DE19748423A1 - Vorrichtung zum Betreiben von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zum Betreiben der Nebenaggregate in bestimmten Betriebszuständen - Google Patents

Vorrichtung zum Betreiben von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeuges und Verfahren zum Betreiben der Nebenaggregate in bestimmten Betriebszuständen

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DE19748423A1
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Hermann Dipl Ing Bosch
Fritz Dipl Ing Dr Schmidt
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben der Nebenaggregate in bestimmten Betriebszuständen nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 5 und 6.
Danach ist die Vorrichtung zum Betreiben von Nebenaggregaten eines Kraftfahrzeuges so aufgebaut, daß mit einem Element ein erstes Nebenaggregat betreibbar ist, indem dieses Element mit der Welle der Brennkraftmaschine und/oder mit der Getriebewelle verbindbar ist und wobei dieses erste Nebenaggregat von der Welle der Brennkraftmaschine bzw. der Getriebewelle antreibbar ist, wobei dieses erste Nebenaggregat dann als Lichtmaschine das Bordnetz des Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie versorgt, und wobei dieses erste Nebenaggregat über die Welle der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine antreiben kann, wobei dieses erste Nebenaggregat dann als Anlasser wirkt.
Eine solche Vorrichtung ist aus der DE 29 25 675 C2 bekannt, nach der ein Nebenaggregat des Kraftfahrzeuges als kombinierter Anlasser-/Lichtmaschine ausgebildet wird. Dieses Nebenaggregat ist in das Schwungrad der Brennkraftmaschine integriert. Von diesem Schwungrad aus gesehen existiert eine Kupplung zum Getriebe hin und eine Kupplung zur Brennkraftmaschine hin. Es ist also durch entsprechende Stellungen der Kupplungen möglich, das Nebenaggregat als Lichtmaschine von der Brennkraftmaschine oder (bei rollendem Fahrzeug) über das Getriebe zu betreiben. Bei geöffneter Kupplung zum Getriebe und geschlossener Kupplung zur Brennkraftmaschine kann mittels des Nebenaggregates als Anlasser die Brennkraftmaschine in Gang gesetzt werden.
Eine ähnliche Anordnung ist auch aus der DE 32 46 230 A1 bekannt, nach der bei einer ähnlichen Anordnung ein Element zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe vorhanden ist, das jeweils zur Brennkraftmaschine wie auch zum Getriebe hin mit einer Kupplung versehen ist. Über dieses Element ist ein Nebenaggregat verbunden. Dieses Nebenaggregat kann als Anlasser, Lichtmaschine oder Elektromotor in einem Fahrzeug mit Hybridantrieb eingesetzt werden, bei dem der Elektromotor anstatt der Brennkraftmaschine in Betrieb ist. Dabei ist dieses Nebenaggregat über ein Getriebe mit dem Element verbunden, um entsprechend dem Betriebszustand des Nebenaggregates als Lichtmaschine, Anlasser oder Elektromotor eines Fahrzeuges mit Hybridantrieb die Drehzahl des Nebenaggregates anpassen zu können.
Weiterhin ist aus der DE 196 50 725 A1 eine Anordnung bekannt, bei der das Nebenaggregat als "Motorgenerator" bezeichnet wird. Dieser Motorgenerator soll bei entsprechenden Betriebsbedingungen wie beispielsweise im Schubbetrieb dazu dienen, die Brennkraftmaschine am Drehen zu halten, obwohl deren Energiezufuhr abgeschaltet ist.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Einsatzmöglichkeiten einer kombiniert als Lichtmaschine und Anlasser einsetzbaren Maschine zu verbessern, auch im Hinblick auf die Antriebe weiterer Nebenaggregate.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst, wonach das Element wenigstens einen weiteren Abtrieb aufweist, an den/die wenigstens ein weiteres Nebenaggregat des Kraftfahrzeuges angekoppelt ist bzw. an das/die wenigstens ein weiteres Nebenaggregat des Kraftfahrzeuges ankoppelbar ist.
