DE202004006467U1 - Hybrides Antriebssystem mit einer steuerbaren stufenlosen Übersetzung der Antriebsleistung aus mehreren Antrieben durch eine komplexe Kombination derselben - Google Patents

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Abstract

Hybrides Antriebssystem mit einer steuerbaren stufenlosen Übersetzung der Antriebsleistung aus mehreren Antrieben durch eine komplexe Kombination derselben, umfassend:
– mindestens eine elektrische Antriebseinrichtung (200) als ersten Antrieb des Hybridsystems;
– mindestens eine Verbrennungskraftmaschine (400), die mit herkömmlichem Kraftstoff arbeitet, als zweiten Antrieb des Hybridsystems;
– mindestens eine automatische Kupplung (300) zwischen der elektrischen Antriebseinrichtung (200) und der Verbrennungskraftmaschine (400);
– mindestens ein stufenloses Getriebe (800) mit kontinuierlich variabler Übersetzung, das eine weitere Antriebseinrichtung zum Selbstantrieb aufweist;
– mindestens eine Steuereinrichtung (100) zur Steuerung der Zusammenwirkung der elektrischen Antriebseinrichtung (200), der Verbrennungskraftmaschine (400) und der automatischen Kupplung (300).

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein hybrides Antriebssystem mit einer steuerbaren stufenlosen Übersetzung der Antriebsleistung aus mehreren Antrieben durch eine komplexe Kombination derselben nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung ein Geschwindigkeitswechsel kontrollierbares komplexes Antriebsystem, das durch erneute Ordnungskombination und hoch effektives bzw. benzinsparsames Antriebsystem, beim Fahren in verschiedenen Gelände und bei der Wartung und Instandhaltung des Automobils zum Gunsten macht; darüberhinaus kann es die Schädigung zu Teile und Komponente, die keine Wartung und Instandhaltung benötigten, vermeiden.
  • Durch hoch entwickelte Zivilisation ist das menschliche Leben viel bequemer und zivilisiert geworden, dafür müssen aber alle Lebewesen der Erde Ihre Existenz auf Spiel setzen. Zum Beispiel: Wegen dem Verschwinden der Ozonschicht müssen alle, sogar den Menschen selbst inklusiv, vor Schaden der Ultraviolett schützen. Das Ozonloch macht die Temperatur der Erde erhöht, sodass merkwürdiges Wetter wie Junischnee vorkommt. Infolgedessen müssen alle Lebewesen unter dieser von Menschen erzeugten Lage leben, sich daran gewöhnen und ertragen. Falls die Menschen solche Situation nicht in Bewusstsein nehmen und verbessern, werden sicherlich unsere Nachkommen zur Katastrophe gebracht. So was wollen wir nicht sehen.
  • Nach der Untersuchung, die bisherige Umweltverschmutzung der Erde kommt hauptsächlich aus dem von Menschen im Verkehr genutzten Brennstoff her. Die Verschmutzung folgt dem Verkehrsmittel, wohin es geht; somit wurde die Verschmutzung direkt auf alle Ecke der Erde verbreitet. Die Flugzeuge verspritzen Brennstoff in der Luft, der später auf Erde und Ozean fällt; solche dreidimensionale Verschmutzung verschlechtert schnell die Naturbedingungen. Die Seeschiffe entladen die Brennstoff-Abfälle direkt ins Meer und somit beeinflussen die Lebewesen des Meers. Auf o.g. Gründe, suchen die Menschen nach der Ersatzenergie oder einer Methode, wie man mit wenigstem Betrag der bisher genutzten Brennstoffe zu gleicher Effektivität führen kann. Deswegen wurde in letzten 20 Jahren das Umweltbewußtsein immer wichtiger im Betracht genommen. Wissenschaftler und Biologen strengen sich an, wie wir die menschliche Zivilisation weiterhin auf der Spitze bringen, ohne das Tempo der Fortschritt zu beeinflussen, und außerdem immer noch umweltbewußt bleiben. Somit wurden die Elektro-Automobile entwickelt, das Nutzen der Solarenergie und Erfindung des Anthrazites..etc., alle diese beweisen die Anstrengung der Menschen nach der Harmonisierung der Umwelt und Zivilisation.
  • Die bisher bekannten Techniken, alle nutzen eine einzelne Energiequelle, z.B. Dieselmotor, Benzinmotor, Solarenergie-System, Elektro-Antriebsystem usw.; von diesen o.g. Energiequellen, manche bringen guten Antriebseffekt, haben lange Haltbarkeit, aber auch Umweltprobleme; manche sind umweltfreundlich, aber ungenügend in Antriebsleistung. Andererseits, versuchen wir mit den Elektro- und Solarenergie-Automobile, die traditionellen Brennstoffmotoren zu ersetzen; jedoch sind die Antriebseffektivitäten dieser neuen Energiequellen begrenzt. So daß mit einzelner Energiequelle gehen wir nicht weiter. Nach großer Anstrengung wurde neues Konzept bzw. neue Technik entwickelt; die guten Antriebseffekt und lange Haltbarkeit bringt, außerdem noch umweltfreundlich; sei ein großer Durchbruch in Technik und Konzept.
