DE19958403A1 - Hybrid drive train for vehicle; has internal combustion engine, electric motors and balancing planetary gear and electric motor to generate torque and compensate jerking movement in crankshaft - Google Patents
Hybrid drive train for vehicle; has internal combustion engine, electric motors and balancing planetary gear and electric motor to generate torque and compensate jerking movement in crankshaftInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Hybridantriebsstrang für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a hybrid drive train for Motor vehicles according to the preamble of claim 1.
Hierbei handelt es sich um einen sogenannten Hybridantrieb, welcher wahlweise von einem Verbrennungsmotor und/oder mindestens einer elektrischen Maschine antreibbar ist.This is a so-called hybrid drive, which either from an internal combustion engine and / or at least one electrical machine can be driven.
Ein Kraftfahrzeug-Antriebsstrang nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 angegebenen Art ist aus der EP 0839683 A2 bekannt. Sie enthält ein Planetengetriebe, einen ersten Motor-Generator, einen zweiten Motor-Generator und eine computerisierte elektronische Steuereinrichtung für den Verbrennungsmotor und die elektrischen Motor-Generator-Maschinen. Die elektrischen Motor-Generator-Maschinen werden im Folgenden auch als EM bezeichnet. Der Rotor der ersten EM ist mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes, der Rotor der zweiten EM ist mit einer Abtriebswelle eines Planetenträgers des Planetengetriebes und die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors ist mit dem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden. In Erwiderung auf eine Verbrennungsmotor-Stopinstruktion wird die Brennstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor unterbrochen, das Fahrzeug von der zweiten EM angetrieben und die erste EM von der Steuereinrichtung angesteuert, um ein der Rotation der Kurbelwelle entgegen wirkendes Drehmoment über das Planetengetriebe so lange zu erzeugen, bis die Drehzahl der Kurbelwelle Null wird. Hierfür sind Drehwinkelmeßeinrichtungen zur Messung der Drehwinkel des Sonnenrades, des Hohlrades, und des Planetenträgers des Planetengetriebes vorgesehen.A motor vehicle drive train according to the preamble of Specified claim 1 is known from EP 0839683 A2. It contains a planetary gear, a first motor generator, a second motor generator and a computerized one electronic control device for the internal combustion engine and the electric motor generator machines. The electrical Motor generator machines are also referred to below as EM designated. The rotor of the first EM is with the sun gear of the Planetary gear, the rotor of the second EM is one Output shaft of a planet carrier of the planetary gear and the crankshaft of an internal combustion engine is with the Planet carrier of the planetary gear connected. In response on an internal combustion engine stop instruction Fuel supply to the internal combustion engine is interrupted Vehicle powered by the second EM and the first EM by the control device is controlled to the rotation of the Counteracting torque on the crankshaft Generate planetary gear until the speed of rotation Crankshaft becomes zero. There are rotation angle measuring devices for this for measuring the angle of rotation of the sun gear, the ring gear, and the planet carrier of the planetary gear provided.
Durch den bekannten Antriebsstrang soll die Aufgabe gelöst werden, die Drehzahl des Verbrennungsmotors nach dem Abschalten der Brennstoffzufuhr in sehr kurzer Zeit auf Null zu reduzieren, damit der Resonanzfrequenzbereich des Motors, welcher zu nachteiligen Schwingungen im gesamten Antriebsstrang und Fahrzeug führen kann, so schnell wie möglich durchlaufen wird. Wenn die Kurbelwelle die Drehzahl Null erreicht hat, wird die zweite EM von der Steuereinrichtung nicht mehr angesteuert, um mit einem Gegenhaltemoment die dynamischen Einflüsse des Verbrennungsmotors zu kompensieren. Lediglich die erste EM wird laufend von der Steuereinrichtung auf die Drehzahl gebracht, die die resultierende Drehzahl Null am Motor gewährleistet. Die Regelanforderung ist allerdings noch strenger; denn über die Drehzahl Null hinaus muß die Kurbelwelle in ihrer neutralen Ruhelage gehalten werden, damit nicht durch Schleppmomente der EM 1 oder durch deren Massenträgheit bei Fahrzeuggeschwindigkeitsveränderungen ein Rumpeln über die Kompressionstotpunkte erfolgt.The known drive train is intended to solve the problem of reducing the speed of the internal combustion engine to zero in a very short time after the fuel supply has been switched off, so that the resonant frequency range of the engine, which can lead to disadvantageous vibrations in the entire drive train and vehicle, as quickly as possible is going through. When the crankshaft has reached zero speed, the second EM is no longer activated by the control device in order to compensate the dynamic influences of the internal combustion engine with a counter torque. Only the first EM is continuously brought up to speed by the control device, which guarantees the resulting zero speed on the motor. However, the rule requirement is even stricter; because beyond the zero speed, the crankshaft must be kept in its neutral rest position, so that there is no rumbling over the compression dead center due to drag torque of the EM 1 or its inertia when the vehicle speed changes.
