsbeispielen des Antriebssystems ist das erste Trennelement zwischen der ersten Übersetzungsstufe und dem Riementrieb angeordnet.
Das erste Trennelement ist beispielsweise zur Unterbrechung, beziehungsweise Koppelung, in einem Drehmomentübertragungsweg zwischen der ersten Übersetzungsstufe und dem oben beschriebenen Riementrieb angeordnet.
Eine solche Anordnung des ersten Trennelements bewirkt beispielsweise, dass sowohl das Nebenaggregat, wie auch der Riementrieb von der ersten Übersetzungsstufe entkoppelt werden können. Bei einer Entkoppelung des Riementriebs von der ersten Übersetzungsstufe entfällt beispielsweise zusätzlich eine von dem Riementrieb herrührende Verlustleistung.
Gemäß einem zweiten Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf ein Verfahren zum Betreiben eines Nebenaggregats eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst ein Übersetzen einer Eingangsdrehzahl zum Bereitstellen einer zum Antreiben des Nebenaggregats geeigneten Antriebsdrehzahl und ein Antreiben des Nebenaggregats mit der Antriebsdrehzahl.
Das Verfahren kann beispielsweise unter Verwendung des zuvor beschriebenen Antriebssystems durchgeführt werden.
In manchen Ausführungsbeispielen des Verfahrens wird die Eingangsdrehzahl bei einem Stillstand des Fahrzeugs von einer einem Antreiben des Fahrzeugs dienenden elektrischen Antriebsmaschine bereitgestellt. Die elektrische Antriebsmaschine kann hierzu über eine erste Übersetzungsstufe zum Übersetzen der Eingangsdrehzahl mit dem Nebenaggregat gekoppelt sein und von einer einem Abtrieb des Fahrzeugs dienenden Abtriebseinheit entkoppelt sein.
Wie zuvor beschrieben, ist im Stillstand beispielsweise der Drehmomentübertragungsweg zwischen der elektrischen Antriebsmaschine und der Abtriebseinheit entkoppelt, so dass das Nebenaggregat durch die elektrische Antriebsmaschine angetrieben werden kann.
In manchen Ausführungsbeispielen des Verfahrens wird die Eingangsdrehzahl in einem Lastbetrieb des Fahrzeugs von einer einem Antreiben des Fahrzeugs dienenden elektrischen Antriebsmaschine bereitgestellt. Die elektrische Antriebsmaschine kann hierzu über eine erste Übersetzungsstufe zum Übersetzen der Eingangsdrehzahl mit dem Nebenaggregat und mit einer einem Abtrieb des Fahrzeugs dienenden Abtriebseinheit gekoppelt sein.
In manchen Ausführungsbeispielen des Verfahrens wird die Eingangsdrehzahl in einem Schubbetrieb des Fahrzeugs von einer einem Abtrieb des Fahrzeugs dienenden Abtriebseinheit bereitgestellt wird. Das Nebenaggregat kann hierzu über eine zweite Übersetzungsstufe zum Übersetzen der Eingangsdrehzahl mit der Abtriebseinheit gekoppelt sein.
Das zweite Trennelement kann hierfür, wie zuvor beschrieben, dazu ausgebildet sein wahlweise die elektrische Antriebsmaschine und/oder die Abtriebseinheit abhängig von einem Fahrzustand (Stillstand, Schubbetrieb oder Lastbetrieb) des Fahrzeugs für ein Ausführen zuvor genannter Ausführungsbeispiele des Verfahrens mit dem Nebenaggregat zu koppeln.
Gemäß einem dritten Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auf ein Computerprogramm mit einem Programmcode, der, wenn der Programmcode auf einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird, ein Ausführen der zuvor genannten Verfahren bewirkt.
Das Computerprogramm ist beispielsweise dazu ausgebildet, um abhängig von dem Fahrzustand des Fahrzeugs einen Schaltzustand des zweiten Trennelements zu steuern. Dadurch steuert das Computerprogramm zum Beispiel eine Koppelung des Nebenaggregats mit der elektrischen Antriebsmaschine und/oder der Abtriebseinheit steuern für einen effizienten Betrieb des Nebenaggregats.
