DE19737871A1 - Hybridantriebe für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb - Google Patents
Hybridantriebe für Kraftfahrzeuge mit AllradantriebInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf die Definition von Grund
Softwarepaketen im Zusammenhang mit unterschied
lichen neuen Merkmalsgruppen, die bei Allradantrieben
für Fahrzeuge mit Hybridantrieb vorhanden sein
müssen, um sie sicherer und wirtschaftlicher zu machen.
Durch diese Maßnahmen werden diese Systeme aber
teuer und reparaturanfällig, allein schon deswegen, weil
zwei eigenständige Antriebsmaschinen vorhanden sind.
Für die Wartung sind Spezialwerkstätten erforderlich.
Batterien oder ein anderer Energiespeicher sind darüber
hinaus erforderlich, wenn Streckenvorteile erwirtschaftet
werden sollen. Diese Speicher sind nicht nur teuer und
gewichtsaufwendig, sie stellen auch den größten Stör
faktor dar.
Diese bekannten Fakten sprechen gegen Hybrid
Systeme in Fahrzeugen.
Andererseits benötigen diese Systeme weniger
Primärenergie und belasten die Umwelt im geringerem
Maße. Daher beschäftigen sich Industrie, Wirtschaft und
Politik global mit Hybridsystemen. In den USA wird bis
zur Jahrtausendwende zur Erforschung dieser Systeme
überregional eine Milliarde Dollar investiert.
Man kann davon ausgehen, daß regional noch einmal
der gleiche Betrag zum Einsatz kommen muß, um die
anstehenden Probleme so lösen zu können, damit auch
ein unbedarfter Fahrer diese Hybridfahrzeuge fahren,
nutzen und finanzieren kann.
Da diese Themen ein zu großes Spektrum abdecken,
sollen sich die Patentansprüche, ausgehend von zwei
Hauptmerkmalsgruppen dieser Anmeldung, nur auf die
letztgenannte der beiden Gruppen beziehen.
Erfindungsgemäß wird unterschieden zwischen
- 1. Serien-Hybridysten und
- 2. Parallel-Hybridsistemen.
Zur Merkmalsgruppe 1, den Serien-Hybrid-systemen
gehören Anwendungen, die unter Anderem: gemäß
Seite 69 meiner allgemeinen Beschreibung entsprechend
"M69" Beschreibung: ab "M51" definiert werden und
zwar:
- 1. Die ESR-Studie der Firma Mitsubishi ausgestellt 1993 auf der IAA Frankfurt.
Ein in diese Gruppe gehörendes Patent wird gehalten
von der Magnetmotor Gesellschaft: Patent Nr. 4 000 678.
Zwei wesentliche Nachteile sprechen gegen die globale
Verwendung dieser Systeme, auch dann, wenn sie
verbessert werden.
- - Es wird nur eine Achse angetrieben und zwar über Sekundärenergie. Sekundärenergie ist teuer und unwirtschaftlich. Sekundärenergie, der "Steckdose" entnommen und bezogen auf Gas, ist fast viermal so teuer wie Primärenergie. Der Grund liegt bei den Generierungs-, Umwandlungs- und Übertragungs verlusten.
- - Bedingt durch den Serienantrieb addieren sich (Bool) algebraisch die Fehlerquellen. Fällt ein Glied in der Kette aus, fällt das Gesamtsystem aus. Das schwächste Glied in dieser Kette ist die Batterie. Ist sie defekt, kann das Gesamtsystem funktionslos werden, wodurch der in Hybridsystemen doppelt vorhandene Primärantrieb seine Bedeutung als redundanter Fahrzeugantrieb verliert
Sollen Begriffe wie Sicherheit und Verfügbarkeit im
Zusammenhang mit zwei Hauptmaschinen, die bei
Hybridsystem vorhanden sind, realisiert werden, dann
ist erfindungsgemäß von redundanten (wechselweise
verfügbaren) Systemen auszugehen. Damit bietet sich
der zweiachsige Fahrzeugantrieb auf der Basis der
Merkmalsgruppe 2 in Form von
Parallel-Hybridsystemen,
an, womit ich mich fast ausschließlich in meiner
anliegenden Studie, die auch die Beschreibung der
Probleme beinhaltet und Lösungen aufzeigt, beschäftige.
Diese Studie ist daher vorläufig Bestandteil dieser
Anmeldung, um Nachtragsanmeldungen zu ermög
lichen.
Folgende Hybridsysteme sind bezogen auf das
Spektrum der Merkmalsgruppe 2 bekannt:
A) Parallel-Hybrid-Systeme, dadurch gekennzeichnet,
daß das Fahrzeug elektrisch durch vier E-Motore, die
direkt mit den Antriebsrädern gekuppelt sind,
angetrieben wird. Siehe hierzu u. a. die European Patent
Application Nr. 0 083 557. Das bedeutet auf der einen
Seite Aufwand, das bedeutet aber auch Sicherheit, weil
der Erfinder eine ausreichende Redundance bei der
Versorgung der Motore eingeplant hat. Das bedeutet
leider nicht Wirtschaftlichkeit, denn die gesamte
Antriebsenergie ist Sekundärenergie, die mit hohen
Umformungsverlusten behaftet ist. Man macht keinen
großen Fehler, wenn man sagt
Sekundärenergie, in dieser Form verfügbar gemacht, bedeutet, daß man höchstens zwei Drittel der verfügbaren Primärenergie ausnutzen kann.
Sekundärenergie, in dieser Form verfügbar gemacht, bedeutet, daß man höchstens zwei Drittel der verfügbaren Primärenergie ausnutzen kann.
Um es genauer zu sagen: Mehr als ein Drittel der
verfügbaren Antriebsleistung sind Umwandlungs
verluste. Dies ist einer der Hauptgründe dafür, daß ein
Patent wie dieses, daß 1982 entstand, sich nicht
durchsetzt, denn Verluste können nur durch höheren
Brennstoffverbrauch kompensiert werden und genau
den will man einsparen. Diese Feststellung gilt also nicht
nur für Serien-Hybrid-Systeme, sondern auch für
Parallel-Hybridsysteme der einfachen Ausführung.
B) Die Minimalforderung für ein Parallel-Hybridsystem
dieser Anmeldung, ist darin zu sehen, daß das Fahrzeug
über zwei Achsen angetrieben wird, wobei die eine
Achse durch einen thermischen und die andere Achse
als Hilfsantrieb über einen Elektromotor angetrieben
wird, der selektiv zuschaltbar ist und von der
Fahrzeugbatterie, die vom thermischen Antrieb über
einen Generator geladen, mit Strom versorgt wird.
Patentschrift: Dana Corp, Toledeo, Ohio: 2929 497.
- - Nachteil: Der E-Antrieb ist ein "zusätzlicher" Hilfsantrieb, der nur bei niedriger Geschwindigkeit nutzbar ist.
- - Vorteil: Es handelt sich um einen zweiachsigen Antrieb und damit um einen eingeschränkt redundanten Antrieb.
C) Parallel-Hybridsystem Audi Duo. Siehe "M94" und
"M160". Zugehöriges Patent: Nr. 3940 172.
Über ein gemeinsames Getriebe wird die gemeinsame
Antriebsachse, siehe "M168", wechselweise thermisch
oder elektrisch angetrieben.
Das ist in sofern ein Kompromiß, weil im Zentrum des
Fahrzeugs ein sehr kompliziertes Vorgelege eingebaut
ist, über das, wegen seiner Doppelfunktionen, viele
Merkmalsgruppen miteinander verknüpft werden. Fällt
eines dieser Systeme aus, ist das Gesamtsystem in Frage
gestellt. In sofern ist der Audi Duo eigentlich kein
Parallel-Hybridsystem, obwohl der reine thermische
Antrieb uneingeschränkt vom elektrischen Antrieb
erfolgt.
Denkbar ist, daß vorgenannter Kompromiß, ausgehend
von einem Verkaufspreislimit von DM 60.000
gemacht wurde, um die einleitend genannten hohen (zu
hohen) Kosten, die für die Realisierung verkaufsfähiger
Hybridsysteme erforderlich sind, in sinnvollen Grenzen
zu halten.
Ein weiterer Kompromiß des Audi Duo's liegt darin, daß
sowohl der thermische als auch der elektrische Antrieb
zum bekannten Standard gehören und im Vergleich zu
dieser Anmeldung sich statistisch deswegen ein
schlechterer Wirkungsgrad ergibt, weil die Antriebe zwar
weitgehend eigenständig sind, bedingt durch das
gemeinsame Getriebe sich aber nicht ergänzen, wodurch
der thermische Antrieb über weite Bereiche, stufig
geschaltet, an die Fahrzeuggeschwindigkeit geknüpft ist
und daher in unwirtschaftlichen Drehzahl- und
Leistungsbereichen betrieben werden muß.
Um das zu verdeutlichen, ergeben sich folgende
physikalische Grundlagen, die dem derzeitigen Stand
der Technik entsprechen, dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Verbrauch für den thermischen Antrieb, dem eines Fahrzeugs mit Schaltgetriebe entspricht, bei dem der Wirkungsgrad trotz der teuren Elektrik nicht verbessert wurde.
- - für den elektrischen Hauptantrieb, sich deswegen ein schlechter Wirkungsgrad ergibt, weil er, wie im Anwendungsfall "A" mit unwirtschaftlicher und teurer Sekundärenergie betrieben wird.
Audi wollte, die Vorteile herausstreichen, die sich mit
der Mehrfachnutzung der Hauptbaugruppen ergeben,
dadurch gekennzeichnet daß
- - der elektrische Antriebsmotor, auch gleichzeitig als Generator geschaltet, der Batterieladung dient,
- - das Getriebe für beide Antriebsarten genutzt wird.
In beiden Fällen entstehen Preis und Gewichtsvorteile.
Im Notfall kann zwar entweder der thermische oder der
elektrische Antrieb verfügbar werden, wenn davon
ausgegangen wird, daß das Getriebe und alle damit
verknüpften Merkmalsgruppen, nicht defekt sind. Von
einem redundanten System kann, ausgehend von der
Vielzahl der Verknüpfungen, nicht ausgegangen werden.
Ein wesentlicher Mangel ist darin zu sehen, daß die
Addition der beiden Antriebsleistungen, also die
Unterstützung des thermischen Antriebs, wegen des
gemeinsamen Getriebes nicht möglich ist.
Bezogen auf "M94" bedeutet das, Verzicht auf Addition
der Leistung des thermischen Antriebs von 66 kW mit
der Leistung des elektrischen Antriebs von 21 kW zu
einer Gesamtleistung von 81 kW, die als Spitzenleistung
sogar erheblich angehoben werden kann, weil E-Motore
kurzzeitig überlastbar sind.
Darüber hinaus wurde beim Duo, ebenfalls aus
Preisgründen das Gewicht der Batterie unverhältnis
mäßig hoch zugelassen.
Kritiker werden sagen, daß beim Audi Duo der Fahrer
mit seiner viel zu schweren Batterie unterwegs ist,
wodurch die Zuladung des Fahrzeugs auf 350 Kilogramm
begrenzt werden mußte.
Aus diesem Grunde liegt meiner Anmeldung die
Minimierung der Batterieleistung zugrunde, wodurch
nicht nur die Batteriegewichte sekundär werden,
sondern primär der Wirkungsgrad deswegen steigt, weil
die Umwandlungsverluste dadurch minimiert werden,
daß die Batteriekapazität, je nach Anwendungsfall
durch diese Maßnahmen ebenfalls verringert wird.
D) die Studie Next von Renault. Siehe "M123".
Auch bei dem Parallel-Hybrid Next ist der E-Antrieb "nur" ein Hilfsantrieb der das Fahrzeug elektrisch ohne Schalt- oder Automatikgetriebe bis zu einer Fahrzeug geschwindigkeit von 40 km/h antreibt. Danach wirkt der thermische Antrieb.
Auch bei dem Parallel-Hybrid Next ist der E-Antrieb "nur" ein Hilfsantrieb der das Fahrzeug elektrisch ohne Schalt- oder Automatikgetriebe bis zu einer Fahrzeug geschwindigkeit von 40 km/h antreibt. Danach wirkt der thermische Antrieb.
Allerdings können auch beide Antriebe genutzt werden.
Renault begründet seine Studie mit Streckenvorteilen,
die sich aus dem E-Antrieb bei kleinen Fahrzeug
geschwindigkeiten ergeben.
Die vorgenannten zum Teil schwerwiegenden Probleme
versucht der Daimler Benz Konzern mit seinem Patent
Nr. 43 06 381, daß unter Punkt F beschrieben wird, zu
ignorieren, so daß beim Einbau dieser Innovation der
"Elchtest" "wie gehabt" negativ ausfallen wird, es sei
denn, Mercedes baut hier nachträglich stabilisierende
Systeme ein, wie bei der neuen A-Klasse auch. Hier
werden sich allerdings erhebliche Schwierigkeiten
ergeben, die nachfolgend noch beschrieben werden.
E1) Die E-Klasse von Mercedes verfügt über
stabilisierende Systeme ETS, ESP und BAS. Systeme
die deswegen aufwendig sein müssen, weil sie
Bestandteil eines Allradantriebes sind, allerdings
dadurch gekennzeichnet, daß nur ein einziges
Mittendifferential, eben nicht so redundant sein kann,
wie es nötig ist, um die Aufgabenstellung kompromißlos
zu lösen, die darin besteht, mit nur einem
Mittendifferential 4 Räder radselektiv anzutreiben bzw.
kraftschlüssig verzögern zu können.
Dieser Kompromiß wird hier bei dieser Anmeldung und
im Zusammenhang mit den nachfolgenden Ansprüchen
erfindungsgemäß ausgeschaltet, in dem zwei Mitten
differentiale konsequent zum Einsatz kommen.
E2) Die Bezeichnung 4Matic steht für Allradantrieb. Der
Begriff entstand bereits 1987. Auch beim alten 4Matic-
System war schon aufwendige Elektronik und Hydraulik
erforderlich, dadurch gekennzeichnet, daß allerdings nur
bei Schlupf, der bei Mercedes primär antreibenden
Hinterräder, Antriebsleistung auf die Vorderräder
gelenkt wurde.
Man macht keinen Fehler, wenn man bei der "4Matik-
Klasse" von einem Preisniveau um DM 100 000,-
ausgeht.
Mit der Erfindung der neuen 4Matik und dem Einbau in
die E-Klasse, wurde in Ergänzung zur bereits
vorhandenen Leistungsverschiebung die primär in
Fahrtrichtung, also über die Längsachse erfolgte, mit
dem ETS und ESP-Systemen, bei dem das "T" für
Traktion steht nicht nur die Querstabilität verbessert,
sonder auch Einfluß auf das "Rollen" über die
Querachse genommen.
E3) Ich will hier und jetzt die Innovationen der Firma
Citroen nicht weiter detaillieren, aber deren legendäre
alte hydrodynamische Stabilisierung, die heute beim
Xantia "Activa" heißt, verhinderte auch "nur" im
wesentlichen das Rollen um die Längsachse. Schon der
alte DS blieb deswegen auch bei geplatztem
Vorderreifen noch auf der Straße, weil hier Elektronik
erfolgreich ersetzt werden konnte, durch hydro
dynamische Federung.
E4) Auch der englische Erfinder Mumford (siehe
"M177") hatte die im Discovery vorhandenen
Stabilisatoren entfernt, um sie durch seine Stabilisatoren
erfolgreich zu ersetzen.
Eigenartiger Weise wird er aber sein System nicht los,
(siehe "M177"), wofür es sicherlich viele Gründe gibt.
- - Prestige der Hersteller steht dabei im Vordergrund.
- - Ein weiterer wichtiger Grund ist im Kompromiß zu sehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherstellung der "Neigungsstabilität" allein nicht ausreicht, wenn von der Querstabilität ausgegangen wird.
F) Beim Patent Nr. 43 06 381 des Daimler Benz-Konzerns,
werden die beiden Hauptantriebe dauernd
zusammenwirkend betrieben.
Das bedeutet aber nicht, daß die Nennleistungen der
beiden Hauptantriebe addiert verfügbar werden, sondern
im Gegenteil, der thermische Antrieb (3) mit reduzierter
Leistung zum Einsatz kommt, damit ein Leistungs
gleichgewicht herrscht, zwischen der thermomecha
nischen, auf die Achse 1 wirkenden und der thermo
elektrischen Antriebsleistung, die über die Achse 2
wirkt, Leistungsverschiebung also im Sinne eines
Drehmomenten- und Leistungsausgleichs, erfolgen
kann.
Statistisch gesehen kann daher nur eine Gesamt
antriebsleistung verfügbar werden, die weit unter der
Nennleistung des thermischen Antriebs liegt, was aus
ökonomischen Gründen nicht sinnvoll ist
Über Leistungsverzweigung, siehe "M7" bis "M9" meiner Studie, werden die beiden sonst notwendigen Schaltgetriebe "einfach" eingespart.
Über Leistungsverzweigung, siehe "M7" bis "M9" meiner Studie, werden die beiden sonst notwendigen Schaltgetriebe "einfach" eingespart.
Das Ziel des Patentes ist eine angebliche Ökoversion, bei
der es angeblich funktioniert, den thermischen Antrieb
bezüglich Leistung und Drehzahl so zu begrenzen, daß
einerseits der Gesamtwirkungsgrad gesteigert und
andererseits Brennstoff eingespart werden kann.
Gerade dieser Denkansatz ist physikalisch falsch.
Gemäß "M78" meiner Studie ist es zwar sinnvoll den
thermischen Antrieb bei niedrigen Drehzahlen und
weitgehend im Bereich maximaler Drehmomente zu
betreiben, es ist mit Bezug auf den Gesamtwirkungsgrad
aber falsch, erhöhte Leistung des thermischen Antriebs
in Bereichen maximaler Fahrzeuggeschwindigkeiten
einerseits zu begrenzen und andererseits darüber hinaus
noch elektrische Energie mit schlechtem Wirkungsgrad
zu generieren, Sekundärenergie also, nur um damit
systembedingt den E-Motor des Fahrzeugs versorgen zu
können, damit Bordnetz und Generatore systembedingt
belastet werden.
Die Betriebsart Fernfahrt ist daher ausgesprochen
unwirtschaftlich.
Auch beim Starten am Berg, ist in der Betriebsart
Stadtfahrt höhere Leistung erforderlich, als das auf
Grund der Patentansprüche des Daimler Benz Konzerns
möglich ist.
Mit festgeschriebenen ausgesprochen niedrigen
Drehzahlen wird der thermische Antrieb am Berg
"abgewürgt" und funktionslos, der Wagen bleibt stehen.
Neben den physikalischen Fehlern sind gravierende
Fehler bei der Regelung vorhanden, auf die ich noch
eingehen werde. Auch die Patentzeichnungen sind zum
Teil falsch, was weder durch die Beschreibung noch
durch die Ansprüche korrigiert wird.
Sieht man einmal ab, von Prinzipzeichnungen Fig. 1 und
Fig. 2 und bezieht sich nur auf das Ausführungsbeispiel
Fig. 3, dann ergeben sich schwerwiegende Fehler.
- - Gemäß "M7" ergibt das Achsdifferential (10) im Zusammenwirken mit den beiden Raddifferentialen (17) und der möglichen schlechten Bodenhaftung der Räder (14) Freiheitsgrade, die, über die nicht erkennbare Leistungsregelung, unbeherrschbar werden (Elchtest).
- - Die beschriebene Leistungsregelung durch den Managementprozessor bezieht sich, wenn überhaupt, auf die Hauptantriebe.
- - Auf Generatorregler verzichtet das Patent großzügig.
- - Auf Batterieladung, dem Stand der Technik entsprechend, wonach Generatorregler erforderlich sind, wird ebenfalls großzügig verzichtet, obwohl Generatore die primäre Rolle des Patentes einnehmen.
