DE4124479A1 - Hybridantrieb, insbesondere fuer fahrzeuge - Google Patents
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- 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
- B60K6/22—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/26—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the motors or the generators
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- 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
- B60K6/22—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/30—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by chargeable mechanical accumulators, e.g. flywheels
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- B60K6/22—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/36—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
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- B60K6/22—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/38—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 apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
- B60K6/383—One-way clutches or freewheel devices
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- 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
- B60K6/44—Series-parallel type
- B60K6/445—Differential gearing distribution type
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
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- 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
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- 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
- B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
- B60K6/54—Transmission for changing ratio
- B60K6/543—Transmission for changing ratio the transmission being a continuously variable transmission
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- 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
- B60L50/15—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with additional electric power supply
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- 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
- B60L50/30—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power stored mechanically, e.g. in fly-wheels
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- 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
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- 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
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- 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
- B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
- B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/32—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type
- F02B33/34—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps
- F02B33/36—Engines with pumps other than of reciprocating-piston type with rotary pumps of positive-displacement type
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
- F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
- F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
- F16H3/724—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
- F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
- F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
- F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
- F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
- F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
- F16H2037/088—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hybridantrieb der im
Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebenen Bauart.
Aus der DE-B-10 17 696 ist ein Hybridantrieb mit einer
Brennkraftmaschine und einem aus Elektromaschinen sowie
einem dreiwelligen Planetengetriebe kombinierten stufen
losen Getriebe bekannt, wobei eine der Elektromaschinen
zur Deckung einer erhöhten Antriebsleistung als zusätz
licher Motor zur Brennkraftmaschine dient. Da bei diesem
bekannten Hybridantrieb das stufenlose Getriebe einer
stufenlosen, betriebsoptimierten Drehzahl- und Dreh
momentanpassung der Brennkraftmaschine an die jeweilige
Vortriebsleistung des Fahrzeuges dient, ist keine Trenn
kupplung zwischen der Brennkraftmaschine und dem stufen
losen Getriebe vorgesehen. Mangels einer solchen Kupplung
ist ein ggf. erforderlicher elektrischer Antrieb durch
das Mitschleppen der Brennkraftmaschine mit beträcht
lichen Verlusten verbunden.
Dieser Nachteil ist zwar bei dem Hybridantrieb gemäß der
gattungsbildenden US-A-35 66 717 grundsätzlich durch eine
zwischen der Brennkraftmaschine und dem stufenlosen
Getriebe vorsehbare Kupplung vermieden. Jedoch ist bei
diesem stufenlosen Getriebe die von der Brennkraft
maschine gesondert durch eine der Elektromaschinen
antreibbare Abtriebswelle mit dem Hohlrad des Planeten
getriebes drehfest verbunden, wobei der die Planetenräder
tragende Steg in Antriebsverbindung mit der anderen
Elektromaschine steht. Um demnach bei abgekoppelter
Brennkraftmaschine einen ausschließlichen elektrischen
Antrieb des Fahrzeuges zu erreichen, ist der zur Bewir
kung eines Stützmomentes mit dem Steg in Antriebsverbin
dung stehenden zweiten Elektromaschine zur Erzielung
einer größtmöglichen Antriebswirkung der ersten Elektro
maschine zusätzlich elektrische Energie zuzuführen. Dies
zumindest in dem Umfang, daß ein dem jeweiligen Antriebs
moment entsprechendes Stütz- oder Reaktions-Moment
erzielt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hybrid
antrieb der im Oberbegriff des Patentanspruches 1
beschriebenen Bauart derart weiterzubilden, daß einer
seits ein verlustarmer und leistungsstarker Elektro
antrieb und andererseits ein Generatorbetrieb mit hohem
Energierückfluß erzielt ist.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des
Patentanspruches 1 in baulich vorteilhaft einfacher Weise
gelöst.