Einige Beispiele von Ausführungsbeispielen der Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1a ein erstes Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems;
1 b ein zweites Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems;
2 ein Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems mit schaltbarem Trennelement;
3 ein Ausführungsbeispiel eines schaltbaren Trennelements in drei verschiedenen Schaltzuständen; und
4 ein Verfahren zum Betreiben eines Nebenaggregats.

Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen.
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es, bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen zur Kostenreduzierung ein von einer elektrischen Antriebsmaschine oder von einem Abtrieb des Fahrzeugs herrührendes Drehmoment zum Antreiben eines Nebenaggregats zu nutzen. Hierdurch kann eine gegenüber bestehenden Konzepten kostengünstigere Alternative zur Fahrzeugklimatisierung geschaffen werden.
1a zeigt ein hierfür geeignetes Antriebssystem 100 für ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug (nicht dargestellt).
Das Antriebssystem 100 umfasst eine elektrische Antriebsmaschine 110, welche insbesondere einem Antreiben des Fahrzeugs dient.
Die elektrische Antriebsmaschine 110 ist beispielsweise, wie übliche elektrische Antriebsmaschinen, als sogenannte hochdrehende elektrische Maschine ausgeführt deren Maximaldrehzahl an ihrer Ausgangswelle 112 beispielsweise 12 000 Umdrehungen pro Minute (1/min) beträgt. Eine solche Maximaldrehzahl kann ungeeignet sein, um ein Nebenaggregat anzutreiben, welches sich insbesondere auch dafür eignet durch eine Brennkraftmaschine angetrieben zu werden. Das Nebenaggregat 130 ist beispielsweise als Kühlmittelverdichter für eine Klimaanlage ausgeführt. Aufgrund einer geringen thermischen Verlustleistung der elektrischen Antriebsmaschine 110 werden Klimaanlagen bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen nicht nur zur Kühlung sondern auch zur Erwärmung des Fahrzeuges durch den Wärmepumpeneffekt verwendet.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann das Nebenaggregat beispielsweise alternativ ein Laderaumkühlgerät, ein Generator oder eine Pumpe sein.
Eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee ist es deshalb, das Nebenaggregat/den Klimakompressor 130 über eine erste Übersetzungsstufe 120-1 mit der elektrischen Antriebsmaschine 110 anzutreiben. Das Antriebssystem 100 kann daher derart ausgebildet sein, so dass das Nebenaggregat 130 über die erste Übersetzungsstufe 120-1 mit der elektrischen Antriebsmaschine 110 koppelbar ist.
Hierfür ist die elektrische Maschine 110 beispielsweise über die Ausgangswelle 112 drehfest mit einer Eingangsseite der ersten Übersetzungsstufe 120-1 verbunden. Die erste Übersetzungsstufe 120-1 eignet sich derart zum Übersetzen einer an der Ausgangswelle 112 anliegenden Drehzahl, so dass beispielsweise eine mit einer Ausgangsseite der ersten Übersetzungsstufe gekoppelten Zwischenwelle 122 beispielsweise eine gegenüber der Ausgangswelle 112 geringere Drehzahl aufweist.
Die erste Übersetzungsstufe 120-1 weist zum Beispiel ein Übersetzungsverhältnis von 3:1 zwischen der Ausgangswelle 112 und der Zwischenwelle 122 auf. Bei solchen Übersetzungsstufen mit einem Übersetzungsverhältnis größer 1 spricht der Fachmann auch von einer Untersetzung.
Bei der elektrischen Antriebsmaschine 110 mit einer Maximaldrehzahl von 12 000 1/min beträgt eine maximale Drehzahl an der Zwischenwelle 122 daher 4 000 1/min. Diese entspricht einer üblichen Drehzahl von Brennkraftmaschinen eines PKWs. Hiermit kann für den Klimakompressor 130 ein gegenüber Hochvolt-Klimakompressoren kostengünstigerer Klimakompressor eingesetzt werden, welcher sich insbesondere auch zum Antreiben mit einer Brennkraftmaschine eignet.