Gemäß Anspruch (6) ist statt dessen von
Generatorerregung die Rede, die ausreichend sein soll,
um damit sogar die Regelung des E-Motors (6) in
Abhängigkeit vom Sollwertsteller ermöglichen zu
können. Wörtlich heißt es dort: Zitat: dadurch
gekennzeichnet, daß für die stufenlose Regelung des
elektrischen Antriebes (6) das Gaspedal des Fahrzeuges
als Sollwertsteller der Generatorerregung verwendet
wird. Zitat Ende. Hier wurde technischer Unsinn
dokumentiert, denn auch wenn diese E-Motore Gleich
strommotore wären, könnten sie mit unterschiedlicher
Generatorerregung nicht geregelt werden. Hier ist
Stromregelung prädestinierend, siehe "M30" weil man
beim Bordnetz gestützt durch die Batterie weitgehend
von konstanten Spannungen ausgehen muß.
Dem Stand der Technik entsprechend werden E-Motore
für Pkws über Wechselrichter angesteuert. Siehe "M168"
Die zugehörige Regelung ist unabhängig von der
Stromversorgung und soll auch ohne Generatore
ausschließlich über die Batterie möglich sein. ("M168")
Letzteres gilt gemäß Anspruch 3 auch für das Mercedes-
Patent, auch wenn das so nicht dokumentiert wurde.
- - Die Bremsen (20) bremsen nicht die Räder, sondern nur den thermischen Antrieb, was zur Folge hat, daß beim Bremsen lediglich die Drehzahlen der Generatore angehoben werden. Bei hohen Fahrzeug geschwindigkeiten würde das zur Zerstörung der Generatore führen (Fig. 3).
- - Auch dann, wenn die Bremsen auf die Radnaben wirken würden, ist der mögliche Schutz der Generatore vor leicht möglicher Überdrehzahl nicht erkennbar.
- - Die durch die Generatore (5') bzw (6') generierte elektrische Energie könnte am Besten genutzt werden, wenn sie direkt den Elektromotoren (6) und (6) zugeführt wird und möglichst ohne Speicherung in der Batterie, dem thermoelektrischen Antrieb der Räder (8) dienen würde, die dafür nötige Regelung gibt es allerdings nicht.
Die GegenEMK der Generatore (5) könnte gestützt über
den thermischen Antrieb (3) und verzweigt über die
Achsdifferentiale (17) dem direkten
thermomechanischen Antrieb der Räder (14) dienen. Bei
richtiger Regelung und Abstufung könnte dadurch ein
relativ hoher Wirkungsgrad erzielt werden, dadurch
gekennzeichnet, daß einerseits der thermomechanische
Antrieb ein stufenloser Direktantrieb sein kann und
andererseits Sekundärenergie nur zu 50% oder weniger,
bezogen auf die Primärleistung, generiert zu werden
braucht, denn die damit erzeugten thermoelektrischen
Antriebsleistungen wirken ergänzend zum thermo
mechanischen, wenn in Kauf genommen wird, daß
die Antriebsleistung beim Start des Fahrzeugs sich
hauptsächlich durch den E-Antrieb ergibt, der dem
Stand der Technik entsprechend über ein Schaltgetriebe
verfügen müßte, bei dem der erste Gang, der Fahrt bei
ausgesprochen niedrigen Geschwindigkeiten, dient.
Leistungshalbierung könnte erfolgen zwischen thermo
mechanischen und thermoelektrischen Antriebs
komponenten erst dann, wenn unter Berücksichtigung
der Standübersetzung die Abtriebsdrehzahlen an den
Differentialen gleich groß sind, der einleitend genannte
gute Wirkungsgrad sich in einer bestimmten Betriebsart
daher nur dann einstellt, wenn bei niedrigen
Fahrzeuggeschwindigkeiten der thermoelektrische
Antriebspfad über Stromregelung der Generatore
gestärkt und andererseits die Antriebsdrehzahl zu den
Differentialen ausgehend vom thermischen Antrieb (3),
über eine straffe Regelung an die Bedürfnisse angepaßt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß zum Beispiel
niedrige Startdrehzahlen möglichst schnell übergeführt
werden müssen zur eigentlichen Stromregelung, der
Generatore, die von Vorhandensein der Nenndrehzahl
ausgeht und gerade beim Start sehr hoch werden kann,
wenn von konstanten Drehzahlen des thermischen
Antriebs fälschlicherweise und gemäß Patentanmeldung
ausgegangen wird.
Auf diesen schwierigen Prozeßkomplex kann ich im
Zusammenhang mit dem Mercedespatent aber nur
bedingt eingehen, weil das Mercedespatent damit
überhaupt nichts zu tun hat.
- - Die Batterie, könnte parallel zur thermoelektrischen Versorgung der oder des E-Motors angeordnet sein und dadurch für die Kompensierung der Leistungs spitzen sorgen, die sich durch Sollwertvorgabe für den E-Motor (Anspruch 3) ergeben. Dadurch könnte die Regelung des thermischen Antriebs, allerdings mit erheblichen Berichtigungen des Konzeptes, tatsächlich brennstoffsparend und stark eingeschränkt nachrangig erfolgen (Anspruch 1), wenn der thermische Antrieb zugeschaltet ist.
- - Dadurch, daß über die Batterie Leistungsspitzen ausgeglichen werden könnten, würde der auf Leistungsverzweigung beruhende, Wirkungsgrad innerhalb zugehöriger Betriebsarten Streckenvorteile, im Vergleich zum Stand der Technik, erwirtschaften helfen, dadurch gekennzeichnet, daß weniger als die Hälfte der Primärenergie in elektrische (speicherbare) Energie umgewandelt werden würde, wodurch geringere Umwandlungsverluste entstehen würden, als sie derzeit dem Stand der Technik entsprechend möglich sind, wenn es eine Regelung dafür gäbe.
Geht man aber von den Ansprüchen des Mercedes
patentes aus, dann wird in der Betriebsart "Stadtfahrt",
besonders deutlich, daß bei niedrigen Fahrzeug
geschwindigkeiten, die thermische Antriebsleistung
ausgehend von niedrigen konstanten Drehzahlen des
thermischen Antriebs bestimmt wird, die nachrangig
geregelt werden können, was nur mit erheblichen
Leistungsbegrenzungen beim E-Motor-Antrieb, im
Zusammenhang mit maximaler Sollwertvorgabe
möglich wird, weil der E-Motor bei maximaler Sollwert
vorgabe zum Hauptantrieb wird, wenn man vom
Anspruch 6 des Patentes ausgeht. Der zum Hilfsantrieb
wird, wenn man sich auf Anspruch 1 und die
leistungsbegrenzte Betriebsart bezieht.
Richtig ist zwar, daß in der Betriebsart Stadtfahrt,
statistisch gesehen, der thermische Antrieb mit niedrig
liegender Primärleistung, weitgehend über fest
vorgegebene Drehzahlen, arbeiten könnte, wenn
gleichzeitig Leistungsfreigabe für den Motor (3)
vorhanden wäre, sobald Spitzenleistung über den
Sollwertsteller für den E-Motor angefordert wird.
Richtig ist zwar, daß in der Betriebsart Fernfahrt sich die
Leistungsgrenze des thermischen Antriebs durch die
maximale Generatorleistung ergeben könnte, dadurch
gekennzeichnet, daß sich Aktionsleistung mit der
Leistungsgrenze der Generatore ergibt, wodurch die
Reaktionsleistung des thermischen Antriebs sich mit
entsprechend reduzierter Leistung ergeben könnte. Dies
ist aber keine Erfindung, sondern eine Bemessensfrage,
die dann entfällt, wenn die Summe der maximalen
Generatordrehmomente unter Berücksichtigung von
Standübersetzung und Kinematik der Planeten
radgetriebe (4) das maximale Drehmoment des
thermischen Antriebe (3) stützen kann.
Weitere Fehler des Patentes ergeben sich in der Betriebs
art Fernfahrt, wenn hier Stromregelung der Generatore
als vorhanden voraussetzt wird, dadurch, daß bei
Stromregelung der Generatore, die Generatornenn
leistung zwar weitestgehend bei Nenndrehzahl erreicht
werden kann, aber nicht muß, gemäß "M35" kann die
Generatordrehzahl, bei konstanter Leistungsaufnahme,
weit darüber hinausgehen, was aber nur indirekt mit der
Fahrzeuggeschwindigkeit zu tun hat, sondern viel mehr
mit der Drehzahl des thermischen Antriebs im Bereich
seines maximalen Drehmomentes, die in diesem
Betriebsbereich durchaus frei sein kann von der
Fahrzeuggeschwindigkeit und bezogen auf das
Mercedes-Patent auch frei sein muß, weil hiermit der
gute Wirkungsgrad im Anspruch 1 begründet wird.
In sofern sind alle Ansprüche falsch, bei denen der
Übergang von Stadtfahrt auf Fernfahrt im
Zusammenhang mit der Fahrzeuggeschwindigkeit
gesehen wird, denn der Übergang ist, wie gesagt, ein
Kriterium der Bordnetzbelastung. Bordnetze, oder
Vergleichbares kennt das Mercedes-Patent aber nicht.
Aus der Vielzahl der vorgenannten Argumente ist das
Mercedes-Patent insgesamt gesehen wertlos. Meine
zugehörige Argumentation, sowie die mögliche positive
Beschreibung unter teilweiser stillschweigender
Einfügung neuer Merkmalsgruppen, die ich mit
Vorgenanntem in Verbindung gebracht habe, sind es
allerdings nicht.
Zur Zeit sehe ich aber von einer erneuten
Patentanmeldung dieser neu definierten Merkmals
gruppen ab und verweise auf meine diesbezüglichen
Ansprüche ab "M126" bis "M135" meiner anliegenden
Studie, behalte mir aber Nachmeldungen vor und
komme zu weiteren neuen patentfähigen Innovationen
im Einzelnen wie folgt:
Fahrzeuge mit Hybridantrieben sind erfindungsgemäß, je nach Größe, Leistung, maximaler Fahrzeug geschwindigkeit und Aufgabenstellung unterschiedlich prädestiniert für den stufenlosen und kupplungsfreien Allradantrieb, geeignet für zwei gleichberechtigte Antriebe und nur hierauf konzentriert sich der nachfolgende Anmeldungskomplex.
Fahrzeuge mit Hybridantrieben sind erfindungsgemäß, je nach Größe, Leistung, maximaler Fahrzeug geschwindigkeit und Aufgabenstellung unterschiedlich prädestiniert für den stufenlosen und kupplungsfreien Allradantrieb, geeignet für zwei gleichberechtigte Antriebe und nur hierauf konzentriert sich der nachfolgende Anmeldungskomplex.
Das Mercedes Patent zähle ich nicht zu diesen stufenlos
regelbaren Systemen, weil der E-Antrieb, beim Start die
Hauptstartleistung aufbringen muß, wofür ein
Schaltgetriebe erforderlich ist, wenn die absichtlich klein
bemessene elektrische Leistung geeignet sein soll, das
Fahrzeug überhaupt starten zu können.
Unterschieden wird daher zur Zeit nur zwischen der
Anwendungsgruppe A, vertreten durch einen
Busantrieb, dessen Triebwerkszulassung sich auf eine
Fahrzeuggeschwindigkeit von 80 km/h bezieht und
einem Van bzw. auf ein Off Road Fahrzeug, der
Anwendungsgruppe B, der oder das zweimal so schnell
fahren kann.
In der Gruppe C stelle ich Ansprüche, zu
Merkmalsgruppen, die redundant ausgeführt, für schnelle
und leistungsstarke Pkws gelten sollen.
In der Gruppe D stelle ich Merkmalsgruppen vor, die
sinnvolle Abweichungen vom Hauptanspruch
definieren, die dafür aber leistungsstarke und preis
günstige Innovationen darstellen.
Unabhängig davon brauchen die zugehörigen
Steuerungs- und Überwachungssysteme der Gruppe A
nicht unbedingt voll redundant ausgeführt werden. Stelle
ich aber den Vergleich zur Gruppe C her, wie das hier
geschehen soll, dann stellt meine Patentzeichnung Fig. 1
"M10" den Aufwand dar, der für ein solches
redundantes System erfindungsgemäß notwendig ist.
Ähnliches gilt für die nachfolgende Kurzbeschreibung
der Merkmalsgruppen a bis m. Sie dient daher mehr
dem Verständnis dieses Blockschaltbildes, Fig. 1, als der
genauen Definition der Merkmalsgruppen.
Als bestes Beispiel eignet sich das vorgestellte
Rechnerprogramm, maximal bestehend aus drei
Rechnern der Gruppe C, daß speziell für die Gruppen A
und D, einschließlich aller Schnittstellen, auf einen
Rechner reduziert werden kann.
Gleiches gilt eingeschränkt für die zugehörigen
Softwarepakete. Die Grundsoftwarepakete aber, die
Leistungsverteilung einerseits im System und
andererseits radselektiv steuern, regeln und überwachen,
sind gleich, lediglich der Aufwand, der im
Zusammenhang mit den unterschiedliche Anforde
rungen steht, ist unterschiedlich groß, dadurch
gekennzeichnet, daß mit Bezug zum Getriebe
Schaltschema auf "M144", sowie die zugehörige
Interpretation der Softwarepakete ab "M149" einerseits
und die Nachbildung der Fahrzeugdynamik in meinem
Geadyn-M-System andererseits für die Gruppe A, der
diesbezügliche Aufwand deswegen entfällt, weil für die
Gruppe A kein Schaltschema erforderlich ist.
In der Gruppe A wird weder gekuppelt, noch geschaltet,
daher gibt es den zugehörigen Aufwand softwareseitig
auch nicht. In der Gruppe A wird dafür aber stufenlos,
kupplungsfrei und kraftschlüssig gefahren, was zum
Hauptanspruch dieser ersten Anmeldung gehört, die aus
dieser Gesamtbeschreibung abgeleitet werden soll.
In der Gruppe A wird ein erheblicher Softwareanteil
ersetzt durch Hydraulik. Siehe Patentzeichnung Fig. 4. In
der Gruppe C wird Hydraulik ersetzt durch Software, ein
in der Technik durchaus übliches, zu Beginn teures, in
der späteren Serie aber ein, ausgesprochen billiges,
kleines und in aller Regel leistungsstärkeres Paket.
(Wie auch vergleichsweise bei der 4Matic von
Mercedes).
Die Anwendersoftware dieses Patentes muß so
moduliert werden, daß mit dem Wechsel spezieller
Merkmalsgruppen, die Gruppen A bis C gestalten, auch
die zugehörige Anwendersoftware wechselt, ohne daß
sich dadurch die Grundsoftware ändert.
Global wird dadurch mein
Geadyn-M-System
definiert.
Geadyn-M-System
definiert.
Einfach ausgedrückt bedeutet das, daß Anpassungs
programme erforderlich werden, die jeweilige
Merkmalsgruppe anpaßt an ein Fahrzeug
geschwindigkeitsmodell, mit dem primär die beiden
Achsen (1) und (2) dynamisch zueinander positioniert
werden, wodurch nicht nur die erforderliche axiale
Leistungsverschiebung erfolgt, um Beschleunigungen
und Verzögerungen zu ermöglichen, sondern auch
mathematische Zusammenhänge zur Sicherung der
Längsstabilität einfließen und sekundär, aber keineswegs
nachrangig dynamische Zusammenhänge der Quer
stabilität dadurch umgesetzt werden, daß das
Geschwindigkeitsmodell für radselektive Beschleuni
gung und Verzögerung sorgte, was im Extremfall dazu
führen kann, daß Leistungen mit unterschiedlichen
Vorzeichen nicht nur an ein und der selben Achse
auftreten können, sondern daß sich dadurch die
Leistungen an allen vier Rädern radselektiv ändert, was
zur Folge haben muß, daß sich die Leistungen an allen
Aggregaten ändern.
Auf der Seite der Hardware gibt es in Ergänzung zu den
May-Kupplungen eine Vielzahl von
May-Wandlern.
May-Wandlern.
Die zugehörige modulare Hardwaregruppe ist der
Wandler (5), den ich bisher und bei der Beurteilung des
Mercedespatentes nur als elektrischen Generator
präsentierte. Er wird zum E-Motor (5) über den, bei
entsprechender Beschaltung, Steuerung und Regelung,
sowohl Energie aufgenommen, als auch Energie
abgegeben werden kann und genau dieser Wandler wird
in der Gruppe C erforderlich. In allen Gruppen gibt es
daher unterschiedliche
May-Wandler und May-Kupplungen.
May-Wandler und May-Kupplungen.
Erfindungsgemäß gleich ist, bezogen auf diesen Teil
dieser Anmeldung, das Vorhandensein von
zwei Mittendiffenrentialen
(4) und (4') und zwar eines für jede Fahrzeugseite, dadurch gekennzeichnet, daß diese direkt über die Welle (13) vom thermischen Antrieb (3) angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Antrieb über eigenständige hydraulische und, oder elektrische Wandler (50) bzw (5) gestutzt werden. Der zugehörige Bezug zu meinen neuen Patentzeichnungen Fig. 2 und Fig. 3 wird abgeleitet aus der Zeichnung Fig. 3 mod. auf "M48" meiner Machbarkeitsstudie, wobei aber die Wandler (50) zusätzlich vorhanden sein können.
zwei Mittendiffenrentialen
(4) und (4') und zwar eines für jede Fahrzeugseite, dadurch gekennzeichnet, daß diese direkt über die Welle (13) vom thermischen Antrieb (3) angetrieben werden, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Antrieb über eigenständige hydraulische und, oder elektrische Wandler (50) bzw (5) gestutzt werden. Der zugehörige Bezug zu meinen neuen Patentzeichnungen Fig. 2 und Fig. 3 wird abgeleitet aus der Zeichnung Fig. 3 mod. auf "M48" meiner Machbarkeitsstudie, wobei aber die Wandler (50) zusätzlich vorhanden sein können.
Für die Gruppe A kann, aber muß es erfindungsgemäß
weder die A-Kupplung (42), noch den Wandler (5)
geben (Fig. 4). Hier stützen erfindungsgemäß normale
Zahnradpumpen (50) bzw (50') ihre eigenen zugehörigen
Mittendifferentiale (4) bzw (4').
Ab der Gruppe B gibt es Lamellenkupplungen, mit
denen der für die Gruppen A bis C in sich "geschlossene
Hybridantrieb" erfindungsgemäß "ausgekuppelt" und
der direkte Gang in Abhängigkeit von Sollwertvorgabe
und Fahrzeuggeschwindigkeit, vergleichbar mit dem
5. Gang konventioneller Fahrzeuge, "eingekuppelt" wird,
um die Leistungsfähigkeit des thermischen Antriebs,
unterschiedlich ausnutzen zu können, dadurch gekenn
zeichnet, daß für Antriebe der Gruppe C, bei Erreichen
einer Grenzgeschwindigkeit des Fahrzeugs, die
Mittendifferentiale ganz aus dem System heraus
geschaltet werden, was nicht bedeutet, daß der E-Motor
(6) dadurch ganz aus dem System herausgenommen
wird. Er ist bedingt zuschaltbar, wodurch sichergestellt
wird, daß der Allradantrieb dann gewährleistet ist, wenn
daß Geadyn-M-System oder der Fahrer ihn anfordern.