Die vorliegende Erfindung betrifft nicht nur Hybridantriebe mit einem Planetengetriebe, sondern alle Hybridantriebe, bei welchen ein Verbrennungsmotor und elektrische Maschinen (Elektromotor, Generator, oder vorzugsweise kombinierte elektrische Motor-Generator-Maschinen) über ein Ausgleichsgetriebe (Planetengetriebe, Differentialgetriebe, Verzweigungsgetriebe) antriebsmäßig aneinander gekoppelt sind.The present invention relates not only to hybrid drives a planetary gear, but all hybrid drives which is an internal combustion engine and electrical machines (Electric motor, generator, or preferably combined electric motor generator machines) via one Differential gear (planetary gear, differential gear, Branching gear) are coupled to one another in terms of drive.
Zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs kann der Verbrennungsmotor ausgeschaltet und das Kraftfahrzeug nur von einer oder mehreren der elektrischen Maschinen, als Elektromotor betrieben, angetrieben werden, welche ihre Energie aus einer elektrischen Batterie erhalten. Ferner sind auch Ausführungen möglich, bei welchen das Fahrzeug bei erhöhtem Leistungsbedarf vom Verbrennungsmotor und gleichzeitig von mindestens einer EM angetrieben werden kann. Das "Ausschalten" des Verbrennungsmotors bedeutet, daß ein Außer-Betriebs-Zustand eingeschaltet wird, bei welchem der Verbrennungsmotor keinen Kraftstoff mehr verbraucht. Dies kann durch Unterbrechen der Kraftstoffzufuhr und/oder durch Abschalten der elektrischen Zündeinrichtung des Verbrennungsmotors erfolgen.To reduce fuel consumption, the Internal combustion engine switched off and the motor vehicle only from one or more of the electrical machines, as Electric motor operated, which are driven by their energy obtained from an electric battery. Furthermore, too Versions possible, in which the vehicle with increased Power requirement from the internal combustion engine and at the same time from at least one EM can be driven. The "switch off" of the internal combustion engine means that an inoperative state is turned on, in which the internal combustion engine none Fuel consumed more. This can be done by interrupting the Fuel supply and / or by switching off the electrical Ignition device of the internal combustion engine take place.
Wenn bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor die Abtriebswelle des Antriebsstranges nur von der zweiten, als Elektromotor betriebenen elektrischen Maschine angetrieben wird, dann sollte der Rotor der ersten elektrischen Maschine von dem Planetengetriebe nicht mitgeschleppt werden, sondern relativ zum Planetengetriebe drehmomentfrei bleiben, damit auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors kein Schleppmoment ausgeübt wird. Ein solches Schleppmoment kann an der Kurbelwelle Zuckelbewegungen erzeugen, insbesondere bei starken Drehmomenten bei Beschleunigungen oder Verzögerungen des Kraftfahrzeuges.If the output shaft when the internal combustion engine is switched off of the drive train only from the second, as an electric motor powered electric machine is powered, then should the rotor of the first electrical machine from that Planetary gears are not dragged along, but relatively to the planetary gear remain torque-free so that Crankshaft of the internal combustion engine no drag torque exerted becomes. Such a drag torque can occur on the crankshaft Generate jerky movements, especially with strong ones Torques when accelerating or decelerating Motor vehicle.
Solche Zuckelbewegungen des Verbrennungsmotors sollten verhindert werden a) wegen der komfortmindernden Rückwirkung auf den Antriebsstrang und die Fahrzeuginsassen und b) wegen der Betriebssicherheit und Lebensdauer der Antriebselemente, welche Eigenfrequenzen haben, beispielsweise die Eigenfrequenzen von Kurbelwelle, einem die Antriebswelle enthaltenden Kardanstrang, und einer Verbrennungsmotor- Steuerkette.Such jerking movements of the internal combustion engine should be prevented a) because of the comfort-reducing reaction on the drive train and the vehicle occupants and b) because the operational safety and service life of the drive elements, which natural frequencies have, for example the Natural frequencies of the crankshaft, the drive shaft containing gimbal, and an internal combustion engine Timing chain.