  • Aus der taiwanesischen Patentanmeldung 91111620, die Anordnung jeder Energiequelle wie folgendes: siehe nach Bild 1, ein Entwurf von Antriebsapparatskomplex der bisher bekannten Technik. Die Anordnung jener bekannten Technik wie gefolgt, i.a. ein konstanter Kopplungsmechanismus vom Autokontrollapparat 300A und elektrische Antriebseinrichtung 200A, der die Elektrizität als Antrieb benutzt. Falls er einen größeren Antriebs-Output benötigt, wird zum Autokontrollapparat 300A zusätzlich noch ein Brennstoff-Antriebsapparat ergänzt. Jedoch zum Starten jenes Brennstoff-Antriebsapparates benötigt eine integrierte Antriebshilfseinrichtung 500A. Beim Antriebsmangel kann der integrierte Antriebshilfseinrichtung 500A zur Hilfe des Antriebes werden. Wegen solcher Installierung muss die elektrische Antriebseinrichtung bei der Wartung und Instandhaltung des fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel-Apparates 320A innen vom Autokontroll-Apparat 300A vor der Wartung des Apparates 320A demontiert werden. Solche Prozedur ist bei der Wartung und Instandhaltung sehr unpraktisch und uneffektiv. Andererseits, nach mehrfachen Demontierungen der elektrischen Antriebseinrichtung 200A wird der Apparat wahrscheinlich beschädigt. Deswegen versuchen wir mit dieser Erfindung o.g. Mangel zu korrigieren und mit fortgeschrittenem Antriebsystem die Effektivität des Apparatkomplexes zu erhöhen.
  • Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechsel kontrollierbares komplexes Antriebsystem, dessen erster Zweck sei mit dem fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel-Apparat die Effektivität des Antriebes zu erhöhen. Im Vergleich zum traditionellen Getriebe-Geschwindigkeitswechsel- Apparat benutzt der Apparat einen fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel-Mechanismus, somit die Effektivität des Antriebes erhöht wird.
  • Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechsel kontrollierbares komplexes Antriebsystem, dessen zweiter Zweck sei zum Gunsten der Wartung und Instandhaltung die bisher bekannte Technik zu modifizieren. Bei bisher bekannter Technik versteckt sich der fortlaufende Geschwindigkeitswechsel-Apparat in einem Autokontroll-Kopplungsapparat. Deswegen müssen bei der Wartung und Instandhaltung der äußere elektrische Antriebseinrichtung und manche Komponente des Autokontroll- Kopplungsapparates vorher demontiert werden; solche Prozedur kostet viele Zeit. Außerdem, falls bei der Demontierung manche Apparatur oder Komponente beschädigt wurde, wird es auch zu großem Verlust führen. Deswegen wird bei dieser Erfindung zum Gunsten der Wartung und Instandhaltung eine Modifikation beim fortlaufenden Antriebsapparat geführt.
  • Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechsel kontrollierbares komplexes Antriebsystem, dessen dritter Zweck sei Energiesparen. Diese Erfindung hat zum Energiesparen den traditionellen Brennstoffmotor mit Elektromotor kombiniert; z.B. unter bestimmter Lage wird nur Elektroantrieb benutzt, oder der Brennstoffmotor nur bei hohem Leistungsbedarf; somit wird die Energie gespart.
  • Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechsel kontrollierbares komplexes Antriebsystem, dessen vierter Zweck sei Umwelt zu schützen. Wie o.g. Beispiel, falls nur Elektroantrieb benutzt wurde oder der Brennstoffmotor nur mit weniger Verschmutzung, dann wird keine große Menge des Abgases, der unsere Umwelt verschmutzt, in die Luft entladen. Falls die meisten Verkehrsmittel diese Erfindung benutzen, werden jährlich die Schäden zur Umwelt vermindert; somit die Umwelt zu schützen.
