DE4113386A1 - Combined power plant for motor vehicle - has specific fuel consumption, with drive from combustion engine and auxiliary unit, better than with combustion engine alone - Google Patents
Combined power plant for motor vehicle - has specific fuel consumption, with drive from combustion engine and auxiliary unit, better than with combustion engine aloneInfo
- Publication number
- DE4113386A1 DE4113386A1 DE4113386A DE4113386A DE4113386A1 DE 4113386 A1 DE4113386 A1 DE 4113386A1 DE 4113386 A DE4113386 A DE 4113386A DE 4113386 A DE4113386 A DE 4113386A DE 4113386 A1 DE4113386 A1 DE 4113386A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- combustion engine
- internal combustion
- fuel consumption
- drive device
- specific fuel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
- B60K6/46—Series type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
- B60K6/48—Parallel type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/02—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of driveline clutches
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
- B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
- B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hybridantriebsanord nung für Kraftfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine, ei ner Zusatzantriebseinrichtung, einer Einrichtung zum Ab zweigen von Überschußleistung der Brennkraftmaschine in einen der Zusatzantriebseinrichtung zugeordneten Speicher, und mit einer übergeordneten Steuereinrichtung für den Betrieb der Brennkraftmaschine und/oder den Betriebsmodus der Zusatzantriebseinrichtung.The invention relates to a hybrid drive arrangement tion for motor vehicles with an internal combustion engine, egg ner auxiliary drive device, a device for Ab branches of excess power of the internal combustion engine in a memory assigned to the additional drive device, and with a higher-level control device for the Operation of the internal combustion engine and / or the operating mode the auxiliary drive device.
Die Erfindung geht von einem Stand der Technik aus, wie er anordnungsgemäß in den DE-OS 23 09 680, 31 50 611 und 25 58 707 beschrieben ist. Der dort dargestellte Stand der Technik geht davon aus, daß ein Elektromotor über eine Kupplung oder fest mit dem Abtrieb verbunden ist und ein zweiter Antrieb über eine Brennkraftmaschine und eine Kup plung zu- der abschaltbar besteht. Weiterhin seien erwähnt die DE-OS 33 22 373 und die DE-OS 38 42 632. Besonders in den beiden zuletzt genannten Druckschriften wird als ein wesentliches Ziel von Hybridantrieben die Reduzierung des Kraftstoffverbrauches z. T. bei bestimmten örtlichen Gege benheiten genannt. Dabei zeichnet sich die DE-OS 38 42 632 durch einen besonders komplizierten Gesamtaufbau aus, denn der dort vorgestellte Hybridantrieb besteht aus einer Kernkraftmaschine, einer Elektromaschine, die sowohl als Motor und Generator laufen kann, einem mechanischen Schwungradspeicher und einem komplexen Überlagerungsge triebe, mit dem die Leistungen summiert oder aufgeteilt werden können. Besonders das in der DE-OS 38 42 632 er wähnte Hybridkonzept erscheint für einen Antrieb in einem Pkw zu kompliziert und damit zu teuer. Bei allen anderen Dokumenten, die von einem wesentlich einfacheren Hybrid konzept ausgehen (Brennkraftmaschine und Zusatzantriebs einrichtung treiben über ein Getriebe das Fahrzeug an), wird keine Anweisung gegeben, wie groß die Leistung der Zusatzantriebseinrichtung im Verhältnis zur Leistung der Brennkraftmaschine sein sollte, damit der in der DE-OS 30 22 373 erwähnte schlechte Wirkungsgrad der Brennkraft maschine ausgeschaltet wird und dafür ein rein elektri scher Antrieb möglich ist.The invention is based on a prior art as he according to the order in DE-OS 23 09 680, 31 50 611 and 25 58 707 is described. The status of the Technology assumes that an electric motor has a Coupling or fixed to the output and a second drive via an internal combustion engine and a coup plunging which can be switched off. Further should be mentioned DE-OS 33 22 373 and DE-OS 38 42 632. Especially in The last two publications