Dabei wirkt sich vorteilhaft aus, daß die Nebenaggregate nicht wie bisher über einen Riemenantrieb angetrieben werden sondern beispielsweise über Zahnräder angetrieben werden können. Bei dieser Art der Momentenübertragung ist eine verbesserte Stabilität der Übertragung gegeben. Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, daß auch bei stillstehender Brennkraftmaschine die Nebenaggregate wie beispielsweise die Klimaanlage betrieben werden können. Dazu gibt es zum einen die Möglichkeit, im Schubbetrieb das Element und damit die angekoppelten Nebenaggregate (in dieser Betriebssituation auch das erste Nebenaggregat, das als Lichtmaschine das Bordnetz mit elektrischer Energie versorgt,) über das Getriebe aus der kinetischen Energie des Kraftfahrzeuges anzutreiben. Bei stehendem Fahrzeug können die Nebenaggregate außerdem über das erste Nebenaggregat betrieben werden, das in diesem Fall als Elektromotor das Element und damit auch die angekoppelten Nebenaggregate antreibt. Bei laufender Brennkraftmaschine wird das Element von der Brennkraftmaschine angetrieben. Das erste Nebenaggregat läuft in dieser Betriebssituation wiederum als Lichtmaschine, die das elektrische Bordnetz des Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie versorgt.
Alles in allem wird durch diese Vorrichtung eine mechanisch stabile Momentenübertragung realisiert, die einen Betrieb der Nebenaggregate in verschiedensten Betriebssituationen ermöglicht wie beispielsweise auch bei stehendem Fahrzeug mit stehender Brennkraftmaschine sowie im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges, wobei hier die Möglichkeit besteht, die Brennkraftmaschine zur Energieeinsparung abzuschalten.
Bei der Vorrichtung nach Anspruch 2 weist das Element zur Seite der Welle der Brennkraftmaschine wie auch zur Seite der Getriebewelle jeweils eine Kupplung auf.
Dadurch sind die verschiedensten Betriebssituationen, die im Zusammenhang mit Anspruch 1 beschrieben worden sind, durch ein entsprechendes Öffnen und Schließen der entsprechenden Kupplungen realisierbar.
Bei der Vorrichtung nach Anspruch 3 wird die getriebeseitige Trennung des Elementes durch die Neutralstellung bzw. Leerlaufstellung des Getriebes realisiert und brennkraftmaschinenseitig ist eine Kupplung vorhanden.
Durch diese Anordnung wird der Bauteilaufwand z. B. bei Schaltgetrieben verringert und damit die Gesamtanordnung vereinfacht. Bei Automatgetrieben und dem dort üblicherweise vorhandenen Drehmomentwandler wird dadurch die getriebeseitige Trennung des Triebstranges ohne beträchtlichen Energieverlust erst möglich. Eine Wandlerüberbrückungskupplung sollte dann sinnvollerweise geschlossen sein.
Bei der Vorrichtung nach Anspruch 4 ist das Element als Teil des Getriebes ausgebildet.
Bei dieser Anordnung ist das Element nicht explizit zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe ausgebildet. Die Neben-/abtriebe werden hier auf einer bereits im Getriebes vorhandenen Welle angebracht. Die An- und Abkopplung des Elements in Richtung Getriebeausgang geschieht mit bereits im Getriebe vorhandenen Kupplungseinrichtungen, die insbesondere in Automatgetrieben zahlreich vorhanden sind.
Anspruch 5 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei beim Startvorgang der Brennkraftmaschine zunächst die Kupplung zwischen dem Element und der Brennkraftmaschine offen ist und wobei diese Kupplung erst dann geschlossen wird, wenn infolge des Betriebs des ersten Nebenaggregates Rotationsenergie gespeichert wurde.
Durch diesen Impulsstart ist eine wesentlich günstigere Dimensionierung des ersten Nebenaggregates bezüglich dessen Funktion als Anlasser möglich. Das erste Nebenaggregat kann dadurch kleiner und leichter ausgebildet werden.
Anspruch 6 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines ersten Nebenaggregates eines Kraftfahrzeuges, wobei das erste Nebenaggregat über ein Element betreibbar ist, indem dieses Element mit der Welle der Brennkraftmaschine und/oder mit der Getriebewelle verbindbar ist und wobei dieses erste Nebenaggregat von der Welle der Brennkraftmaschine bzw. der Getriebewelle antreibbar ist, wobei dieses erste Nebenaggregat dann als Lichtmaschine das Bordnetz des Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie versorgt, und wobei dieses erste Nebenaggregat über die Welle der Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine antreiben kann, wobei dieses erste Nebenaggregat dann als Anlasser wirkt. Erfindungsgemäß treibt gemäß Anspruch 6 das erste Nebenaggregat zumindest zeitweise auch bei laufender Brennkraftmaschine als Elektromotor das Element an.