Die als Generator mitgeschleppte erste EM ist jedoch auf das Ausgleichsgetriebe nicht drehmomentfrei, sondern es besitzt ein auf das Ausgleichsgetriebe wirkendes beträchtliches Schleppmoment, welches mit zunehmender Drehzahl steigt, und es besitzt vor allem ein sehr großes, über das Ausgleichsgetriebe wirkendes, Massenträgheitsmoment, welches bewirkt, daß bei Beschleunigungs- und bei Bremsvorgängen des Fahrzeuges die Rotordrehzahl der ersten EM konstant Null bleiben will, so daß an dem Ausgleichsgetriebe ein auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors wirkendes Drehmoment entsteht, durch welches die Kurbelwelle aus ihrer Stillstands-Drehwinkelposition herausgedreht werden kann.However, the first EM carried as a generator is based on that Differential gear is not torque-free, it has one considerable on the differential Drag torque, which increases with increasing speed, and it especially has a very large one, via the differential acting moment of inertia, which causes that at Acceleration and braking of the vehicle Rotor speed of the first EM wants to remain constant zero, so that on the differential on the crankshaft of the Torque acting internal combustion engine is created by which the crankshaft from its standstill rotational angle position can be turned out.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, Zuckelbewegungen der Kurbelwelle aus ihrer Stillstands- Drehwinkelposition heraus zu verhindern oder mindestens stark zu reduzieren, wenn das Fahrzeug bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor von einer elektrischen Maschine angetrieben wird.The object of the invention is to be achieved Jerky movements of the crankshaft from its standstill Prevent angle of rotation position or at least strong to reduce if the vehicle is turned off Internal combustion engine powered by an electrical machine becomes.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1 solved.
Durch die Erfindung wird die Kurbelwelle stets im gleichen Kompressionstal gehalten, welches zwischen dem zurückliegenden und dem nächstfolgenden Kompressionsdrehmomentberg liegt.With the invention, the crankshaft is always in the same Compression valley held between the past and the next following compression torque peak.
Demzufolge ist der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Sensormittel vorgesehen ist, welches bei der zweiten Betriebsart, nachdem die Motorabtriebswelle eine vorbestimmte Ruhelage-Drehwinkelstellung erreicht hat, in Abhängigkeit von Drehmomentwirkungen im Antriebsstrang der Steuereinrichtung Signale liefert, in Abhängigkeit von welchen die erste elektrische Maschine von der Steuereinrichtung ansteuerbar ist, um ein elektrisches Drehmoment zu erzeugen, durch welches diese erste elektrische Maschine ihre eigenen Schlepp- und Trägheitsmomente mindestens teilweise kompensiert und dadurch am Ausgleichsgetriebe im Wesentlichen drehmomentfrei bleibt oder drehmomentfrei wird, um Verdrehungen der Motorabtriebswelle aus der definierten Ruhelage- Drehwinkelstellung heraus zu verhindern oder solchen Verdrehungen entgegen zu wirken.Accordingly, the motor vehicle powertrain is according to the Invention characterized in that at least one Sensor means is provided, which in the second Operating mode after the engine output shaft a predetermined Has reached the rest position angle of rotation, depending on Torque effects in the drive train of the control device Supplies signals, depending on which the first electrical machine can be controlled by the control device is to generate an electric torque through which this first electric machine towing and its own Moments of inertia at least partially compensated and thereby remains essentially torque-free on the differential or becomes torque-free to avoid twisting of the Motor output shaft from the defined rest position Prevent angle of rotation position or such Counteracting twists.
Somit wird den genannten Zuckelbewegungen der Kurbelwelle gemäß der Erfindung dadurch abgeholfen, daß mindestens ein Drehwinkelpositionsgeber einem Steuergerät jegliche Abweichungen der Kurbelwelle aus einer vorbestimmten Ruhelage meldet und daß in Abhängigkeit davon in der ersten elektrischen Maschine ein elektrisches Drehmoment erzeugt wird, welches die Reibungs-, Trägheits- und sonstigen Schleppmomente dieser ersten elektrischen Maschine kompensiert, so daß immer wieder die Ausgangsruhelage der Kurbelwelle eingeregelt wird.Thus, the mentioned jerk movements of the crankshaft remedied the invention in that at least one Angle position transmitter any control device Deviations of the crankshaft from a predetermined rest position reports and that depending on it in the first electrical An electric torque is generated which the machine Friction, inertia and other drag moments of this first electrical machine compensated so that again and again the initial resting position of the crankshaft is adjusted.