Dadurch ergeben sich fahrzeugtypbedingte Unter
scheidungskriterien die den Hauptanspruch 1 lang und
anspruchsvoll machen, die aber unvermeidbar sind,
wenn sichergestellt werden soll, daß in der Gruppe A ein
Linienbus, in der Gruppe B ein Off-Road-Fahrzeug und
in der Gruppe C eine schnelle Reiselimousine mit der
Fahrsicherheit, die mit der E-Klasse von Mercedes
vergleichbar sein soll, unter Einbeziehung von nur einer
Grundsoftware gesteuert, geregelt und überwacht wird
und dabei ökonomische und ökologische Gesichts
punkte im Vordergrund stehen müssen, damit das
System entweder am Markt Vertriebsaussichten hat,
oder die Politiker animiert dieses System so zu fördern,
wie das in wirtschaftlich denkenden Ländern schon
gemacht wird, wobei hervorgehoben werden muß, daß
durch diese Anmeldung nur ein Teil des Spektrums, das
betrachtet werden muß aufgezeigt wird.
Wesentliche Unterscheidungskriterien in den Gruppen A
bis C ergeben sich mit der Betrachtung von Leistung
und Fahrzeuggeschwindigkeit. Formuliert man hier
genauer, dann gehört zu der kleinen Fahrzeug
geschwindigkeit der Gruppe A in Ergänzung zur bereits
erwähnten Hydraulik eine ausgesprochen leistungs
schwache elektrische Antriebseinheit, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Leistungsverhältnis der antreibenden
Maschinen (3) zu (6) ausgesprochen groß ist, in Relation
zu dem in Pkws der Gruppe C, bei denen neben der
dominanten Computertechnik, sich trotz vorhandener
Differenzierung, je nach Anspruch, wobei auch
ökonomische und ökologische Ansprüche entscheiden,
dieses Verhältnis kleiner ist.
Hinzu kommen natürlich auch dynamische und
mechanische bzw kinematische Gesichtspunkte dadurch
gekennzeichnet, daß in Extremfällen zum Beispiel in der
Gruppe A niemand auf die Idee kommen wird, mit
einem Linienbus den Elchtest machen zu wollen und
speziell in der Gruppe C, sich Merkmalsgruppen
ergeben, die sicherstellen, daß bei den Mitten
differentialen Grenzdrehzahlen, sowie die thermische
Grenzleistung in Grenzen gehalten werden.
Aus diesen Gründen ist es nicht nur bezüglich der
Verbesserung des Wirkungsgrades besser, sondern auch
ganz einfach notwendig, die Mittendifferentiale unter
Beachtung der damit verbundenen Konsequenzen
auszukuppeln, für den Fall, daß sich Leistungsgrenzen
im Zusammenhang mit kinematischen Bedingungen
erben.
Die Konsequenzen können, je nach getriebenem
Aufwand, auch im Verzicht auf kraftschlüssigen
Allradantrieb liegen, es sei denn neue Merkmals
gruppen speziell auf der Softwareseite, ermöglichen
diese Betriebsart ebenfalls kraftschlüssig zu betreiben, so
daß Hardware bestehend aus vier Differentialen bezogen
auf die Gruppen A und B, sich in der Gruppe C, im
Extremfall nur noch auf ein Achsdifferential zur
Verbindung der Steckachsen (1) und (2) beschränkt. Die
Achse (2) bildet dann den Schwerpunkt der Stabili
sierung dadurch gekennzeichnet, daß dann in der
höchsten Ausbaustufe zwei E-Motore (6) die Steck
achsen (2) und (2') gemäß Blockschaltbild Fig. 1 treiben.
Bei niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeiten sind, in der
Gruppe C, die Wandler (5) erfindungsgemäß an den
Rädern (14) stabilisierend wirksam, da sie als E-Motore
geschaltet, fähig sind, die Räder "eingespannt" betreiben
zu können, dadurch gekennzeichnet, daß der zugehörige
Rechner (29) dieser Fahrzeugseite, zum Beispiel Schlupf
am Rad (14) erkennt und an Stelle der Generierung von
Leistung "Bremsleistung" über seine Motorfunktion
einbringt und den Schlupf nicht nur elektrisch durch
seine Motorfunktion abbremst, sondern dieses
Abbremsen rückwirkend gestützt, über mein Geadyn-M-System,
die Leistung der verbleibenden Antriebs
komponenten über Leistungsverzweigung stabili
sierend beeinflussen kann, weil dann alle Räder
"eingespannt" angetrieben werden und dadurch die
Maßnahmen des Softwaremodells über alle Räder in die
Realität umgesetzt werden können.
Demgegenüber dominiert bei kleineren Fahrzeug
geschwindigkeiten und großen Leistungen des
thermischen Antriebs, für die Gruppen A und B, die
Hydraulik. Über die hydraulischen Wellen gebildet aus
den Wandlern (50) und (60) werden daher alle Räder
"eingespannt" betrieben, das aber uneingeschränkt,
dadurch gekennzeichnet, daß 4 Mittendifferentiale,
paarweise verbunden über Starrachsen, stabilisierend
wirken, wodurch Hardware, die Software der Gruppe C,
je nach Aufgabenstellung, ersetzt.
Das Blockschaltbild Fig. 1 soll allgemeingültig sein und
geht vom möglichen "Gleichstromeinsatz" zweier
E-Motore aus.
Aber gerade für den folgenden Abschnitt dieser
Anmeldung kommt nur ein einziger starr gekoppelter
E-Motor (6) mit oder ohne Schaltgetriebe nach gültigen
Standards zum Einsatz.
Die beiden Bordnetzblöcke B bleiben aber erhalten und
versorgen den E-Motor (6) gemeinsam, dadurch
gekennzeichnet, daß erfindungsgemäß eine der vielen
elektrischen bzw. hydraulischen May-Kupplung
zwischen den beiden Fahrzeugseiten, bis hin zu den
thermomechanisch angetriebenen Rädern (14), auf
unterschiedliche Art und Weise wirksam werden,
dadurch gekennzeichnet, daß beide Fahrzeugseiten auf
thermoelektrischen Wege mit ein- und demselben
Strom, bei hydraulischen Systemen und mit ein- und
demselben Hydrauliköldruck betrieben werden,
wodurch erfindungsgemäß ein elektrisch bzw.
hydraulisch gestützter Leistungsausgleich zwischen den
vom System der eigenständigen Antriebsseiten des
Fahrzeugs erfolgt (Fig. 4).
Wesentliche Merkmalsgruppen des Blockschaltbildes
meiner Patentzeichnung Fig. 1 sind:
- a) Das Bordnetz (Block B in Fig. 1) wird proportional
zur Sollwertvorgabe für den E-Motor (6) belastet. Über
die GegenEMK des E-Motors ergeben sich Rück
wirkungen auf die Regelungen beider Bordnetze.
Die Belastung des Bordnetzes durch die Verbraucher belastet auch die Batterie (26), siehe auch ab "M58". - b) Die Batterie dämpft nicht nur Leistungsspitzen der
Verbraucher, glättet nicht nur die Leistungskurve des
Bordnetzes, sondern auch die Sollwertvorgabe,
ausgehend vorn Gaspedal (27), bezogen auf die
Beanspruchung des thermischen Antriebs (3) dadurch
gekennzeichnet, daß der thermische Antrieb mit
erheblich konstanterer Leistung im Vergleich zum
dominanten E-Motor, ökonomisch, betrieben werden
kann.
Moderne Batteriesysteme sind rechnergesteuert "M156" und verfügen über eine serielle Schnittstelle, ausgehend vom Batteriesteuergerät, bis hin zum Management Prozessor. Diese Verbindung ist auf Fig. 1 ("M10") jene Linie zwischen den Blöcken 26 und 29. Das Batteriesteuergerät wurde in Fig. 1 als Bestandteil der Batterie eingezeichnet. In der Realität ist es als Bestandteil des Bordnetzrechners (29) anzusehen.
Die Batterie (26) wird vom Generator (5) und oder vom E-Motor (6) geladen. In der Gruppe D kann es ausreichen, die Batterie nur durch den E-Motor (6) zu laden, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Generator ganz verzichtet wird und vor der mechanischen Abbremsung des Fahrzeugs, die elektrische greift. Die Batterieladung erfolgt dann stationär.
Die Kapazität der Batterie kann in den Gruppen A und B ausgesprochen klein sein, weil die Achse (2) gemäß Fig. 4 über einen dominanten Hydraulikantrieb (60) und (60') angetrieben wird und die Elektrik mit dem E-Motor (6) weniger als die Hälfte der Leistung aufbringen muß. - c) Die Wandler (5) bzw (50) haben viele Aufgaben. Bezogen auf bisherige Definitionen ist der Wandler
- 1. ein elektrischer Generator (5), der nicht nur die Batterie (26) lädt, sondern parallel dazu versorgt er die Verbraucher und stützt die Bordnetzversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß die GegenEMK eines jeden Generators (5) über sein eigenes Mitten differential (4) im Zusammenwirken mit dem thermischen Antrieb (3) für den thermo mechanischen Antrieb seines eigenen Rades (14) sorgt. Die Hauptbelastung eines jeden Bordnetzes im Hauptblock B, ergibt sich durch den E-Motor (6), der in Abhängigkeit zur Sollwertvorgabe über das Gaspedal (27) für eine entsprechende Belastung beider Bordnetze sorgt wodurch die GegenEMK der Generatore (5) sich unter Beachtung der jeweiligen Batteriekapazität proportional zur Sollwertvorgabe verändert, dadurch gekennzeichnet, daß nicht nur die Räder (8), sondern auch die Räder (14) sollwertabhängig angetrieben werden. Stellt man keine erhöhten Anforderungen an den Wandler (5), dann genügt auch
- 2. eine Zahnradpumpe (50) am den gleichen Stützeffekt für das Mittendifferential (4) zu erzielen, wenn man die geförderte Ölmenge für den Antrieb eines Hydromotors (60) parallel zum E-Motor (6) für den Antrieb der Räder (8) nutzt, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Öldruck unter Zwischenschaltung eines erfindungsgemäßen Additionsgetriebes (40) dadurch aufgebaut und geregelt wird, daß er sich einerseits den Antrieb des Rades (8) mit dem E-Motor (6) teilt und daß andererseits die GegenEMK des geregelt betriebenen E-Motors auch den Öldruck in Abhängigkeit zum vorgegebenen Sollwert für den E-Motor aufbaut und regelt, solange das Rad (8) nicht durchrutscht, dadurch gekennzeichnet daß über das Additionsgetriebe (40) nicht nur das eigene Rad (8), sondern auch das zur selben Fahrzeugseite gehörende Rad (14), sollwertabhängig angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung, die über den Hydrowandler (60) in hydraulische Reaktionsleistung umgewandelt wird, im Zusam menwirken mit dem zugehörigen Mittendifferential Reaktionsleistung aufbaut, die im Zusammenwirken mit der halben Leistung des thermischen Antriebs das zugehörige Rad (14) antreibt, wobei die Anforderungen an dieses System deswegen gering sein können, weil für einen Busantrieb an Stelle von ursprünglich zwei, jetzt vier antreibende Räder vorhanden sind und der Antrieb, bedingt durch die Starrachsen (6) und (13) relativ sicher ist (Fig. 4). Steht zum Beispiel der Bus mit beiden rechten Rädern auf einer geschlossenen Eisfläche in der rechten Kantsteinrinne und beim Anfahren fehlt sowohl vorn als auch hinten die Bodenhaftung, dann werden trotzdem beide linke Räder angetrieben, weil sowohl der thermische Antrieb (3) als auch der elektrische Antrieb (6) wegen ihrer starren Antriebe normale Antriebsleistung auf die Räder der linken Seite bringen können. Darüber hinaus ist das Überwachungssystem auch noch da und stellt ausgehend vom zu hohen Hydraulikdruck der linken Seite, erheblich zu niedrigen auf der rechten Seite fest und leitet entsprechende Sicherheitsmaßnahmen ein. Batterieladeeffekte und zusätzliche, den Wirkungsgrad verbessernde, Stützleistung durch die Wandler (5) könnten in der Gruppe D entfallen, wenn das elektrische System sich auf einen E-Motor beschränkt, der von einer Batterie versorgt wird.
- 3. In der Gruppe B, in der ebenfalls die Wandler (50) und (50') dominieren, wird auf die Wandler (5) nicht verzichtet. Sie sind leistungsmäßig so auszulegen, daß sie den statistischen Verbrauch des E-Motors abdecken. Deswegen muß es aber noch lange nicht zwischen den Wandlern (5) und (50) zur Leistungsteilung kommen (Fig. 4). Sinnvoll ist es die Dominanz des Wandlers (50) solange zu behalten, wie die Regelung an das hydraulische System geknüpft ist. Ist der Aufwand aus Gründen der Systemsicherheit aber erforderlich, dann muß auch die Systemregelung, wie auch in der Gruppe C, elektrisch erfolgen. Dann kann es sinnvoll sein, auch hier von Leistungshalbierung des Wandlers (5) in Relation zum Wandler (50) auszugehen (Fig. 4).
- 4. Stellt man in der Gruppe C höhere Ansprüche, dann
wird auf die Wandler (50) ganz verzichtet und es
kommen Wandler in Form des E-Motor (5) zum
Einsatz, denn ein elektrischer Generator ist bei
richtiger Beschaltung ein E-Motor der Energie
aufnehmen aber auch abgeben kann, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rad (14) dann
erfindungsgemäß zwischen E-Motor (5) und
thermischem Antrieb (3) eingespannt betrieben
werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß Regler
(21) und (21') jeder für sich, die Leistung ihres Rades
(14) so regeln, daß das Rad je nach Erfordernis
angetrieben oder verzögert werden kann, dadurch
gekennzeichnet, daß das Rad (14) bei Generator
funktion des Motors (5) angetrieben und bei
Motorfunktion des Motors (5) mit maximal jener
Energie gebremst wird, die der thermische Antrieb
geregelt an Bremsenergie aufbringen kann, wenn
man voraussetzt, daß größenordnungsmäßig 25%
der Bremsleistung des thermischen Antriebs der
Minimalleistung des Wandlers (5) entsprechen
müssen.
Wie ich schon sagte, ergeben sich unterschiedliche Regelungen für den thermischen Antrieb (3), wenn die Wandler (5) in der Lage sind, die maximalen Drehmomente des thermischen Antriebs zu stützen. Prädestinierend für alle Gruppen ergeben sich damit erstaunliche Merkmalsgruppen "M43" und "M68" - - mit denen sich Leistungsdiagramme der thermischen Antriebe (3) günstig verändern lassen, dadurch gekennzeichnet, daß der thermische Antrieb (3), erfindungsgemäß in der Betriebsart "Spannungs regelung der Wandler" über weite Bereiche mit konstanten Drehzahlen betrieben werden kann,
- - wodurch sich nicht nur der ökonomisch sinnvolle Betrieb bei niedrigen Drehzahlen des thermischen Antriebs, weitgehend unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit ergibt, sondern auch die Möglichkeit der nachrangigen Regelung im Zusammenhang mit der Lambdasonde, um den Betrieb in Bereichen optimaler Verbrennung des Motors (3) sichern zu können. Wird das Bordnetz durch Erhöhung der Sollwertvorgabe (27) starker belastet und die Leistungsgrenze der Generatore erreicht, schalten die Generatorregler (21), jeder für sich, auf Stromregelung um, wodurch die Leistungsgrenze der Generatore zum dominanten Bezugspunkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die konstante Generatorleistung dominiert und andererseits auch die Regelung des thermischen Antriebs auf "Stromregelung" umgeschaltet werden muß dadurch gekennzeichnet, daß seine Antriebs leistung ausgehend von Aktionsleistung auf Reaktionsleistung umgeschaltet werden muß.
- - Allgemein gilt, daß die Wandler (5) bzw (50) eine Drehzahlüberwachung haben sollten, damit der Zentralrechner allein, oder über den Bordnetz rechner, Informationen für den Brennstoff füllungsregler (22) austauschen kann und den Übergang von Spannungsregelung auf Strom regelung besser beeinflussen kann, dadurch gekennzeichnet, daß gerade in unteren und oberen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereichen, die vorteilhafte Nenndrehzahl der Generatore in der Betriebsart Stromregelung, aus kinematischen Gründen, nicht eingehalten werden kann. In der Betriebsart Spannungsregelung dient die Überwachung der Wandlerdrehzahlen mehr der Überwachung der Grenzdrehzahlen, weil die Systemdrehzahlen vom thermischen Antrieb vorgegeben werden.
- d) Der Generatorregler (21) schützt den Generator (5)
primär gegen Überlast. Die Regelung des Generators
erfolgt sowohl über Spannungsregelung, bei kleiner
Sollwertvorgabe, als auch über Stromregelung bei
großer Sollwertvorgabe, dadurch gekennzeichnet, daß
der Generator mit Nennleistung betrieben wird und
dabei seine maximales Drehmoment in Form von
Reaktionsleistung zur Stützung des Rades (14)
entwickelt. Ganz nebenbei ergibt sich dadurch die ideale
"U-I-Kennlinienladung" für die Batterie (26). Siehe
hierzu "M32" bis "M37", nicht nur, wenn von
bürstenlosen, ölgekühlten Gleichstromgeneratoren aus
gegangen wird. (Die Spannung 24 Volt entspricht nicht
dem Stand der Technik. Siehe hierzu "M83", "M84").
Wesentlich ist, bezogen auf diese Anmeldung, bei der
auch hydraulische Wandler (50) eingesetzt werden, daß
hierbei ein Kennlinien-Knick im Übergang von
Hydraulikölmengen auf Hydrauliköldruckregelung
("M35") dadurch entsteht, daß die Regeleinheit (21) auch
tatsächlich umschaltet, sobald Wandler-Nenndruck und
Wandler-Nennleistung erreicht sind.
Dem Stand der Technik entsprechend wird weder die Generator-, noch die Pumpendrehzahl überwacht. ("M36").
Bezogen auf dieses Patent ist das aber dringend notwendig, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (5) zwar in der Betriebsart Stromregelung unabhängig von der Drehzahl mit konstanter maximaler Leistung betrieben werden kann, daß das zugehörige Drehmoment aber mit steigender Drehzahl kleiner wird, die Erkennung dieser Tatsache aber erfindungsgemäß genutzt wird, um sie in der Betriebsart Stromregelung, computergestützt, möglichst über weite Bereiche, die Generatore geregelt mit Nennleistung und Nenndrehzahl so zu betreiben, daß ihre konstante Leistung damit zur Aktionsleistung, im Zusammenwirken mit den Mittendifferentialen, wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandler-Nenndrehzahlen in dieser Betriebsart zum Sollwert (24) für den Brennstoffüllungsregler (22) werden. - e) Der Bordnetzrechner (29) sollte so aufgebaut sein,
daß er nicht nur das Batteriesteuergerät und den
Generatorregler (21) in sich vereint, sondern alles, was
den Bordnetz-Block B ausmacht, steuert, regelt und
überwacht.
Dazu gehört auch neben der Überwachungseinheit die Wandlerdrehzahl. Zwischen dem Bordnetzrechner und dem Zentralrechner gibt es daher nur eine serielle Schnittstelle (33). Die drei zusätzlich eingezeichneten Verbindungen zum Sollwertsteller (23) dienen lediglich dem Verständnis der Patentzeichnung "M10" Fig. 1. Je leistungsstärker diese Bordnetzrechner (29) und (29') sind, desto leistungsschwächer kann der Zentralrechner werden.
Ich verweise diesbezüglich auf den Stand der Technik und darauf, daß große redundante Systeme erfolgreich mit zwei redundanten Zentralrechnern arbeiten, die von einer kleinen billigen Überwachungseinheit dahingehend überwacht werden, daß Meldungen über den Betriebs zustand herausgegeben werden.
Das genügt erfindungsgemäß auch hier.
Wie ich einleitend schon begründete, genügt es, wenn die Überwachungseinheit (35) den Platz des Zentral rechners (35) einnimmt und lediglich Meldungen herausgibt z. B. mit folgenden Informationen:
"rechte Fahrzeugbatterie prüfen lassen". Wenn im Anschluß daran der Kunde die Meldung bekommt - - "rechte Fahrzeugbatterie abschalten", dann gerät er
nicht in Panik, obwohl er gehofft hatte, daß er davon
verschont werden würde. Er ist erfindungsgemäß
mental vorgewarnt und wird frei von Panik
entscheidungen.
