DE19530231A1 - Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
Hybridantrieb für ein KraftfahrzeugInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem
Verbrennungsmotor und einem Elektromotor als Antriebe, gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Einen derartigen Hybridantrieb zeigt die EP 492 152 B1 bei der der Elek
tromotor zumindest zeitweilig ständig auf eine Vorgelegewelle des Ge
schwindigkeits-Wechselgetriebes geschaltet ist und entweder als Antrieb,
als Generator oder im Leerlauf mitläuft. Beim Schalten des Geschwindig
keits-Wechselgetriebes wirkt der Elektromotor drehzahlgesteuert als Syn
chronisator. Da Schaltvorgänge relativ schnell ablaufen können, ist sowohl
eine aufwendige Gangerkennung als auch Signalverarbeitung in einem
elektronischen Steuergerät erforderlich.
Aufgabe der Erfindung ist es, für den gattungsgemäßen Hybridantrieb eine
vereinfachte Synchronisierungssteuerung vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung
sind in den weiteren Patentansprüchen angeführt.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, während des Gangwechsels zu
nächst den Elektromotor abzukuppeln, dann in wie bei synchronisierten
Schaltgetrieben üblicher Weise den Gang über die Synchronkupplungen zu
schalten, anschließend den Elektromotor zumindest angenähert auf Syn
chronlauf relativ zur Antriebswelle zu bringen und schließlich den Elektromo
tor wieder anzukuppeln. Das An- und Abkuppeln des Elektromotors kann
dabei bevorzugt automatisch erfolgen.
Durch diese Maßnahme ist lediglich ein einfaches Gangsignal beispielswei
se über den Gangschalthebel erforderlich, über welches angezeigt wird, daß
ein Gangwechsel erfolgen soll. Ist dies der Fall, so wird zunächst der Elek
tromotor abgekuppelt. Nach dem erfolgten Gangwechsel reicht es aus, wenn
über einen Drehzahlsensor der Antriebswelle und einem Drehzahlsensor
verbunden mit dem Elektromotor durch entsprechende elektronische Ver
knüpfung der Elektromotor auf Synchronlauf gesteuert und dann die Kupp
lung wieder geschlossen wird. Die Kupplung kann dabei eine wie bei den
schaltbaren Zahnrädern übliche Synchronkupplung sein, die über ein Ge
stänge hydraulisch oder elektromagnetisch betätigt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzel
heiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild
eines Hybridantriebes für ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit mit ei
nem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor und einer Einrichtung zum
Synchronisieren des Elektromotors bei Gangwechseln.
Der dargestellte Hybridantrieb setzt sich im wesentlichen zusammen aus
einem Verbrennungsmotor 10, einer elektrohydraulischen Trennkupplung
12, einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe 14 und einem Elektromotor
16, die der besseren Darstellung wegen in Abschnitte geteilt gezeichnet
sind, tatsächlich aber zu einer Antriebseinheit zusammengebaut sind.
Der Verbrennungsmotor 10 kann z. B. ein direkt einspritzender Turbodie
selmotor sein, dessen an die Kurbelwelle angeflanschte Schwungscheibe 18
Teil der als Schwungnutzautomatik ausgeführten Trennkupplung 12 mit ei
ner hydraulischen Betätigung - bestehend aus einem hydraulischen Neh
merzylinder 20 und einer Hydraulikeinheit 22 mit Pumpe, Steuerventilen,
Druckspeicher etc. - und einer Steuerelektronik 24 ist.
Die Trennkupplung 12 treibt das vordere Ende der Antriebswelle 26 des
Wechselgetriebes 14 an, dessen Abtriebswelle 28 ein Antriebsritzel 30 für
den nicht näher dargestellten Achsantrieb bzw. das Differential 32 für den
Antrieb der Vorderräder 34 des Kraftfahrzeuges trägt. Im Ausführungsbei
spiel sind wie ersichtlich über eine Schaltbetätigung 64 vier Gangstufen
bzw. Übersetzungen I-IV des Wechselgetriebes 14 schaltbar.
Der Elektromotor 16, ein Drehstrom-Synchronmotor mit relativ geringem
Massenträgheitsmoment, wirkt über eine Zahnrad-Vorgelegestufe 36 auf das
andere Ende der Antriebswelle 26 des Wechselgetriebes 14.
Der Elektromotor 16 ist an eine Stromversorgungseinheit 38 mit Batterien 40
und einer Stromregeleinheit 42 angeschlossen und kann als Antriebsmotor,
als Generator zum Aufladen der Batterien 40 bei verbrennungsmotorischem
Betrieb, im Leerlauf und schließlich drehzahlgeregelt als Synchronisator
arbeiten.
Der Elektromotor 16 kann dabei mittels eines Betriebsartenschalters 44 auf
Elektroantrieb geschaltet werden, wobei dessen Antriebsleistung dann über
das Gaspedal 46 und die Stromregeleinheit 42 gesteuert wird.
Beim Umschalten auf Betrieb mit Verbrennungsmotor 10 wird der Elektromo
tor 16 als Generator betrieben, sofern die Batterien 40 regeneriert werden
sollen; andernfalls wird der Elektromotor 16 im Leerlauf mitgetrieben oder
treibt zur kurzfristigen Erhöhung der Antriebsleistung des Hybridantriebes
das Kraftfahrzeug mit an.
Die schaltbaren Zahnräder 48, 50, 52, 54 auf der Antriebswelle 26 sind über
an sich bekannte Synchronkupplungen (nicht dargestellt) mit der Antriebs
welle 26 zur Schaltung der jeweiligen Gänge I-IV kuppelbar.
