DE19930793B4 - hybrid drive - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft Kraftfahrzeuge, insbesondere Flurförderfahrzeuge, die einen Hybridantrieb aufweisen, der einen Verbrennungsmotor (8) und eine elektrische Maschine (20) zum Antrieb einer Antriebswelle (24) kombiniert. Die elektrische Maschine (20) kann ohne Zwischenschaltung eines Getriebes sowohl direkt an die Antriebswelle als auch den Verbrennungsmotor gekuppelt werden. Hierzu weist der Rotor (18) der elektrischen Maschine (20) zwei vorstehende Rotorenden auf, wobei das eine Rotorende an die Motorwelle (10) des Verbrennungsmotors (8) und das andere Rotorende an die Antriebswelle (24) gekuppelt werden kann. Da bei diesem Antriebssystem auf Wechselgetriebe verzichtet wird, ist der Aufbau vereinfacht. Da zusätzliche Wechselgetriebe entfallen, ist der Wartungsaufwand gering. Darüber hinaus wird der Wirkungsgrad infolge der Reduzierung mechanischer Übertragungselemente verbessert.The invention relates to motor vehicles, in particular industrial trucks, which have a hybrid drive which combines an internal combustion engine (8) and an electrical machine (20) for driving a drive shaft (24). The electrical machine (20) can be coupled both directly to the drive shaft and to the internal combustion engine without the interposition of a transmission. For this purpose, the rotor (18) of the electrical machine (20) has two projecting rotor ends, one rotor end being able to be coupled to the motor shaft (10) of the internal combustion engine (8) and the other rotor end to the drive shaft (24). Since there is no change gear in this drive system, the structure is simplified. Since there are no additional change gears, the maintenance effort is low. In addition, the efficiency is improved due to the reduction in mechanical transmission elements.
Description
Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Flurförderfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hybrid drive for motor vehicles, especially for Flurförderfahrzeuge according to the preamble of claim 1.
Aus dem Stand der Technik sind Kraftfahrzeuge, insbesondere Flurförderer, bekannt, die einen kombinierten Antrieb aufweisen, der als Hybridantrieb bezeichnet wird. Diese Fahrzeuge können sowohl batterieelektrisch, d. h., eine oder mehrere Batterien speisen einen Elektromotor, als auch mit einem Verbrennungsmotor angetrieben werden. Derartige Flurförderfahrzeuge werden vorzugsweise an Flughäfen und in Fertigungsbetrieben eingesetzt. In den Flugzeug- oder Fertigungshallen wird das Fahrzeug mit dem Elektromotor angetrieben, der seine Energie aus den Batterien bezieht und keinerlei Abgase erzeugt, so daß die Luft in den Hallen nicht belastet wird, d. h., das Fahrzeug wird emmissionsfrei betrieben. Im Freien, d. h., auf dem Rollfeld oder zwischen den Fertigungshallen, kommt der Verbrennungsmotor zum Einsatz, bei dem es sich im allgemeinen um einen Dieselmotor handelt. Der Verbrennungsmotor treibt einen Gleichstromgenerator an, dessen Strom je nach Leistungsbedarf des Fahrzeugs sowohl den Elektromotor versorgen als auch gleichzeitig die Batterien aufladen kann. Bei hohen erforderlichen Antriebsleistungen speisen Generator und Batterie gemeinsam den Elektromotor. Derartige Flurförderfahrzeuge werden also lediglich über einen Elektromotor angetrieben, während der Verbrennungsmotor der Erzeugung elektrischer Energie dient. Dies ist insofern nachteilig, als die Umwandlung in die verschiedenen Energiearten unweigerlich zu Verlusten führt, außerdem stellt der Elektromotor bei hohen Drehzahlen ein relativ geringes Drehmoment zur Verfügung.State of the art are motor vehicles, in particular floor conveyors, known that have a combined drive, the hybrid drive referred to as. These vehicles can be battery-electric, d. that is, one or more batteries feed an electric motor, as can also be driven by an internal combustion engine. Such industrial trucks are preferred at airports and used in manufacturing companies. In the aircraft or manufacturing halls the vehicle is powered by the electric motor, which uses its energy draws the batteries and generates no exhaust gases, so that the air is not loaded in the halls, d. that is, the vehicle becomes emission-free operated. Outdoors, i. i.e. on the tarmac or between the Production halls, the internal combustion engine is used, in which it is generally a diesel engine. The internal combustion engine drives a DC generator, the current of which depends on the power requirement of the vehicle both supply the electric motor and simultaneously can charge the batteries. With high required drive power The generator and battery feed the electric motor together. such Flurförderfahrzeuge are just about an electric motor is driven while the internal combustion engine serves to generate electrical energy. This is disadvantageous in that than the conversion to the different types of energy is inevitable leads to losses, also poses the electric motor has a relatively low torque at high speeds to disposal.