  • Ein Geschwindigkeitswechsel kontrollierbares komplexes Antriebsystem, kombiniert mehrere Energiequelle zum Antrieb-Komplex; dieses Antrieb-Komplex-System beinhaltet: mind. eine elektrische Antriebseinrichtung mit Elektrizität als erste Antriebsquelle, mind. einen Brennstoff-Antriebsapparat mit üblichem Brennstoff als zweite Antriebsquelle, mind. einen Autokontroll-Kupplungsapparat zur Kontrolle der Kopplung zwischen Brennstoff-Antriebsapparat und elektrische Antriebseinrichtung, mind. einen fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel-Apparat reguliert durch elektrische Antriebseinrichtung, mind. eine integrierte Antriebshilfseinrichtung in Serie Schaltung mit Brennstoff-Antriebsapparat und Autokontroll-Kopplungsapparat zum Schnellstarten des Brennstoff-Antriebsapparates und Funktion als Generator zur Regulierung der Lauflasten nach Fahren des Brennstoff-Antriebsapparates und als Antriebshilfseinrichtung beim Bedarf größeres Antrieb-Output, mind. eine Steuereinrichtung zur Regulierung der Zusammenwirkung von elektrischer Antriebseinrichtung, Brennstoff-Antriebsapparat und Autokontroll-Kopplungsapparat. Somit wird der Kopplungsmechanismus dieses Antriebskomplexes und Elektroantriebes bzw. Antrieb des Elektromotors energiesparsam und umweltfreundlich; der beinhaltet: Lauf ohne Trägheitsgeschwindigkeit beim Motorstopp, Rücknahme kinetischer Energie beim Bremsen, Verminderung des transitorischen Status und Lauf in niedrigem Drehgeschwindigkeit-Last- Bereich, kombiniert mit Rein-Elektroantrieb, max. Beschleunigung und Antrieb-Hilfsfunktion. Diese Erfindung hat Elektrizität und Brennstoff beide Energiequelle kombiniert und somit den Zweck in Energiesparen und Umweltschutz erreicht.
  • Folgendes Beispiel in Praxis mit beigefügten Abbildungen wird den Zweck, die Merkmale und Funktionen dieser Erfindung weiterhin gut erläutert:
  • Kurze Beschreibung der Abbildungen
  • 1 Entwurf des Antriebkomplexes bisheriger Technik
  • 2 Entwurf des ersten Durchführungsbeispiel dieser Erfindung
  • 3 Gleichbrennstoff-Verbrauch-Diagramm eines typischen Automotors
  • 4 Entwurf des fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystems mit Vförmigen Riemen
  • 5 Entwurf des elektromagnetisch fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystem
  • 6 Vergleichsdiagramm der Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnisse zwischen elektromagnetisch fortlaufendem Geschwindigkeitswechsel- Antriebsystem und CTX-System
  • 7 Antrieb-Vergleichsdiagramm zwischen elektromagnetisch fortlaufendem Geschwindigkeitswechsel- Antriebsystem und 3-stufigem automatischen Geschwindigkeitswechselsystem
  • 8 Brennstoff-Verbrauch-Vergleichsdiagramm bei gleicher Geschwindigkeit zwischen elektromagnetisch fortlaufendem Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystem und 3-stufigem automatischen Geschwindigkeitswechselsystem
  • 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung. Die Erfindung betrifft ein Geschwindigkeitswechsel kontrollierbares komplexes Antriebsystem; kombiniert mit mehreren Energiequellen, deren Zusammenwirkungen als Antrieb zu einer Art Komplex wirken. Dieses wird im weiteren auch als Hybridsystem bezeichnet. Die Energiequellen sind Elektrizität, Kraftstoff, Solarenergie usw. Diese Erfindung nimmt die Kombination von Elektrizität und Kraftstoff als Beispiel. Der komplexe Antriebsapparat beinhaltet: mindestens eine elektrische Antriebseinrichtung 200, als erste Antriebsquelle vom Apparat, der die Elektrizität als Antrieb nutzt, z.B. Elektromotor, außerdem diese elektrische Antriebseinrichtung 200 besitzt eine Motorsteuerung 210; mindestens eine Verbrennungskraftmaschine 400, als zweite Antriebsquelle vom Apparat, der normalen Kraftstoff (Benzin, Diesel) als Brennstoff verwendet, z.B. ein Motor, außerdem besitzt die Verbrennungskraftmaschine 400 eine Motorsteuerung 410; mindestens eine automatische Kupplung 300, die den Kopplungsmechanismus zwischen der Verbrennungskraftmaschine 400 und der elektrische Antriebseinrichtung 200 reguliert. Die Kupplung 300 besitzt eine Autokontroll-Kupplung 310 (Auto-control-clutch), die bei Kupplung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 400 und der elektrische Antriebseinrichtung 200 strukturell hilft. Obwohl die beiden Energiequellen in Serie geschaltet sind, kann das System auch wie in paralleler Schaltung funktionieren.