Das Steuergerät ist vorzugsweise ein computerisiertes elektronisches Gerät zur Steuerung und/oder Regelung der elektrischen Maschinen und vorzugsweise auch des Verbrennungsmotors. Vorzugsweise enthält es hierfür entsprechende Programme (Motormanagement u. a.).The control device is preferably a computerized one electronic device for controlling and / or regulating the electrical machines and preferably also the Internal combustion engine. For this purpose, it preferably contains corresponding programs (engine management, etc.).
Die genannten Abweichungen werden von der Steuereinrichtung vorzugsweise über eine Leistungselektronik in eine Korrekturbewegung der ersten elektrischen Maschine umgewandelt, so daß diese erste elektrische Maschine aktiv mitwirkt, damit selbst bei starken Fahrzeugbeschleunigungen oder -verzögerungen von ihr kein Drehmoment auf das Leistungsverzweigungsgetriebe ausgeübt wird, so daß die Kurbelwelle in ihrer vorbestimmten Ruhelage bleibt beziehungsweise bei einer Auslenkung aus dieser Ruhelage in die Ruhelage zurückdreht.The deviations mentioned are from the control device preferably via power electronics in a Corrective movement of the first electrical machine is converted, so that this first electrical machine actively participates in it even with strong vehicle accelerations or decelerations from her no torque on the power split transmission is exercised so that the crankshaft in its predetermined Rest position remains or when deflected from this Turns the rest position back to the rest position.
Korrigierte Pendelbewegungen der Kurbelwelle, die von den regelungstechnischen Zeitabläufen herrühren, haben keinen störenden Einfluß auf den Antriebsstrang, da die Winkelausschläge der Kurbelwelle weit unter +/- 15 Grad gehalten werden können. Die neutrale Ruhelage findet die Kurbelwelle beim Abschalten des Verbrennungsmotors dadurch, daß sie beim Herunterfahren der Drehzahl gezielt in eine bestimmte Winkelposition gebracht wird. Diese Winkelposition wird dann regelungstechnisch immer eingehalten durch die vorgenannte Funktion der ersten elektrischen Maschine, durch welche verhindert wird, daß diese erste elektrische Maschine ein wesentliches Drehmoment auf das Leistungsverzweigungsgetriebe ausübt, wenn das Fahrzeug von der zweiten elektrischen Maschine bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor angetrieben wird.Corrected oscillations of the crankshaft by the control engineering timeframes have none disruptive influence on the drive train, since the Angular deflections of the crankshaft far below +/- 15 degrees can be held. The neutral rest position finds the Crankshaft when switching off the internal combustion engine in that targeted when turning down the speed into a certain one Angular position is brought. This angular position is then Control engineering always complied with by the aforementioned Function of the first electrical machine through which is prevented that this first electrical machine essential torque on the power split transmission exercises when the vehicle is powered by the second electrical machine is driven with the internal combustion engine switched off.
Der Winkelpositionsgeber kann mit der Kurbelwelle oder mit einem anderen Element gekoppelt sein oder zusammenwirken, zum Beispiel optisch oder elektromagnetisch oder in anderer Weise, welches mit der Kurbelwelle in Drehantriebsverbindung steht.The angular position encoder can be with the crankshaft or with be coupled or interact with another element to Example optically or electromagnetically or in another way, which is in rotary drive connection with the crankshaft.
Die Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. Die Zeichnung zeigt inThe invention will now be described with reference to the accompanying Drawing using a preferred embodiment as an example described. The drawing shows in
Fig. 1 schematisch einen Hybridantriebsstrang nach der Erfindung für Kraftfahrzeuge. Fig. 1 shows schematically a hybrid drive train according to the invention for motor vehicles.