mentioned is considered a The main goal of hybrid drives is to reduce the Fuel consumption z. T. in certain local areas called sameness. DE-OS 38 42 632 is distinguished through a particularly complicated overall structure, because the hybrid drive presented there consists of a Nuclear power machine, an electric machine that both as Motor and generator can run a mechanical Flywheel storage and a complex overlay ge drives with which the services are summed or divided can be. Especially that in DE-OS 38 42 632 he imagined hybrid concept appears for one drive in one Cars too complicated and therefore too expensive. With everyone else Documents from a much simpler hybrid concept run out (internal combustion engine and auxiliary drive device drive the vehicle via a gearbox), no instruction is given as to the performance of the Auxiliary drive device in relation to the performance of the Internal combustion engine should be so in the DE-OS 30 22 373 mentioned poor efficiency of the internal combustion engine machine is switched off and a purely electric drive is possible.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen einfachen Hybridan triebsstrang zu konzipieren, bei dem der Kraftstoffver brauch besonders im niedrigen Geschwindigkeitsbereich (bis ca. 50 km/h) deutlich reduziert werden kann.It is an object of the invention to provide a simple hybrid to design the drive train in which the fuel supply need especially in the low speed range (up to approx. 50 km / h) can be significantly reduced.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Auslegungsleistung (PE) der Zusatzantriebseinrichtung so gewählt ist, daß der spezifische Kraftstoffverbrauch für Leistungen unterhalb der Auslegungsleistung (PE) beim Betrieb von Brennkraftmaschine und Zusatzantriebseinrich tung günstiger ist als beim Antrieb durch die Brennkraft maschine alleine, und daß diese Auslegungsleistung be stimmt ist durch den Schnittpunkt der Kurve des tatsäch lich spezifischen Kraftstoffverbrauchs (beMOT) der Brennkraftmaschine und der Kurve des zulässigen spezifi schen Kraftstoffverbrauchs (be zul), wobei die letztge nannte Kurve definiert ist durchThis object is achieved in that the design power (P E ) of the additional drive device is chosen so that the specific fuel consumption for services below the design power (P E ) device in the operation of the internal combustion engine and additional drive device is cheaper than when driving by the internal combustion engine alone , and that this design performance be determined by the intersection of the curve of the actual specific fuel consumption (b eMOT ) of the internal combustion engine and the curve of the permissible specific fuel consumption (b e zul ), the latter curve being defined by
darin sindare in it
be Eck der minimale spezifische Kraftstoffverbrauch
bei der kleinsten fahrbaren Drehzahl der
Brennkraftmaschine,
η1 der Wirkungsgrad für die Umwandlung der mecha
nischen Energie der Brennkraftmaschine in die
Speicherenergie,
η2 der Wirkungsgrad für die Umwandlung der Spei
cherenergie in die Energie der Zusatzantriebs
einrichtung,
P die abgerufene Leistung,
PEck die maximale Leistung der Brennkraftmaschine
bei minimaler Betriebsdrehzahl.b e corner the minimum specific fuel consumption at the lowest mobile speed of the internal combustion engine,
η 1 the efficiency for the conversion of the mechanical energy of the internal combustion engine into the storage energy,
η 2 the efficiency for the conversion of the storage energy into the energy of the auxiliary drive device,
P the power called up,
P Eck is the maximum power of the internal combustion engine at minimum operating speed.
Bei diesem Lösungsprinzip ist die Zusatzantriebseinrich tung so ausgelegt, daß der Betrieb der Brennkraftmaschine im Teillastbereich mit sehr hohem spezifischen Kraftstoff verbrauch völlig ausgeschaltet werden kann.With this solution principle, the auxiliary drive device is tion designed so that the operation of the internal combustion engine in the partial load range with very high specific fuel consumption can be switched off completely.