Eine Tatsache, die bei Einführung vieler neuer Systemen nicht beachtet wurde.
Schaltet der Fahrer die rechte Batterie jetzt über den "Klar-Unklar"-Schalter ab, dann geschieht dies nicht ohne zugehörige Information für den Bordnetzrechner.
Redundante Bordnetzrechner meiner Hybridsysteme sind nicht nur vom Begriff her redundante Systeme, sondern dadurch gekennzeichnet, daß beim Ausfall eines Netzblockes, das Fahren ausschließlich mit dem Verbleibenden, möglichst gering eingeschränkt erfolgen kann. - f) Der Management Prozessor (35) des Fahrzeugs aller Gruppen, wenn an von nur einem Zentralrechner ausgeht, steht mit dem Sollwertsteller (23), dem Interface (37) im Datenaustausch und erhält über die implementierten Bordnetzrechner (29), neben den Werten der Generatorspannung und der Genera tordrehzahl, auch die Meldung des implementierten Reglers (21), z. B. wenn dieser auf Stromregelung umschaltet. Die Reglerumschaltung wird im Manage mentprozessor als Hardware-Interrupt derart genutzt, daß auch hier das Softwarepaket "Stromregelung" bzw. "Spannungsregelung" angesteuert wird. Dieser Interrupt, wenn er denn überhaupt erforderlich ist, kann auch im Sollwertsteller (23) aus den Werten Generator-Strom und Spannung abgeleitet werden. Auch dieser Prozeß wird von Softwareleuten in der Regel abgelehnt, sie bilden diesen Umschalter lieber in Form eines Softwareschalters nach, weil sich dadurch im Prozeßablauf Vorankündigungen für den Umschalt vorgang besser steuern, regeln bzw. überwachen lassen, dadurch gekennzeichnet, daß dann der Brennstoff füllungssollwert (24) für
- g) den Füllungsregler (22) des Dieselmotors kontinuierlich von einer Betriebsart zur anderen ohne Sprünge geführt werden kann. In der Betriebsart Spannungsregelung bekommt der Füllungsregler jene Brennstoffmengen vorgegeben, mit denen er nachrangig zur Belastung des Bordnetzes einerseits und in Abhängigkeit der Kapazität der Batterie, andererseits, die Drehzahl des Diesels in weitgehend konstanten Drehzahlbereichen regelt. Dieses Signal erhält der Regler (22) analog und in Form des Brennstoffüllungs- Sollwertes (24). Das Blockschaltbild, sowohl als auch die zugehörige Beschreibung beziehen sich in der Studie auf
- h) Dieselmotore. Dadurch wird der Ottomotor bzw. der
Benzinmotor mit Direkteinspritzung natürlich nicht
ausgeschlossen.
In der dieser Anmeldung zugrundeliegenden Studie werden aber fast ausschließlich Dieselmotore betrachtet und besonders die zugehörigen technischen Werte berücksichtigt. Siehe "M43", "M68", "M80" und "M90", weil die großen Drehmomente bei kleinen Drehzahlen ausgezeichnet zu den relativ kleinen Drehzahlen passen, die für Industrie Planetengetriebe zulässig sind "M85". - h) Industrie-Planetengetriebe können natürlich nur in der Gruppe A zum Einsatz kommen und eignen sich als Radnabenantriebe in Konkurrenz zur Bremer BSAG "M28" besonders. In meiner Studie befinden sich viele Hochrechnungen, die Gehäuse-Grenzdrehzahlen von Industriegetrieben in Relation zu übertragbaren Nennmomenten "M40" bringen, um einerseits Rückschlüsse auf den Wirkungsgrad und die thermische Grenzleistung "M75" ziehen zu können, andererseits aber das mögliche und machbare bezüglich des
- m) Dualen-Fahrzeug-Mittendifferentialbocks gemäß
Fig. 2 mit Zentralschmierung und in Anlehnung an
"M48" und "M76" zu erkennen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (13) bezogen auf ein Mittendifferential (4)
über das Zahnrad (z4), das Zahnradpaar (z3, z2) antreibt,
wodurch die Planetenradbuchse (16) über das Zahnrad
(z1) angetrieben wird. Dadurch ergibt sich zwischen den
Zahnrädern (9) und (15) je nach Betriebsart der Wandler
Leistungsverzweigung über Aktions- bzw Reaktions
leistung.
Die Welle (13) treibt beide Mittendifferentiale (4) gemeinsam an, wodurch Leistungsverzweigung auch in Querrichtung des Fahrzeugs möglich ist. Sie wird im Leerlauf betrieben, wenn die A-Kupplung (42) geöffnet ist.
Beim Fahrzeug-Mittendifferentialblock, gemäß Patentzeichnung Fig. 2 wird davon ausgegangen, daß die Standübersetzung so verkleinert werden kann (Roh von 0,5 auf 0,4 gesetzt), daß im "eingeschwungenen Zustand", bei dem die Abtriebsdrehzahlen bezogen auf roh = 0,5 gleich sind, Leistungsteilung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß aus gehend von roh = 0,5 bei gleichen Abtriebsdrehzahlen die Aktionsleistung der Wandler (5) bzw (50) genauso groß ist, wie die Reaktionsleistung am Rad (14), wobei die Leistung am Rad (14) durch Änderung der Standübersetzung (auf roh = 0,4) erheblich vergrößert wird, so daß eine kleinere Wandlerleistung erforderlich wird. Erfindungsgemäß wird dadurch der Anteil der zu wandelnden Antriebsleistung kleiner wodurch der Wirkungsgrad deswegen verbessert wird, weil der Anteil des thermomechanischen direkten und umgewandelten Antriebspfades geführt über die Achsen (1) und (1') vergrößert wird.
Man macht keine großen Fehler, wenn man gemäß "M75" und bezogen auf Roh = 0,4 für den thermomechanischen Pfad von einem Wirkungsgrad von 0,95 ausgeht und demgegenüber Wandlerverluste, je nachdem wie stark die Batterie einbezogen wird, in der Größenordnung von 30% zugrunde liegt, wodurch der thermoelektrische Antriebspfad in der Größen ordnung um 25% schlechter bewertet werden muß. Genauere Ergebnisse zu kalkulieren, lohnen sich erst, nach dem man zumindest statistisch jene Leistungs anteile kalkuliert hat, die batterieelektrisch bzw generatorelektrisch zum Einsatz kommen.
Für diese Erfindung reicht es aus, dahingehend zu definieren, daß die Grundlage dieser Erfindungen bezogen auf die Fahrzeuggruppen A und B darin besteht, daß es sich hier um Parallel-Hybridsysteme handelt, dadurch gekennzeichnet, daß der thermo mechanische, stufenlose und radselektive Direktantrieb der Achsen (1) und (1') dann besonders ökonomisch und wirtschaftlich kalkuliert werden kann, wenn einerseits die Mittendifferentiale (4) und (4') über eine Standübersetzung von roh = 0,395 . . . verfügen und andererseits Wandlersysteme zum Einsatz kommen, bei denen jener Anteil groß ist, der dem Direktantrieb der Achse (2) ohne Zwischenschaltung von Batterien dient, was erfindungsgemäß und bezogen auf Fig. 2 dazu führt, jedes der beiden Mittendifferentiale (4) über zwei unterschiedliche Wandlersysteme zu stützen, wobei mindestens ein System und zwar jenes, das von den Wandlern (50) ausgeht, ohne Batteriestützung dem Direktantrieb der Achse (2) dient, alle Wandler zusammengenommen und bezogen auf jeden Punkt des Leistungsdiagramms des thermischen Antriebs (3), aber in der Lage sein müssen, die entsprechende Drehmomente stützen zu können.
Die Wirkungsgradverbesserung in den Gruppen A und B, besteht aber auch in Maßnahmen, die es ermöglichen die Leistung jener Wandlergruppe zu erhöhen, die ihre Energie ohne Speicherung direkt zum Antrieb, der Achsen (2) wandelt.
Es sind die hydraulischen Wandler (50) die im Zusammenwirken mit der Standübersetzung roh = 0,4 leistungsstärker als die Wandler (5) ausgeführt werden müssen, damit Aktions- und Reaktionsleistung im Zusammenwirken mit der Standübersetzung von Roh = 0,4 am Additionsgetriebe (40) sowohl kinematisch als auch leistungsmäßig gesehen zusammenpaßt.
Das bedeutet, bezogen auf Fig. 4, aber auch, daß andererseits, durch diese Maßnahme, sowohl die Leistung der Wandler (5) und (5') als auch die Leistung des E-Motors (6) kleiner und damit die gesamte Leistungselektrik und Elektronik erfindungsgemäß kleiner und leistungsschwächer ausgeführt werden kann.
Differenziert man noch weiter, dann ergibt sich in den einzelnen Gruppen die jeweilige Ökoversion eines Fahrzeugtyps dann, wenn in Ergänzung zum dominanten thermomechanischen Antriebsleistungs anteil des Fahrzeugs, der batterieelektrische ausge sprochen klein gehalten werden kann.
In der Gruppe A wird davon ausgegangen, daß es die A-Kupplung nicht gibt. Hier muß sichergestellt sein, daß beim Start des thermischen Antriebs die Wandler (5) bzw. (50) im Leerlauf mitgedreht werden können.
Es kann ausreichend sein, wenn bezogen auf Fig. 2 für einen Busantrieb die Sonnenradbuchsen (16) lediglich hydraulisch durch die Pumpen (50) und (50') gestützt werden würden und auf die elektrischen Wandler (5) verzichtet wird.
Bezogen auf die Gruppe C besteht der Anspruch darin, daß es sich hier am Parallel-Hybridsysteme handelt, dadurch gekennzeichnet, daß der thermomechanische, stufenlose und radselektive Direktantrieb der Achsen (1) und (1') dann besonders ökonomisch und wirtschaftlich kalkuliert werden kann, wenn einerseits die Mitten differentiale (4) und (4') über eine Standübersetzung von roh = 0,395 . . . verfügen, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird und andererseits die ausschließlich vorhandenen Wandler (5) bezogen auf jeden Punkt des Leistungsdiagramms des thermischen Antriebs (3), aber in der Lage sind, die entsprechenden Drehmomente zu stützen. Die Leistung der Wandler ist dann um mindestens 50% kleiner als die Leistung des thermischen Antriebs (3). - n) Die Betätigung des Betriebsarten-Wahlhebels (28)
von P in die Stellung N ist, wie bei Automatikantrieben
üblich, nur möglich, wenn das Bremspedal (25) betätigt
ist.
Hierbei werden dem Stand der Technik entsprechend und in Abhängigkeit zur Batteriekapazität die Generatore unterschiedlich belastet, weil entweder die Batterie ladung einsetzt, oder Leistung zur Ladungserhaltung benötigt wird, wodurch ein entsprechend kleiner positiver Fahrzeugantrieb entsteht, der bei Betätigung des Gaspedals (27) verstärkt wird. - o) Der Sollwertsteller (23) ist das Interface des
Zentralrechners, über das die leistungsbehaftete
Ansteuerung speziell der E-Motore erfolgt.
Bei der allgemein gültigen Patentzeichnung Fig. 1 wurde eine Gleichstrom-Blockschaltbild-Struktur gewählt.
Dem Stand der Technik entsprechend und auch gemäß "M168" besteht aber die Ansteuerung für den üblichen Drehstrom-Synchron-Antrieb (6) im wesentlichem aus der Wechselrichter-Steuerung. - p) Das Interface (37) dient der Anbindung der
Meßwertumformer. Konsequenter Weise müßten hierzu
auch die Drehzahlüberwachungen gezahlt werden.
Im Zusammenwirken mit den beiden Bordnetzrechnern (29) verschiebt sich dieses Interface mit dem Wachsen der Bedeutung der Bordnetzrechner in Richtung dieser Rechner. Für den Fall, daß die Bordnetzrechner als redundante Doppelrechner aufgebaut werden, in denen zum Beispiel auch das Fahrzeugmodell über mein Geadyn-M-System nachgebildet wird, muß es dann auch zwei Sollwertsteller (23) und (23') geben. - p) Das Additionsgetriebe 44487 00070 552 001000280000000200012000285914437600040 0002019737871 00004 44368(40), daß in der Gruppe C nicht zum Einsatz kommt, wird gemäß meiner Patentzeichnung Fig. 3, die ebenfalls aus "M48" abgeleitet ist, in der Gruppe A und B primär durch die Hydromotore (60) angetrieben, dadurch gekennzeichnet, daß sie über die Zahnräder (41) und (41') die Gehäuse der Differentiale (40) und (40) dadurch antreiben, daß in Ergänzung dazu mit Hilfe des E-Motors (6) primär beide Sonnenradbuchsen (16) und (16') angetrieben werden, wodurch Reaktionsleistung im Hydrauliksystem so erzeugt wird, daß der Hydraulikdruck proportional zum Strom des E-Motors ansteigt, was erfindungsgemäß nicht nur Leistungsteilung für die Antriebe der Wellen (2) bedeutet, sondern im wesentlichen die Verfügbarmachung von theoretisch möglicher Maximal leistung des E-Motors (6) bereits beim Start, dadurch gekennzeichnet, daß kinematisch gesehen bereits bei stehendem Fahrzeug der E-Motor in der Betriebsart Stromregelung mit Nenndrehzahl betrieben werden kann, weil die Pumpen (50) auch schon mit Nenndrehzahl drehen, vorausgesetzt, der thermische Antrieb (3) leitet diese Drehzahl primär ein, wozu das System ausgehend von dieser Betriebsart, spätestens dann in der Lage ist, wenn in Ergänzung zum Gaspedal (27) auch der Kick-Down-Schalter (30) getreten wird.
Eine weitere Voraussetzung kann daraus abgeleitet
werden. Es ist die Definition des hydraulischen
Wandlersystems dadurch gekennzeichnet, daß passend
zum "Überstrom", einwirkend auf den E-Motor bei
kurzzeitiger Überlastung, sich im Hydrauliksystem ein
Öldruck ergibt, der dem Nenndruck bei Nennleistung
der Wandler (60) entsprechen kann.
Denkbar und sinnvoll ist allerdings jene Definition, bei
der Nennleistungen aufeinander abgestimmt werden und
bei Erreichen des Nenndrucks im Hydrauliksystem eine
Strombegrenzung beginnt, die zwar nicht die
Überlastung des E-Motors verbietet, die aber
überwachbare Grenzen definiert, dadurch gekenn
zeichnet, daß einerseits für den E-Motor Überwachungs
kriterien geschaffen werden und andererseits das
Hydrauliksystem zumindest gegen Überdruck geschützt
ist, um den angestrebten radselektiven stufenlosen
Allradantrieb sicher gewährleisten zu können.
Die Vorstellung, daß das Rad (8) gemäß Figur
durchdrehen könnte, ist schwierig. Das was
diesbezüglich passiert ist, daß der Druck in der
zugehörigen hydraulischen Welle zusammenbricht,
wodurch das Rad schlagartig seine Antriebsleistung
verliert. Hierdurch wird die richtige Drehzahl des Rades
zusammen mit der sich erneut aufbauenden
hydraulischen Welle innerhalb so kurzer Zeit wieder
aufgebaut, daß die Vorgänge der unzulässigen
Beschleunigung im zusammenwirken mit der
physikalisch bedingten Verzögerung, zeitlich so schnell
ablaufen, daß hier eher von einem eingespanntem als
von einem durchrutschendem Rad die Rede sein kann.
Gleiches gilt für alle Räder im Zusammenhang mit dem
Druckausgleich der hydraulischen Wellen, dadurch
gekennzeichnet, daß die eigenständigen Hydraulik
systeme über ihre zugehörigen "Verteilergetriebe" (4)
bzw (40) einerseits und die Starrachsen der Antriebe (3)
und (6) andererseits dadurch für Druckausgleich sorgen,
daß die Antriebe bezogen auf beide Räder der anderen
Seite verstärkt über die zugehörigen Verteilergetriebe
das Fahrzeug antreiben.
Dieser Zusammenhang der Leistungsverschiebung gilt
auch bei Kurvenfahrt, dadurch gekennzeichnet, daß der
Druck der hydraulischen Welle auf der
Kurveninnenseite ansteigt, wodurch, angetrieben über
den Druckausgleich, die Drehzahl des E-Motors (6)
zurückgeht und die Drehzahlen am Additionsgetriebe
der anderen Fahrzeugseite dadurch ausgeglichen wird,
daß die größere in Umlauf befindliche Ölmenge, auf der
Kurvenaußenseite, die fehlende Drehzahl am Additions
getriebe (40') kompensiert.
Auch hier ist es möglich mit Hilfe von Umlauf
schmierung und Ölkühlung die Standübersetzung von
Roh = 0,5 auf 0,4 zu setzen, mit dem Erfolg, daß dann
die ohnehin schon kleine Leistung des E-Motors (6)
noch weiter verkleinert werden kann, was zur Folge hat,
daß auch die Bordnetze leistungsschwächer ausgeführt
werden können.
Speziell bei Linienbussen der Gruppe A, bei denen
Beschleunigungs- und Verzögerungsprozesse zeitlich
eng zusammen liegen, kann der ökonomische Anspruch
dadurch verbessert werden, daß in Ergänzung zur
Bremswirkung des Motors (6), die Bremswirkung des
Antriebssystems dadurch vergrößert wird, indem in
Ergänzung zur Bremswirkung des Motors (6), die auf
die Achse (2) wirkt, auch Bremswirkung an der Achse
(1) dadurch erzeugt wird, in dem die Bremswirkung des
Motors (3) dadurch ausgenutzt wird, daß:
- 1. gemäß Fig. 2, Wandler (5), in Ergänzung zu Wandlern (50) zum Einsatz kommen und
- 2. diese Wandler (5) wie in der Gruppe C auch umschaltbar auf Motorfunktion ausgeführt, leistungsmäßig so ausgelegt sind, daß sie die Brems wirkung des Motors (3) aufbringen können.
- 3. hierdurch eine Fahrweise möglich wird, bei der die elektrische Bremsleistung je nach Sollwertvorgabe sinnvoll gestaffelt werden kann, dadurch gekenn zeichnet, daß
- - wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal (27) nimmt, die elektrischen Umschaltungen der Motore (5) und (6) erfolgen und der Brennstoffüllungssollwert (24), den Leerlauf-Sollwert für den Motor (3) vorgibt.
- - die Motore (5) für sinnvolle Systemdrehzahlen sorgen, in dem sie den Motor (3) entsprechend antreiben, was zwar aus ökologischer Sicht negativ erscheint, was aber nicht nur aus kinematischer und ökonomischer Sicht sinnvoll ist, sonder was aus physikalischen Gesichtspunkten, zur Sicherstellung der Übergänge in den Betriebszuständen unumgänglich wird, um ruckfreies, kraftschlüssiges Fahren zu ermöglichen.
- - der Motor (6) im Leerlauf betrieben wird.
Spezifiziert man allerdings noch genauer, dann ergibt
sich nicht nur ein anderes, sondern ein ökologisch und
gleichermaßen ökonomisch sinnvolleres Schaltschema
im einzelnen wie folgt:
- - Der Fahrer reduziert den Brennstoffsollwert über die Gaspedalstellung kontinuierlich gegen Null, denn würde es im Geadyn-M-System keine entsprechen den Überwachungen geben, dann würde der thermische Antrieb (3) so wenig Brennstoff bekommen, daß sich die Systemdrehzahlen unlässig erhöhen, weil,
- - einerseits die Bordnetzbelastung gegen Null geht und das Geadyn-M-System den Brennstoffsollwert zurücknehmen muß,
- - andererseits die relative Fahrzeuggeschwindigkeit noch zu hoch ist, wodurch bei fallender Drehzahl des thermischen Antriebs die Systemdrehzahl ansteigt.