Der Hybridantriebsstrang für Kraftfahrzeuge enthält einen Verbrennungsmotor 1, eine erste elektrische Maschine 2, eine zweite elektrische Maschine 3, ein Ausgleichsgetriebe in Form eines Planetengetriebes 4, eine Abtriebswelle 5, ein Hinterachs-Differentialgetriebe 6, eine die Abtriebswelle 5 mit dem Hinterachs-Differentialgetriebe 6 verbindende Kardanwelle 7, und einen Winkellagenpositionsgeber 8.The hybrid drive train for motor vehicles contains an internal combustion engine 1 , a first electrical machine 2 , a second electrical machine 3 , a differential gear in the form of a planetary gear 4 , an output shaft 5 , a rear axle differential gear 6 , a connecting the output shaft 5 to the rear axle differential gear 6 Cardan shaft 7 , and an angular position encoder 8 .
Das Planetengetriebe 4 enthält einen Planetenträger 10, welcher über eine Planetenträgerwelle 12 mit der Kurbelwelle 13 des Verbrennungsmotors 1 antriebsmäßig verbunden oder verbindbar ist oder ein einstückiges Teil dieser Kurbelwelle 13 ist.The planetary gear 4 contains a planet carrier 10 , which is connected or can be connected to the crankshaft 13 of the internal combustion engine 1 via a planet carrier shaft 12 or is an integral part of this crankshaft 13 .
Ein Sonnenrad 14 des Planetengetriebes 4 ist über eine hohle Sonnenradwelle 16, durch welche sich die Planetenträgerwelle 12 erstreckt, mit dem Rotor 18 der ersten elektrischen Maschine 2 antriebsmäßig verbunden oder verbindbar. Der Stator 20 der ersten elektrischen Maschine 2 ist relativ zu einem Gehäuse 21 nicht-rotierend angeordnet.A sun gear 14 of the planetary gear 4 is connected or connectable to the rotor 18 of the first electrical machine 2 via a hollow sun gear shaft 16 , through which the planet carrier shaft 12 extends. The stator 20 of the first electrical machine 2 is arranged non-rotating relative to a housing 21 .
Ein Hohlrad 22 des Planetengetriebes 4 ist mit der Abtriebswelle 5 antriebsmäßig verbunden oder verbindbar und auf der von der Planetenträgerwelle 12 abgewandten Getriebeseite angeordnet.A ring gear 22 of the planetary gear 4 is drivingly connected or connectable to the output shaft 5 and is arranged on the gear side facing away from the planet carrier shaft 12 .
Mit dem Sonnenrad 14 und dem Hohlrad 22 sind Planetenräder 24 des Planetenträgers 10 in Zahneingriff. With the sun gear 14 and ring gear 22 are planetary gears 24 of the planet carrier 10 in meshing engagement.
Die zweite elektrische Maschine 3 hat einen mit der Abtriebswelle 5 drehfest verbundenen oder verbindbaren Rotor 28 und einen relativ zu dem Gehäuse 21 nicht-drehbar angeordneten Stator 30.The second electrical machine 3 has a rotor 28 which is connected or connectable in a rotationally fixed manner to the output shaft 5 and a stator 30 which is arranged non-rotatably relative to the housing 21 .
"Antriebsmäßig verbunden oder verbindbar" bedeutet in der Beschreibung und den Patentansprüchen, daß eine Drehantriebsverbindung vorhanden ist oder durch ein Schaltelement herstellbar ist, z. B. durch eine Schaltkupplung."Drive connected or connectable" means in the Description and claims that a Rotary drive connection is present or through a Switching element can be produced, for. B. by a clutch.
Eine Steuereinrichtung 32, welche vorzugsweise computerisiert ist, ist mit dem Winkellagenpositionsgeber 8 und mit den beiden elektrischen Maschinen 2 und 3 über elektrische Leitungen verbunden und enthält vorzugsweise eine Leistungselektronik für den Betrieb der beiden elektrischen Maschinen 2 und 3.A control device 32 , which is preferably computerized, is connected to the angular position transmitter 8 and to the two electrical machines 2 and 3 via electrical lines and preferably contains power electronics for operating the two electrical machines 2 and 3 .