In einer anderen bekannten Ausführungsform eines Hybridantriebs werden ebenfalls Verbrennungsmotor und Elektromotor kombiniert, allerdings dient der Verbrennungsmotor nicht mehr nur der Erzeugung elektrischer Energie über einen Generator, sondern er treibt das Fahrzeug direkt an. Die beiden Motoren werden wechselweise über ein Wechselgetriebe mit der Antriebswelle des Fahrzeugs verbunden. Somit kann der Fahrzeugführer entweder zwischen einem elektrischen Antrieb oder einem Antrieb mit Verbrennungsmotor wählen. Die bekannten Ausführungen haben jedoch den Nachteil, daß sie viele Bauteile aufweisen. Außerdem sind die Betriebskosten relativ hoch, während der Wirkungsgrad des Antriebssystems relativ gering ist.In another known embodiment a hybrid drive also becomes an internal combustion engine and an electric motor combined, but the internal combustion engine is no longer used only the generation of electrical energy via a generator, but it drives the vehicle directly. The two motors are alternately via one Change gearbox connected to the drive shaft of the vehicle. Consequently the driver can either between an electric drive or a drive with Select the internal combustion engine. The well-known versions have the disadvantage, however, that they have many components. Moreover operating costs are relatively high, while the efficiency of the Drive system is relatively low.
Aus der
Eine Hybridantriebsvorrichtung für Nutzfahrzeuge
beschreibt die
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hybridantrieb, insbesondere für ein Flurförderfahrzeug, zu schaffen, der bei Einzelbetrieb von Elektromotor oder Verbrennungsmotor jederzeit das maximal mögliche Drehmoment erzeugt.The invention is based on the object to create a hybrid drive, in particular for an industrial truck, at any time when the electric motor or internal combustion engine is operated individually the maximum possible Torque generated.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.This task is solved according to the invention with the Features of claim 1.
Der erfindungsgemäße Hybridantrieb umfasst eine elektrische Maschine, einen Verbrennungsmotor und eine Antriebswelle. Die elektrische Maschine kann ohne Zwischenschaltung eines Getriebes sowohl direkt an die Antriebswelle als auch den Verbrennungsmotor gekuppelt werden. Hierzu weist der Rotor der elektrischen Maschine zwei vorstehende Rotorenden auf, wobei das eine Rotorende an die Motorwelle des Verbrennungsmotors und das andere Rotorende an die Antriebswelle gekuppelt werden kann. In diesem Zusammenhang wird unter Rotor, der rotierende Teil der elektrischen Maschine verstanden, von dem ein Drehmoment auf eine Welle übertragen werden kann. Bei diesem Antriebssystem wird demzufolge auf ein Wechselgetriebe verzichtet, das bei den herkömmlichen Hybridantrieben ein Umschalten zwischen elektromotorischem und verbrennungsmotorischem Antrieb ermöglicht, so daß die Momentübertragung stets direkt auf die Antriebswelle erfolgt. Dies hat den Vorteil, daß weniger Bauteile benötigt werden. Da zusätzliche Getriebe wegfallen, ist der Wartungsaufwand gering. Daraus resultieren geringere Betriebskosten, die auch auf den besseren Wirkungsgrad infolge der Reduzierung mechanischer Übertragungselemente zurückzuführen sind.The hybrid drive according to the invention comprises one electric machine, an internal combustion engine and a drive shaft. The electrical machine can be operated without the interposition of a gear both directly to the drive shaft and the internal combustion engine be coupled. For this purpose, the rotor of the electrical machine two protruding rotor ends, one end of the rotor on the Motor shaft of the internal combustion engine and the other end of the rotor to the Drive shaft can be coupled. In this context rotor, the rotating part of the electrical machine, from which a torque can be transmitted to a shaft. at this drive system is therefore dispensed with a change gear with the conventional Hybrid drives switch between electromotive and combustion engine Drive enables so the momentum transfer always done directly on the drive shaft. This has the advantage that less Components needed become. Because additional If the gearbox is eliminated, the maintenance effort is low. This results in fewer Operating costs that are also due to the better efficiency as a result of Reduction of mechanical transmission elements are due.