- - Darüber hinauf befindet sich das System in der Betriebsart Spannungsregelung, weil die Belastung des Bordnetzes und damit die der Generatore gering ist.
- - Wird jetzt die Wandlerdrehzahl der Wandler (5) überschritten, könnte das Geadyn-M-System beispielsweise die Wandler über die Schnittstelle (33) auf Motorfunktion umschalten und die Motore (5) heben die Drehzahl des Motors (3) soweit an, daß die Wandler (5) wieder mit Nenndrehzahl betrieben werden.
- - In Ergänzung dazu muß betont werden, daß der Brennstoffsollwert vorgegeben durch den Fahrer real noch nicht Null ist, daß Geadyn-M-System ausgehend von seinem Füllungsregler ja auch noch eine Brennstoffüllung vorgeben muß, die über dem der Leerlaufvorgabe liegt, somit ist der Leistungsanteil für die Wandler (5) entweder von Haus aus gering oder aber das Geadyn-M-System muß dafür sorgen.
- - Aus vorgenanntem kann abgeleitet werden, daß die Wandler (5) demnach durchaus in dieser Phase noch nicht auf Motorfunktion umgeschaltet werden müssen.
- - Wenn der Fahrer den Fuß vom Gaspedal (27) nimmt, erfolgt demnach erst die elektrische Umschaltung der Motore (5) und (6) und das Geadyn-M-System regelt den Brennstoffüllungs sollwert (24), so, daß der Wert erst dann dem Leerlauf-Sollwert für den Motor (3) entspricht, wenn das Fahrzeug langsam genug fährt.
- - Der Motor (6) im Leerlauf betrieben wird.
- - Bei Bremsung zuerst die Motore (5) und (6) gestaffelt bremsen, wobei die Leistung der Motore (5) der Bremsleistung des Motors (3) entspricht.
- - Geprüft werden muß, ob die Brennstoffüllung dabei auf Null gehen kann, oder ob es sinnvoller ist, die standardmäßige Motorbremsfunktion, die es bei Bussen gibt zusätzlich nutzen zu können.
- - Reicht die Bremswirkung nicht und der Hydraulik druck im Bremssystem wird weiter erhöht, greifen die mechanischen Bremsen.
Hier wird nicht nur irgend ein Widerspruch verdeutlicht,
sondern klar gemacht, daß klare Trennungslinien
zwischen Ökonomie und Ökologie überhaupt nicht
relevant sind. Die Trennungslinien werden erst sichtbar,
wenn von einzelnen Anwendungsbereichen innerhalb
einer bestimmten Fahrzeuggruppe ausgegangen wird.
Bezogen auf die Gruppe A muß, darüber hinaus nicht
nur, differenziert werden, ob es sich um
- A1) einen Linienbus der Gruppe B oder
- A2) einen Reisebus handelt, sondern es spielen auch noch andere Merkmalsgruppen eine Rolle und zwar ob es sich um
- A3) konstruktiv bzw kostenmäßig sinnvolle Lösungen handeln soll, bei denen
- A4) Maßnahmen sicherheitstechnischer Art zur Anwendung kommen, oder aber ob
- A5) Maßnahmen zur Verbesserung der Quer stabilität Vorrang haben, um nur einige zu nennen.
Arbeitet man für alle Gruppen neue Merkmalsgruppen
nach diesem Schemata auf, dann wird das Spektrum in
etwa abgegrenzt, daß der Überschrift dieser
Beschreibung einerseits entspricht, nicht nur im Sinne
meiner anliegenden Studie ist, sondern auch der
Aufgabenstellung gerecht wird, die erforderlich ist, wenn
der getriebene Entwicklungsaufwand globale Erkennt
nisse für alle Fahrzeugtypen bringen soll, wenn sich
dabei tatsächlich bestätigt, daß grundlegende Denk
ansätze tatsächlich zu einer gemeinsamen Grund
software führen, daß es aber auch noch weitere
nachstehende Überlegungen gibt, die nicht einfach
addiert werden können, sondern die jede für sich mit
Konsequenzen verbunden, zu anderen Ergebnissen
führen und zwar:
Zu A1) dem Linienbus, bei dem mit Bezug zu A3 Radnabenantriebe nicht nur sinnvolle, preisgünstige, dem Stand der Technik entsprechende Lösungen anbieten, sondern darüber hinaus konstruktionsbedingt auch ökologisch sinnvoll sein können, dadurch gekennzeichnet daß Merkmalsgruppen nach Punkt "i" über den Einsatz von Standard-Industrie-Getrieben mit fester Ölfüllung und der Standübersetzung Roh = 0,5 auch voraussetzen, daß leistungsstärkere Generatore (5) und Motore (6) zum Einsatz kommen müssen, wodurch der bisher favorisierte Standübersetzungsfaktor Roh = 0,4 sinnvoll aus der Liste der Optimierungskriterien herausgestrichen werden kann und zwar deswegen, weil eine Vergrößerung der Wandler und der E-Motorleistung auch eine verbesserte Ausbeute der Energierückgewinnung nach sich zieht.
Zu A1) dem Linienbus, bei dem mit Bezug zu A3 Radnabenantriebe nicht nur sinnvolle, preisgünstige, dem Stand der Technik entsprechende Lösungen anbieten, sondern darüber hinaus konstruktionsbedingt auch ökologisch sinnvoll sein können, dadurch gekennzeichnet daß Merkmalsgruppen nach Punkt "i" über den Einsatz von Standard-Industrie-Getrieben mit fester Ölfüllung und der Standübersetzung Roh = 0,5 auch voraussetzen, daß leistungsstärkere Generatore (5) und Motore (6) zum Einsatz kommen müssen, wodurch der bisher favorisierte Standübersetzungsfaktor Roh = 0,4 sinnvoll aus der Liste der Optimierungskriterien herausgestrichen werden kann und zwar deswegen, weil eine Vergrößerung der Wandler und der E-Motorleistung auch eine verbesserte Ausbeute der Energierückgewinnung nach sich zieht.
Mit Bezug zu A5 sind die Maßnahmen zur Sicherung
der Querstabilität bereits dann erfüllt, wenn aus
schließlich nur hydraulische Wandler zum Einsatz
kommen, womit auch der Punkt A3 wesentlich
hervorgehoben wird.
Der Aspekt elektrische Generatore einzusetzen die
ausschließlich da sind, um den Energiehaushalt zu
sichern, gerade im Zusammenhang mit Radnaben
antrieben und dem Sicherheitsaspekt A4, in dieser Form
nicht sinnvoll sind, dadurch gekennzeichnet daß hohe
Spannungen und große Ströme im Radbereich
vermieden werden sollten.
Dadurch ergibt sich eine Lösung im Sinne von A3, die
außerhalb der Grenzen dieser Patentanmeldung liegt,
weil sie Bedingungen der Gruppe D erfüllt, denn eine in
den Radbereich gehörende Hydraulik, versorgt, aus
einem zentral installierten und vom thermischen Antrieb
direkt angetriebenen Wandler (50) der in Anlehnung an
"M32" bis "M35" dem Stand der Technik entspricht, der
dann von einem ebenfalls standardisierten Regler in
Anlehnung an "M36" bis "M37" völlig frei vom
Gesamtsystem versorgt werden könnte, benötigt auch
kein Rechnersystem, sondern ist billig, sinnvoll und
realistisch, wie gesagt nicht zu diesem Teil der
Anmeldung gehörig, lebt aber mit den Merkmals
gruppen dieser Anmeldung und sollte daher irgendwann
nachträglich geschützt werden, denn wesentlich ist die
aus dieser Anmeldung allerdings resultierende
Vereinfachung des Gesamtsystems, für einen
bestimmten Anwendungsbereich, dadurch gekenn
zeichnet, daß neben dem einen Generator (5) und dem
einen Motor (6) auch nur ein Bordnetz, sowie nur ein
Überwachungssystem erforderlich ist.
Bezogen auf A3 ergibt sich aber noch ein weiterer
Vorteil im Vergleich zum Stand der Technik dadurch
gekennzeichnet, daß unter Zugrundelegung von "M28"
die installierte elektrische Leistung meiner Innovationen
ausgehend vom E-Motor (6) im Vergleich zum Bus der
Bremer Straßenbahn, zwar auch über einen Energie
speicher verfüge bei mir aber nur ein E-Antrieb nötig ist,
der nur 25% der installierten Leistung im Vergleich
zum "Bremer System" benötigt und trotzdem ähnlich
leistungsstark sein kann, wenn Änderung hingenommen
werden und zwar mit Bezug zu Fig. 4 dahingehend, daß
die hydraulischen Systemverbindungen (61) im Bereich
der Wandler (60) abgesperrt und im Bereich der
Wandler (50) "belüftet" werden.
- - Der Diesel kann dann wie beim "Bremer Konzept" in Fußgängerzonen fahren, wobei der leistungs schwache E-Motor (6), der für eine Fahrzeug geschwindigkeit von 30 km/h sorgen muß, deswegen ohne Schaltgetriebe auskommen kann, weil erfin dungsgemäß und mit Bezug zu Fig. 3 die Differential gehäuse (40) über die Zahnräder (41) jetzt hydrau lisch blockiert sind und die mathematischen Voraus setzungen die für die Definition der Standüber setzung gültig werden, so erfüllt sind,
- - daß bei roh = 0,5 und gemäß "M72" nicht nur die Übersetzungsverhältnisse und Drehmomente leicht berechenbar werden, sondern sich auch eine Vereinfachung der Kinematik dadurch ergibt, daß "n1" die Gehäusedrehzahl gleich Null (blockiert) ist.
- - Muß, bedingt durch das relativ kleine Übersetzungs verhältnis der E-Motor dennoch leistungsstarker eingeplant werden, sorgt unter Einsatz eines Zentral triebwerks gemäß Fig. 4 und Einbeziehung von roh = 0,395 gemäß Datensatz g auf "M122" eine erheb liche Verbesserung der Kinematik für Abhilfe.
Reicht auch das nicht aus, wird auch hier der E-Antrieb
zu schwach, wenn von der angestrebten Minimierung
der elektrischen Leistung ausgegangen wird, dann muß
in Anlehnung an "M7" die Welle (13) auf Fig. 2 zentral
und hydraulisch gebremst werden, damit ergänzend
zum Einsatz kommende Wandler (5) und (5'), in der
Funktionsart E-Motor, ihre Sonnenradbuchsen (16)
ergänzend antreiben, womit die Gehäuse (4) sowie die
Räder (9) gedreht werden und die Generatore wieder so
implementiert sind, daß das Antriebskonzept wieder
meinem Patentanspruch 1 entspricht.
Mit dieser umständlichen Abhandlung wurde letztend
lich bewiesen, daß weder ökologische noch ökono
mische Gesichtspunkte vordergründig maßgeblich sind,
sondern die unterschiedlichen Merkmalsgruppen und
deren Nutzung, aufbauend auf universell und modular
einsetzbaren Innovatuionen, die damit beliebig
aneinanderreihbar, für die unterschiedlichsten Anwen
dungsbereiche, verfügbar gemacht werden können. Zu
diesen modularen Systemen gehört im Vorent
wicklungsstadium, also in der hiermit begonnenen
Definitionsphase auch der modulare Aufbau der
Anwendersoftware, die auf die Grundsoftware aufbaut.
Es ist also zu überlegen, ob es sinnvoll sein kann, die
Grundsoftware so aufbauen, daß vor der Anbindung
der Anwendersoftware, die Frage nach der Anzahl der
Generatore gestellt wird, denn das Hauptziel zum
Beispiel bezogen auf die Gruppe A ist, den mit großen
Verlusten behafteten elektrischen Aufwand klein zu
halten und das System insgesamt preiswert realisieren
zu können, wobei die Fahrsicherheit in Bezug auf die
Querstabilität und deren softwaremäßige Lösung des
wegen keine Rolle spielt, weil es dafür bereits die
hydraulische Lösung gibt.
Hier liegt eines der Hauptziele dieser Anmeldung,
dadurch begründet, daß Hardware und Software
weitgehend kompatiebel zueinander angeordnet, über
die Gruppen A bis C daher gegeneinander austauschbar
sein müssen.
Bezogen auf die Gruppen A und B entsteht damit ein
völlig neuer stufenloser radselektiv antreibender und für
die Gruppe A sogar kupplungsfreier, kostengünstiger
Allradantrieb, der es in der in der Gruppe B, auch
ermöglicht, bezogen auf Busse mit 30 km/h z. B. in
Fußgängerzonen fahren können.
Gemäß "M144" gibt es in der Gruppe B nicht nur zwei
Gänge, die über Lamellenkupplungen angesteuert
werden, sondern darüber hinaus auch den reinen
E-Antrieb.
Die Ansteuerung des ersten der beiden Gänge ist bereits
bekannt, es geschieht über die A-Kupplungen (42).
Die zweite Kupplung ist die C-Kupplung, gemäß
"M128", die in die Fig. 2 nicht eingezeichnet wurde.
Die C-Kupplung ist nur einmal vorhanden und ist
mechanisch zwischen den A-Kupplungen angeordnet.
Sie verbindet das primär antreibende Zahnrad (43) mit
einem nicht gezeichneten Achsdifferential (11), daß die
Wellen (1) und (1') miteinander verbindet. Es handelt
sich dabei einerseits um die Aufschaltung des direkten
Ganges über das Differential (11) und gemäß "M144"
um die Aufschaltung des 4. Ganges, der sinnvoll
wirksam wird, wenn die A- und C-Kupplungen
geschlossen sind.
Die Aufschaltung des 1. Ganges, ist gekennzeichnet
dadurch, daß alle Kupplungen offen sind und ermöglicht
den rein elektrische Antrieb über den E-Motor.
Der Übergang vom 2. zum 3. Gang, sowohl, als auch
das Fahren in diesen Gängen, erfolgt wieder wie gehabt
ohne Kupplungen, sondern durch die May-Wandler,
sowie die automatische, lastabhängige Aufschaltung der
Betriebsarten Strom- und Spannungsregelung.
Natürlich gibt es auch hier die Möglichkeit die Wandler
(5) für den rein elektrischen Antrieb ergänzend, wie für
die Gruppe A bereits beschrieben, ebenfalls, zum
Einsatz zu bringen, dadurch gekennzeichnet, daß dann
die A-Kupplungen (42) geschlossen werden müssen.
Durch diese Maßnahme wird der reine elektrische
Antrieb möglich dadurch gekennzeichnet, daß die
Drehrichtungsänderung des E-Antriebes auch die
Fahrrichtung des Fahrzeugs bestimmt.
Wird jedoch der direkte vierte Gang gekuppelt, dann
werden zwar die Mittendifferenziale (4) entlastet, der
radselektiv einwirkende Einfluß der Wandler (5) bzw
(50) bleibt erhalten dadurch gekennzeichnet daß:
- 1. Die Gehäuse der Mittendifferentiale, verbunden über die A-Kupplungen, die zwischengeschalteten Räder (9), nach wie vor proportional zur Drehzahl der Achse (1) drehen.
- 2. Die Welle (13), über die C Kupplung jetzt über das zusätzliche Differential (11) die Welle (1) treibt,
- 3. wodurch sich proportional zur Fahrzeuggeschwin digkeit aber eine Drehbewegung in Gegenrichtung ergibt, die durch die Kinematik der Mitten differentiale begründet ist.
- 4. Die Drehzahl der Wandler sich durch die gewählte Standübersetzung ergibt. Bei roh = 0,4 drehen sie am schnellsten.
- 5. Dadurch daß die Wandler arbeiten, funktionieren auch die Additionsgetriebe (40), allerdings ergeben sich neu zu optimierende Übersetzungen, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Welle mit neu festzulegenden Übersetzungsverhältnissen arbeitet und in Verbindung mit der Achse (1) optimiert werden muß.
- 6. Mit der Funktion der Additionsgetriebe ist auch der zusätzliche E-Antrieb (6) wieder kurzeitig über lastbar.
Durch den zusätzlichen Leistungsverbrauch des
E-Antriebs, der in dieser Gruppe auch über längere Zeit
möglich sein soll, sind auch elektrische Wandler (5)
zwingend notwendig, die, wie gesagt, zusätzlich zu
den hydraulischen Wandlern (50) zum Einsatz kommen,
und die im Zusammenwirken mit den Mitten
differentialen erfindungsgemäß in mehrfacher Art und
Weise nutzbar werden:
- - Sie wandeln als Generator geschaltet thermo mechanische Leistung in thermoelektrische um, die parallel zu den Batterien (Fig. 1) wirken, wodurch eine kurzeitige Überbelastung des E-Motors ermöglicht wird, der dadurch, speziell bei extremen Beschleunigungen, für einen dominanten E-Antrieb sorgen kann.
- - Bei normaler Belastung wird die Batterie dadurch entweder gepuffert oder geladen.
- - Die Gegen-EMK des elektrischen Wandlers verstärkt die Leistung des mit großen Wirkungsgrad behaf teten thermomechanischen Antriebs der Räder (14)
- - Die Wandler spannen das zugehörige Antriebsrad, als Motor geschaltet auch in Gegenrichtung ein.
- - Der Start des thermischen Antriebs, über die Wandler, wird nicht nur bei stehendem Fahrzeug möglich. Dadurch entfällt nicht nur der Anlasser, sondern der Start des Motors (3) wird auch während der Fahrt möglich.
Es erübrigt sich eigentlich in diesem Zusammenhang
darauf hinzuweisen daß auch in der Gruppe B das für
die Gruppe C favorisierte Geadyn-M-System erfor
derlich wird, daß auch in der Gruppe B ein Software-
Fahrzeug-Modell verfügbar sein muß, bei dem die
beiden Achsen (1) und (2) dynamisch zueinander so
"positioniert" werden, daß vereinfacht gesagt, nicht über
die Achse (1) angetrieben und über die Achse (2)
verzögert wird, es sei denn, daß das zur Sicherung der
Querstabilität sinnvoll ist, so daß die Antriebsleistungen
sich unterschiedlich ergänzen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Achsen (1) und (2) unter Einbeziehung der
Meßwerte von Beschleunigungsaufnehmern, Drehzahl
messern, sowie der Berücksichtigung der Lenkungs
richtung, dynamisch zueinander positioniert werden.
Siehe "M182" Bei Schlupf die einzelnen Räder wie
bereits definiert "eingespannt" radselektiv angetrieben
werden, so daß mögliches Schlingern des Fahrzeugs
über die Meßwertaufnehmer so rechtzeitig erkannt wird,
daß Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können,
dadurch gekennzeichnet, daß in in einer Linkskurve,
erfaßt über einen Sollwertgeber an der Lenkung, daß
Ausbrechen der Hinterachse (2), nach rechts dadurch
verhindert wird, daß das linke Rad (14) stärker als das
rechte Rad angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das rechte Rad (14) im Extremfall sogar in der
Betriebsart Spannungsregelung betrieben werden kann,
während das linke Rad weiterhin in der Betriebsart
Stromregelung maximal beaufschlagt wird.
Reicht das nicht, wird dem Wandler (5) die
Bremsenergie auf elektrischem Wege zugeführt, die sich
auf Grund der Computersimulation ergibt. Reicht auch
das nicht greift mein noch neu zu definierendes
ABS-System ergänzend ein, für das alle Sensore bereits
vorhanden sind.
Hervorgehoben werden muß, daß in der Gruppe B die
Regelung rein elektrisch erfolgt und die hydraulischen
Wellen bestehend aus den Merkmalsgruppen (50), (60)
und (61) so dimensioniert sind, daß sie allen
Anforderungen gerecht werden.