Zwar ist es für ein in der DE-C-3 55 391 beschriebenes,
eine Brennkraftmaschine, zwei Elektromaschinen und ein
dreiwelliges Planetengetriebe umfassendes Antriebs
aggregat an sich bekannt, zwei der drei jeweils mit einer
Elektromaschine antriebsfest verbundenen Planetenge
triebe-Wellen mittels einer Kupplung gesteuert drehfest
zu verblocken. Jedoch werden mit dieser Maßnahme beide
Elektromaschinen im Gegensatz zur Erfindung wirkungslos
im Antrieb, der nunmehr ausschließlich über die Brenn
kraftmaschine erfolgt.
Eine hinsichtlich kleinem Bauraum und günstigem Wirkungs
grad vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung beschreibt
Anspruch 2, wobei von einem weiteren, aus der
DE-A-27 57 619 nach der Fig. 5 bekannten Stand der Tech
nik ausgegangen wird zur erfindungsgemäßen drehfesten
Kombination zweier gleichachsig beiderseits des wirkungs
los gesetzten Leistungsverzweigungsgetriebes fluchtend
angeordneter Elektromaschinen. Mit der erfindungsgemäßen
Anordnung bzw. Kombination bildet die bei wirksamen
stufenlosen Getriebe vor allem der Einleitung einer
Stütz- bzw. Reaktions-Momentes dienende Elektromaschine
mit der anderen, im wesentlichen als Zusatzmotor zur
Brennkraftmaschine vorgesehenen Elektromaschine einen
gemeinsamen Antriebsmotor zum rein elektrischen Antrieb.
Für den Antrieb in Vorwärtsfahrt bilden somit die Anker
der beiden Elektromaschinen mitsamt dem wirkungslos
gesetzten Leistungsverzweigungsgetriebe einen rotierenden
Block.
Für einen Antrieb in Rückwärtsfahrt dient lediglich die
zur Steuerung des Reaktionsmomentes vorgesehene Elektro
maschine mit entgegengesetzter Drehrichtung, wobei die
Momentenabstützung an der stillstehenden Brennkraft
maschine über den Freilauf und der Eingangswelle des
Planetengetriebes erfolgt.
Schließlich beschreibt Anspruch 3 die Kombination des
erfindungsgemäß gestalteten stufenlosen Getriebes mit
einer in den Ansprüchen 3 und 4 näher bezeichneten und im
übrigen in der P 41 17 154 vorgeschlagenen kleinvolumigen
Brennkraftmaschine mit relativ hohem Verdichtungsverhält
nis, die mit einem zuschaltbaren, mechanisch angetriebe
nen Lader, vorzugsweise einem Kreiselverdichter, ausge
rüstet ist. Vorteil dieser Kombination ist, die Brenn
kraftmaschine im stationären Fahrbetrieb bei jeder
Geschwindigkeit über die Drehzahl in einen Lastpunkt mit
absolut niedrigem Kraftstoffverbrauch zu steuern und
somit einem verbrauchsoptimierten und emissionsreduzier
ten Betrieb zu erreichen. Die bei dieser Betriebsweise
anfallenden Überschußleistungen der Brennkraftmaschine
werden zum Laden des elektrischen Energiespeichers
verwendet. Der o.g. Vorteil kann ferner bei einer
Fahrzeugbeschleunigung durch Zuschalten der Elektro
maschine bei entsprechender Zufuhr elektrischer Energie
aus dem aufladbaren Energiespeicher in nicht unerhebli
chem Umfang erreicht sein. Für den emissionsfreien
Betrieb durch ausschließlichen Elektroantrieb wird die
über den Freilauf abkuppelbare Brennkraftmaschine still
gesetzt. Schließlich ermöglicht die erfindungsgemäße
Koppelung der Elektromaschinen des stufenlosen Getriebes
bei einer Fahrzeugverzögerung eine Rückgewinnung an
elektrischer Energie.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schema
tisch dargestellten Hybridantriebes beschrieben.