  • Erstens: Die Verbrennungskraftmaschine 400 arbeitet nicht. Die Kupplung 300 bleibt getrennt. Der Antrieb von der elektrischen Antriebseinrichtung 200 kann durch das stufenlose Getriebe mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung 800 ausgeben werden. Zweitens: Die elektrische Antriebseinrichtung 200 arbeitet nicht. Die elektrische Antriebseinrichtung 200 kann zum einfachen Schwungrad abwechseln, nun bleibt die Kupplung 300 verbunden. Der Antrieb von der Verbrennungskraftmaschine 400 kann durch die Kupplung 300 und die elektrische Antriebseinrichtung 200 kombiniert werden und dann durch das stufenlose Getriebe mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung 800 ausgeben werden. Drittens: die Verbrennungskraftmaschine 400 und die elektrische Antriebseinrichtung 200 arbeiten beide. Nachdem die Drehgeschwindigkeiten von beiden synchronisiert sind, schließt die Kupplung 300. Sobald die beiden Antriebe zum Komplex gebracht wurden, wird durch das stufenlose Getriebe mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung 800 Leistung beider ausgeben. Viertens: Die elektrische Antriebseinrichtung 200 kann als Generator abwechseln, nun bleibt die Kupplung 300 verbunden. Der Antrieb durch die Verbrennungskraftmaschine 400 kann durch die Kupplung 300 und die elektrische Antriebseinrichtung 200 kombiniert werden und durch die elektrische Antriebseinrichtung 200 die Batterien wieder aufladen.
  • Das Hybridsystem umfasst weiterhin einen fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel-Apparat bzw. ein stufenloses Getriebe 800, dessen Antrieb durch die elektrische Antriebseinrichtung 200 fortlaufend abgegeben wurde. Dieser Apparat besitzt ein Antriebsscheibenpaar 810 und ein Abtriebsscheibenpaar 820, jedes Paar besitzt eine bewegliche Scheibe, im folgenden vorderes Mobil-Rad 812 und hinteres Mobil-Rad 822, und eine feste unbewegliche Scheibe, im folgenden vorderes Fest-Rad 811 und hinteres Fest-Rad 821. Die beweglichen Räder 812,822 von Antriebsscheibenpaar 810 und Abtriebsscheibenpaar 820 stehen mit den Fest-Rädern 811, 821 symmetrisch in entgegengesetzter Richtung und sind durch einen V-förmigen Riemen miteinander verbunden.
  • Eine integrierte Antriebshilfseinrichtung 500, die mit der Kupplung 300 in Serie geschaltet ist, in deren Schaltung der Verbrennungskraftmaschine 400 dazwischen liegt. Die integrierte Antriebshilfseinrichtung 500 beinhaltet ein Anlauf-Generator 510, eine multiphasige Elektrizität-Transform-Einheit bzw. einen Leistungsschalter 520 und eine Batteriesteuereinheit 530. Somit kann sie schnell die Verbrennungskraftmaschine 400 starten. Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 400 kann die integrierte Antriebshilfseinrichtung 500 in den Generatorbetrieb wechseln und/oder die Lauflasten der Verbrennungskraftmaschine 400 regulieren. Beim Bedarf eines erhöhten Leistungsoutputs kann die integrierte Antriebshilfseinrichtung 500 als Antriebshilfe eingesetzt werden.
  • Das Hybridsystem umfasst weiterhin mindestens eine Steuereinrichtung 100, die die Zusammenwirkungen der elektrischen Antriebseinrichtung 200, der Verbrennungskraftmaschine 400, der integrierten Antriebshilfseinrichtung 500 und der Kupplung 300 des komplexen Antriebsystems kontrolliert. Somit wird der Antrieb durch die elektrische Antriebseinrichtung 200 mit jedem Apparat parallel geschaltet, und mit dem das stufenlose Getriebe mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung 800 in Serie geschaltet, als Antrieb von einem Diifferential 600 und mehreren Rädern 700 bzw. einem Rückwärtsgang-Mechanismus 900 für das Autofahren in verschiedenen Gelände.
  • Nach o.g. Beispiel sind der fortlaufende Geschwindigkeitswechsel-Apparat 800 und elektrische Antriebseinrichtung 200 ständig verbunden, die Verbrennungskraftmaschine 400 und die Autokontroll-Kupplung 310 der Kupplung 300 hingegen zunächst getrennt; die brauchen Kupplung 300 zur mobilen Verbindung, d.h. wenn das Automobil mehr Antrieb benötigt, können die sofort mit Verbrennungskraftmaschine 400 parallel geschaltet werden und umgekehrt. Weiterhin, bei ungenügendem Antrieb und wenn mehr Antrieb von der Verbrennungskraftmaschine 400 benötigt wird, kann die integrierte Antriebshilfseinrichtung 500 durch den Anlauf-Generator 510 die Verbrennungskraftmaschine 400 schnell starten. Nach dem Anlauf der Verbrennungskraftmaschine 400 wird die integrierte Antriebshilfseinrichtung 500 durch die multiphasige Elektrizität-Transform-Einheit 520 zur Funktion als ein Generator abwechseln, und die Lauflasten der Verbrennungskraftmaschine 400 regulieren. Wenn der Antriebsapparat einen größeren Antrieb-Output benötigt, wird die integrierte Antriebshilfseinrichtung 500 wiederum durch die multiphasige Elektrizität-Transform-Einheit 520 zur Funktion als Antriebshilfe abwechseln. Die integrierte Antriebshilfseinrichtung 500 versorgt über die Batteriesteuereinheit 530 beim Anlauf die Verbrennungskraftmaschine 400 die mit Strom. Im normalen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 400 wirkt diese mit der multphasigen Elektrizität-Transform-Einheit 520 zusammen, um überschüssigen Strom in die Batterien zurückzuleiten und diese wieder aufzuladen.