Das Nebenaggregat 130 kann über einen Riementrieb 160 der ersten Übersetzungsstufe 120-1 nachschaltbar sein. An der Zwischenwelle 122 wird hierfür beispielsweise ein Wellenende herausgeführt, welches mit einer Riemenscheibe 162 des Riementriebs 160 drehfest gekoppelt ist. Der Riementrieb 160 überträgt zumindest einen Teil eines von der elektrischen Antriebsmaschine 110 erzeugten Drehmoments über einen Riemen 164, wie zum Beispiel einen Keilriemen, auf eine weitere Riemenscheibe 162.
Das Nebenaggregat 130 ist mittels eines ersten Trennelements 170 mit der ersten Übersetzungsstufe 120-1 koppelbar. Dazu ist der Riementrieb 160 über das erste Trennelement 170 mit dem Klimakompressor 130 koppelbar. Das erste Trennelement 170 ist zum Beispiel als elektrisch betätigbare Kupplung ausgeführt, um auf Wunsch den Klimakompressor 130 für eine Klimatisierung an die elektrische Antriebsmaschine 110 zu koppeln.
Wäre die elektrische Antriebsmaschine 110 untrennbar mit einer Abtriebseinheit 150, wie zum Beispiel einer Kombination eines Differentials, einer Antriebswelle und mehreren Antriebsrädern verbunden, ließe sich eine Klimatisierung lediglich bei Fahrt erreichen. Um den Klimakompressor 130 für eine Klimatisierung bei Stillstand des Fahrzeugs mit der elektrischen Antriebsmaschine 110 anzutreiben zu können umfasst das Antriebssystem 100 ferner ein zweites Trennelement 140. Hierdurch ist die Abtriebseinheit 150 mit dem Nebenaggregat 130 und über die erste Übersetzungsstufe 120-1 mit der elektrischen Antriebsmaschine 110 koppelbar. Hierdurch kann wahlweise eine Wirkverbindung einer Abtriebseinheit 150 mit der elektrischen Antriebsmaschine 110 und dem Klimakompressor 130 hergestellt oder getrennt werden.
Für eine Übersetzung der Drehzahl an der Ausgangsseite der ersten Übersetzungsstufe 120-1 ist beispielsweise eine zweite Übersetzungsstufe 120-2 abtriebsseitig zu der ersten Übersetzungsstufe 120-1 angeordnet. Die zweite Übersetzungsstufe 120-2 ist beispielsweise wie die erste Übersetzungsstufe 120-1 als Untersetzung mit einem Übersetzungsverhältnis von 3:1 zwischen der Zwischenwelle 122 und der Abtriebseinheit 150 ausgeführt. Aus einer Maximaldrehzahl der elektrischen Antriebsmaschine von 12 000 1/min resultiert beispielsweise eine maximale Drehzahl von 1.330 1/min an der Abtriebseinheit 150. Daraus kann sich abhängig von einem Umfang der Antriebsräder eine maximale Fahrzeuggeschwindigkeit von 170 km/h ergeben.
In manchen Ausführungsbeispielen ist die zweite Übersetzungsstufe 120-2 von der Abtriebseinheit 150 umfasst.
Manche Ausführungsbeispiele des Antriebssystems 100 umfassen beispielsweise ein Untersetzungsgetriebe, welches zur Implementierung der ersten und der zweiten Übersetzungsstufe 120-1 und 120-2 als zweistufiges Stirnradgetriebe ausgebildet ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das zweite Trennelement zwischen der ersten Übersetzungsstufe 120-1 und der zweiten Übersetzungsstufe 120-2 angeordnet.
Das zweite Trennelement 140 ist beispielsweise als Formschlusskupplung ausgeführt.
Für ein Koppeln der Antriebseinheit 150 und der elektrischen Antriebsmaschine 110 mit der Formschlusskupplung 140 kann es erforderlich sein, dass eine Drehzahl einer Antriebsseite und einer Drehzahl einer Abtriebsseite der Formschlusskupplung 140 entspricht. Dies hat beispielsweise zur Folge, dass eine Drehzahl der elektrischen Antriebsmaschine 110 für ein Anfahren des Fahrzeugs beim Koppeln mit der Abtriebseinheit 150 auf null reduziert werden muss. In diesem Fall kann der Klimakompressor 130 zumindest kurzzeitig nicht durch die elektrische Antriebsmaschine 110 angetrieben werden. Zeitkonstanten einer Fahrzeugklimatisierung sind derart lang, so dass eine Dynamik eines Fahrzustandes des Fahrzeugs beispielsweise keinen feststellbaren Einfluss auf die Fahrzeugklimatisierung hat. Eine kurze Unterbrechung der Klimatisierung für das Anfahren ist beispielsweise aufgrund der thermischen Zeitkonstanten für Insassen des Fahrzeugs nicht spürbar.