Eine Hybridantrieb 1 für ein nicht näher aufgezeigtes
Fahrzeug 2 umfaßt eine Brennkraftmaschine 3 und ein über
eine Kupplung - Freilauf 4 - verbundenes, aus Elektro
maschinen 5, 6 und einem dreiwelligen Leistungsverzwei
gungsgetriebe - Planetengetriebe 7 - kombiniertes stufen
loses Getriebe 8, dessen betriebspunktabhängig als Gene
rator oder als Motor wirkende Elektromaschinen 5 und 6
über eine Steuereinrichtung 9 mit einem elektrischen
Energiespeicher 10 auf dem Fahrzeug 2 in Verbindung
stehen. Wie aus den eingangs zum Stand der Technik
genannten Dokumenten der DE-B-1 017 696 und der US-A
-35 66 717 näher hervorgeht, steht eine der
Elektromaschinen 6 mit einer Reaktionswelle 11 und die
andere im Motorbetrieb eine Zusatzleistung abgebende und
im Generatorbetrieb der Energierückgewinnung dienenden
Elektromaschine 5 mit einer der übrigen beiden Wellen -
Eingangswelle 12, Abtriebswelle 13 - des
Leistungsverzweigungsgetriebes 7 in Antriebsverbindung.
Um einen von der Brennkraftmaschine 3 gesonderten,
verlustarmen und leistungsstarken Elektroantrieb zu
erzielen, sind die mit den Elektromaschinen 5 und 6 in
Antriebsverbindung stehenden Wellen - z. B. Reaktions
welle 11 und Eingangswelle 12 - des Leistungsverzwei
gungsgetriebes 7 mittels einer ansteuerbaren Kupplung 14
drehfest derart verbindbar, daß bei gelöster brennkraft
maschinenseitiger Kupplung - Freilauf 4 - sämtliche
Elektromaschinen 5 und 6 über das verblockte Leistungs
verzweigungsgetriebe 7 einen gesonderten Antriebsmotor 15
bilden.
Weiter weist der Hybridantrieb 1 eine abtriebsseitig zu
dem als Planetengetriebe gestalteten Leistungsverzwei
gungsgetriebe 7 angeordnete Elektromaschine 6 auf, deren
Anker 16 über eine hohle, zu einer Abtriebswelle 13 des
Planetengetriebes koaxial angeordneten Reaktionswelle 11
mit einem Hohlrad 17 des Planetengetriebes 7 in Antriebs
verbindung steht. Eine baulich und funktionell vorteil
hafte Ausgestaltung ergibt sich hierbei dadurch, daß auf
der mit der Abtriebswelle 13 fluchtenden Eingangswelle 12
des Planetengetriebes 7 ein Anker 18 der zweiten Elektro
maschine 5 drehfest angeordnet ist, wobei die Eingangs
welle 12 zusätzlich den wellenseitigen Teil 19 der mit
dem Hohlrad 17 in Antriebsverbindung stehenden ansteuer
baren Kupplung 14 trägt. Schließlich ist die Eingangs
welle 12 mit der Brennkraftmaschine 3 über einen Frei
lauf 4 kuppelbar.
Weiter kennzeichnet der erfindungsgemäß mit einem opti
mierten Elektroantrieb - Antriebsmotor 15 - ausgerüstete
Hybridantrieb 1 durch eine verbrauchsoptimiert und
emissionsreduziert betreibbare Brennkraftmaschine 3, wie
sie näher in der P 41 17 154 beschrieben ist. Erreicht
ist dies mit der Verwendung einer relativ zur Fahrzeug
masse kleinvolumigen Brennkraftmaschine 3 mit relativ
hohem Verdichtungsverhältnis und einem zuschaltbaren,
mechanisch angetriebenem Lader - vorzugsweise Kreiselver
dichter 20 -, wobei die Brennkraftmaschine 3 bei statio
närem Fahrbetrieb über das stufenlose Getriebe 8 als
Saugmotor in einen Bereich niedrigsten Kraftstoffverbrau
ches gesteuert ist.