Neben vorteilhaften Betriebsweisen, die im Zusammenhang mit weiteren rückbezogenen Ansprüchen im folgenden noch erläutert werden, ermöglicht dieses Verfahren eine Erhöhung der maximalen Fahrleistung, indem zu der von der Brennkraftmaschine abgegebenen Leistung noch die Leistung des als Elektromotor arbeitenden ersten Nebenaggregates addiert wird. Insgesamt kann also eine größere Leistung abgegeben werden als von der Brennkraftmaschine allein.
Bei einer vorgegeben Brennkraftmaschine kann also die insgesamt zur Verfügung stehende Leistung erhöht werden.
Es ist auch möglich, eine bestimmte Maximalleistung vorzugeben und die Brennkraftmaschine so auszulegen, daß sie in Verbindung mit dem ersten Nebenaggregat als Elektromotor diese Maximalleistung erreicht. Diese Auslegung der Brennkraftmaschine führt dazu, daß die Brennkraftmaschine in den Betriebszuständen mit geringeren Leistungsanforderungen in einem hinsichtlich des Verbrauches günstigeren Arbeitspunkt betrieben werden kann.
Da das erste Nebenaggregat in diesem Betriebszustand über die Bordbatterie betrieben wird, kann die Einschaltdauer des ersten Nebenaggregates in diesem Betriebszustand auch begrenzt werden, so daß das erste Nebenaggregat beispielsweise während eines Beschleunigungsvorganges zusätzlich als Elektromotor betrieben wird.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 7 schwankt das von dem ersten Nebenaggregat abgegebene Moment zwischen Null und einem Maximalwert, wobei dieses Schwanken synchronisiert zu Arbeitstakten der Brennkraftmaschine erfolgt.
Durch das erste Nebenaggregat werden also bei dieser Arbeitsweise vorteilhaft systembedingte Momentenschwankungen während der Arbeitstakte der Brennkraftmaschine durch die einzelnen Zündvorgänge ausgeglichen, so daß der Fahrkomfort erhöht wird.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 8 wird das erste Nebenaggregat als Synchronisationshilfe beim Gangwechsel im Schaltgetriebe verwendet.
Dadurch kann vorteilhaft der Konstruktionsaufwand bei dem Getriebe verringert werden.
Bei dem Verfahren nach Anspruch 9 ist beim Startvorgang der Brennkraftmaschine zunächst die Kupplung zwischen dem Element und der Brennkraftmaschine offen. Diese Kupplung wird erst dann geschlossen, wenn infolge des Betriebs des ersten Nebenaggregates Rotationsenergie gespeichert wurde.
Bei diesem Impulsstart ergeben sich hinsichtlich des Startvorganges dieselben Vorteile wie im Zusammenhang mit Anspruch 5 bereits angegeben. Das bedeutet, daß das Antriebsmoment, um die Brennkraftmaschine in Gang zu setzen, bei diesem Startvorgang nicht unmittelbar zum Zeitpunkt des Ingangsetzens von dem ersten Nebenaggregat aufgebracht werden muß, sondern aus der Rotationsenergie gewonnen wird, die das erste Nebenaggregat über einen gewissen Zeitraum in dem rotierenden System eingespeichert hat.
Die verbesserte Konstruktion des Antriebes von Nebenaggregaten erweist sich auch insofern als vorteilhaft, als mit zunehmendem Leistungsbedarf von elektrischen Geräten im Kraftfahrzeug damit zu rechnen ist, daß künftig Lichtmaschinen benötigt werden, die eine größere Leistungsabgabe aufweisen als heute übliche Lichtmaschinen in Kraftfahrzeugen.
Bei dem Verfahren zum Betreiben einer der vorgenannten Vorrichtungen wird bei rollendem Fahrzeug und stillstehender Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine durch Schließen der Kupplung zwischen dem Element und der Brennkraftmaschine gestartet.
Bei Anordnungen mit Drehmomentwandler wird vorher die Wandlerüberbrückungskupplung geschlossen. Es erweist sich dabei als vorteilhaft, daß die kinetische Energie des Fahrzeuges für den Startvorgang genutzt werden kann. Insbesondere ist keine Unterstützung des Aggregates 6 erforderlich, wodurch wiederum die Bordbatterie geschont wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung näher dargestellt. Es zeigt dabei im einzelnen:
Fig. 1 eine erste Anordnung des Elementes mit den Abtrieben,
Fig. 2 bis 8 weitere Anordnungen des Elementes mit den Abtrieben,
Fig. 9 ein Blockdiagramm der Einzelelemente des Getriebes entsprechend der Darstellung der Anordnung nach Fig. 7 und
Fig. 10 ein Schaltschema zu dem Blockdiagramm nach Fig. 9.
Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1, die über eine Kupplung 3 und 4 mit einem Getriebe 2 verbunden ist. Dieses Getriebe 2 kann jede Art von Getriebe sein: Schaltgetriebe, Automatgetriebe, CVT-Getriebe usw.
Weiterhin ist ein Element 5 zu sehen, das zwischen Brennkraftmaschine 1 und Getriebe 2 im Antriebsstrang untergebracht ist. Dieses Element 5 ist über die Kupplung 3 mit der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Über einen Antrieb bzw. Abtrieb ist dieses Element mit einem ersten Nebenaggregat 6 verbunden, das als elektrische Maschine ausgebildet ist, die als Anlasser, Lichtmaschine oder Elektromotor betrieben werden kann. Ob diese Verbindung also ein Antrieb oder ein Abtrieb ist, hängt von der Betriebsweise dieser elektrischen Maschine 6 ab. Weiterhin weist dieses Element 5 wenigstens einen weiteren Abtrieb auf, mit dem wenigstens ein weiteres Nebenaggregat 7 des Kraftfahrzeuges angetrieben werden kann. Dieses wenigstens eine weitere Nebenaggregat 7 kann beispielsweise der Klimaverdichter einer Klimaanlage sein.
In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die brennkraftmaschinenseitige Kupplung 3 und die getriebeseitige Kupplung eine Schaltkupplung. Für beide sind verschiedene Variationen denkbar, die als andere Ausgestaltung einer Kupplung bekannt sind wie beispielsweise eine trockene Schaltkupplung, eine im Ölbad laufende Schaltkupplung, eine Magnetkupplung o. ä.
Fig. 2 zeigt eine weitere Anordnung des Elements 5, wobei hier die Kupplung 4 fehlt. Statt dessen ist das Element über einen Drehmomentwandler mit Überbrückungskupplung ans Getriebe angeschlossen. Damit ist die vollständig verlustfreie Trennung des Triebstranges an dieser Stelle nicht mehr möglich, was eine Eigenschaft des Wandlers ist. Befindet sich jedoch das nachfolgende Getriebe in Leerlauf- oder Neutralstellung, so ist trotzdem eine vollständige Trennung des Triebstranges zwischen Element 5 und Getriebeausgang möglich.
Fig. 3 zeigt eine weitere Anordnung des Elements 5, wobei auch hier die Kupplung 4 fehlt und die Verbindung zwischen Element 5 und dem Eingang von Getriebe 2 starr ist. In dieser Anordnung erfolgt wie in Fig. 2 die vollständige Trennung von Element 5 vom Getriebeausgang über die Leerlauf- oder Neutralstellung des Getriebes.
Fig. 4 bis 6 zeigen weitere Anordnungen des Elements 5, wobei zur Vermeidung von Wiederholungen auf die Erläuterungen im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 verwiesen wird. Als Unterschied ist jedoch ersichtlich, daß in den Anordnungen der Fig. 4 bis 6 Brennkraftmaschine und getriebe parallel zueinander angeordnet sind. Das Element 5 läßt sich also aufteilen in zwei Teile 5.1 und 5.2, wobei das Hauptantriebsmoment für das Fahrzeug nicht über eine Welle (wie in Fig. 1 bis 3) sondern über die gleichen Transmissionskomponenten übertragen wird wie das Drehmoment zu und von den Nebenaggregaten. Darüberhinaus läßt sich dadurch noch eine feste Übersetzung zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe realisieren.
Fig. 7 zeigt eine weitere Anordnung des Elements 5, das hier in das Getriebe 2 integriert ist. Der gesamte Triebstrang außerhalb des Getriebes bleibt dabei unverändert. Die An- und Abkopplung des Elements 5 brennkraftmaschinenseitig und getriebeausgangsseitig geschieht über Komponenten entsprechend den Kupplungen 3 und 4 in Fig. 1 bzw. 4, die jedoch ebenso Teil des Getriebes 2 sind. Insbesondere kann in Automatgetrieben diese Funktion von den dort sowieso zahlreich vorhandenen Kupplungen übernommen werden, deren Schaltschema in geeigneter Weise erweitert wird. In dieser Anordnung vereinfacht sich die Konstruktion des Elements 5, da dessen Schmierung als Teil des Getriebeölkreislaufes ausgebildet werden kann.