Bei allen Brennkraftmaschinen, Diesel oder Otto, ist der
Bereich des niedrigen spezifischen Kraftstoffverbrauches
in der Nähe der Vollastlinie. Es ist durch ein entspre
chendes automatisches Getriebe anzustreben, daß der Motor
seine vom Kunden geforderte Leistung möglichst immer mit
maximalem Drehmoment und entsprechender (niedriger) Dreh
zahl bringt. Erreicht die Brennkraftmaschine bei dieser
Betriebsweise, die durch eine übergeordnete Steuereinrich
tung für eine Brennkraftmaschine und ein stufenloses Ge
triebe möglich wird, seine minimal fahrbare Betriebsdreh
zahl, so muß jetzt bei noch geringerer Leistungsanforde
rung durch den Kunden in den Teillastbetrieb gegangen wer
den. Dies ist bei heutigen Fahrzeugen und Brennkraftma
schinen für Geschwindigkeiten unter 70 bis 100 km/h erfor
derlich. D.h. gerade im innerstädtischen Bereich fährt der
Motor mit einem spezifisch hohen Verbrauch und mit ent
sprechender Umweltbelästigung. Dieser hohe spezifische
Verbrauch der Brennkraftmaschine wird vermieden durch die
dargestellte Hybridantriebseinrichtung. Ist die vom Kunden
gewünschte Leistung niedriger als die in Fig. 2 darge
stellte Eckleistung des Motors, so gibt es 2 Möglichkeiten:
1. Bei leerem Speicher liefert die Brennkraftmaschine
weiterhin ihre Eckleistung, die überschüssige Leistung
gegenüber der gewünschten Fahrleistung wird in einem Ener
giespeicher abgelegt (Fig. 3, Fall III)).
2. Bei vollem Speicher wird die Brennkraftmaschine abge
schaltet und die Leistung für die Zusatzantriebseinrich
tung aus dem Energiespeicher entnommen (Fig. 3, Fall VI)).With all internal combustion engines, diesel or Otto, the area of low specific fuel consumption is close to the full load line. It is to be striven for by a corresponding automatic transmission that the engine always delivers its performance required by the customer with maximum torque and corresponding (low) speed. Reaches the internal combustion engine in this mode of operation, which is made possible by a higher-level control device for an internal combustion engine and a continuously variable transmission, its minimally drivable operating speed, so the customer must now go into part-load operation with even lower performance requirements. In today's vehicles and internal combustion engines, this is necessary for speeds below 70 to 100 km / h. In other words, especially in inner-city areas, the engine runs with a specifically high consumption and with corresponding environmental pollution. This high specific consumption of the internal combustion engine is avoided by the hybrid drive device shown. If the power desired by the customer is lower than the corner power of the motor shown in Fig. 2, there are two options:
1. When the memory is empty, the internal combustion engine continues to deliver its corner power, the excess power compared to the desired mileage is stored in an energy storage ( FIG. 3, case III)).
2. When the memory is full, the internal combustion engine is switched off and the power for the additional drive device is removed from the energy store ( FIG. 3, case VI)).
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Beispiels und insbesondere der Fig. 1 bis 4 näher erläutert. Es zeigt:The invention is explained in more detail below using an example and in particular FIGS. 1 to 4. It shows:
Fig. 1 Schematisch eine Hybridantriebsanordnung, Fig. 1 shows schematically a hybrid drive assembly,
Fig. 2a zur Erläuterung der Beispiele ein Diagramm mit der Darstellung der Fahrwiderstandsleistung über der Fahrgeschwindigkeit, FIG. 2a for explaining examples of a graph showing the running resistance performance over the vehicle speed,
Fig. 2b ein Diagramm mit der Darstellung der Motorleistung über der Motordrehzahl, Fig. 2b is a graph showing the engine output to the engine speed,
Fig. 3 ein Gesamtleistungs-Verteilungsschaubild im Zusammenhang mit den beschriebenen Beispielen, und Fig. 3, a total power distribution diagram in connection with the described examples, and
Fig. 4 eine schematische Darstellung des spezifischen Verbrauches in einem Diagramm. Fig. 4 is a schematic representation of the specific consumption in a diagram.