Die Wirtschaftlichkeit in allen Gruppen stützt sich auf
die Ausnutzung der Tatsache, daß zum Beispiel ein
Diesel gemäß "M43", bei dem der Wirkungsgrad auch in
Teillastbereichen auf über 40% der effektiven Abgabe
leistung ansteigt, gerade im unteren Geschwindigkeits
bereich betrieben, bereits über hohe Drehmomente
verfügt und die erfindungsgemäße Betriebsart
Spannungsregelung im Zusammenhang mit den
zugehörigen Merkmalsgruppen sicherstellt, daß diese
Betriebsart über weite Bereiche dadurch nutzbar wird,
daß der thermische Antrieb (3) unter Ausnutzung
weitgehend konstanter Drehzahlvorgaben zur Abgabe
von Aktionsleistung geregelt, und die Drehzahlen der
Wandler dadurch über weite Bereiche proportional zur
Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigen und spannungs
geregelt bis zu ihrer Nenndrehzahl betrieben, die
zugehörige Reaktionsleistung spannungsgeregelt erbrin
gen können, dadurch gekennzeichnet, daß über
Spannungsregelung jene Bordnetzspannung geregelt
werden kann, die entsprechend der U-Ladekennlinie der
Batterie erforderlich ist. "M43", "M81" und "M82".
Bei Stromregelung der Wandler (5) ergibt sich
erfindungsgemäß nicht nur konstante Aktionsleistung
und nicht nur die Rückkopplung der Regelung des
thermischen Antriebs dadurch gekennzeichnet, daß der
Sollwert der Brennstoffüllungsregelung dann die
Wandlernenndrehzahl ist, sondern darüber hinaus
bedeutet Stromregelung der Generatore auch gleichzeitig
die Vorgabe einer geregelte I-Ladekenninie für die
Batterie.
Im Zusammenhang mit diesen physikalischen und
kinematischen Gegebenheiten überwacht und regelt
mein Geadyn-M-System in der Betriebsart Spannungs
regelung, softwaremäßig, die Abgaswerte nachrangig
unter Zugrundelegung geringer Brennstoffüllungs
schwankungen und sorgt dadurch über Korrekturen der
Drehzahl des thermischen Antriebs für die
Sicherstellung optimaler Verbrennung über den
Vergleich mit optimalen "Verbrennungsellipsen",
dadurch gekennzeichnet, daß einerseits die Drehzahl des
thermischen Antriebs weitgehend von konstanten
Gas-Luft-Gemisch innerhalb bestimmter Drehzahl
bereiche richtig ist, was mit Hilfe der Lambdasonde
geprüft und über die Regelung korrigiert wurde.
Die Betriebsart Spannungsregelung ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Geadyn-M-System in
Abhängigkeit zu unterschiedlichen Rückführungen
einerseits und in Abhängigkeit unterschiedlicher
May-Wandler in dieser Betriebsart Brennstoffüllungssollwerte
(24) vorgibt, die zwar im Zusammenhang stehen mit der
Fahrzeuggeschwindigkeit, die aber als letzte, der
ohnehin nachrangigen Regelung, bezogen auf die
Zeitkonstanten der Regelung Berücksichtigung findet. In
sofern ist in dieser Betriebsart die Beeinflussung der
Batteriekapazität besonders wichtig. Bei relativ kleiner
Kapazität hebt das Geadyn-M-System die Drehzahl des
Motors (3) relativ gesehen an und bei relativ großer
Kapazität wird die Drehzahl nach statistischen
Gesichtspunkten entsprechend gesenkt, was hier in
Relation zum Mercedespatent möglich ist.
Primär in den Gruppen B und C ist der Generatorstrom,
der bedingt durch die mögliche sprunghafte
Sollwertvorgabe auch sprunghaft ansteigen kann und
dabei die Betriebsart Stromregelung für das
Gesamtsystem dadurch produziert, daß der Strom
ausgehend vom E-Motor über das Bordnetz hin zu den
Generatoren (5), über Mittendifferentiale den thermi
schen Antrieb belastet, der hier erstmals nicht
nachrangig, sonder "interruptgesteuert", regelungs
technisch einen "Differentialanteil" bezogen auf die
Brennstoffüllungsregelung, produziert, die dadurch
sinngemäß auf "Stromregelung" umgeschaltet wird.
Hier befindet sich der Ansatzpunkt für einstellbare
Öko-Versionen, dadurch gekennzeichnet, daß erfindungs
gemäß Strombegrenzungen im Bereich der Generatore
(5) und des Motors (6) vorgesehen werden können.
Auch die Gruppe B ist gekennzeichnet durch
ökonomisch sinnvolle Konzepte, dadurch gekenn
zeichnet, daß bezogen auf "M144" das System nur bis
zum 4. Gang ausgenutzt wird, wobei der
- 1. Gang neben dem reinen E-Antrieb auch im Sinne des Rangierbetriebes gesehen werden kann, wenn es sich um Lkws oder Busse handelt. Der
- 2. Gang wird mit geschlossener A Kupplung (42) betrieben. Die Umschaltung zwischen dem - 2. und 3. Gang, erfolgt über die May-Wandler und May-Kupplungen, unter Verzicht auf Bremsen und Lamellenkupplungen, erfindungsgemäß in Abhängig keit von der Sollwertvorgabe, dadurch gekenn zeichnet, daß sich automatisch und unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit die Betriebsarten Spannungs- und Stromregelung ergeben. Der
- 4. Gang ergibt sich durch Aufschaltung des thermi schen Direktantriebs über die C-Kupplung.
Dieses Konzept steht in Konkurrenz zum G320 von
Mercedes dadurch gekennzeichnet, daß beide Fahr
zeuge über einen automatischen, permanenten Allrad
antrieb verfügen.
Der Vorteil des G320 liegt darin, daß seine Steigfähigkeit
bei 80% liegt, die das System der Gruppe B nur dann
erreichen kann, wenn Wandler und E-Antrieb darauf
abgestimmt werden.
Bleibt man aber bei dem Konzept, daß dieser Erfindung
zugrunde liegt und minimiert die elektrische Leistung,
dann erfolgt eine Auslegung, ausgehend von gleichen
Voraussetzungen, dahingehend, daß mein System
ebenfalls die Fahrzeuggeschwindigkeit von 175 km/h
erreicht, was gemäß meiner Überschlagsrechnung mit
einer elektrischen Leistung von 35 kW möglich sein
sollte.
Zwei zulässige Denkansätze führen zu erheblich
kleineren Brennstoffverbräuchen, wenn von meinem
System ausgegangen wird und unberücksichtigt bleibt,
daß, sich mit meinem System unter Einbeziehung der
Batterie, sich ohnehin schon erhebliche Streckenvorteile
erwirtschaften lassen.
- 1. Ich setze ebenfalls einen thermischen Antrieb ein, der eine Leistung von 158 kW hat. Ausgehend von der Addition der Antriebe reduziere ich den thermischen Antrieb bezüglich seiner Leistung auf 123 kW, dadurch, daß ich die Drehzahl begrenze.
- 2. Ich gehe von Leistungsteilung aus und wähle einen thermischen Antrieb mit einer Leistung von 123 kW. Wird eine Spitzenleistung von 158 kW erforderlich, dann wird der E-Motor mit seinen 35 kW voll eingesetzt. Bei "Kick-down" (36) des Gaspedals ist eine Überlastung des E-Motors denkbar und aus ökonomischen Gründen auch sinnvoll. Die Gesamtleistung liegt dann höher als beim G320.
In meiner Studie bin ich immer wieder zu dem Ergebnis
gekommen, daß die erste der beiden Lösungen nicht nur
ökologisch sinnvoll, sondern auch ökonomischer ist,
dadurch gekennzeichnet, daß sich für den thermischen
Antrieb größere "Spielräume" ergeben, die von Motoren,
die maximale Leistung mit niedrigen Drehzahlen
erreichen optimal und wirtschaftlich genutzt werden
können. Es ergeben sich ausgehend von dieser
Erfindung viele Möglichkeiten und zwar:
- - Ausgehend von "M80" würde das bedeuten, daß ich eine feste Drehmomentenbegrenzung dadurch erzeuge, daß ich Wandler (5) einsetze, die bei Nenndrehzahl zusammen ein Aktionsmoment von
- - 240 Nm aufbringen. Hierdurch wird nicht nur die Leistung des thermischen Antriebs reduziert, sondern auch die der Wandler, was neben dem Preisvorteil ökologisch sinnvoll ist
- - Ausgehend von "M80" und Wandlern, die maximal ein Aktionsmoment von 280 Nm aufbringen, die also nur geringfügig leistungsstärker sind, bin ich völlig frei bezüglich der uneingeschränkten Ausnutzung des thermischen Antriebs
- - Ich bin damit aber auch frei bezüglich der Ausnut zung meines Geadyn-M-Systems, dadurch gekenn zeichnet, daß
- - Ausgehend von überfüllten Straßen die Stromgrenze über einen Öko-Schalter (38) gesetzt, die Ökovariante aufschaltbar ist.
- - Ein besseres Ergebnis wird erzielt, wenn ein Ökotaster (38') zum Einsatz kommt, dessen Stromgrenze über Kick-down (36) wieder auf gehoben werden kann.
- - Das Beste Ergebnis ist über einen neuartigen Tempomaten, der erfindungsgemäß Bestandteil des Geadyn-M-Systems ist dadurch zu erzielen, daß mit Tastendruck (38'') der Generatorstrom gespeichert und über die ebenfalls gespeicherte Fahrzeug geschwindigkeit geregelt wird. Die Regelung wird mit Betätigung des Gaspedals (27) wieder aufgehoben.
- - Befindet sich das System dann in Stromregelung, wird wieder die Nenndrehzahl der Generatore geregelt.
- - Geht das System auf Grund kleinerer Sollwertvorgaben auf Spannungsregelung, wird die derzeitige Drehzahl des thermischen Antriebs (3) gespeichert und wird zur Aktionsdrehzahl des Geadyn-M-Systems.
- - Eine wirklich elegante Lösung, aber bei weitem nicht die einzige, dadurch gekennzeichnet, daß es nicht nur den Audi Motor gibt, sondern auch noch andere unterschiedlich leistungsstarke, zum Beispiel den Mercedes Turbodiesel des C 250 gemäß "M68". Dieser Motor ist vergleichbar mit dem des
- - BMW 325tds und verfügt bereits über konstante Drehzahlen über weite Drehzahlbereiche. Hier macht es wenig Sinn positiven Einfluß auf die Leistungsdiagramme dahingehend zu nehmen, die Drehmomente gestützt auf konstante Drehmomente der Wandler positiv zu beeinflussen. Hier ergibt sich ein Kriterium, daß ebenfalls softwarenmäßig im Geadyn-M-System enthalten sein muß, um es wirtschaftlicher und funktionstüchtiger zu machen, dadurch gekennzeichnet, daß zwar auch hier Stromgrenzen der Motore (5) variabel die Leistung des Motors (3) beeinflussen, daß aber ein anderes viel wichtigeres Kriterium die Begrenzung aufhebt. Es ist die Stromgrenze des Motors (6), genauer gesagt, es ist der Nennstrom des Motors (6).
- - Bei Beschleunigung des Fahrzeugs wird bei knapper Auslegung des E-Motors (6) hier zuerst die Stromgrenze (Nennstrom) erreicht. Aus diesem Grunde ist es weder ökologisch sinnvoll, noch ökonomisch, wenn zum Beispiel durch ein "Öko- Potentiometer" (38''') die Generatorstromgrenze so tief gelegt wird, daß die angeforderte Leistung nur dann erreicht wird, wenn die Batterie überbelastet wird, denn dadurch verlagert sich der Antrieb in die Bereiche unwirtschaftlicher Sekundärenergie.
- - Eines der wichtigsten Grundsoftware Pakete ist daher jenes, das unabhängig von den Betriebsarten Spannungs- und Stromregelung, dafür sorgt, daß bei Erreichen des Nennstroms, des Motors (6) die Drehzahl des Motor (3) angehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei Stromregelung die Stromgrenze der Motore (5) über die Schnittstellen (33) und (33') angehoben und bei Spannungs regelung der Füllungs-Sollwert (24) so vergrößert wird, daß einerseits der Nennstrom des Motors (6) sinnvoll durch thermoelektrische Energie gestützt und andererseits, bei Unterschreitung des Nennstroms, des Motors (6) und bei kleiner Batteriekapazität, Batterieladung erfolgt. Hingegen bei relativ großer Batteriekapazität Ladungserhaltung erfolgen kann.
- - Vorgenanntes ökonomisches Prinzip ist wie gesagt ein Geadyn-M-Grundsoftwarepaket und gilt daher für alle Gruppen, wobei in der Gruppe A auch der Öldruck an Stelle des Stromes der Wandler (5) bzw. (50) als Bezugskriterium gewählt werden kann, anders ausgedrückt.
- - Im Geadyn-M-System steckt nicht nur ein Tempomat, sondern auch ein Ökonom.
Die Gruppe C unterscheidet sich erfindungsgemäß
hiervon nur in zwei Punkten, dadurch gekennzeichnet,
daß der 5. Gang, gemäß "M144", sich dadurch ergibt,
daß die A-Kupplung dann gelöst wird, wenn eine zwar
hohe aber wirtschaftliche Reisegeschwindigkeit gefahren
werden soll, dadurch gekennzeichnet daß das Geadyn-
M-System ein mögliches Schlingern, in diesem Gang,
nur noch über die Hinterachse (2) durch rechtzeitiges
elektrisches Bremsen bzw. beim Vorhandensein von
zwei E-Motoren durch eingespanntes Fahren der Räder
(8) ermöglichen kann.
- - In den Gängen 1 bis 4 in denen die Wandler (5) auch die Räder der Achse (1) dann eingespannt betreiben können, wenn die Wandler als E-Motore ausgeführt sind, ergibt sich zu den Gruppen A und B nur ein geringer Unterschied mit Vor- und Nachteilen.
- - Der Vorteil liegt darin, daß im 5. Gang, also bei hoher Reisegeschwindigkeit gegenüber der Gruppe B ein höherer Wirkungsgrad erzielbar ist.
- - Der Nachteil ist darin zu sehen, das dem Stand der Technik entsprechend, ein Automatikgetriebe, das dem E-Motor (6) vorgeschaltet ist, die Achse (2) mit allen Optionen gemäß meiner Patentzeichnung Fig. 1 treibt.
- - Der Einsatz des Additionsgetriebe (40) und (40') entfällt also zu Lasten des Automatikgetriebes. Bezüglich der Fahrdynamik tritt das Geadyn-M- System in Form von Softwarepaketen an die Stelle der Hydraulik.
Für die Gruppen A und B ist der Kuppelschalter im
Sollwertsteller (35) solange geschlossen, wie beide
Bordnetzsysteme arbeitsfähig sind. Der Kuppelschalter
wird erst geöffnet, wenn eines der beiden Systeme
gravierende, das System gefährdende, Fehler aufweist
und dies vorher dem Fahrer gemeldet wurde. Die
Stromversorgung für Verbraucher wird auf das
funktionsfähige System geschaltet und zwar von Hand
über den Klar-Unklarschalter bei stehendem Fahrzeug.
In der Gruppe C ist das wie schrieben, dann anders
wenn zwei E-Motore, jeder für sich ihr eigenes Rad (8)
treiben. Hier muß der Kuppelschalter geschlossen
werden, damit die Versorgung der E-Motore erhalten
bleibt, nachdem eine defekte Batterie herausgeschaltet
wurde.
Durch die Redundance der Systeme, die beiden
Mittendifferentiale einbezogen, kommt bei den hier
vorgestellten Innovationen und gerade in der Gruppe C
kraftschlüssiges elektrisches Bremsen, an Stelle von
mechanischer Bremsung, was erfindungsgemäß nicht
nur zu erhöhter Fahrsicherheit führt, sondern auch den
bei Allradantrieben üblichen erhöhten Brennstoffver
brauch im erheblichen Maße senken hilft.
Im Vergleich zu meinen Mitbewerbern ist die hier
vorgestellte breite Anwendungspalette dadurch
gekennzeichnet, daß für die unterschiedlichsten Auf
gabenstellungen kraftstoffsparende Innovationen
vorgestellt und beschrieben wurden, ohne die
Gesichtspunkte der Antriebssicherheit und der Fahr
sicherheit zu vernachlässigen, wodurch der Mehr
aufwand sich rechnet.
Falls die Gesetzgeber aber, wie global begonnen,
entsprechende Ressourcen sparende Maßnahmen
begünstigt, dann wird das
"3-Liter-Auto"
mit den hier genannten Bedingungen Realität, denn nicht nur die Technik ist es, die domieren muß, sondern der Fahrer muß einbezogen werden.
"3-Liter-Auto"
mit den hier genannten Bedingungen Realität, denn nicht nur die Technik ist es, die domieren muß, sondern der Fahrer muß einbezogen werden.
Daß geht nur dann, wenn er auch mental einbezogen
wird in das völlig neue Antriebskonzept seines
Fahrzeugs.
Eine der wichtigen Bedingungen des Geadyn-M-
Systems ist es daher, daß es den Fahrer informiert und
nicht überfordert.
Fährt der Fahrer ökonomisch, also im Sinne der
Ausgewogenheit, in dem er nicht ausschließlich mit
Vollgas und Bremse fährt, dann verfügt er auch über
genügend Energiereserven in der Batterie.
Um das üben zu können, ist sowohl der Ökoschalter als
auch das Öko-Poti nur bedingt geeignet, denn bei Kick
Down und Betätigung des entsprechenden Schalters
(36) auf Fig. 1 erfolgt trotzdem die Freigabe aller
Energiereserven, einschließlich der Überlastung von
E-Motor und Batterien, wenn ein ausgesprochen starker
E-Motor (6) optional zum Einsatz kommt.
Um den Fahrer mental vorzubereiten, eignet sich das
redundante System, wie das hier vorgestellte, dadurch
gekennzeichnet, daß beim Ausfall einer Komponente
eine Meldung genügt, wenn schadhafte Systeme durch
das Geadyn-M-System softwaremäßig nicht mehr
einbezogen oder hardwaremäßig herausgeschaltet
werden, was beim Vorhandensein von zwei Mitten
differentialen leichter möglich ist, als wenn von dem
"einen" Mittendifferential meiner Mitbewerber
ausgegangen wird.
In sofern ist auch die neue E-Klasse, mit Allradantrieb,
nur ein Kompromiß im Vergleich zu den hier
vorgestellten Systemen, dadurch gekennzeichnet, daß
bei beiden Systemen der Mensch "Vollgas" gibt, daß
System aber von sich aus eigenständig verzögert oder
sogar bremst, aber nur bei dem hier vorgestellten
redundanten System, dem Fahrer informierende
Meldungen gefahrlos gegeben werden können, dann
nämlich, wenn daß System redundant genug ist, damit
es bei der Meldung bleibt und nicht zum Totalausfall
kommt.
Die E-Klasse wird getragen durch ein elektronisches
Traktionssystem ETS, daß bis zu drei Differentialsperren
ersetzt, was passiert eigentlich, wenn in diesem System
ein Transistor defekt wird?
Falls ich richtig informiert bin wird der Fahrer nicht informiert, falls das System ausfällt.
Falls ich richtig informiert bin wird der Fahrer nicht informiert, falls das System ausfällt.
Schlimm wäre es wenn das Geadyn-M-System eine
Automatik hätte, bei der Befehl
übernehmen
vorkommt. Gemeint ist der manuelle Ausstieg aus dem Automatikbetrieb und der Übergang auf Handbetrieb.
übernehmen
vorkommt. Gemeint ist der manuelle Ausstieg aus dem Automatikbetrieb und der Übergang auf Handbetrieb.