Um ein Reduzieren der Drehzahl der elektrischen Antriebsmaschine 110 zum Koppeln mit der Antriebseinheit 150 beim Anfahren zu umgehen, kann das zweite Trennelement 140 alternativ als Reibkupplung ausgeführt sein.
Wie in 1a schematisch dargestellt ist, kann das Antriebssystem 100 zumindest teilweise von einem Gehäuse 102 umschlossen sein.
Aus räumlichen Gegebenheiten oder besonderen Drehzahlanforderungen kann das Antriebssystem 100, wie in 1b gezeigt, anstelle der Zwischenwelle 122 eine separate Zwischenwelle 122-1 zum Antreiben des Klimakompressors 130 und eine Abtriebswelle 122-2 zum Antreiben der Abtriebseinheit 150 umfassen.
In manchen Anwendungsfällen kann sich ein Übersetzungsverhältnis zwischen der Ausgangswelle 112 und der separaten Zwischenwelle 122-1 von einem Übersetzungsverhältnis zwischen er Ausgangswelle 112 und der zweiten Zwischenwelle 122-2 unterscheidet. Das Übersetzungsverhältnis ist beispielsweise abhängig von einem Abtriebsstirnrad 124, mit welchem die Abtriebswelle 122-2 über die erste Übersetzungsstufe 120-1 gekoppelt ist.
Wie in 1b kann das zweite Trennelement 140 in manchen Ausführungsbeispielen optional abtriebsseitig zu der zweiten Übersetzungsstufe 120-2 angeordnet sein.
Gegenüber dem in 1a gezeigten Ausführungsbeispiel kann das erste Trennelement 170 alternativ zwischen dem Riementrieb 160 und der ersten Übersetzungsstufe 120-1 angeordnet sein. Hierdurch kann eine Wirkverbindung zwischen der ersten Übersetzungsstufe 120-1 und dem Riementrieb 160 getrennt werden. Dadurch entfallen Leerlaufverluste des Riementriebs 160, wenn eine Klimatisierung nicht erforderlich ist.
Zur Optimierung von Schleppverlusten, beziehungsweise zum Nutzen einer kinetischen Energie des Fahrzeugs, kann das zweite Trennelement 140 als schaltbares Trennelement ausgeführt sein, um wahlweise mittels der elektrischen Antriebsmaschine 110 und/oder der Abtriebseinheit 150 Drehmoment zum Antreiben des Klimakompressors 130 bereitzustellen.
2 zeigt das Antriebssystem 100 mit einem solchen schaltbaren zweiten Trennelement 140'. Das schaltbare zweite Trennelement 140' kann, wie in 3 dargestellt ist, drei unterschiedliche Schaltzustände annehmen, bei welchen wahlweise die elektrische Antriebsmaschine 110 und/oder die Abtriebseinheit 150 mit dem Klimakompressor 130 gekoppelt ist/sind.
Das schaltbare zweite Trennelement 140' umfasst ein mit der elektrischen Antriebsmaschine 110 gekoppeltes erstes Zahnrad 125, welches beispielsweise als Losrad ausgeführt ist. Das Losrad 125 ist auf der separaten Zwischenwelle 122-1 verdrehbar gelagert, welche mit dem Klimakompressor 130 koppelbar ist. Zudem ist ein zweites Zahnrad 127 mit der Zwischenwelle gekoppelt, welche, wie in 2 schematisch dargestellt, mit dem Riementrieb 160 gekoppelt ist. Die separate Zwischenwelle 122-1 kann als Hohlwelle ausgeführt sein, so dass die Abtriebswelle 122-2 koaxial innerhalb der Hohlwelle 122-1 angeordnet werden kann. Die Abtriebswelle 122-2 ist mit einem dritten Zahnrad 128 gekoppelt.