Die Umwandlung von mechanischer Energie in Speicherenergie läßt sich nicht ohne Verluste durchführen. Auch die Rück wandlung der Speicherenergie in mechanische Energie ge schieht mit einem entsprechenden Wirkungsgrad. Allein da raus folgt schon, daß es nicht sinnvoll ist, die Zusatzan triebseinrichtung mit der Eckleistung der Brennkraftma schine auszulegen. Der Kraftstoffverbrauch für diese Lei stung ist dann am niedrigsten, wenn diese Leistung direkt dem Fahrzeug zur Verfügung steht ohne weitere Verluste durch Energieumwandlungen. Die Leistung der Zusatzan triebseinrichtung ergibt sich aus dem be-Kennfeld der verwendeten Brennkraftmaschine und dem Umwandlungswir kungsgrad mechanische Energie in Speicherenergie η1 bzw. Speicher- in mechanische Energie η2. Diese Leistung ergibt sich im wesentlichen als Schnittpunkt zweier Kurven, die in Fig. 4 dargestellt sind. Die eine Kurve entspricht dem Kraftstoffverbrauch im direkten Betrieb nur durch eine Brennkraftmaschine (beMot) und die zweite Kurve entspricht dem Kraftstoffverbrauch (bezul) eines hybridangetriebenen Fahrzeugs. Für den direkten Antrieb durch eine Brennkraftmaschine ergibt sich der Verbrauch ausThe conversion of mechanical energy into storage energy cannot be carried out without losses. The conversion of storage energy back into mechanical energy also takes place with a corresponding degree of efficiency. It only follows from this that it does not make sense to design the additional drive device with the corner power of the internal combustion engine. The fuel consumption for this power is lowest when this power is directly available to the vehicle without further losses due to energy conversions. The performance of the additional drive device results from the b e map of the internal combustion engine used and the conversion efficiency mechanical energy into storage energy η 1 or storage into mechanical energy η 2 . This performance essentially results from the intersection of two curves, which are shown in FIG. 4. One curve corresponds to the fuel consumption in direct operation only by an internal combustion engine (b eMot ) and the second curve corresponds to the fuel consumption (b ezul ) of a hybrid-powered vehicle. Consumption results for direct drive by an internal combustion engine
Qd = P · beMot · t (G1)Q d = Pb eMot · t (G1)
Für das mit einem Hybridantriebsstrang ausgestattete Fahrzeug ergibt sich der Verbrauch durch entsprechenden Taktbetrieb, der sich aus 2 Anteilen zusammensetzt.For that equipped with a hybrid powertrain Vehicle consumption results from the corresponding Cycle operation, which consists of 2 parts.
-
1. Brennkraftmaschine läuft, überschüssige Leistung wird
im Energiespeicher abgelegt (Fig. 3, Fall III)).
- 1. Brennkraftmaschine (1) → Kupplung (5) geschlossen → → Getriebe (3) → Rad (7),
- 2. Brennkraftmaschine (1) → Kupplung (5) geschlossen → → Generator (2) → Speicher (4),
- 1. Internal combustion engine ( 1 ) → clutch ( 5 ) closed → → gear ( 3 ) → wheel ( 7 ),
- 2. Internal combustion engine ( 1 ) → clutch ( 5 ) closed → → generator ( 2 ) → accumulator ( 4 ),
-
2. Speicher ist aufgeladen, Brennkraftmaschine ist
abgeschaltet, Fahrzeug wird mit Speicherenergie bewegt
(Fig. 3, Fall VI)).
Leistungsfluß: Speicher (4) → Motor (2) → Getriebe (3) → Rad (7).2. Storage is charged, internal combustion engine is switched off, vehicle is moved with storage energy ( FIG. 3, case VI)).
Power flow: memory ( 4 ) → engine ( 2 ) → gearbox ( 3 ) → wheel ( 7 ).
Hier entsteht ein Kraftstoffverbrauch nur im 1. Anteil.Here fuel consumption arises only in the 1st part.
Qt = PECK · beEck · t₁ (G2)Q t = P b · ECK eEck · t₁ (G2)
und die Speicherenergieand the storage energy
Wsp = (PEck - P) · η₁ · t₁ (G3)W sp = (P Eck - P) η₁ · t₁ (G3)
Für den 2. Bereich wird die Energie aus dem Speicher genommen, und es tritt kein Kraftstoffverbrauch auf. Hier giltFor the 2nd area, the energy from the storage taken, and there is no fuel consumption. Here applies
Wsp · η₂ = P · t₂ (G4)W sp · η₂ = P · t₂ (G4)
Weiterhin gilt, daß sich die Gesamtbetriebszeit t für die gewünschte Leistung aus den beiden Einzelbetriebszeiten t₁ und t₂ zusammensetzt.Furthermore, the total operating time t for the desired performance from the two individual operating times t₁ and t₂ composed.
t = t₁ + t₂ (G5)t = t₁ + t₂ (G5)
(G5) in (G4) : Wsp = P/₂ (t - t₁).(G5) in (G4): W sp = P / ₂ (t - t₁).