Die beiden elektrischen Maschinen 2 und 3 können wahlweise als elektrischer Motor oder als elektrischer Generator benutzt werden, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist. Für die Erklärung der vorliegenden Erfindung ist nur die Beschreibung von folgenden zwei Betriebsarten erforderlich: Eine erste Betriebsart, bei welcher die Abtriebswelle 5 und damit auch das Planetengetriebe 6 von dem Verbrennungsmotor (allein oder in Kombination mit der einen und/oder der anderen der beiden elektrischen Maschinen 2 und 3) angetrieben wird, und eine zweite Betriebsart, bei welcher bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor 1 die Abtriebswelle 5 nur von der zweiten elektrischen Maschine 3 angetrieben wird. "Abgeschaltet" bedeutet, daß dem Verbrennungsmotor 1 kein Brennstoff zugeführt wird oder er keinen Brennstoff aufnimmt und daß die Kurbelwelle in einer vorbestimmten Ruhelage-Drehwinkelposition verbleibt, weil sie vom Verbrennungsmotor 1 nicht angetrieben wird. Bei beiden Betriebsarten besteht die Möglichkeit eines Schubbetriebes, bei welchem die Abtriebswelle 5 von den Fahrzeugrädern angetrieben wird (Leerlauffahrt, Bergabfahrt, Bremsbetrieb). The two electrical machines 2 and 3 can optionally be used as an electrical motor or as an electrical generator, as is known from the prior art. For the explanation of the present invention, only the description of the following two operating modes is necessary: a first operating mode, in which the output shaft 5 and thus also the planetary gear 6 from the internal combustion engine (alone or in combination with one and / or the other of the two electric ones Machines 2 and 3 ) is driven, and a second operating mode in which, when the internal combustion engine 1 is switched off, the output shaft 5 is only driven by the second electrical machine 3 . "Switched off" means that no fuel is supplied to the internal combustion engine 1 or that it does not take up any fuel and that the crankshaft remains in a predetermined rest position rotational angle position because it is not driven by the internal combustion engine 1 . In both operating modes, there is the possibility of an overrun mode, in which the output shaft 5 is driven by the vehicle wheels (idling, downhill, braking mode).
Der Winkellagenpositionsgeber 8 meldet bei der zweiten Betriebsart der Steuereinrichtung 32, ob die Kurbelwelle 13 in der vorbestimmten Ruhelage-Drehwinkelposition ist oder in der einen oder anderen Drehrichtung davon herausgedreht wurde durch ein von dem Planetengetriebe 4 auf die Kurbelwelle gegebenenfalls einwirkenden Drehmoment.In the second operating mode of the control device 32 , the angular position position transmitter 8 reports whether the crankshaft 13 is in the predetermined rest position rotational angular position or has been turned out in one or the other direction of rotation thereof by a torque possibly acting on the crankshaft from the planetary gear 4 .
Die erste elektrische Maschine 2 ist von der Steuereinrichtung 32 derart ansteuerbar, daß sie jeweils ein elektrisches Drehmoment erzeugt, durch welches sie am Planetengetriebe 4 weitgehend drehmomentfrei bleibt, das heißt, daß das Planetengetriebe 4 auf sie kein wesentliches Drehmoment ausüben kann, so daß das Planetengetriebe 4 auch auf die Kurbelwelle 13 in der vorbestimmten Ruhelage-Drehwinkelstellung kein wesentliches Drehmoment ausüben kann. Damit werden nachteilige Zuckelbewegungen der Kurbelwelle 13 vermieden.The first electrical machine 2 can be controlled by the control device 32 in such a way that it generates an electrical torque, by means of which it remains largely torque-free on the planetary gear 4 , that is to say that the planetary gear 4 cannot exert any significant torque on it, so that the planetary gear 4 can also exert no significant torque on the crankshaft 13 in the predetermined rest position rotational angle position. Adverse jerking movements of the crankshaft 13 are thus avoided.
In Fig. 1 ist der Winkellagenpositionsgeber 8 mit der Kurbelwelle 13 gekoppelt, beispielsweise elektromagnetisch oder kapazitiv oder in anderer bekannter Weise. Der Winkellagenpositionsgeber 8 kann einen ortsfesten Sensor 8-1 und ein damit zusammenwirkendes Element 8-2 oder eine Markierung an der Kurbelwelle 13 aufweisen.In Fig. 1, the angular position encoder 8 is coupled to the crankshaft 13 , for example electromagnetically or capacitively or in another known manner. The angular position encoder 8 can have a fixed sensor 8-1 and an element 8-2 interacting therewith or a marking on the crankshaft 13 .