Zudem umfasst das schaltbare zweite Trennelement 140' eine Keilwelle/Schiebemuffe 129. Die Keilwelle 129 ist beispielweise eine zylindrische Hülse mit Innenverzahnung. Diese ist derart angeordnet, so dass durch axiales Verschieben der Keilwelle 129 das erste und das zweite Zahnrad 125 und 127 (Schaltzustand A), das erste, zweite und dritte Zahnrad 125, 127 und 129 (Schaltzustand B) oder das zweite und das dritte Zahnrad 127 und 129 (Schaltzustand C) formschlüssig in die Innenverzahnung der Keilwelle greifen und dadurch gekoppelt sind.
Im Schubbetrieb koppelt das schaltbare zweite Trennelement 140' beispielsweise für eine sogenannte Klima-Rekuperation die Abtriebseinheit 150 mit dem Klimakompressor 130 und entkoppelt die elektrische Antriebsmaschine 110 von dem Klimakompressor 130 und der Abtriebseinheit 150. Dies entspricht dem Schaltzustand C des schaltbaren zweiten Trennelements 140'. Somit wird zum Beispiel das Drehmoment zum Antreiben des Klimakompressors 130 von den Antriebsrädern der Abtriebseinheit 150 bereitgestellt. Zudem können von der elektrischen Antriebsmaschine 110 herrührende Schleppverluste beim Antreiben des Klimakompressors 130 vermieden werden.
Bei Volllast oder Teillast kann das schaltbare zweite Trennelement 140' den Schaltzustand B annehmen. Hierbei sind sowohl der Klimakompressor 130, als auch die Abtriebseinheit 150 mit der elektrischen Antriebsmaschine 110 gekoppelt. Dadurch ist ein Antreiben des Fahrzeugs bei gleichzeitiger Klimatisierung möglich.
Bei Stillstand des Fahrzeugs kann das schaltbare zweite Trennelement 140' den Schaltzustand A annehmen. Die elektrische Antriebsmaschine 110 ist hierbei von der Antriebseinheit 150 entkoppelt. Dadurch kann die elektrische Antriebsmaschine 110 im Stillstand getrieben werden. Zudem ist die elektrische Antriebsmaschine 110 mit dem Klimakompressor 130 für eine Klimatisierung bei Stillstand des Fahrzeugs gekoppelt.
Wie weitere mögliche Ausführungsbeispiele, umfasst das Antriebssystem 100 einen oder mehrere weitere Nebenaggregate 130', welche mit dem Riementrieb 160 koppeln.
Das Antriebssystem 100 kann zum Beispiel bei elektrischen Allradfahrzeugen (nicht dargestellt) mit zwei angetriebenen Achsen eingesetzt werden. Da beispielsweise nur eine der zwei angetriebenen Achsen für den Antrieb des Fahrzeugs benötigt wird und die andere Achse nur für erhöhte Leistungsanforderungen oder im Allradbetrieb benötigt wird, kann über diese der Klimakompressor 130 angetrieben werden. Bei Allradfahrzeugen werden Trennelemente zur Schleppmomentenreduzierung verbaut, so dass der konstruktive Mehraufwand gegenüber zweiradangetriebenen Fahrzeugen geringer ist. Ein hierfür erforderlicher konstruktiver und/oder wirtschaftlicher Mehraufwand ist beispielsweise insbesondere geringer als eine eingangs erwähnte Implementierung von Hochvolt-Komponenten.
Denkbar ist außerdem eine Implementierung des Antriebssystems 100 bei einem Fahrzeug mit einer P4-Hybridarchitektur, welches eine verbrennungsmotorisch und eine elektrisch angetriebene Achse hat. Durch Anordnung des Klimakompressors 130 an der elektrisch angetriebenen Achse ist eine geräuscharme, elektrische Vorklimatisierung bei stehendem Fahrzeug oder bei Fahrt ohne Brennkraftmaschine möglich, ohne, dass zusätzliche Hochvolt-Komponenten benötigt werden.
Die Antriebseinheit 100 eignet sich beispielsweise, um ein in 4 dargestelltes Verfahren durchzuführen.
Wie in 4 zu sehen ist, umfasst das Verfahren 400 in einem ersten Schritt ein Übersetzen 410 einer Eingangsdrehzahl zum Bereitstellen einer zum Antreiben des Nebenaggregats geeigneten Antriebsdrehzahl.