Schließlich kann auf dem Fahrzeug 2 noch ein als mechani
scher Energiespeicher dienendes Schwungrad 21 vorgesehen
sein, daß mit einer weiteren Elektromaschine 22 zur
Energiewandlung gekoppelt ist. Das Schwungrad 21 dient
vorzugsweise als Beschleunigungshilfe.
Bei einem emissionsfreien Betrieb des Fahrzeuges 2 wählt
der Fahrer des Fahrzeuges 2 für eine Vorwärtsfahrt mit
Elektroantrieb die Programmschalter E und V der Steuer
einrichtung 9, und bei einer Rückwärtsfahrt die Programm
schalter E und R. Weiter wird die Kupplung 14 über die
Steuereinrichtung 9 derart angesteuert, daß deren wellen
seitiger Teil 19 der Eingangswelle 12 des Planetengetrie
bes 7 mit dessen Hohlrad 17 drehfest gekoppelt ist. Über
das vorbeschriebene Schließen der Kupplung 14 ist der
Anker 18 der Elektromaschine 5 mit dem Hohlrad 17 des
Planetengetriebes 7 in drehfester Verbindung gebracht. Da
andererseits das Hohlrad 17 über die Reaktionswelle 11
mit dem Anker 16 der Elektromaschine 6 in drehfester
Verbindung steht, sind somit über die geschlossene Kupp
lung 14 und das damit wirkungslos gesetzte Leistungsver
zweigungsgetriebe bzw. Planetengetriebe 7 beide Elektro
maschinen 5 und 6 zur Leistungsabgabe oder zur Leistungs
aufnahme im Bremsbetrieb über die Abtriebswelle 13
parallel geschaltet. Nach Betätigen einer Starteinrich
tung wirken somit beide Elektromaschinen 5 und 6 als ein
von der Brennkraftmaschine 3 gesonderter Antriebs
motor 15. Bei einem Bremsvorgang des Fahrzeuges 2 wirken
dagegen die beiden Elektromaschinen 5 und 6 als ein
gemeinsamer Generator 15′, dessen Energie dem elektri
schen Speicher 10 und/oder der Elektromaschine 22 des
Schwungrades 21 zugeführt wird.
Der aus den parallelgeschalteten Elektromaschinen 5 und
6 gebildete Antriebsmotor 15 kann auch für eine Rück
wärtsfahrt des Fahrzeuges 2 vorgesehen sein, wenn die
Eingangswelle 12 des Planetengetriebes 7 mit der Brenn
kraftmaschine 3 über eine ebenfalls ansteuerbare Kupp
lung 4 in Verbindung steht. Der jedoch zur Vereinfachung
des Aufbaues zwischen der Brennkraftmaschine 3 und der
Eingangswelle 12 vorgesehene Freilauf 4 bedingt bei Rück
wartsfahrt ein Lösen der schaltbaren Kupplung 14 des
stufenlosen Getriebes 8, so daß die Rückwärtsfahrt des
Fahrzeuges 2 allein über die Elektromaschine 6 bewirkt
ist, wobei die Eingangswelle 12 des Planetengetriebes 7
sich über den Freilauf 4 gegen die stillstehende Brenn
kraftmaschine 3 abstützt.
Bei ausschließlichem Betrieb des Fahrzeuges 2 über die
Brennkraftmaschine 3 wird die ansteuerbare Kupplung 14
zwischen den beiden Elektromaschinen 5 und 6 gelöst. Die
Brennkraftmaschine 3 wirkt damit über die Eingangs
welle 12 auf das Sonnenrad 23 des Planetengetriebes 7.