Zwischen einem Rotorende und der Motorwelle des Verbrennungsmotors ist eine erste Kupplungseinrichtung und zwischen dem anderen Rotorende und der Antriebswelle eine zweite Kupplungseinrichtung vorgesehen, wobei es sich jeweils um eine schaltbare, fremdgeschaltete Kupplungseinrichtung handelt, die vorzugsweise als Magnetoder Lamellenkupplung ausgebildet ist. Insbesondere die Lamellenkupplungen zeichnen sich durch ihre geringe Größe bzw. ihr geringes Gewicht aus, außerdem sind sie sehr preisgünstig. Anstelle der fremdgeschalteten Kupplung kann allerdings auch eine selbsttätig schaltende Kupplung, wie z. B. eine Freilaufeinrichtung, zum Einsatz kommen.Between a rotor end and the motor shaft of the internal combustion engine, a first clutch device and a second clutch device is provided between the other rotor end and the drive shaft, each of which is a switchable, externally connected clutch device, which is preferably designed as a magnetic or multi-plate clutch. In particular, the multi-plate clutches are characterized by their small size and light weight, and they are also very inexpensive. Instead of the externally connected clutch, however, an automatically switching clutch, such as. B. a freewheel device can be used.
Ferner ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die die Schaltstellung der ersten und/oder zweiten Kupplungseinrichtung steuert. Des weiteren bestimmt die Steuereinrichtung die Betriebsart der elektrischen Maschine, d. h., sie legt fest, ob die Maschine als Elektromotor oder Generator betrieben wird. Die elektrische Maschine kann auch im Leerlauf betrieben werden, d. h., der Rotor dient lediglich zur Momentübertragung, ohne daß Strom erzeugt oder verbraucht wird. Die Steuerung erfolgt vorteilhafterweise automatisch in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebswelle bzw. der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und dem Fahrwiderstand, der sich aus dem Rollwiderstand, dem Steigungswiderstand sowie dem Beschleunigungswiderstand zusammensetzt, wobei der Luftwiderstand aufgrund der geringen Geschwindigkeiten vernachlässigt werden kann. Der Fahrwiderstand kann aus den. Werten für die Drehzahl der Antriebswelle und der Motorleistung ermittelt werden.There is also a control device provided the switching position of the first and / or second clutch device controls. Furthermore, the control device determines the operating mode the electrical machine, d. that is, it determines whether the machine is operated as an electric motor or generator. The electrical Machine can also be operated at idle, i.e. that is, the rotor only serves to transfer the moment, without electricity is generated or consumed. The control is advantageously carried out automatically dependent on from the speed of the drive shaft or the speed of the Vehicle and the driving resistance, which results from the rolling resistance, the gradient resistance and the acceleration resistance, where the air resistance can be neglected due to the low speeds can. The driving resistance can be from the. Values for the speed of the drive shaft and the engine power can be determined.
Ferner sind Mittel zum Umschalten der elektrischen Maschine in den Generator-, Elektromotor- oder Leerlaufbetrieb vorgesehen.There are also means for switching of the electrical machine in the generator, electric motor or Idle operation provided.
Die Steuereinrichtung ist derart ausgebildet, daß die erste Kupplungseinrichtung geöffnet und die zweite Kupplungseinrichtung geschlossen ist, wenn die Antriebswelle mit einer Drehzahl unterhalb einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, bei der das Drehmoment des Elektromotors größer als das Drehmoment des Verbrennungsmotors ist, wobei die elektrische Maschine als Elektromotor betrieben wird. Weiterhin ist die Steuereinrichtung derart ausgebildet, daß die erste und zweite Kupplungseinrichtung geschlossen sind, wenn die Antriebswelle mit einer Drehzahl oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl rotiert, bei der das Drehmoment des Elektromotors kleiner als das Drehmoment des Verbrennungsmotors ist.The control device is such trained that the first clutch device opened and the second clutch device is closed when the drive shaft rotates at a speed below a predetermined speed, where the torque of the electric motor is greater than the torque of the Internal combustion engine is, the electric machine as an electric motor is operated. Furthermore, the control device is designed such that the first and second clutch device are closed when the drive shaft rotates at a speed above a predetermined speed, where the torque of the electric motor is less than the torque of the internal combustion engine.