Fig. 9 zeigt ein Blockdiagramm der Einzelelemente des Getriebes entsprechend der Darstellung der Anordnung nach Fig. 7. Am Getriebeeingang ist ein Wandler mit Überbrückungskupplung 901 gezeigt. Weiterhin ist ein automatisches Getriebe zu sehen, dessen Einzelkomponenten B1, B2 und BR Bremsen sind, K1, K2 und K3 sind Kupplungen, F1 und F2 sind Freiläufe und PL2, PL6 und PL9 sind Planetensätze. Weiterhin ist das Element 5 sowie das erste Nebenaggregat 6 zu sehen.
Fig. 10 zeigt ein Schaltschema zu dem Blockdiagramm nach Fig. 9, das neben den herkömmlichen Schaltfunktionen drei weitere Schaltfunktionen a, b und c aufweist. Mit diesen Schaltfunktionen können folgende Kopplungen bewirkt werden:
  • a: Das Nebenaggregat 6 ist zur Brennkraftmaschine gekoppelt und zur Kardanwelle (Getriebeausgang) frei.
  • b: Das Nebenaggregat ist zur Kardanwelle (Getriebeausgang) gekoppelt, zur Brennkraftmaschine hin frei.
  • c: Das Nebenaggregat ist sowohl zur Kardanwelle (Getriebausgang) als auch zur Brennkraftmaschine hin frei.
Fig. 8 zeigt eine weitere Anordnung des Elementes 5 mit den Abtrieben. Das Element 5 ist hier wiederum zwischen Brennkraftmaschine 1 und Getriebe 2 angeordnet. Die Nebenaggregate sind jedoch mechanisch im Bereich des Getriebes 2 angeordnet. Der Durchtrieb zu den Nebenaggregaten 6 erfolgt über eine Welle, die in der als Hohlwelle ausgebildeten Hauptwelle des Getriebes 2 läuft. Vorteilhaft vereinfacht sich dadurch die Schmierung der Verzahnungen der Nebenan- und -abtriebe, weil diese als Teil des Ölkreislaufes im Getriebe ausgebildet sein kann.
Außerdem ist der benötigte Bauraum für das Element 5 und die Kupplungen 3 und 4 reduziert. In Fig. 8 ist die Ankopplung an das Element 5 nur für das Element 6 gezeigt. Es ist aber ersichtlich, daß auch ein oder mehrere andere Nebenaggregate an das Element 5 angebracht sein können.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen können die Nebenan- und -abtriebe gegebenenfalls noch über bzw. untersetzt sein.
Die einzelnen Nebenan- bzw. -abtriebe können ggf. noch - beispielsweise über Magnetkupplungen - zu- oder abschaltbar sein.
Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele ermöglichen folgende Betriebsweisen:
  • - Brennkraftmaschine und Getriebe sind fest miteinander verbunden:
    Die Nebenan- und -abtriebe laufen mit der momentanen Drehzahl der Brennkraftmaschine. Die elektrische Maschine läuft als Generator (Lichtmaschine) und versorgt das Fahrzeugbordnetz mit elektrischer Energie. Weitere Nebenaggregate wie beispielsweise ein Klimakompressor können zu- oder abgeschaltet sein. Durch den Antrieb der Nebenaggregate über die Nebenan- und -abtriebe des Elementes 5 erweisen sich diese Antriebe als besonders verschleißarm.
    Weiterhin ist es auch möglich, die elektrische Maschine motorisch laufen zu lassen und damit die Brennkraftmaschine zu unterstützen. Die elektrische Energie zum Betrieb der elektrischen Maschine wird aus der Bordbatterie gewonnen. Durch diese Funktion kann bei vorgegebener Forderung für die Maximalfahrleistung eines Fahrzeuges die Maximalleistung der Brennkraftmaschine kleiner ausgelegt werden. In allen Fahrsituationen, für die ein Betriebspunkt im Teillastbereich der Brennkraftmaschine ohne Unterstützung durch die elektrische Maschine ausreicht, wird dann Kraftstoff eingespart, weil dieser Betriebspunkt in der kleiner ausgelegten Brennkraftmaschine näher an dessen optimalem Verbrauchspunkt liegt. Es ist bei dieser Betriebsweise auch möglich, in einem Fahrzeug mit einer bestimmten Leistung der Brennkraftmaschine bei Unterstützung durch die elektrische Maschine eine Erhöhung der maximalen Fahrleistung zu erreichen.