Zur Weiterleitung der Antriebsleistung der Brennkraft
maschine 3 auf die Abtriebswelle 13 über die auf dem mit
der Abtriebswelle 13 drehfest verbundenen Steg 24 ange
ordneten Planetenräder 25 ist am Hohlrad 7 eine Momen
tenabstützung erforderlich. Diese Momentenabstützung
erbringt die Elektromaschine 6 über die Reaktions
welle 11.
Die als Reaktionsmaschine wirkende Elektromaschine 6 kann
nun aus dem elektrischen Energiespeicher 10 über die
Steuereinrichtung 9 derart mit elektrischer Energie
versorgt werden, daß am Hohlrad 17 des Planetengetrie
bes 7 relativ zu dem von der Brennkraftmaschine 3 einge
leiteten Drehmoment unterschiedliche Stützmomente anlie
gen, die unterschiedliche Drehzahlen zwischen der
Abtriebswelle 13 und der Eingangswelle 12 des Leistungs
verzweigungsgetriebes bzw. Planetengetriebes 7 bewirken.
Da die Elektromaschine 6 als Reaktionsmaschine über die
Steuereinrichtung 9 elektrisch stufenlos regelbar ist,
ergibt sich daraus ein stufenloses Getriebe 8.
Das als Stellkoppelgetriebe mit elektrischem Regelzweig
dargestellte stufenlose Getriebe 8 ergibt die Möglich
keit, bei einer konstanten Geschwindigkeit des Fahr
zeuges 2 und damit konstanter Drehzahl der Abtriebs
welle 13 die Drehzahl der Brennkraftmaschine 3 an der
Eingangswelle 12 des Leistungsverzweigungsgetriebes 7
derart zu beeinflussen, daß die Brennkraftmaschine 3 bei
stationärem Betrieb in einem Bereich absolut niedrigsten
Kraftstoffverbrauches arbeitet. Hierzu wird eine relativ
Zur Fahrzeugmasse kleinvolumige Brennkraftmaschine mit
relativ hohem Verdichtungsverhältnis verwendet. Um weiter
den erforderlichen Leistungsbedarf bei einer Beschleuni
gung des Fahrzeuges 2 abzudecken, ist die Brennkraft
maschine 3 mit einem zuschaltbaren, mechanisch angetrie
benen Kreisellader 20 ausgerüstet. Bei einem beispiels
weise über das Fahrpedal 26 erkanntem Beschleunigungs
signal wird der Kreisellader 20 über die Steuereinrich
tung 9 an die Brennkraftmaschine 3 mechanisch angekoppelt
und bei Erreichen des nächsten geeigneten Lastpunktes für
die gewünschte höhere Fahrgeschwindigkeit des Fahr
zeuges 2 abgekoppelt. Weiter kann die Beschleunigung des
Fahrzeuges 2 zusätzlich über die Elektromaschine 5 unter
stützt werden, die über die Steuereinrichtung 9 bei
Vorliegen eines bestimmten Beschleunigungssignals als
Motor geschaltet ist. Im Falle nicht ausreichender
Energie des Energiespeichers 10 kann hierbei bei vorhan
denem Speicherschwungrad 21 über die Elektromaschine 22
elektrische Energie der Elektromaschine 5 des stufenlosen
Getriebes 8 zusätzlich zugeführt werden. Schließlich
können beide Elektromaschinen 5 und 6 durch Schließen der
steuerbaren Kupplung 14 als zur Brennkraftmaschine 3
parallelgeschalteter Antriebsmotor 15 die Beschleunigung
des Fahrzeuges 2 unterstützen.