Es gibt Automatiksysteme, bei denen dem Operator
nahegelegt wird von Hand zu fahren, weil die Automatik
Fehler einbezieht, oder selber fehlerhaft arbeitet. Diese
Systeme gibt es in der Fahrzeugindustrie selten, weil der
Fahrer eines Fahrzeugs überfordert werden könnte und
es dem "Stand der Technik" entsprechend zu Fehlreak
tionen kommt, der Fahrer ist mental nicht einbezogen.
Hier wird man zukünftig Entscheidungen treffen
müssen, die nur zu Gunsten des hier vorgestellten
Systems ausfallen können
1
Vorderachse
2
Hinterachse
3
thermischer Antriebs(motor)
4
Mittendifferentiale
5
elektrische Wandler
6
elektrischer Antrieb (E-Motor)
7
Differential der Achse (
2
)
8
Hinterräder
9
Zahnradantrieb
10
Differential der Achse (
1
)
11
Kegelräder
13
gemeinsame Welle der Mittendifferentiale (
4
) und (
4
')
14
Vorderräder
15
Zahnräder
16
Sonnenradbuchse
17
Radfelge
18
Antriebswellen
19
Radnabe
20
Bremsen
z1 bis z4 Zahnräder
B redundante Bordnetze
z1 bis z4 Zahnräder
B redundante Bordnetze
21
Generatorregler
22
Brennstoffüllungsregler
23
Sollwertsteller
24
Brennstoffüllungssollwert (Rechner)
25
Bremspedal
26
Batterie
27
Gaspedal
28
Betriebsarten Wahlhebel
29
Bordnetzrechner
30
Sollwert E-Motor (
6
)
31
Brennstoffüllungssollwert (Regler)
32
Serielle Rechnerkopplung
33
Sollwertvorgabe für Regler (
21
)
34
Starttaster für (
3
)
35
Zentralrechner
36
Kick-Down-Schalter (max. Leistung)
37
Interface
38
Öko-Schalter
40
Additionsgetriebe
41
Antrieb für (
40
)
42
A-Kupplung
43
Hauptantrieb (Zahnrad)
50
Hydraulikpumpe
60
Hydraulikmotor
61
Hydraulikleitung
Claims (30)
1. Hybridsysteme für Fahrzeuge, eignen sich, bezogen
auf unterschiedliche Aufgabenstellungen und Anfor
derungen, unterschiedlich gut für den stufenlosen,
ökonomisch sinnvollen, Allradantrieb,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein wirtschaftlicher Antrieb über den thermischen
Antriebsmotor (3) (Verbrennungsmotor), dadurch
erfolgt, daß er nicht nur die Räder (14) "thermo
mechanisch", direkt und stufenlos antreibt, sondern über
einen Mittendifferentialblock, bestehend aus zwei
Differentialgetrieben (4) und (4') Leistungsteilung über
die gemeinsame Welle (13) so einleitet, daß "Aktions-
bzw. Reaktionsleistung", die am Rad (14) für den
Antrieb nicht genutzt werden kann, über unter
schiedliche "May-Wandler" auf jeder Fahrzeugseite
getrennt für sich "generiert" und in Form von,
"thermoelektrischer und oder thermohydraulischer Leistung"
dem Rad (8) der selben Fahrzeugseite unter
Zwischenschaltung von Getrieben, Automatikgetrieben,
Batterien und E-Motor (6) für den Fahrzeugantrieb so
zuführt wird, daß dadurch für die Welle (2) je nach
Aufgabenstellung und Gruppierung, der Gruppen A bis
D, ein unterschiedlich stufiger, für die Gruppe A aber ein
stufenloser, Schalt- oder Automatikgetriebe freier Allrad
antrieb entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß vier
Differentiale, paarweise verbunden über Starrachsen,
und zwar über die Achse (13), die für den Antrieb der
Welle (1) sorgt, sowie die Welle des E-Motors (6), die
dem Antrieb der Welle (2) dient, den Fahrzeugantrieb
sicherstellen, wobei, gestützt durch den Rechner (35)
unterschiedliche "Geadyn-M-Softwarepakete", die für
die einzelnen Gruppen modular aufgebaut sind und für
die Gruppe A einen geringen Anteil ausmachen, in der
Gruppe C groß ist, wodurch die Anzahl der Differen
tialgetriebe dadurch sinkt, daß Hardware zwar durch
Softwarepakete ersetzt wird, daß die Grundsoftware des
Geadyn-M-Systems aber gleich ist und sich lediglich die
modular aufgebaute Anwendersoftware passend zu den
Gruppen A bis C im Zusammenhang mit den
Merkmalsgruppen ändert, die sich durch unterschied
liche May-Wandler und May-Kupplungen ergeben.
2. Hybridantriebe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß unterschiedliche "May-Wandler" (5) bzw (50) die
Räder (14) in den Fahrzeuggruppen A bis C auch
unterschiedlich gut "eingespannt" betreiben können,
weil die Wandler (50) in den Gruppen A und B "billige"
und kleine Zahnradpumpen sein können, die im
Vergleich zu relativ "teuren" und schweren elektrischen
Generatoren (5) der Gruppe B- und den reversibel
betriebenen E-Motoren (5) der Antriebsgruppe C,
weniger geeignet sind, im Zusammenwirken mit den
Rädern (14) drehrichtungsabhängige Aktions- und
Reaktionsleistungen aufbringen zu können, die sich aber
gut eignen, diese Leistungen aufnehmen, generieren und
übertragen zu können, dadurch gekennzeichnet, daß für
einen Linienbus, dessen Geschwindigkeit einerseits bei
80 km/h limitiert sein kann, zusammen mit den May-
Wandlern (5) und (50), sowie den hydraulischen Wellen,
bestehend aus Zahnradpumpe (50) und Hydromotor (60),
verbunden durch die Leitungen (61) ein stufenloser,
ökonomischer, kupplungsfreier, wirtschaftlicher Vierrad
antrieb der Gruppe A verfügbar wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß einerseits zwar Hydromotore (60),
getrennt, jeder für sich, Teilleistungen für die Räder (8)
und (8') bereitstellen, zusammen aber, mit der
Teilleistung des E-Motors (6) alle vier Räder, dadurch
angetrieben werden, daß andererseits die Starrachsen
(13) und die Welle des E-Motors (6) nicht nur, die
separat ausgebauten Antriebseinheiten der linken und
rechten Fahrzeugseite verkuppeln, wodurch sich
spezielle May-Wandler und May-Kupplung ergeben,
über die sowohl ein Druck- als auch ein Leistungs
ausgleich dadurch erfolgt, daß jene Leistung, die aus
kinematischen Gründen an den Rädern (14) nicht
verfügbar gemacht werden kann, dominant auf
hydraulischem Wege im Sonderfall bei maximaler
Sollwertvorgabe, ausgehend vom E-Motor (6), mit
Nennleistung betrieben, dem Antrieb des Rades (8)
gestützt durch den E-Motor (6) dient, dadurch
gekennzeichnet, daß über seine eigene Stromregelung,
ausgehend vom Geadyn-M-System, Stromsollwerte (30)
vorgeben werden, die im Zusammenwirken mit den
Additionsgetrieben (40) und (40') proportional zum
Hydrauliköldruck sind, wenn davon ausgegangen wird,
daß die Räder (8) über ausreichende Bodenhaftung
verfügen, wodurch sich für die Achse (2) eine Addition
der verfügbar gemachten hydraulischen und elektrischen
Leistungen auch dominant geregelt ergibt, während die
Achse 1 und damit der thermische Antrieb (3) gestützt
über Batterien, May-Wandler und Kupplungen, sowie
das Geadyn-M-System, ausgehend von den Betriebs
arten Strom und Spannungsregelung, über weite
Bereiche nachrangig geregelt werden kann, wodurch
trotz der einfachen hydraulischen Wellen, dieser Vier
radantrieb für einen Linienbus nicht nur sicherer ist, als
dem Stand der Technik entsprechend, sondern auch
wirtschaftlicher, weil der thermische Antrieb (3)
weitgehend frei von der Fahrzeuggeschwindigkeit, unter
Ausnutzung seiner 4 Differentialgetriebe nicht nur seine
vier Räder radselektiv bedingt "eingespannt" antreiben
kann, sondern in einer der sinnvollen Ausbaustufen,
Bremsenergie über den Motor (6) generieren kann, die in
die Batterien (26) und (26') gespeist, für den nächsten
Anfahrprozeß und Beschleunigungsvorgang verfügbar
gemacht, die relativ kleine Generatorleistung der
Generatoren (5) ergänzt.
3. Hybridsysteme nach Anspruch 1 und 2 können im
unteren Geschwindigkeitsbereich nicht nur rein
elektrisch angetrieben werden, sondern können im
Vergleich zu konventionell angetriebenen Fahrzeugen
und zusammen mit dem Verbrennungsmotor umwelt
schonend und ökonomisch betrieben werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß einerseits der thermische Antrieb (3) weitgehend frei
von der Fahrzeuggeschwindigkeit, über weite Bereiche
in der Betriebsart "Spannungsregelung" betrieben,
weitgehend mit konstanten niedrigen Drehzahlen, im
Bereich seiner maximalen Drehmomente arbeitend,
"Aktionsleisung" deswegen vorgeben kann, weil er auf
Grund seiner nachrangigen Regelung vom Geadyn-M-
System Brennstoffüllungssollwerte (24) vorgegeben
bekommt, die weitgehend statistischen Werten ent
sprechen können, dadurch gekennzeichnet, daß
elektrische Wandler (5) der Gruppen B und C mit jener
Spannung geregelt werden, die auch für die Batterien
(26) einer U-Kennlinienladung entsprechen, wobei über
die Kapazitäten der Batterien (26) und (26')
Leistungsdifferenzen ausgeglichen werden, dadurch,
daß sie parallel zu den Wandlern (5) und zum E-Motor
(6) installiert sind, wodurch die Batterien in der Lage sind,
nicht nur die Bordnetzbelastung, ausgehend vom
E-Motor (6) zu dämpfen, sondern auch Leistung
aufnehmen und abgeben können, um Leistungsspitzen
auszugleichen, andererseits "Stromregelung" dafür
sorgt, daß statistisch gesehen nur bei 20% aller Fahrten
in dieser Betriebsart die angeforderte Leistung des dann
ebenfalls dominanten Antriebs (6) auch uneingeschränkt
und gemäß der Sollwertvorgabe vorgegeben über das
Gaspedal (27) verrügbar wird, dadurch gekennzeichnet,
daß dann die elektrischen Wandler (5) mit konstanter
Nennleistung, stromgeregelt und leistungsbegrenzt über
ihre Regler (21) nur dann konstante Aktionsleistung
generieren können, wenn die GegenEMK der Wandler
gestützt über die Räder (14) und die Sonnenradbuchse
(16), zu einem Drehmomentenausgleich über die
Zahnräder z1 bis z4 auf die gemeinsame Welle (13)
dadurch kommt, wenn sich einerseits bezogen auf die
Regelung des Motors (3) auch ein Wechsel von der
Betriebsart Spannungsregelung zur Betriebsart Strom
regelung ergibt und andererseits für die Batterien (26)
eine dem Stand der Technik entsprechende
I-Kennlinienladung ergibt.
4. Hybridsysteme gemäß Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandler (5) und (50) Drehzahlüberwachungen
haben, die über die Schnittstellen (33) bzw (33') dem
Zentralrechner (35) verfügbar sind, so daß die
Drehzahlwerte im Zusammenhang mit dem Übergang
von Spannungsregelung auf Stromregelung ausgegeben
von den Reglern (21) berechenbar wird, dadurch
gekennzeichnet, daß zwar die hier vertretenen Wandler
über ihre Nenndrehzahl hinaus mit konstanter
Nennleistung ohne Drehzahlüberwachung betrieben
werden können, daß aber neben anderen Kriterien in
diesem Zusammenhang zwei wichtige im Vordergrund
stehen, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits das
maximale Wandlerdrehmoment, im Zusammenhang mit
der leistungsbegrenzenden Stromregelung der Wandler,
nur bei Nenndrehzahl erreicht wird, andererseits bei
Betriebsartenwechsel von Spannungsregelung auf
Stromregelung sich ein Kennlinien-Knick in der
Leistungskennlinie der Wandler einstellt, wodurch sich
auch ein Leistungsknick beim Antrieb (3) ergeben muß,
dadurch gekennzeichnet, daß auch hier Aktionsleistung
in der Betriebsart Spannungsregelung wechselt zur
Reaktionsleistung in der Betriebsart Stromregelung
dadurch, daß es zugehörige Softwarepaket geben muß,
Grundsoftwarepakete also, mit denen der Brennstoff
füllungssollwert (24) in der Betriebsart Stromregelung so
vorgegeben wird, daß sich eine Reaktions
leistungsregelung ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß
der Sollwert der Brennstoffüllungsregelung über weite
Bereiche Nenndrehmomente aufbringt, was dann
möglich ist, wenn vom Geadyn-M-System die
Generatornenndrehzahl erfaßt wird und zum Sollwert
der Brennstoffüllungsregelung wird.
5. Hybridantriebe gemäß Anspruch 1 bis 4 der
Fahrzeuggruppe C, sind,
gekennzeichnet dadurch,
daß höchste Ansprüche an die Leistungsverschiebung
zwischen den Achsen (1) und (2) einerseits und
zwischen den Räder (14) und (14') andererseits
erfolgend, gestellt werden können, weil die Wandler (5)
bzw (5'), E-Motore (5) sind, die reversibel gesteuert und
geregelt, über ihre eigenen Regler (21) und (21'), die
speziell auch wegen der Umsteuerung zu Bordnetz
rechnern werden, dadurch gekennzeichnet, daß
ausgehend vom Rechner (35) über den Sollwertsteller
(23), sowie über die Schnittstellen (33) und (33'), ein
Rechnerverbund gebildet wird, der die Räder (14) und
(14') am optimalsten "eingespannt" betreiben, steuern,
regeln und überwachen kann, wenn im Extremfall der
Antrieb des Rades (14) über die GegenEMK des
Wandlers (5) gestützt und das Rad (14') in
Gegenrichtung vom Motor (5') angetrieben bzw
gebremst wird, um beispielsweise bei Kurvenfahrt, ein
Ausbrechen über die Räder (8') zu verhindern, dadurch
gekennzeichnet, daß die ergänzende Leistungs
verschiebung über die Achse (2) ausgehend von den
normalerweise gleichmäßig belasteten Bordnetzen B
jetzt ungleich erfolgt, weil zusätzlich zum E-Motor (6),
jetzt auch der Motor (5) sein eigenes Bordnetz belastet,
was dadurch verstärkt wird, daß wegen der gegen
gerichteten Drehmomente und Leistungen, die Regler
(21) auf Stromregelung umschalten können, dadurch
gekennzeichnet daß letzteres zwar von den Reglern (21)
ausgehend gesteuert und geregelt erfolgt, nicht aber die
Umsteuerung einerseits und die Drehzahlvorgaben
andererseits, bei Motorfunktion der Wandler der
anderen Seite, dies erfolgt vom Zentralrechner (35)
gestützt über das Geadyn-M-System, wobei die Werte
ermittelt vom Software Modell über den Sollwertsteller
(23), über die seriellen Schnittstellen (33) zu den
Bordnetzrechnern (21) gelangen, hervorzuheben ist, daß
sich bedingt durch die entgegengesetzt wirkenden
Leistungen sich die Betriebsart Stromregelung und
Spannungsregelung auf jeder Seite unabhängig von
einander ausschließlich auf Grund entsprechender
Vorgaben entwickeln können, wodurch ein Verbund der
drei Rechner (21), (21') und (35) geführt vom Geadyn-
M-System unumgänglich wird, weil sich Leistungs
verschiebungen auch in Längsrichtung ergeben, die
einerseits bezogen auf die Batteriebelastung und
andererseits bezogen auf die Regelung des E-Motors (6)
aus physikalischen Gründen durchaus zu Leistungs
reduzierungen der des dominanten E-Antriebs führen
können und gestützt durch das Software-Fahrzeug-
Geschwindigkeitsmodell auch zu Leistungsreduzie
rungen führen muß, um Quer- und Längsstabilitäten
auch sicherstellen zu können, wodurch der Mensch
durchaus "Vollgas" geben kann und das Geadyn-M-
System Leistungsreduzierungen einleitet, an Stellen, wo
das möglich und sinnvoll ist, um andererseits
erforderliche Leistungsspitzen zulassen zu können,
damit eine schnelle, von der jeweiligen Leistung des
thermischen Antriebs unabhängige Leistungsbilanz im
Sinne der Fahrsicherheit möglich wird, was allerdings
auch einschließt, daß das Softwaremodell, auch Einfluß
auf die Leistung des Motors (3) nehmen und andere
Sollwerte (24) ermitteln und ausgeben muß.
6. Hybridsystem nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der E-Antrieb (6) über ein zwischengeschaltetes
Automatikgetriebe zum gleichwertigen Antrieb wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der 1. Gang für niedrige
Fahrzeuggeschwindigkeiten so ausgelegt ist, damit die
relativ kleine, dann fast ausschließlich verfügbare
Leistung des Motors (6) das Fahrzeug ausreichend
beschleunigen kann, weil die thermomechanische
Antriebsleistung der Räder (14) noch unbedeutend
niedrig ist.
7. Hybridsystem nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der E-Antrieb (6) über ein zwischengeschaltetes
Automatikgetriebe zum gleichwertigen Antrieb wird,
dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von einem
dreistufigen Getriebe der 2. Gang für Fahrzeug
geschwindigkeiten so ausgelegt ist, damit der gesamte
Bereich abdeckt wird, der im Zusammenhang mit
Strom- und Spannungsregelung auf der Seite des
thermischen Antriebs zu tun hat, dadurch gekenn
zeichnet, daß beim automatischen Wechsel dieser
Betriebsarten bezogen auf die Welle (1), nicht auch das
Automatikgetriebe auf die Welle (2) wirkend umschaltet.
8. Hybridsysteme nach Anspruch 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß Grundsoftwarepakete, zusammen mit Anwender
Programmen der einzelnen Gruppen dafür sorgen, das
der Fahrer zu jeder Zeit über Hinweise mental
vorbereitet wird, auf für ihn unvorstellbare Zusammen
hänge, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrer Vollgas
gibt, speziell in der Gruppe C im Zusammenhang mit
dem Geadyn-M-System aber, wie im Anspruch 5
beschrieben, Sicherheitsmaßnahmen einleitet werden,
bei denen fast alle wichtigen Aggregate mit reduzierter
Leistung betrieben werden, bzw. mit großer Leistung
entgegengerichtet und dadurch bremsend wirken,
dadurch gekennzeichnet, daß fast alle Merkmals
gruppen, das Überwachungssystem eingeschlossen,
doppelt, also redundant verfügbar sind, so daß es
möglich wird, ausgehend von eigenständigen Antrieben
der Achsen (1) und (2), bei Ausfall wichtiger
Baugruppen, den Antrieb des Fahrzeugs unter Ausgabe
einer entsprechenden Meldung zu beschränken auf eine
Achse, wodurch der defekte Antrieb der zweiten Achse
automatisch abgesetzt werden kann, die gefährliche
Meldung, übernehmen, die in Streßsituationen zum
Befehl wird, dadurch überflüssig wird, weil der Fahrer,
sinnvolle Informationen und Anweisungen bekommt,
wodurch Streßsituationen vermieden werden und die
Belastung des Fahrers in Grenzen gehalten wird, er also
mental einbezogen ist, wodurch Fehlreaktionen
ausgeschlossen werden können.