Diese Gleichung gleichgesetzt mit Gleichung (G3) und aufgelöst nach t₁ ergibtThis equation equated with equation (G3) and resolved after t₁ results
Setzt man diesen Wert in Gleichung (2) ein, so kann man sich den Kraftstoffverbrauch im Taktbetrieb berechnen, er ergibt sich zu If you use this value in equation (2), you can calculate the fuel consumption in cyclical operation, he results in
Die Leistung der Zusatzantriebseinrichtung ergibt sich jetzt aus dem Kennfeld der Brennkraftmaschine, wenn der direkte Verbrauch Qd = Qt ist. Das Gleichsetzen dieser beiden Verbräuche erlaubt das Herauskürzen der Zeit t bzw. der Leistung P und es ergibt sich die im Anspruch genannte GleichungThe performance of the additional drive device now results from the characteristic diagram of the internal combustion engine when the direct consumption Q d = Q t . Equating these two consumptions allows the time t or the power P to be shortened and the equation mentioned in the claim results
Fig. 4 zeigt die beiden Kurven, die einmal dem direkten Verbrauch eines Kraftfahrzeuges entsprechen und anderer seits eines Kraftfahrzeuges mit Hybridantriebsstrang. Fig. 4 shows the two curves, which correspond to the direct consumption of a motor vehicle and the other side of a motor vehicle with a hybrid drive train.
Fordert der Kunde eine höhere Leistung als die Auslegungs leistung der Zusatzantriebseinrichtung, so ist es für den Kraftstoffverbrauch günstiger, diese Leistung direkt über das Getriebe an die Räder zu bringen, als den Umweg über den Speicher zu wählen. Für Leistungen kleiner als die Auslegungsleistung der Zusatzantriebseinrichtung ist es günstige, im Taktbetrieb zu fahren, d. h. den Motor mit der Eckleistung zu betreiben, die überschüssige Leistung vor übergehend abzuspeichern und dann die Zusatzantriebsein richtung bei stillstehender Brennkraftmaschine aus dem Speicher zu betreiben.The customer demands a higher performance than the design performance of the additional drive device, so it is for the Fuel consumption cheaper, this performance directly over to bring the gearbox to the wheels than the detour via to choose the memory. For performances less than that It is the design power of the additional drive device low-cost, cyclical, d. H. the engine with the Operate corner power, the excess power before save temporarily and then be the additional drive direction when the internal combustion engine is at a standstill Operate memory.
Dadurch ergeben sich:
1. Hohe Kraftstoffeinsparungen bei niedrigen Geschwin
digkeiten im Stadtbetrieb (Fig. 1, Fall III + VI).
2. Speicherung der Schubenergie (Fig. 1, Fall VII).This results in:
1. High fuel savings at low speeds in city operations ( Fig. 1, case III + VI).
2. Storage of the thrust energy ( Fig. 1, case VII).
Bei heutigen Fahrzeugen wird bei nichtgetretenem Fahrpedal
zwar die Brennstoffzufuhr abgeschaltet (kein Kraftstoff
verbrauch), aber die kinetische Energie des Fahrzeuges
wird in Wärmeenergie (Reibung in der Brennkraftmaschine)
umgesetzt. Bei dem hier vorgestellten Hybridantriebsstrang
ist es möglich, diesen Betriebszustand zu verbessern, in
dem das Fahrzeug durch die Zusatzantriebseinrichtung (2),
die jetzt als Generator arbeitet, abgebremst wird und die
Brennkraftmaschine (1) in diesem Fall vom Fahrzeug über
die Kupplung (5) abgekoppelt wird. Damit hat der Kunde das
gleiche Fahrgefühl wie bei heutigen Fahrzeugen, es verzö
gert leicht, wenn er das Fahrpedal völlig entlastet, hat
also keinen Freilaufeffekt.
3. Dadurch, daß die Zusatzantriebseinrichtung (2) sehr
viel kleiner ist als die Brennkraftmaschine (1) (für das
folgende Zahlenbeispiel < 10% der Maximalleistung der
Brennkraftmaschine), kann das Massenträgheitsmoment dieser
Maschine sehr klein werden, zumal sie durch die mögliche
Zwischenübersetzung (6) (Fig. 2) auch noch sehr hochdre
hend ausgelegt sein kann. Dies hat nicht nur bauliche Vor
teile (Gewicht), sondern auch das Ansprechverhalten der
Zusatzantriebseinrichtung ist sehr schnell, d. h., die Ma
schine kann innerhalb von wenigen msec von generatorischen
Betrieb auf motorischen Betrieb umgestellt werden und hat
dadurch die Möglichkeit, im sogenannten Kickdown-Fall (Fig.