Als einen zweiten Schritt umfasst das Verfahren ein Antreiben 420 des Nebenaggregats mit der Antriebsdrehzahl.
Wie im Vorhergehenden beschrieben, kann die Eingangsdrehzahl beispielsweise unter Verwendung des schaltbaren zweiten Trennelements 140' und abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs (Stillstand, Lastbetrieb) wahlweise von der elektrischen Antriebsmaschine 110 oder von der Abtriebseinheit 150 bereitgestellt werden.
Abhängig davon, ob die Eingangsdrehzahl von der Abtriebseinheit 150 oder der elektrischen Antriebsmaschine 110 bereitgestellt wird, kann die Eingangsdrehzahl über die erste Übersetzungsstufe 120-1, beziehungsweise über die zweite Übersetzungsstufe 120-2 übersetzt werden.
Für das Antreiben 420 kann das Nebenaggregats/ der Klimakompressor über das erste Trennelement 170 mit der ersten Übersetzungsstufe 120-1, beziehungsweise mit der zweiten Übersetzungsstufe 120-2 gekoppelt werden.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.
Bezugszeichenliste

100: Antriebssystem
102: Gehäuse
110: elektrische Antriebsmaschine
112: Ausgangswelle
120-1: erste Übersetzungsstufe
120-2: zweite Übersetzungsstufe
122: Zwischenwelle
122-1: separate Zwischenwelle
122-2: Abtriebswelle
124: Abtriebsstirnrad
125: erstes Zahnrad/Losrad
127: zweites Zahnrad
128: drittes Zahnrad
129: Keilwelle
130: Nebenaggregat/Klimakompressor
130': weitere Nebenaggregate
140: zweites Trennelement
140': schaltbares zweites Trennelement
150: Abtriebseinheit
160: Riementrieb
162: Riemenscheibe
164: Triebriemen
170: erstes Trennelement
400: Verfahren
410: Übersetzen einer Eingangsdrehzahl zum Bereitstellen einer zum Antreiben des Nebenaggregats geeigneten Antriebsdrehzahl
420: Antreiben des Nebenaggregats mit der Antriebsdrehzahl

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009031645 A1 [0006]
DE 102009048719 A1 [0008]
DE 102010031156 A1 [0009]
DE 102011112870 A1 [0010]
DE 102010034672 A1 [0012]
DE 102011102200 A1 [0013]

Claims

Antriebssystem (100) für ein Fahrzeug, umfassend: eine zum Antreiben des Fahrzeugs dienende elektrische Antriebsmaschine (110); eine erste Übersetzungsstufe (120-1); und zumindest ein Nebenaggregat (130, 130'), welches über die erste Übersezungsstufe (120-1) mit der elektrischen Antriebsmaschine (110) koppelbar ist.
Antriebssystem (100) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Übersetzungsstufe (120-1) derart ausgebildet ist, so dass eine an der elektrischen Antriebsmaschine (110) anliegende Drehzahl höher als eine an dem Nebenaggregat (130, 130') anliegende Drehzahl ist.
Antriebssystem (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nebenaggregat (130, 130') mittels eines ersten Trennelements (170) mit der ersten Übersetzungsstufe (120-1) koppelbar ist.
Antriebssystem (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: ein zweites Trennelement (140); eine mittels des zweiten Trennelements (140) mit dem Nebenaggregat (130, 130') und über die erste Übersetzungsstufe (120-1) mit der elektrischen Antriebsmaschine (110) koppelbare Abtriebseinheit (150).
Antriebssystem (100) gemäß Anspruch 4, wobei das zweite Trennelement (140) als Reibkupplung ausgeführt ist.
Antriebssystem (100) gemäß Anspruch 4, wobei das zweite Trennelement (140) als Formschlusskupplung ausgeführt ist.
Antriebssystem (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Antriebssystem (100) ferner eine zweite Übersetzungsstufe (120-2) umfasst, welche abtriebsseitig zu der ersten Übersetzungsstufe (120-1) angeordnet ist.