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs ist zwischen der Motorwelle des Verbrennungsmotors und der ersten Kupplungseinrichtung eine drehelastische, nichtschaltbare dritte Kupplungseinrichtung vorgesehen, die vorzugsweise als Gummikupplung ausgebildet ist. Derartige Kupplungen verringern die Übertragung von Drehmomentschwankungen, die ansonsten von dem Verbrennungsmotor auf die erste Kupplungseinrichtung und auf die Antriebswelle übertragen würden. Die Gummikupplung erlaubt somit eine konstruktive Gestaltung mit geringeren Sicherheiten, so daß die Bauteile, wie z. B. die Antriebswelle, ein geringeres Gewicht aufweisen können.In an advantageous embodiment of the hybrid drive according to the invention is between the motor shaft of the internal combustion engine and the first coupling device a torsionally flexible, non-switchable third coupling device provided, which is preferably designed as a rubber coupling. Such couplings reduce the transmission of torque fluctuations, otherwise from the internal combustion engine to the first clutch device and transferred to the drive shaft would. The rubber coupling thus allows for a constructive design lower collateral, so the Components such as B. the drive shaft, have a lower weight can.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs kommt vorteilhafterweise ein Stellglied zum Einsatz, das die Drehzahl des Verbrennungsmotors an die Drehzahl des Elektromotors anpassen kann, um ruckfrei vom elektrischen Antrieb auf den verbrennungsmotorischen Antrieb schalten zu können.In another embodiment of the hybrid drive according to the invention an actuator is advantageously used, which the speed of the Can adapt the internal combustion engine to the speed of the electric motor, to smoothly move from the electric drive to the combustion engine To be able to switch drive.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hybridantriebs ist mindestens eine Batterie vorgesehen, die beim Betrieb der elektrischen Maschine als Generator aufgeladen wird, während beim Betrieb der elektrischen Maschine als Elektromotor elektrische Energie von der Batterie an den Elektromotor abgegeben wird.In a further advantageous embodiment of the hybrid drive according to the invention at least one battery is provided, which is used during operation of the electrical Machine is charged as a generator while operating the electrical Machine as an electric motor electrical energy from the battery the electric motor is delivered.
Um manuell auf Elektroantrieb umschalten zu können, ist in einer Gestaltungsform des erfindungsgemäßen Hybriedantriebs eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, die mit der ersten Kupplungseinrichtung in Verbindung steht. Mit dieser Betätigungseinrichtung kann die Kupplungseinrichtung dauerhaft, d, h., bis zur nächsten Betätigung der Betätigungseinrichtung, geöffnet werden, so daß die Antriebswelle und somit das Fahrzeug lediglich von dem Elektromotor angetrieben wird. Dabei ist der Verbrennungsmotor gänzlich abgeschaltet, damit das Flurförderfahrzeug in einem geschlossenen Raum emissionsfrei verfahrbar ist.To manually switch to electric drive too can, is an actuating device in a design form of the hybrid drive according to the invention provided that in connection with the first coupling device stands. With this actuator can the coupling device permanently, that is, until the next actuation of the Actuator, open be so that the drive shaft and thus the vehicle is only driven by the electric motor becomes. The internal combustion engine is completely switched off so that Industrial truck can be moved emission-free in a closed room.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren näher erläutert.The following is the invention Hand of an embodiment with reference to the attached Figures closer explained.
Es zeigen:Show it:
An der dem vorderen Bereich
Zum besseren Verständnis des
Aufbaus wird im folgenden die Funktionsweise der Steuereinrichtung
Beim Stillstand des Flurförderfahrzeugs,
d. h. die Antriebswelle
Zum Anfahren des Flurförderfahrzeugs
betätigt
der Fahzeugbediener ein nicht dargestelltes Gaspedal o. ä., woraufhin
die Steuereinrichtung
Fährt
das Flurförderfahrzeug
in einem unteren Geschwindigkeitsbereich, d. h., rotiert die Antriebswelle
Fährt
das Flurförderfahrzeug
hingegen in einem höheren
Geschwindigkeitsbereich, d. h., rotiert die Antriebswelle
Wenn das Flurförderfahrzeug in einem höheren Geschwindigkeitsbereich
fährt kommt
es vor, das sich der Fahrwiderstand aufgrund äußerer Umstände erhöht. So kann beispielsweise
der Rollwiderstand durch starke Beladung des Fahrzeugs oder der
Steigungswiderstand durch einen starken Anstieg der Fahrbahn erhöht sein.
Die Steuereinrichtung
Zur Verbesserung des subjektiven
Fahrgefühls
ist noch ein weiteres Stellglied
In einem Bereich des Flurförderfahrzeugs, der
für den
Aufenthalt des Fahrzeugführers
vorgesehen ist, ist ferner eine Betätigungseinrichtung
Um die Übertragung von Drehmomentschwankungen
zu verringern, ist zwischen der Motorwelle
Claims (13)
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---|---|---|---|
DE19930793A DE19930793B4 (en) | 1999-07-03 | 1999-07-03 | hybrid drive |
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DE19930793A1 DE19930793A1 (en) | 2001-01-18 |
DE19930793B4 true DE19930793B4 (en) | 2004-03-25 |
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Legal Events
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Owner name: GOLDHOFER AIRPORT TECHNOLOGY GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: SCHOPF MASCHINENBAU GMBH, 73760 OSTFILDERN, DE |
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R082 | Change of representative |
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