  • Im anderen Beispiel dieser Erfindung spielt die integrierte Antriebshilfseinrichtung 500 auch eine unwesentliche Rolle. Denn die Verbrennungskraftmaschine 400 selbst kann auch ein Anlaufsystem zusätzlich ergänzt werden, und muß nicht unbedingt durch die integrierte Antriebshilfseinrichtung 500 starten. Andererseits, der fortlaufende Geschwindigkeitswechsel-Apparat 800 kann durch eigenen elektrische Antriebseinrichtung oder Öldruck-Apparat die beiden beweglichen Räder bewegen.
  • Folgendes sei die Erläuterung für das stufenlose Getriebe mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzung nach dieser Erfindung. Nachdem erstes Antriebsystem erfunden wurde, wissen wir, der Geschwindigkeitswechsel-Mechanismus mit festgelegter Zahnnummer sei nur ein Kompromiß zur Nutzung. Seit Anfang dieses Jahrhunderts strengen die Ingenieure sich an, auf der Suche nach idealen Antrieb-Mechanismus – stufenlosen Geschwindigkeitswechsel-Antrieb oder kontinuierlichen Geschwindigkeitswechsel-Antrieb (KGA), um einen richtigen und fortlaufenden Antrieb zu erhalten. Die Erforschung damals umfaßt 3 Gebiete: mechanisch, hydrodynamisch und elektrisch. Eigentlich, die Konzepte über Antriebe heutzutage sind in jener Zeit schon festgestellt. Aber beim vorherigen stufenlosen Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystem kommen immer 3 Probleme vor: Haltbarkeit, Effektivität und Systemkontrolle, die machen das System ziemlich unpraktisch. Außerdem, wegen des Fortschritts des Getriebe-Systems und dessen einfacher, preiswerter Eigenschaft wurde es zum meist angenommenen Antrieb-System. Jedoch, heutzutage muß die Automobil-Industrie mit noch strengeren Gesetze konfrontieren, wurde die Effektivität des Motors auf wichtigeren Platz gesetzt. Allmählich wird das stufenlose Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystem, das größeren Antriebsanteil und kontinuierliche Geschwindigkeitswechsel-Vorteile besitzt, immer wichtiger in Betracht genommen. Andererseits haben materielle und Herstellungstechnik, Mikrocomputer-Kontroll, stufenloses Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystem großen Fortschritt gemacht.
  • Siehe nach 3, Gleichbrennstoff-Verbrauch-Diagramm eines typischen Automotors. Folgende sind die Begriffe einiger Eigennamen: Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis(R), sei Drehgeschwindigkeit-Verhältnis von Input / Output, beim Automobil jeder Gang sei es ein fester Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis-Output; maximales Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis (Rmax), sei es der maximale Wert des Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnises von Antriebsystem; minimales Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis (Rmin), sei es der minimale Wert des Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnises von Antriebsystem; Antrieb-Verhältnis (Rmax/Rmin), sei es der Bereich des Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnises von Antriebsystem. Sodaß beim 4-gängigen Getriebe-Geschwindigkeitswechselsystem, der 1. Gang sei maximaler Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis-Output, der 4. Gang sei minimaler Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis-Output, das System erhält nur 4 Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnisse; das fortlaufende Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystem hat dagegen nur Beschränkung auf max. und min. Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis, im Bereich zwischen diesen beiden Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnisse kann jedes Geschwindigkeitsreduzierungs- Verhältnis erreichen; außerdem hat größeren Antrieb als Getriebe-System, kann sogar bis 6 erreichen. 3, auf Abszisse sei Motor-Drehgeschwindigkeit, auf Ordinate die Motor-Drehkraft. Der tiefste Punkt der Kurve auf Figur, sei GleichBrennstoff-Verbrauchskurve A, ist der effektivste Bereich des Motorlaufs. Wenn ein Motorlauf auf die ideale Verbrauchskurve fällt, dann bekommt der auch die beste Leistung; dies kann das traditionelle Getriebe-System nicht erreichen. Z.B. die Kurve B des manuell 4-Gang-Getriebe-Systems ist weit von dem besten Verbrauchsbereich und idealer Verbrauchskurve C entfernt. Außerdem wegen der Beschränkung vom festen Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis und Antriebsverhältnis-Bereich kann es möglicherweise nie an die ideale Verbrauchskurve C näher kommen. Das fortlaufende Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystem kann mit größerem Antriebsverhältnis und Fortlaufend-Geschwindigkeitswechsel-Eigenschaft durch Kurve D an die ideale Verbrauchskurve näherkommen. Zusätzlich bietet der kontinuierliche Antrieb-Output eine gute Steuerbarkeit, deswegen wurde das fortlaufende Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystem zum meist angenommenen Antriebsystem und weit verwendet.