    Weiterhin kann bei einem Betrieb der elektrischen Maschine als Elektromotor das abgegebene Moment statt kontinuierlich auch zwischen Null und einem Maximalwert schwanken, so daß die systembedingten Momentenschwankungen der Brennkraftmaschine infolge der Arbeitstakte kompensiert werden. Dadurch kann eine Komfortsteigerung erreicht werden.
  • - brennkraftmaschinenseitige Verbindung ist offen, getriebeseitige Verbindung ist geschlossen:
    Die elektrische Maschine arbeitet generatorisch. Diese Betriebssituation führt bei rollendem Fahrzeug (beispielsweise Verzögerungsphasen, Bergabfahrt) ebenfalls zu Kraftstoffeinsparungen, da die elektrische Bordenergie (einschließlich Ladung der Bordbatterie) durch den Antrieb des Getriebes von der Triebstrangseite her kraftstoffneutral aus der kinetischen Energie des Kraftfahrzeuges gewonnen wird und gleichzeitig die Brennkraftmaschine stillgesetzt werden kann. Vorteilhaft laufen dabei die anderen Nebenaggregate ebenfalls, sofern diese angekuppelt sind.
    Ebenso kann die elektrische Maschine als Elektromotor betrieben werden. Damit können mit dem Fahrzeug beispielsweise kleine und langsame Rangiermanöver z. B. beim Einparken bei stillgesetzter Brennkraftmaschine mittels der elektrischen Maschine durchgeführt werden.
    Bei einem zumindest zeitweisen Betrieb der elektrischen Maschine als Elektromotor kann diese auch als Synchronisationshilfe beim Schalten eines Schaltgetriebes verwendet werden.
    Bei stillstehender Brennkraftmaschine und rollendem Fahrzeug ist dies auch die Ausgangsstellung, um die Brennkraftmaschine aus der kinetischen Energie des Fahrzeugs wieder in Gang zu setzen, indem die brennkraftmaschinenseitige Kupplung geschlossen wird.
  • - brennkraftmaschinenseitige Verbindung ist geschlossen, getriebeseitige Verbindung ist offen:
    Diese Stellung kann beispielsweise auch durch die Leerlauf- bzw. Neutralstellung des Getriebes erreicht werden.
    Bei stillstehender Brennkraftmaschine ist dies die Anordnung zum direkten Starten der Brennkraftmaschine. Die elektrische Maschine übernimmt also hier beim Betrieb als Elektromotor die Funktion des bekannten Anlassers.
  • - brennkraftmaschinenseitige wie auch getriebeseitige Verbindung sind offen:
    Bei dieser Betriebsweise ist ein Betrieb der Nebenaggregate wie beispielsweise dem Klimakompressor bei stillstehender Brennkraftmaschine möglich.
    Ebenso ist eine Alternative zum direkten Starten der Brennkraftmaschine denkbar. Die elektrische Maschine beschleunigt bei dieser Betriebsweise als Elektromotor zunächst die freilaufenden Teile und speichert dort Rotationsenergie ein. Durch brennkraftmaschinenseitiges Einkuppeln wird die Brennkraftmaschine gestartet. Dieser sogenannte Impulsstart führt zu wesentlich günstigerer Dimensionierung einer als Anlasser und Lichtmaschine kombinierten elektrischen Maschine.
Es hat sich bei der Verwendung der Kupplungen als vorteilhaft erwiesen, bei der brennkraftmaschinenseitigen Kupplung eine Schaltkupplung vorzusehen. Bei der Verwendung eines Wandlers an dieser Stelle erweist sich als nachteilig, daß zwischen Pumpen- und Turbinenrad des Wandlers ein Schlupf auftritt mit den dadurch bedingten Verlusten.
Bei der Verwendung der getriebeseitigen Kupplung kann beispielsweise der notwendige Wandler für automatische Getriebe verwendet werden. Um diese Kupplung schließen zu können, muß eine Überbrückungskupplung zu dem Wandler vorhanden sein. Bei einem Lösen der Kupplung an dieser Stelle sollte zur Vermeidung zu großer Verluste im Wandler das automatische Getriebe in Neutralstellung geschaltet werden.