9. Hybridsysteme gemäß Anspruch 1 bis 8 unterscheiden
sich,
dadurch gekennzeichnet,
daß es sich in der Gruppe A um einen stufenlosen,
kupplungs- und schaltgetriebefreien Antrieb handeln
kann, es sei denn man setzt A-Kupplungen (42) und
(42') zwischen die Mittendifferentiale (4) und die Welle
(1) und schließt sie zur Inbetriebnahme des Fahrzeugs,
dadurch gekennzeichnet, daß man den Betriebsarten
Wahlhebel (28) aus der Stellung P in die Stellung D
bringt, was dem Stand der Technik entspricht, wenn von
Automatikgetrieben ausgegangen wird.
10. Hybridsysteme gemäß Anspruch 9 und ausgehend
von Anspruch 10, sind
dadurch gekennzeichnet,
daß Antriebe der Gruppen B und C diese A-Kupplungen
haben müssen, damit der Motor (6) die Welle (2) und
damit das Fahrzeug rein elektrisch und im ersten 1. Gang
antreiben kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Hebel
(28) aus der Stellung N in die Stellung E gebracht wird,
was nur dann möglich ist, wenn der Fuß des Fahrers das
Bremspedal (25) betätigt, das gleiche Prozedere ergibt
sich für den Rückwärtsgang, die Drehrichtungsum
schaltung für den Motor (6) bestimmt die Fahrtrichtung.
11. Hybridsystem nach Anspruch 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Gruppen B und C von der Gruppe A durch
das Vorhandensein eines vierten Ganges unterscheidet,
wenn man den Betriebsarten Strom- und Spannungs
regelung den zweiten und dritten Gang zuordnet,
dadurch gekennzeichnet, daß es für die Gruppen B und
C, eine C-Kupplung gibt, die zwar nicht dargestellt ist,
die aber ein ebenfalls nicht dargestelltes Achsdifferential
(11), das der Welle (1) zugeordnet ist, mit dem Zahnrad
(43), unter Beachtung der richtigen Drehrichtung,
verbindet und direkt und ohne Zwischenschaltung der
Mittendifferentaale (4), die Welle (1) antreibt, während
die geschaltete A-Kupplung jetzt von der Achse (1)
angetrieben, dafür sorgt, daß die Drehzahlen der
Gehäuse (4) proportional zur Achse (1) gehalten
werden, wofür die Zahnräder (9) sorgen, wodurch,
angetrieben über Ritzel z2, z3, z4, die Sonnenrad
buchsen (16) und (16') auf Grund vorhandener
Differenzdrehzahlen, die Ritzel (15) treiben, die dem
Antrieb der Wandler (5) und (50) jetzt allerdings mit
geänderten niedrigeren Drehzahlen dienen, wobei auch
im 4. Gang elektrische Wandler (5) angetrieben, nicht nur
den E-Motor (6) parallel zu den Batterien (26) und (26')
versorgen, sondern über ihre GegenEMK (Gegenelektro
motorische Kraft) Aktionsleistung für den Antrieb der
Räder (14) aufbringen.
12. Hybridsystem nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß in den Gruppen B und C im vierten Gang die
Mittendifferentiale (4), bezogen auf den Direktantrieb
der Welle (1) zwar entlastet werden, aber bezüglich der
Wandlerantriebe voll integriert bleiben, wodurch der
E-Antrieb (6) leistungsmäßig nicht nur voll belastet,
sondern nach wie vor kurzzeitig auch überbelastet
werden kann, weil er durch die Wandler (5) und damit
durch die thermoelektrische Energie in Ergänzung zur
Batterie elektrisch optimal versorgt werden kann.
13. Hybridsystem nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß ausgehend von Anspruch 13, in der Gruppe B über
die hydraulischen Wellen ausgehend von den Wandlern
(50) im Zusammenwirken mit den Additionsgetrieben
(40) und durch die Hydromotore (60) leistungsmäßig
unterstützt, die einzelnen Räder mit relativ kleiner
elektrischer Leistung "eingespannt" geregelt betrieben
wird, was durchaus auch beim Start des Fahrzeugs
schon möglich ist, wenn die C-Kupplung geöffnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß auch die Wandler (50)
bedingt durch die Regelung des thermischen Antriebs
mit Nenndrehzahl gedreht werden können, wodurch
dafür Sorge getragen werden kann, daß nicht nur die
hydraulischen Wellen, sondern auch der E-Motor mit
Nennleistung beim Start betrieben werden kann und
hohe Startleistung ohne Schalt- oder Automatikgetriebe
aufbringen kann.
14. Hybridantrieb nach Anspruch 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß Fahrzeuge der Gruppe C über einen 5. Gang
verfügen, und daß hierbei die A-Kupplung im oberen
Geschwindigkeitsbereich der Fahrzeuge, geöffnet
gefahren wird, dadurch gekennzeichnet, das dann
erstmals die Mittendifferentiale (4) sich ohne Antrieb im
Leerlauf befinden, wodurch der Wirkungsgrad des
Triebwerks angehoben wird, dadurch gekennzeichnet,
daß jetzt der Motor (3) nur noch über die C-Kupplung
und das Differential (11) die Welle (1) direkt treibt und
der Motor (6), wenn gekennzeichnet, daß die
Zuschaltung erst dann erfolgt, wenn Anforderungen
vom Geadyn-M-System, aus Stabilitätsgründen, vor
liegen, oder bei Betätigung des Kick-Down-Schalters
(36) durch den Fahrer erfolgt.
15. Hybridantriebe nach Anspruch 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigung des Kick-Down-Schalter (36) beim
Durchtreten des Gaspedals für den Softwareregler des
Motors (6) bis auf geringe Ausnahmen immer volle
Stromfreigabe bedeutet, wodurch der E-Motor kurz
zeitig, unter Einbeziehung einer thermischen
Überwachung überlastet werden kann, mit den
Ausnahmen, daß für den E-Motor (6) Strombegrenzung
zum Schutz der Batterien nötig ist und oder das
Geadyn-M-System selbst für Leistungsreduzierung
sorgt.
16. Hybridsysteme nach Anspruch 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest zwei Hand-Automatikschalter vorhanden
sind, über die von Hand durch den Fahrer und bei
stehendem Fahrzeug unter Einschluß der System
überwachung, wahlweise, eine der beiden Batterien (26)
aus dem System herausgeschaltet werden kann,
wodurch zwar die Redundance verloren geht, der Fahrer
einbezogen wird, einerseits den Störfall zu begrenzen
und umgehend für Ersatz sorgen, andererseits kann der
Systemrechner vorangekündigt, selbst defekte Systeme
kontrolliert aus dem System herausnehmen, wenn das
Gesamtsystem dadurch neu kontrollierbar wird und der
Fahrer nicht in Notsituationen gerät.
17. Hybridantriebe nach Anspruch 1 bis 16, wonach der
Brennstoffüllungsregler (22) in der Art seiner
Beschreibung primär mit einem Dieselmotor in
Zusammenhang gebracht, wegen der Gemeingültigkeit der
Ansprüche, Ottomotore aber nicht ausgeschlossen
werden, dadurch gekennzeichnet, das auf Grund der
nachrangigen Regelung unter Zwischenschaltung einer
Lambdasonde bezüglich der Optimierung der Ver
brennung, sie sich ebenfalls für den Antrieb der hier
definierten Hybridsysteme eignen, wenn von Direktein
spritzung ausgegangen wird, bei der auch das maximale
Drehmoment bei ausgesprochen niedrigen Drehzahlen
erreicht wird.
18. Hybridsysteme nach Anspruch 1 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittendifferentiale (4) einerseits und die
Additionsgetriebe (40) andererseits mit der Stand
übersetzung 0,5 zu 1 entsprechend roh = 0,5 zum
Einsatz gebracht, im "eingeschwungenen Zustand"
betrieben, nicht nur irgend eine Leistungsteilung
zwischen den Wandlern und den Hauptantrieben
einerseits, sowie zu den Rädern hin andererseits,
produzieren, sondern ausgehend von gleichen Abtriebs
drehmomenten, bei doppeltem Antriebsdrehmomenten
unter Einhaltung gleicher Abtriebsdrehzahlen, sich
Leistungshalbierung zwischen Wandler und Antriebsrad
nicht nur am Mittendifferential (4) und bezogen auf die
Achse (1) ergibt, sondern auch im Bereich der Achse (2)
sich Leistungshalbierung für den Motor (6), im Zusam
menwirken mit dem Hydromotor (60) ergibt, wodurch,
der Leistungsanteil des E-Motors (6) im Vergleich zum
Leistungsanteil das Thermischen Antriebs (3) für die
Gruppen A und B unverhältnismäßig klein gehalten
werden kann.
19. Hybridsysteme nach Anspruch 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Standübersetzung roh im Bereich um 0,4 unter
Beachtung der thermischen Grenzleistung gewählt und
zum Einsatz gebracht, die Leistung des Motors (6)
theoretisch noch weiter reduziert, da diese Maßnahme
nicht nur die Verkleinerung der Wandlerleistung nach
sich zieht, sondern der prozentuale Anteil der
thermomechanischen Antriebskomponente der Räder
(14) bei gleichzeitiger Anhebung des Gesamt
wirkungsgrades zwar vergrößert wird, der Gruppe B
aber deswegen nicht dienlich ist, weil die Leistung des
Motors (6) auf den reinen E-Antrieb abgestimmt sein
muß.
20. Hybridsysteme nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Konstruktionsmaßnahmen im Zusammenhang
mit der Standübersetzung von roh = 0,4 eingesetzt,
nicht nur bei den Mittendifferentialen (4), sondern
desgleichen auch bei den Additionsgetrieben (40),
spezielle Anwendungen in der Gruppe A zulassen,
dadurch gekennzeichnet, daß unter Einschränkung der
Manöverierfähigkeit, der E-Motor (6) mit kleinst
möglicher Leistung dann sinnvoll ist, wenn entweder
Randbedingungen geschaffen oder Zusatzmaßnahmen
getroffen werden, wobei eine der Randbedingungen
darin besteht, daß der Linienbus zum Beispiel nicht
rückwärts fahren kann.
21. Hybridsysteme nach Anspruch 20,
durch gekennzeichnet,
daß zwar ein Linienbus nicht unbedingt rückwärts
fahren muß, aber rangierfähig bleiben sollte, was durch
Einsatz neuer und Veränderung alter Merkmalsgruppen
möglich ist, dadurch gekennzeichnet, die hydraulischen
Systemverbindungen (61) im Bereich der Wandler (60)
hydraulisch blockiert und im Bereich des Wandlers (50)
hydraulisch "belüftet" werden, wodurch der Diesel (3)
dann in Fußgängerzonen abgeschaltet werden kann, weil
der leistungsschwache E-Motor (6) deswegen für den
Antrieb sorgen kann, weil hier einerseits nur eine
Geschwindigkeit von 30 km/h erforderlich ist und weil
andererseits die Differentialgehäuse (40) über die
Zahnräder (41) hydraulisch blockiert sind, wodurch sich
eine entsprechende Getriebeübersetzung ergibt.
22. Hybridsysteme nach Anspruch 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß der E-Motor trotz der Maßnahmen des Anspruches
21 leistungsmäßig zu schwach ist, die Minimierung der
elektrischen Leistung aber beibehalten werden soll, sind
weitere Maßnahmen sinnvoll, dadurch gekennzeichnet,
daß die Welle (13) zentral und hydraulisch
gebremst wird, damit ergänzend zum Einsatz
kommende Wandler (5) und (5'), in der Funktion
E-Motor, ihre Sonnenradbuchsen (16) ergänzend antreiben
und gestützt über das Zahnradpaar z1, z2 auch das Rad
z3 gebremst ist, so daß darüber die Gehäuse (4) und (4')
und damit die Räder (9) gedreht werden, was zum
zusätzlichen Antrieb der Welle (1) führt.
23. Hybridsysteme nach den Ansprüchen 1 bis 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Anwendersoftwarepaket des Geadyn-M-Systems
einen neuartigen Tempomaten dadurch
nachbildet, daß an Stelle des Ökoschalters (38) ein
Ökotaster (38') im Zusammenhang mit vorgenanntem
System zum Einsatz kommt, bei dessen Betätigung der
mittlere Wandlerstrom gespeichert und ausgehend von
der ebenfalls gespeicherten Fahrzeuggeschwindigkeit,
die Brennstoffüllung so geregelt wird, daß die
Fahrzeuggeschwindigkeit konstant gehalten wird und
zwar solange bis das Gaspedal (27) betätigt wird und die
Regelung dadurch wieder aufhebt.
24. Hybridsystem nach Anspruch 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Grundsoftwarepaket des Geadyn-M-Systems
vorhanden ist, daß mit dem unter Anspruch 23
genannten Anwendersoftwareprogramm eng zusammen
arbeitet, wodurch in der Betriebsart Spannungsregelung
von weitgehend konstanten Drehzahlen des ther
mischen Antriebs ausgegangen werden kann.
25. Hybridsysteme nach den Ansprüchen 23 und 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Grundsoftwarepaket des Geadyn-M-Systems
vorhanden ist, daß mit dem unter Anspruch 24
genannten Grundsoftwareprogramm eng zusammen
arbeitet, wodurch in der Betriebsart Spannungsregelung
die Batterieladung und Entladung optimiert wird,
dadurch gekennzeichnet, daß das Geadyn-M-System in
Abhängigkeit zu unterschiedlichen Rückführungen
einerseits und in Abhängigkeit unterschiedlicher
May-Wandler in dieser Betriebsart Brennstoffüllungssollwerte
(24) vorgibt, die zwar im Zusammenhang stehen mit der
Fahrzeuggeschwindigkeit, die aber als letzte, der
ohnehin nachrangigen Regelung, bezogen auf die
Zeitkonstanten der Regelung Berücksichtigung findet,
wodurch bei relativ kleiner Kapazität das Geadyn-M-System
die Drehzahl des Motors (3) relativ gesehen
anhebt und bei relativ großer Kapazität die Drehzahl
nach statistischen Gesichtspunkten entsprechend
gesenkt wird.
26. Hybridsysteme nach den Ansprüchen 1 bis 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Anwendungsgruppe C die Konstruktions
maßnahmen im Zusammenhang mit roh = 0,4 sich,
positiv im Sinne der Veringerung der Wandler
leistungen, wirkungsgradverbessernd auswirken, dadurch
gekennzeichnet, daß dann die Wandler im "einschwun
genen Zustand" und ausgehend von der Nennleistung,
die Wandler, ausgehend von einem günstigeren
Teilungsverhältnis Aktionsleistung aufbringen können,
so daß gestützt über die Welle (13) sich
Reaktionsleistungen an den Rädern (14) und (14')
ergeben, die größer als die Wandlerleistungen sind,
wodurch Streckenvorteile erwirtschaftet werden können,
weil die zu generierende Leistung kleiner geworden ist.
27. Hybridsysteme nach Anspruch 26,
dadurch gekennzeichnet,
daß auch bei hoher Fahrzeuggeschwindigkeit im 5. Gang
und ausgehend von der Betriebsrat Stromregelung, die
Betriebsart Spannungsregelung sich auch bei maximaler
Sollwertvorgabe ergeben kann, dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehmomentenkennlinie des Motors (3)
stärker fällt als die der Wandler (5) und (5'), wodurch
der Generatornennstrom unabhängig von der Drehzahl
unterschritten wird, so daß Stromregelung zum Schutz
der Baugruppen entfallen kann und Spannungsregelung
erforderlich wird.
28. Hybridsysteme nach Anspruch 1 bis 27, jedoch
ausgehend von den Gruppen A und B, sowie der
Standübersetzung roh = 0,5, ergeben sich preisgünstige
Lösungen, allerdings mit schlechterem Wirkungsgrad,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittendifferentiale (40) und (40') in dieser Form
ausgeführt, als Radnabenantriebe Anwendung finden,
so wie es bezogen auf andere Konstruktionsmerkmale,
und ausgehend von fester Ölfüllung schon Stand der
Technik ist, so daß auf die thermische Grenzleistung
keine Rücksicht genommen werden muß, dadurch
gekennzeichnet, daß bezogen auf den Antrieb der
Wellen (2) und (2'), sich die hydraulischen und
elektrischen Antriebsleistungen, bezogen auf die
Gesamtleistung dieser Achse halbieren, der Antrieb über
den E-Motor kann dann ein Starrachsenantrieb ohne
Gelenkwellen bleiben, wenn die Achse des Motors (6)
zum Drehpunkt der Schwingachsen wird und die Wellen
(2) und (2') über Federbeine und Dämpfer gestützt
werden.
29. Hybridsysteme nach Anspruch 27 und 28, ebenfalls
bezogen auf roh = 0,5,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich bei Hinnahme einer weiteren Verschlechterung
des Wirkungsgrades, beim Einsatz eine einzigen zentral
angetrieben Generators (5), eingegliedert in eine neue
Fahrzeuggruppe D, unter Verzicht auf einen Haupt
anspruch dieser Anmeldung, sich erhebliche Verein
fachungen und Verbilligungen des Systems dadurch
ergeben, daß nicht nur auf zugehörige redundante
Baugruppen verzichtet wird, bei dem nur ein
Generatorregler erforderlich ist, sondern dieser Regler
zum einfachen Batterieladeregler wird, der dem Stand
der Technik entspricht weil er fest an die Drehzahl des
Diesel gekuppelt, dann auf Stromregelung schaltet,
wenn er seine Nennleistung und damit auch seinen
Nennstrom erreicht hat.
30. Hybridsysteme nach Anspruch 1 bis 29 und mit
Bezug zum Anspruch 27 bei dem unter Verzicht auf
Redundanz und auf die damit verbundenen Merkmals
gruppen, ein billiges aber durchaus sinnvolles Antriebs
konzept für einen Linienbus entsteht,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit Unterstützung eines einzigen Zentralrechners
(35), alles was ausgehend von den Additionsgetrieben
(40) und (40') definiert wurde, zur Anwendung kommen
kann, wodurch, unter Einschluß der Kupplungen (42)
auch der 4. Gang und dessen Verfügbarkeit einbezogen,
nicht nur ein bedingt wirtschaftlicher, sondern auch ein
sicherer Antrieb entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß
einerseits zwar auf hohe Verfügbarkeit durch redun
dante Rechner verzichtet wird, wodurch eine Anzahl
zugehöriger Merkmalsgruppen entfällt, ohne daß
dadurch, ausgehend von den Gruppen A und B, die
Sicherheit der Längs- bzw Querstabilität leidet, weil
andererseits mechanische, hydraulische und elektrische
Leistungsverschiebung zwischen den Rädern trotzdem
auf Grund starrer mechanischer Verbindungen
stattfindet, also weniger Baugruppen vorhanden sind,
die zwischengeschaltet, Einfluß nehmen müssen,
wodurch sich einerseits die Fehlersuche im Servicefall
erheblich verringert und andererseits auch weniger
Baugruppen vorhanden sind, die so ausfallen können,
daß das Gesamtsystem darunter leidet, daraus also
geschlossen werden darf, daß bezogen auf diesen
Anspruch, Mechanik, die sich primär durch vier
Mittendifferentiale sowie Hydraulik die leistungsstarke,
kraftschlüssige aber auch preiswerte Verbindungen
herstellt, jene Redundance entsteht, die sich in der
Gruppe C durch dominante Rechnertechnik ergibt,
wodurch diese Gruppe D durchaus Berechtigung ergibt,
im Anspruch 1 auch die Gruppe D zu benennen.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19737871A DE19737871A1 (de) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | Hybridantriebe für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19737871A DE19737871A1 (de) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | Hybridantriebe für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19737871A1 true DE19737871A1 (de) | 1999-03-04 |
Family
ID=7840666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19737871A Withdrawn DE19737871A1 (de) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | Hybridantriebe für Kraftfahrzeuge mit Allradantrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19737871A1 (de) |
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1997
- 1997-08-29 DE DE19737871A patent/DE19737871A1/de not_active Withdrawn
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