  • Siehe nach 4, Entwurf des fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystem mit Vförmigen Riemen. Dieser Apparat 800 besitzt ein Antriebsscheibenpaar 810, ein Abtriebsscheibenpaar 820 und einen V-förmigen Riemen. Das Antriebsscheibenpaar 810 hat ein Vorderes Fest-Rad 811 und ein Vorderes Mobil-Rad 812, und das vordere Mobil-Rad 812 besitzt eine vordere Mobil-Rad-Fläche 8121; das Abtriebsscheibenpaar 820 hat ein Hinteres Fest-Rad 821 und ein Hinteres Mobil-Rad 822, das hintere Mobil-Rad 822 besitzt eine hintere Mobil-Rad-Fläche 8221. Der V-förmige Riemen umfaßt das Antriebsscheibenpaar 810 und Abtriebsscheibenpaar 820, besitzt eine Antriebsfunktion. Falls das Antriebsscheibenpaar 810 als antreibendes Rad funktioniert, das Abtriebsscheibenpaar 820 als angetriebenes Rad, der Vförmige Riemen 830 überquert die vordere erste Stelle X der jenen vorderen Mobil-Rad- Fläche 8121 vom vorderen Mobil-Rad 812 des Antriebsscheibenpaares 810, und die hintere erste Stelle X' der jenen hinteren Mobil-Rad- Fläche 8221 vom hinteren Mobil-Rad 822 des Abtriebsscheibenpaares 820. Nach dem Anlauf wird der Platz des V- förmigen Riemens 830, wegen der Gegenbewegung von vorderem Mobil-Rad 812 und hinterem Mobil-Rad 822 auf jeden Achsen, auf vorderer Mobil-Rad- Fläche 8121 und hinterer Mobil-Rad- Fläche 8221 geändert. Wegen solcher Platzänderung, außerdem sind vordere Mobil-Rad- Fläche 8121 und hintere Mobil-Rad- Fläche 8221 beide Schräge, somit wird der fortlaufende Geschwindigkeitswechsel-Mechanismus hergestellt. Dieser Antrieb wurde durch die Reibkraft zwischen dem V- förmigen Riemen 830 und vorderer Mobil-Rad- Fläche 8121 und hinterer Mobil-Rad- Fläche 8221. Wenn der V- förmige Riemen 830 sich zur vorderen zweiten Stelle Y der vorderer Mobil-Rad- Fläche 8121 und zur hinteren zweiten Stelle Y' der hinterer Mobil-Rad- Fläche 8221 bewegt, stehen das vordere Mobil-Rad 812 und hintere Mobil-Rad 822 auf der punktierten Linie von Figur, solcher Status wird definiert als Iststelle erzeugt vom max. Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis.
  • Siehe nochmals nach 2, die Gegenbewegung des vorderen Mobil-Rades 812 und hinteren Mobil-Rades 822 auf jeden Achsen wurde durch elektrische Antriebseinrichtung 200 reguliert. Folgendes wird die Zusammenwirkung von elektrische Antriebseinrichtung 200 mit dem fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystem erläutert. Siehe nach 5, Entwurf des elektromagnetisch fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel- Antriebsystem. Diese Erfindung benutzt ein elektromagnetisch fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystem(ECVT), das beinhaltet eine elektromagnetische Kupplung 171, eine Antriebswelle 172, ein Differentialapparat 173, eine Geschwindigkeitsreduzierung-Getriebe 174, eine Radwelle 175, eine Geschwindigkeitsreduzierung-Zwischenwelle 176, ein Stahlband 177, ein angetriebenes Rad 178 (inkl. Ein hinteres Mobil-Rad 1781, ein hinteres Fest-Rad 1782), eine Ölpumpe 178A, ein Antrieb-Rad 179 (inkl. Ein vorderes Mobil-Rad 1791, ein vorderes Fest-Rad 1792), eine Ölpumpe 179A und ein Vor-/ Rückwärts Abwechsel-Mechanismus 179B, und eine besondere elektromagnetische Kupplung 171, die mit kleinerem Volumen und wenigerer Masse (70% der traditionellen Kupplung) aber bessere Leistung und Steuerbarkeit anbietet; außerdem wird das Planetengetriebe durch synchronisierten Getriebe-Kupplungsmechanismus ersetzt. Die Ölpumpe 178A bietet den Öldruck zum Antrieb des hinteren Mobil-Rades 1781 bei Vor-/ Rückwärtsbewegung an. Die Ölpumpe 179A sei anderer Kanal, der den Öldruck zum Antrieb des vorderen Mobil-Rades 1791 bei Vor-/ Rückwärtsbewegung. Das ganze System wird durch Mikrocomputer kontrolliert, der max. Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis des fortlaufenden Geschwindigkeitswechsel-Antriebsystems sei 2.503, der min. Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis sei 0.497, Gesamtgewicht beträgt 45.4 Kg, ist ein Leichtgewicht-System.