Ferner ist an dem Zahnrad 58 der Vorgelegestufe 36 eine weitere form
schlüssige Synchronkupplung 60 vorgesehen, über die die Vorgelegestufe
36 und damit der Elektromotor 16 von der Antriebswelle 26 abkuppelbar sind
(die Synchronkupplung 60 kann ebenfalls eine wie bei Schaltgetrieben in
Kraftfahrzeugen übliche, zur Synchronisierung der Gangschaltungen ver
wendete Synchronkupplung sein).
Die Betätigung dieser Synchronkupplung 60 erfolgt über ein elektromagneti
sches Stellglied 62, welches von der elektronischen Steuerung der Stromre
geleinheit 42 mitgesteuert ist.
Der Gangwechsel der Gänge I-IV wird über die Schaltbetätigung 64 be
wirkt, deren Schalthebel 66 mit einem Schaltbetätigungssenor 68 ausgerü
stet ist, der bei einem Betätigen des Schalthebels 66 bzw. bei einem Gang
wechsel ein Gangsignal S an die Stromregeleinheit 42 abgibt.
Ferner sind an der Antriebswelle 26 und an dem schaltbaren Zahnrad 58 der
Vorgelegestufe 36 je ein Drehzahlsensor 70, 72 vorgesehen, die proportio
nale Signale nAn, nVor an die elektronische Steuerung der Stromregelein
heit 42 liefern.
Bei einem Gangwechsel beispielsweise vom zweiten Gang in den dritten
Gang erkennt die Stromregeleinheit 42 zunächst über das Gangsignal S,
daß ein Gangwechsel erfolgen soll, wodurch über das elektromagnetische
Stellglied 62 der Elektromotor 16 mit Vorgelege 36 abgekuppelt wird. Mit
dem Abkuppeln dieser Schwungmassen ist das Wechselgetriebe 14 in be
kannter Weise über die üblichen Synchronkupplungen leicht schaltbar, wobei
die entsprechende Synchronarbeit über die Reibungskupplungen der Syn
chronkupplungen erfolgt.
Nach dem Gangwechsel, der durch Deaktivieren des Gangsignals S von
der Stromregeleinheit 42 erkennbar ist, wird der Elektromotor 16 auf Dreh
zahlregelung geschaltet, wobei die elektronische Steuerung in der Strom
regeleinheit 42 durch Vergleich der Signale nAn und nVor die Ist-Drehzah
len der Antriebswelle 26 und des Zahnrades 58 des Vorgeleges 36 erfaßt
und die Soll-Drehzahl (≈ gleiche Drehzahl wie die Antriebswelle) des Zahn
rades 58 der Vorgelegestufe 36 durch entsprechende Ansteuerung des
Elektromotors 16 einsteuert.
Bei erfolgtem Synchronlauf, wobei ggf. eine geringe Drehzahldifferenz von
± 50 min-1 bevorzugt ist, wird über die Stromregeleinheit 42 wieder das elek
tromagnetische Stellglied 62 angesteuert und die Synchronkupplung 60
geschlossen. Mit dem Signal zum Schließen der Synchronkupplung 60 wird
automatisch der Drehzahl-Kegelbetrieb des Elektromotors 16 abgeschaltet.
Dann ist der Elektromotor 16 wieder mit der Antriebswelle 26 des Ge
schwindigkeits-Wechselgetriebes 14 verbunden und es kann - sofern elek
tromotorischer Betrieb vorliegt - der Elektromotor 16 von der Stromregelein
heit 42 wieder über das Gaspedal 46 als Antriebsmotor oder bei verbren
nungsmotorischem Betrieb ggf. als Generator zur Aufladung der Batterien
40 geschaltet sein.
Claims (3)
1. Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem
Elektromotor als Antriebe, die gleichzeitig oder alternierend auf die An
triebswelle oder Vorgelegewelle eines mit schaltbaren Zahnrädern mit Syn
chronkupplungen zum Schalten mehrerer Gänge versehenen Geschwindig
keits-Wechselgetriebes wirken, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektro
motor (16) über eine formschlüssige Kupplung (60) mit der Antriebswelle
(26) kuppelbar ist, daß die Kupplung (60) beim Einlegen eines Ganges ge
löst und anschließend wieder geschlossen ist und daß vor dem Schließen
der Kupplung (60) der Elektromotor (16) zumindest angenähert auf Syn
chronlauf relativ zur Antriebswelle (26) gesteuert ist.
2. Hybridantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung
eine wie bei den schaltbaren Zahnrädern (52, 54, 56, 58) verwendete Syn
chronkupplung (60) ist.
3. Hybridantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Stromregeleinheit (42) des Elektromotors (16) mit einem einfachen Schalt
betätigungssensor (68) sowie einem Drehzahlsensor (70) an der
Antriebswelle (26) und einem Drehzahlsensor (72) für den Elektromotor (16)
verbunden ist und die Kupplung (60) durch Ansteuerung eines Stellgliedes
(62) bei anstehendem Gangsignal S löst und bei erfolgter Schaltung durch
Auswertung der Drehzahlsignale nAn, nVor den Synchronlauf einsteuert und
anschließend die Kupplung (60) über das Stellglied (62) wieder schließt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19530231A DE19530231A1 (de) | 1995-08-17 | 1995-08-17 | Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19530231A DE19530231A1 (de) | 1995-08-17 | 1995-08-17 | Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug |
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DE19530231A1 true DE19530231A1 (de) | 1997-02-20 |
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ID=7769691
Family Applications (1)
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DE19530231A Withdrawn DE19530231A1 (de) | 1995-08-17 | 1995-08-17 | Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug |
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Country | Link |
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