Bei Geschwindigkeiten des Fahrzeuges 2 nahe 100 km/h und
darüber werden die Anker 16 und 18 der beiden Elektro
maschinen 6 und 5 durch Schließen der Kupplung 14 mitein
ander drehfest verbunden und somit das stufenlose
Getriebe 8 außer Wirkung gesetzt. In diesem Fall ist das
Fahrzeug ausschließlich durch die Brennkraftmaschine 3
angetrieben. Bei einer Verzögerung des Fahrzeuges 2 bei
ausschließlichen Brennkraftmaschinenbetrieb werden die
mit ihren Ankern 16 und 18 über die Kupplung 14 mitein
ander verblockten Elektromaschinen 5 und 6 über die
Steuereinrichtung 9 auf Generatorbetrieb geschaltet, und
somit über den Generator 15′ elektrische Energie zurück
gewonnen. Diese wird dem elektrischen Energiespeicher 10
und/oder dem Speicher-Schwungrad 21 zugeführt.
Claims (6)
1. Hybridantrieb, insbesondere für Fahrzeuge,
- - umfassend eine Brennkraftmaschine (3) und ein über eine Kupplung (Freilauf 4) verbundenes, aus Elektro maschinen (5, 6) und einem dreiwelligen Leistungsver zweigungsgetriebe (Planetengetriebe 7) kombiniertes stufenloses Getriebe (8), dessen
- - betriebspunktabhängig als Generator oder als Motor wirkende Elektromaschinen (5, 6) über eine Steuerein leitung (9) mit einem elektrischen Energiespeicher (Batterie 10) in Verbindung stehen, wobei
- - eine der Elektromaschinen (6) mit einer Reaktions welle (11) und die andere, im Motorbetrieb eine Zusatzleistung abgebende und im Generatorbetrieb der Energierückgewinnung dienende Elektromaschine (5) mit einer der übrigen beiden Wellen, (Eingangswelle 12, Abtriebswelle 13) des Leistungsverzweigungsgetrie bes (7) in Antriebsverbindung steht,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die mit den Elektromaschinen (5, 6) in Antriebs verbindung stehenden Wellen (Reaktionswelle 11 und Eingangswelle 12) des Leistungsverzweigungsgetrie bes (7) mittels einer ansteuerbaren Kupplung (14) drehfest verbindbar sind derart, daß sämtliche Elektromaschinen (5, 6) über das verblockte Leistungsverzweigungsgetriebe (7) einen gemeinsamen Antriebsmotor (15) oder einen gemeinsamen Genera tor (15′) bilden.
2. Hybridantrieb nach Anspruch 1,
- - bei dem eine abtriebsseitig zu dem als Planetenge triebe (7) gestalteten Leistungsverzweigungsgetriebe angeordnete Elektromaschine (6) mit ihrem Anker (16) über eine hohle, zu einer Abtriebswelle (13) des Planetengetriebes (7) koaxial angeordnete Reaktions welle (11) mit einem Hohlrad (17) des Planetengetrie bes in Antriebsverbindung steht,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß auf der mit der Abtriebswelle (13) fluchtenden Eingangswelle (12) des Planetengetriebes (7) ein Anker (18) der zweiten Elektromaschine (5) drehfest angeordnet ist, und
- - daß die Eingangswelle (12) ferner den wellenseitigen Teil (19) der mit dem Hohlrad (17) in Antriebsverbin dung stehenden ansteuerbaren Kupplung (14) trägt, und
- - schließlich mit der Brennkraftmaschine (3) über einen Freilauf (4) kuppelbar ist.
3. Hybridantrieb nach Anspruch 1 und 2,
gekennzeichnet durch die Verwendung einer relativ zur
Fahrzeugmasse kleinvolumigen Brennkraftmaschine (3)
mit zuschaltbarem, mechanisch angetriebenem Lader
(Kreiselverdichter 20), die
bei stationärem Fahrbetrieb über das stufenlose
Getriebe (8) als Saugmotor in einen Bereich niedrig
sten Kraftstoffverbrauches gesteuert ist.
4. Hybridantrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die kleinvolumige Brennkraftmaschine (3) ein relativ hohes Verdichtungsverhältnis aufweist, und
- - daß der Lader ein Kreiselverdichter (20) ist.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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ID=6436878
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