Antriebssystem (100) gemäß Anspruch 7, wobei die zweite Übersetzungsstufe (120-2) derart ausgebildet ist, so dass die an dem Nebenaggregat (130, 130') anliegende Drehzahl höher als eine abtriebsseitige Drehzahl der zweiten Übersetzungsstufe (120-2) ist.
Antriebssystem (100) gemäß der Ansprüche 4 und 7, wobei das zweite Trennelement (140) abtriebsseitig zu der zweiten Übersetzungsstufe (120-2) angeordnet ist.
Antriebssystem (100) gemäß der Ansprüche 4 und 7, wobei das zweite Trennelement (140) zwischen der ersten Übersetzungsstufe (120-1) und der zweiten Übersetzungsstufe (120-2) angeordnet ist.
Antriebssystem (100) gemäß Anspruch 4, das zweite Trennelement (140) umfassend: ein mit der elektrischen Antriebsmaschine (110) gekoppeltes erstes Zahnrad (125); eine mit dem Nebenaggregat (130, 130') koppelbare Zwischenwelle (122-1); ein mit der Zwischenwelle (122-1) gekoppeltes zweites Zahnrad (127); eine Abtriebswelle (122-2); ein mit der Abtriebswelle (122-2) gekoppeltes drittes Zahnrad (128); und eine derart angeordnete Keilwelle (129), dass durch Verschieben der Keilwelle (129) das erste und das zweite Zahnrad (125, 127), das erste, zweite und dritte Zahnrad (125, 127, 128) oder das zweite und das dritte Zahnrad (127, 128) formschlüssig miteinander gekoppelt sind.
Antriebssystem (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nebenaggregat (130, 130') über einen Riementrieb (160) der ersten Übersetzungsstufe (120-1) nachschaltbar ist.
Antriebssystem (100) gemäß Anspruch 3 und 12, wobei das erste Trennelement (170) zwischen der ersten Übersetzungsstufe (120-1) und dem Riementrieb (160) angeordnet ist.
Antriebssystem (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Nebenaggregat (130, 130') als Kühlmittelverdichter für eine Klimaanlage ausgeführt ist.
Verfahren (400) zum Betreiben eines Nebenaggregats (130, 130') eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs, das Verfahren (400) umfassend: Übersetzen (410) einer Eingangsdrehzahl zum Bereitstellen einer zum Antreiben des Nebenaggregats (130, 130') geeigneten Antriebsdrehzahl; und Antreiben (420) des Nebenaggregats (130, 130') mit der Antriebsdrehzahl.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 15, wobei die Eingangsdrehzahl bei einem Stillstand des Fahrzeugs von einer einem Antreiben des Fahrzeugs dienenden elektrischen Antriebsmaschine (110) bereitgestellt wird und, wobei die elektrische Antriebsmaschine (110) über eine erste Übersetzungsstufe (120-1) zum Übersetzen der Eingangsdrehzahl mit dem Nebenaggregat (130, 130') gekoppelt ist und von einer einem Abtrieb des Fahrzeugs dienenden Abtriebseinheit (150) entkoppelt ist
Verfahren (400) gemäß Anspruch 15, wobei die Eingangsdrehzahl in einem Lastbetrieb des Fahrzeugs von einer einem Antreiben des Fahrzeugs dienenden elektrischen Antriebsmaschine (110) bereitgestellt wird und, wobei die elektrische Antriebsmaschine (110) über eine erste Übersetzungsstufe (120-1) zum Übersetzen der Eingangsdrehzahl mit dem Nebenaggregat (130, 130') und mit einer einem Abtrieb des Fahrzeugs dienenden Abtriebseinheit (150) gekoppelt ist.
Verfahren (400) gemäß Anspruch 15, wobei die Eingangsdrehzahl in einem Schubbetrieb des Fahrzeugs von einer einem Abtrieb des Fahrzeugs dienenden Abtriebseinheit (150) bereitgestellt wird und, wobei das Nebenaggregat (130, 130') über eine zweite Übersetzungsstufe (120-2) zum Übersetzen Eingangsdrehzahl mit der Abtriebseinheit (150) gekoppelt ist.
Computerprogramm mit einem Programmcode, der, wenn der Programmcode auf einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird, das Ausführen eines Verfahrens einer der Ansprüche 15 bis 18 bewirkt.