1, Fall IV) kurzfristig eine Zusatzleistung in den An
triebsstrang einzubringen und dadurch das Beschleunigen zu
verbessern. Diese kleine Zusatzantriebseinrichtung kann,
wenn sie als Elektromaschine ausgebildet ist, gleichzeitig
die Funktionen von Generator (Lichtmaschine) und Starter
übernehmen (Fig. 1, Fall I).
In today's vehicles, the fuel supply is switched off when the accelerator pedal is not depressed (no fuel consumption), but the kinetic energy of the vehicle is converted into thermal energy (friction in the internal combustion engine). With the hybrid drive train presented here, it is possible to improve this operating state by braking the vehicle using the additional drive device ( 2 ), which now works as a generator, and in this case the internal combustion engine ( 1 ) from the vehicle via the clutch ( 5 ). is uncoupled. This gives the customer the same driving experience as with today's vehicles, it slows down slightly when he releases the accelerator pedal completely, so there is no free-wheeling effect.
3. Because the additional drive device ( 2 ) is very much smaller than the internal combustion engine ( 1 ) (for the following numerical example <10% of the maximum output of the internal combustion engine), the moment of inertia of this machine can become very small, especially since it is possible due to the possible intermediate translation ( 6 ) ( Fig. 2) can also be designed very hochdre starting. This not only has structural parts (weight), but also the response behavior of the additional drive device is very fast, that is, the machine can be switched from generator operation to motor operation within a few msec and thus has the possibility in the so-called kickdown case ( Fig. 1, case IV) short-term to add an additional power to the drive train and thereby improve the acceleration. If it is designed as an electric machine, this small additional drive device can simultaneously take on the functions of generator (alternator) and starter ( FIG. 1, case I).
In Fig. 2 sind im linken Diagramm die Fahrwiderstandslei stungen eines realen Fahrzeuges dargestellt und im rechten Diagramm ein Ausschnitt des be-Kennfeldes eines Turbo- Diesel-Motors.In Fig. 2, the driving resistance of a real vehicle is shown in the left diagram and a section of the b e map of a turbo-diesel engine is shown in the right diagram.
Der Kraftstoffverbrauch des realen Fahrzeugs ergibt sich für das gewählte erste Beispiel für v = 40 km/h nach Glei chung (1) zuThe fuel consumption of the real vehicle results for the selected first example for v = 40 km / h according to equation ( 1 )
Wd/t = P beMot
= 3 kW 390 g/kWh = 1170 g/hW d / t = P b eMot
= 3 kW 390 g / kWh = 1170 g / h
Für das gleiche Fahrzeug mit Hybridantriebsstrang ergibt sich der Kraftstoffverbrauch nach Gleichung (G6) zuFor the same vehicle with hybrid powertrain results fuel consumption according to equation (G6)
mitWith
PEcl = 16 kW,
beEck = 222 g/kWh,
η₁ = η₂ = 0,85P Ecl = 16 kW,
b corner = 222 g / kWh,
η₁ = η₂ = 0.85
Damit ergibt sich bei diesem Fahrzeug für die als Beispiel gewählte Geschwindigkeit eine Einsparung von ca. 27%. Für das zweite Beispiel v = 70 km/h ergibt sich nach Gleichung (G1)This gives this vehicle as an example selected speed a saving of approx. 27%. For the second example v = 70 km / h results from the equation (G1)
Qd/t = 7,3 kW 238 g/kWh = 1738 g/hQ d / t = 7.3 kW 238 g / kWh = 1738 g / h
und für Qt nach (G6) and for Q t according to (G6)
und ein Mehrverbrauch des Hybridantriebs von ca. 10%.and an additional consumption of the hybrid drive of approx. 10%.