  • Siehe nach 6, Vergleichsdiagramm der Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnisse zwischen elektromagnetisch fortlaufendem Geschwindigkeitswechsel- Antriebsystem ECVT (Electromagnetic Continuously Variable Transmission der Firma SUBARU, Japan) und CTX-System (Continuously Variable Trans.-Axle von Firma Ford, USA). Auf der Abzisse steht die Mobilgeschwindigkeit, auf der Ordinate die Motor-Drehgeschwindigkeit. Die punktierten Linien 181, 182, 183, 184 und 185 bedeuten Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnisse-Kurven von erstem, zweitem, drittem, viertem und fünftem Gang des Automobiles. Die Linie 186 bedeutet die Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis-Kurve des elektromagnetisch fortlaufendem Geschwindigkeitswechsel- Antriebsystems. Vor allen ist das Geschwindigkeitsreduzierungs- Verhältnis von der Linie, die nah an der horizontalen Achse liegt und von linksunten nach rechtsoben neigt, am kleinsten. Das Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis von der Linie, welche vom obersten nach rechtsoben neigt, am größten. Die Figur zeigt, daß die Kontroll-Strategie von ECVT im Vergleich mit CTX verschieden sei. Unter normaler Fahrt kann das Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis von beiden Systeme im Bereich zwischen max. und min. Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis variieren. Aber ECVT System ändert das Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis bei Ds-Wahl, nur wenn der Motor > 3000 rpm ist. Solcher Status wird bei Fahrt auf Rampe genutzt, um größeren Antrieb und Motorbremsen anzubieten.
  • Siehe nach 7, Antrieb-Vergleichsdiagramm zwischen elektromagnetisch fortlaufendem Geschwindigkeitswechsel- Antriebsystem und 3-stufigem automatischen Geschwindigkeitswechselsystem. Auf Abzisse steht die Autogeschwindigkeit, auf Ordinate die Antriebskraft. Die punktierten Linien 191, 192 und 193 bedeuten die Antriebslinien vom ersten, zweiten und dritten Gang bei automatischem Geschwindigkeitswechsel. Die von linksonen nach rechtsunten neigende Linie 194 ist die Antriebslinie von ECVT System. Dieses Vergleichsdiagramm zeigt, daß beide einfach zu bedienen sind; aber das ECVT bessere Steuerbarkeit und Kraftstoff-Verbrauchskurve besitzt. Der fortlaufende Antriebs-Output bringt dem ECVT System bessere Beschleunigung, die Werte wie folgendes:
  • Figure 00110001
  • Siehe nach 8, Brennstoff-Verbrauch-Vergleichsdiagramm bei gleicher Geschwindigkeit zwischen elektromagnetisch fortlaufendem Geschwindigkeitswechsel- Antriebsystem und 3-stufigem automatischen Geschwindigkeitswechselsystem. Auf Abzisse steht die Motor-Drehgeschwindigkeit(rpm), auf Ordinate die Drehkraft (kgf-m). Die näher am Ordinate liegende, von linksunten nach rechtsoben neigende Linie 201 ist die Kraftstoff-Verbrauchskurve des ECVT bei konstanter Geschwindigkeit. Unterhalb dieser Lienie, welche näher am Abzisse liegt und von linksunten nach rechtsoben neigt, die Linie 202 ist die Kraftstoff-Verbrauchskurve des 3-stufigen automatischen Geschwindigkeitswechsel-Systemes bei konstanter Geschwindigkeit. Wir sehen, daß der Motorlauf des ECVT Systemes in ökonomischerem Bereich liegt. Z.B. bei gleicher Motor-Drehgeschwindigkeit 3000 rpm, das 3-stufige automatische Geschwindigkeitswechsel-System erzeugt eine Drehkraft(kgf-m) von ca. 2.6 kgfm; ECVT System erzeugt eine Drehkraft(kgf-m) von ca. 5.7 kgf-m. Davon kann man sicherstellen, daß der Motor des ECVT Systemes viel effektiver sei.