Wie erläutert kann beispielsweise auch bei einem Schaltgetriebe auf eine getriebeseitige Kupplung verzichtet werden, wenn die getriebeseitige Trennung durch die Leerlaufstellung des Getriebes realisiert wird. Die brennkraftmaschinenseitige Trennung des Elementes könnte dann durch die für den Brennkraftmaschinenbetrieb notwendige Kupplung zwischen Brennkraftmaschine und Getriebe realisiert sein. Das Element ist also zwischen der Kupplung und dem Getriebe bzw. am Getriebeeingang angeordnet.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Betreiben von Nebenaggregaten (6) eines Kraftfahrzeuges mit einem Element (5), über das ein erstes Nebenaggregat (6) betreibbar ist, indem dieses Element (5) mit der Welle der Brennkraftmaschine (1) und/oder mit der Welle des Getriebes (2) verbindbar ist und wobei dieses erste Nebenaggregat (6) von der Welle der Brennkraftmaschine (1) bzw. der Welle des Getriebes (2) antreibbar ist, wobei dieses erste Nebenaggregat (6) dann als Lichtmaschine das Bordnetz des Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie versorgt, und wobei dieses erste Nebenaggregat (6) über die Welle der Brennkraftmaschine (1) die Brennkraftmaschine (1) antreiben kann, wobei dieses erste Nebenaggregat (6) dann als Anlasser wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (5) wenigstens einen weiteren Abtrieb aufweist, an den/die wenigstens ein weiteres Nebenaggregat (7) des Kraftfahrzeuges angekoppelt ist bzw. an das/die wenigstens ein weiteres Nebenaggregat (7) des Kraftfahrzeuges ankoppelbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (5) zur Seite der Welle der Brennkraftmaschine (1) wie auch zur Seite der Welle des Getriebes (2) jeweils eine Kupplung (3, 4) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die getriebeseitige Trennung des Elementes durch die Neutralstellung bzw. Leerlaufstellung des Getriebes (2) realisiert wird und daß brennkraftmaschinenseitig eine Kupplung vorhanden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Element (5) als Teil des Getriebes (2) ausgebildet ist.
5. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Startvorgang der Brennkraftmaschine (1) zunächst die Kupplung zwischen dem Element (5) und der Brennkraftmaschine (1) offen ist und daß diese Kupplung erst dann geschlossen wird, wenn infolge des Betriebs des ersten Nebenaggregates (6) Rotationsenergie gespeichert wurde.
6. Verfahren zum Betreiben eines ersten Nebenaggregates (6) eines Kraftfahrzeuges, wobei das erste Nebenaggregat (6) über ein Element (5) betreibbar ist, indem dieses Element (5) mit der Welle der Brennkraftmaschine (1) und/oder mit der Welle des Getriebes (2) verbindbar ist und wobei dieses erste Nebenaggregat (6) von der Welle der Brennkraftmaschine (1) bzw. der Welle des Getriebes (2) antreibbar ist, wobei dieses erste Nebenaggregat (6) dann als Lichtmaschine das Bordnetz des Kraftfahrzeuges mit elektrischer Energie versorgt, und wobei dieses erste Nebenaggregat (6) über die Welle der Brennkraftmaschine (1) die Brennkraftmaschine (1) antreiben kann, wobei dieses erste Nebenaggregat (6) dann als Anlasser wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Nebenaggregat (6) zumindest zeitweise auch bei laufender Brennkraftmaschine (1) als Elektromotor das Element (5) antreibt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem ersten Nebenaggregat (6) abgegebene Moment zwischen Null und einem Maximalwert schwankt, wobei dieses Schwanken synchronisiert zu den Arbeitstakten der Brennkraftmaschine (1) erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Nebenaggregat (6) als Synchronisationshilfe beim Gangwechsel im Schaltgetriebe (2) verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Startvorgang der Brennkraftmaschine (1) zunächst die Kupplung zwischen dem Element (5) und der Brennkraftmaschine (1) offen ist und daß diese Kupplung erst dann geschlossen wird, wenn infolge des Betriebs des ersten Nebenaggregates (6) Rotationsenergie gespeichert wurde.
10. Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei rollendem Fahrzeug und stillstehender Brennkraftmaschine die Brennkraftmaschine durch Schließen der Kupplung zwischen Element 5 und Brennkraftmaschine 1 gestartet wird.
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