Claims (1)
η1 der Wirkungsgrad für die Umwandlung der mecha nischen Energie der Brennkraftmaschine in die Speicherenergie,
η2 der Wirkungsgrad für die Umwandlung der Spei cherenergie in die Energie der Zusatzantriebs einrichtung,
P die abgerufene Leistung,
PEck die maximale Leistung der Brennkraftmaschine bei minimaler Betriebsdrehzahl.Hybrid drive arrangement for motor vehicles, with an internal combustion engine ( 1 ), an additional drive device ( 2 ), a device for branching excess power ( 6 ) of the internal combustion engine into a memory associated with the additional drive device ( 4 ), and with a higher-level control device for the operation of the combustion Engine and / or the operating mode of the auxiliary drive device, characterized in that the design power (P E ) of the auxiliary drive device is selected so that the specific fuel consumption for services below the design power (P E ) is more favorable when operating the internal combustion engine and auxiliary drive device than when driven by the internal combustion engine alone, and that this design power is determined by the intersection of the curve of the actual specific fuel consumption (b eMot ) of the internal combustion engine and the curve of the permissible specific fuel consumption (b ezul ), the latter curve being defined by therein sindb eEck the minimum specific fuel consumption in the klei nesten mobile speed of the internal combustion engine,
η 1 the efficiency for the conversion of the mechanical energy of the internal combustion engine into the storage energy,
η 2 the efficiency for the conversion of the storage energy into the energy of the auxiliary drive device,
P the power called up,
P Eck is the maximum power of the internal combustion engine at minimum operating speed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4113386A DE4113386C2 (en) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | Hybrid drive arrangement for motor vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4113386A DE4113386C2 (en) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | Hybrid drive arrangement for motor vehicles |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4113386A1 true DE4113386A1 (en) | 1992-10-29 |
DE4113386C2 DE4113386C2 (en) | 2000-12-07 |
Family
ID=6430262
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4113386A Expired - Fee Related DE4113386C2 (en) | 1991-04-24 | 1991-04-24 | Hybrid drive arrangement for motor vehicles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4113386C2 (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0645278A1 (en) * | 1993-09-24 | 1995-03-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Generator controller and controlling method for hybrid vehicle |
WO1998003364A1 (en) * | 1996-07-17 | 1998-01-29 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method of operating a vehicle with a first and a second drive energy source |
WO1999011481A1 (en) * | 1997-08-29 | 1999-03-11 | Daimlerchrysler Ag | Operational method for a parallel hybrid drive unit |
EP0776779B1 (en) * | 1995-12-06 | 2000-11-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hybrid drive system |
DE19631236C2 (en) * | 1995-08-23 | 2003-03-20 | Luk Gs Verwaltungs Kg | Gear unit and method for using a gear unit |
EP1354746A1 (en) * | 2000-10-31 | 2003-10-22 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Hybrid vehicle system |
DE4344053B4 (en) * | 1993-01-08 | 2005-06-16 | Volkswagen Ag | Method for operating a hybrid vehicle and device for carrying out the method |
US7377344B2 (en) | 2003-11-14 | 2008-05-27 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hybrid drive system for a motor vehicle |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2309680A1 (en) * | 1973-02-27 | 1974-09-05 | Elektr Strassenverkehr Ges | MOTOR VEHICLE WITH COMBUSTION ENGINE, ELECTRIC MOTOR WITH BATTERY AND CONTROL DEVICE |
DE2558707C2 (en) * | 1975-12-24 | 1984-09-27 | Adolf 8039 Puchheim Färber | Mains connection device with regulating transformer |
DE3022373A1 (en) * | 1980-06-14 | 1981-12-24 | Volkswagenwerk Ag | VEHICLE, PARTICULARLY PERSONAL VEHICLES |
DE3150611A1 (en) * | 1981-12-21 | 1983-06-30 | Maschf Augsburg Nuernberg Ag | "DRIVE ASSEMBLY FOR MOTOR VEHICLES WITH AN ELECTRIC MOTOR AND A COMBUSTION ENGINE" |