  • Zusammengefaßt, im Vergleich mit bisher bekannten Techniken ist die Anordnung jedes Apparates von dieser Erfindung zur Wartung und Instandhaltung viel menschlicher. Es schutzt gleichzeitig anderen Teile vor unnötigen Beschädigungen, damit die Teile länger halten und bessere Leistung bringen; so sei ein Beweis der großer Fortschritt dafür. Andererseit, diese Erfindng benutzt das ECVT System, ein benzinsparsamer und hocheffektiver Apparat, das einen programmierbaren Motor besitzt. Dieser Motor kann je nach verschiedenen Gelände, Fahrgewohnheiten und Konditionen entsprechende Programme bzw. Parameter einstellen. Bei Einstellung auf Geschwindigkeitsreduzierungs-Verhältnis gewinnt es mehr Zeit dafür, um die Effektivität der Beschleunigung zu erhöhen. Außerdem, das ECVT System benutzt einen bidirektionalen Antrieb, d.h. der elektrische Antriebseinrichtung oder Öldruck-Antriebsapparat des o.g. das stufenlose Getriebe mit kontinuierlich veränderbarer Übersetzunges kann gleichzeitig das vordere und hintere Mobil-Rad betreiben; somit die Reaktion viel sensitiver wird. Zusammen mit dem Antriebskomlex dieser Erfindung macht das Fahren auf allen Gelände ein leichtes Spiel; es erfüllt wirklich die innovative Eigenschaft eines Patents.
  • Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle in den Ansprüchen angegebenen Ausgestaltungen.

Claims (10)

  1. Hybrides Antriebssystem mit einer steuerbaren stufenlosen Übersetzung der Antriebsleistung aus mehreren Antrieben durch eine komplexe Kombination derselben, umfassend: – mindestens eine elektrische Antriebseinrichtung (200) als ersten Antrieb des Hybridsystems; – mindestens eine Verbrennungskraftmaschine (400), die mit herkömmlichem Kraftstoff arbeitet, als zweiten Antrieb des Hybridsystems; – mindestens eine automatische Kupplung (300) zwischen der elektrischen Antriebseinrichtung (200) und der Verbrennungskraftmaschine (400); – mindestens ein stufenloses Getriebe (800) mit kontinuierlich variabler Übersetzung, das eine weitere Antriebseinrichtung zum Selbstantrieb aufweist; – mindestens eine Steuereinrichtung (100) zur Steuerung der Zusammenwirkung der elektrischen Antriebseinrichtung (200), der Verbrennungskraftmaschine (400) und der automatischen Kupplung (300).
  2. Hybrides Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (400) in Reihe zwischen einer integrierten Antriebshilfseinrichtung (500) und der Kupplung (300) angeordnet ist, wobei die integrierte Antriebshilfseinrichtung (500) als Schnellstarter für die Verbrennungskraftmaschine (400), als Generator zur Regulierung der Lauflasten im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine (400) und als Zusatzantrieb bei Bedarf einer erhöhten Antriebsleistung ausgebildet ist, und dass die Antriebshilfseinrichtung (500) von der Steuereinrichtung (100) angesteuert wird.
  3. Hybrides Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass elektrische Antriebseinrichtung (200) zu der Verbrennungskraftmaschine (400), der Kupplung (300) und dem stufenlosen Getriebe (800) in Reihe geschaltet ist, wobei als Energiequelle mindestens eine der folgenden vorgesehen ist, nämlich elektrischer Strom, Kraftstoff, Sonnenenergie und dergleichen.
  4. Hybrides Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Antriebseinrichtung (200) einen Motor und eine Motorsteuerung (310) umfasst.
  5. Hybrides Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung einer Antriebsleistung der Verbrennungskraftmaschine (400) die Kupplung (300) aktiviert wird, während im deaktivierten Zustand der Kupplung (300) die Verbrennungskraftmaschine (400) die Leistungsübertragung unterbrochen ist.
  6. Hybrides Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Verbrennungskraftmaschine (400) neben dem eigentlichen Motor eine Motorsteuerung (410) aufweist.
  7. Hybrides Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoff Benzin- oder Dieselkraftstoff ist.
  8. Hybrides Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (300) die Verbrennungskraftmaschine (400) und die elektrische Antriebseinrichtung (200) zwar in Reihe verbindet, jedoch eine Einrichtung zur Parallelschaltung der jeweiligen Antriebsleistungen aufweist.
  9. Hybrides Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Antriebshilfseinrichtung (500) beinhaltet einen Anlaufgenerator (510), einen mehrphasigen Leistungsschalter (520) und eine Batteriesteuereinheit (530) umfasst.
  10. Hybrides Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das stufenlose Getriebe (800) ein Antriebsscheibenpaar (810) und ein Abtriebsscheibenpaar (820) mit jeweils einer feststehenden Scheibe und eine relativ dazu bewegbaren Scheibe aufweist, wobei die feststehende Scheibe und die relativ dazu bewegbare Scheibe des Antriebsscheibenpaars (810) und die feststehende Scheibe und die relativ dazu bewegbare Scheibe des Abtriebsscheibenpaars (820) entgegengesetzt zueinander angeordnet und symmetrisch ausgebildet sind, dass ein V-förmiger Riemen (830) das Antriebsscheibenpaar (810) das Abtriebsscheibenpaar (820) antriebsmäßig koppelt, wobei der Riemen (830) zwischen den jeweiligen Scheiben geführt ist, und dass die weitere Antriebseinrichtung (900) zur Betätigung der bewegbaren Scheiben eine hydraulische oder elektrische Antriebseinrichtung ist.
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