Gemäß anderen Ausführungsformen braucht jedoch der Winkellagenpositionsgeber 8 nicht mit der Kurbelwelle 13 gekoppelt zu sein. Die gleiche Funktion kann erreicht werden, wenn der Winkellagenpostionsgeber 8 mit einem anderen Element funktionsmäßig zusammenwirkt, welches mit der Kurbelwelle 13 in Drehantriebsverbindung ist, beispielsweise dem Planetenträger 10 des Planetengetriebes 4 oder einem Riemenantrieb oder Kettenantrieb des Verbrennungsmotors 1.According to other embodiments, however, the angular position encoder 8 need not be coupled to the crankshaft 13 . The same function can be achieved if the angular position position sensor 8 cooperates functionally with another element which is in rotary drive connection with the crankshaft 13 , for example the planet carrier 10 of the planetary gear 4 or a belt drive or chain drive of the internal combustion engine 1 .
Es ist ersichtlich, daß zusätzlich zu einem Winkelpositionsgeber 8 auch andere Sensoren und Meßeinrichtungen verwendet werden können, insbesondere Drehmomentsensoren an der Kurbelwelle 13 oder an einem anderen mit ihr in Drehantriebsverbindung stehenden Element, z. B. an der Sonnenradwelle 16, um in der zweiten elektrischen Maschine 2 ein Drehmoment zu erzeugen, durch welches die Kurbelwelle 13 in ihrer vorbestimmten Ruhelage-Drehwinkelposition gehalten oder bei Auslenkungen daraus in sie zurückgedreht wird. Hier besteht die Möglichkeit, nicht erst bei Abweichungen von der Ruhelage-Drehwinkelposition, sondern bereits vorher bei einer Tendenz hierfür entgegenzuwirken durch ein kompensierendes elektrisches Drehmoment in der ersten elektrischen Maschine 2.It can be seen that, in addition to an angular position sensor 8 , other sensors and measuring devices can also be used, in particular torque sensors on the crankshaft 13 or on another element connected to it in rotary drive, e.g. B. on the sun gear shaft 16 to generate a torque in the second electrical machine 2 , by means of which the crankshaft 13 is held in its predetermined rest position rotational angle position or is rotated back into it at deflections therefrom. Here there is the possibility of counteracting not only in the event of deviations from the rest position angle of rotation position, but also beforehand if there is a tendency to do so by means of a compensating electrical torque in the first electrical machine 2 .
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Kurbelwelle 13 nicht genau in Ruhelage-Drehwinkelposition gehalten, sondern innerhalb eines vorbestimmten Ruhelage-Drehwinkelbereiches. In den Patentansprüchen umfaßt der Begriff Ruhelage- Drehwinkelposition auch einen solchen Toleranzbereich von z. B. maximal +/- 15°.According to another embodiment, the crankshaft 13 is not held exactly in the rest position angle of rotation position, but within a predetermined rest position rotation angle range. In the claims, the term rest position angle of rotation position also includes such a tolerance range of z. B. maximum +/- 15 °.
Der Verbrennungsmotor 1 kann ein Ottomotor oder Dieselmotor mit einer Kurbelwelle sein.The internal combustion engine 1 can be a gasoline engine or a diesel engine with a crankshaft.
Das Schleppmoment der ersten elektrischen Maschine 2 steigt mit zunehmender Drehzahl, und das Massenträgheitsmoment dieser ersten elektrischen Maschine 2 ist um so größer, je größer Beschleunigungs- oder Verzögerungsdrehmomente im Ausgleichsgetriebe 4 sind. Zu deren Kompensierung in der ersten elektrischen Maschine erzeugte elektrische Drehmomente sind somit drehzahl-, drehrichtungs-, beschleunigungs- und verzögerungsabhängig. Alle diese Kriterien werden gemäß der Erfindung auf einfache Weise gleichzeitig dadurch berücksichtigt, daß der Winkelpositionsgeber 8 der Steuereinrichtung 2 in der genannten Weise mitteilt, ob die Kurbelwelle 13 bei abgeschaltetem Verbrennungsmotor in der vorbestimmten Ruhelage-Drehwinkelposition ist oder in der einen oder anderen Drehrichtung davon herausgedreht wurde.The drag torque of the first electrical machine 2 increases with increasing speed, and the mass moment of inertia of this first electrical machine 2 is greater, the greater the acceleration or deceleration torques in the differential gear 4 . Electrical torques generated in the first electrical machine to compensate for this are therefore speed, direction of rotation, acceleration and deceleration dependent. All of these criteria are taken into account in a simple manner at the same time in accordance with the invention in that the angular position transmitter 8 informs the control device 2 in the manner mentioned whether the crankshaft 13 is in the predetermined rest position angular position when the internal combustion engine is switched off or in one or the other direction of rotation has been.
Claims (4)
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