DE3322373C2 (en) * | 1983-05-19 | 1986-12-04 | Ioannis Dr. 3000 Hannover Tripatzis | Test means and methods for the detection of antigens and / or antibodies |
DE3842632A1 (en) * | 1988-12-17 | 1990-06-21 | Man Nutzfahrzeuge Ag | Hybrid drive device for motor vehicles |
-
1991
- 1991-04-24 DE DE4113386A patent/DE4113386C2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4344053B4 (en) * | 1993-01-08 | 2005-06-16 | Volkswagen Ag | Method for operating a hybrid vehicle and device for carrying out the method |
US5550445A (en) * | 1993-09-24 | 1996-08-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Generator controller and controlling method for hybrid vehicle |
EP0645278A1 (en) * | 1993-09-24 | 1995-03-29 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Generator controller and controlling method for hybrid vehicle |
DE19631243C2 (en) * | 1995-08-23 | 2003-05-15 | Luk Gs Verwaltungs Kg | gear unit |
DE19631236C2 (en) * | 1995-08-23 | 2003-03-20 | Luk Gs Verwaltungs Kg | Gear unit and method for using a gear unit |
DE19631294C2 (en) * | 1995-08-23 | 2003-03-20 | Luk Gs Verwaltungs Kg | gear unit |
EP0776779B1 (en) * | 1995-12-06 | 2000-11-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Hybrid drive system |
WO1998003364A1 (en) * | 1996-07-17 | 1998-01-29 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method of operating a vehicle with a first and a second drive energy source |
WO1999011481A1 (en) * | 1997-08-29 | 1999-03-11 | Daimlerchrysler Ag | Operational method for a parallel hybrid drive unit |
US6307276B1 (en) | 1997-08-29 | 2001-10-23 | Daimlerchrysler Ag | Method for operating a parallel hybrid drive for a vehicle |
EP1354746A1 (en) * | 2000-10-31 | 2003-10-22 | Nissan Diesel Motor Co., Ltd. | Hybrid vehicle system |
EP1354746A4 (en) * | 2000-10-31 | 2006-03-22 | Nissan Diesel Motor Co | Hybrid vehicle system |
US7377344B2 (en) | 2003-11-14 | 2008-05-27 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Hybrid drive system for a motor vehicle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4113386C2 (en) | 2000-12-07 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2515048C3 (en) | Drive arrangement with energy storage, in particular for road vehicles | |
DE4344053B4 (en) | Method for operating a hybrid vehicle and device for carrying out the method | |
DE60219456T2 (en) | Electric differential gear motor with variable torque transmission | |
DE60012658T2 (en) | Hybrid drive with integrated motor generator | |
DE102007045813B4 (en) | Electrically adjustable multi-mode gearbox with interconnected gear sets | |
DE19920122B4 (en) | Controller for a hybrid power transmission | |
EP2370285B1 (en) | Hybrid drive unit and method for the operation thereof | |
DE112006001817B4 (en) | Electrically adjustable gearbox with two planetary gear sets and a stationary fixed connection | |
DE19843925B4 (en) | Power output device and method for stopping a prime mover in the power output device | |
DE112005002846B4 (en) | Electrically adjustable gear | |
DE102005042499B4 (en) | Electrically adjustable transmission with improved climbing ability | |
DE112007003240B4 (en) | Hybrid vehicle and control method for it | |
DE112007001058B4 (en) | Electrically adjustable gearbox | |
Meisel | An analytic foundation for the Toyota Prius THS-II powertrain with a comparison to a strong parallel hybrid-electric powertrain | |
DE112007002279B4 (en) | Electrically adjustable multi-mode transmission with at least one brake and three clutches | |
WO2000063041A1 (en) | Hybrid propulsion system comprising shiftable clutches provided for a motor vehicle | |
DE19709457A1 (en) | Drive arrangement for motor vehicle | |
DE2943563A1 (en) | DRIVE, ESPECIALLY FOR MOTOR VEHICLES, WITH AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND AN AUTOMATIC TRANSMISSION | |
WO2007062630A1 (en) | Hybrid drive for vehicles and method for controlling a transmission for a hybrid drive | |
EP1115591A1 (en) | Drive system for motor vehicles | |
DE112007000573T5 (en) | Electrically adjustable gearboxes with three planetary gear sets and mechanical reverse gear | |
DE3016620A1 (en) | DRIVE UNIT | |
DE102009041207A1 (en) | 8-speed hybrid transmission architectures | |
DE112007003264T5 (en) | Vehicle and control procedures for this | |
DE112011104930T5 (en) | Control equipment for vehicle drive system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |