DE4124479C2 - Hybridantrieb, insbesondere für Fahrzeuge - Google Patents
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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
- B60K6/26—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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- B60K6/38—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
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- B60K6/44—Series-parallel type
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- 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
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- 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
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- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- 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
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- 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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- 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
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- 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-3,566,717 grundsätzlich durch eine
zwischen der Brennkraftmaschine und dem stufenlosen
Getriebe vorsehbare Kupplung vermieden. Jedoch ist bei
diesem stufenlosen Getriebe die von der Brennkraftmaschine
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 den Umfang, daß ein dem jeweiligen Antriebs
moment entsprechendes Stütz- oder Reaktions-Moment
erzielt ist.
Weiter ist aus der DE-OS 37 43 289 ein Kraftfahrzeugantrieb mit automatisch stu
fenlos geregeltem Drehmomentwandler bekannt, wobei der Brennkraftmaschine
stirnseitig eine über ein Dreiwellen-Planetengetriebe antriebsverbundene erste
Elektromaschine zugeordnet ist, die mittels eines durch eine Bremse gesteuert
blockierbaren Sonnenrades zu- und abschaltbar ist. Diese erste Elektromaschine
dient je nach Schaltung als Motor oder als Generator.
Dieser Brennkraftmaschine ist ferner abtriebseitig über ein weiteres Dreiwellen-Pla
netengetriebe eine zweite Elektromaschine zugeordnet, die als Generator zur Mo
mentenabstützung des Sonnenrades für die Drehmomentwandlung dient, wobei ein
die Planetenräder tragender Steg mit einem Achsgetriebe in Antriebsverbindung
steht. Bei einem Fahrbetrieb außerhalb des Wandelbereiches ist das mit dem Anker
der zweiten Elektromaschine drehfest verbundene Sonnenrad des zweiten Plane
tengetriebes über eine weitere steuerbare Bremse drehblockiert.
Der in der zweiten, als Generator wirksamen Elektromaschine induzierte Strom wird
der ersten, auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine als Motor wirkenden
Elektromaschine frequenzgewandelt zugeführt zur Energierückgewinnung derart,
dass z. B. bei Konstantfahrt der über ein Gaspedal gesteuerten Brennkraftmaschine
weniger Kraftstoff/Luft-Gemisch zugeführt ist.
Dieser bekannte Kraftfahrzeugantrieb mit jeder Elektromaschine zugeordnetem
Dreiwellen-Planetengetriebe mit jeweils einer steuerbaren Bremse ist in nachteiliger
Weise bauaufwendig.
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-355 391 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 Wirkungsgrad vorteilhafte Aus
gestaltung der Erfindung beschreibt Anspruch 2, wobei von einem weiteren, aus der
DE-A 27 57 619 nach Fig. 5 bekannten Stand der Technik ausgegangen wird zur
erfindungsgemäßen drehfesten Kombination zweier gleichachsig beiderseits des
wirkungslos gesetzten Leistungsverzweigungsgetriebes fluchtend angeordneter
Elektromaschinen. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. Kombination bildet
die bei wirksamen stufenlosen Getriebe vor allem der Einleitung einer eines Stütz-
bzw. Reaktions-Momentes dienende Elektromaschine mit der anderen, im wesentli
chen 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 wir
kungslos gesetzten Leistungsverzweigungsgetriebe einen rotierenden Block.
Für einen Antrieb in Rückwärtsfahrt dient lediglich die zur Steuerung des
Reaktionsmomentes vorgesehene Elektromaschine mit entgegengesetzter Dreh
richtung, wobei die Momentenabstützung an der stillstehenden Brennkraftmaschine
über den Freilauf und der Eingangswelle des Planetengetriebes erfolgt.
Schließlich beschreibt Anspruch 3 die Kombination des erfindungsgemäß gestalte
ten stufenlosen Getriebes mit einer in den Ansprüchen 3 und 4 näher bezeichneten
und im übrigen in der nachveröffentlichten DE 41 17 154 A1 vorgeschlagenen klein
volumigen Brennkraftmaschine mit relativ hohem Verdichtungsverhältnis, die mit
einem zuschaltbaren, mechanisch angetriebenen Lader, vorzugsweise einem Krei
selverdichter, ausgerüstet ist. Vorteil dieser Kombination ist, die Brennkraftmaschine
im stationären Fahrbetrieb bei jeder Geschwindigkeit über die Drehzahl in einen
Lastpunkt mit absolut niedrigem Kraftstoffverbrauch zu steuern und somit einem
verbrauchsoptimierten und emissionsreduzierten Betrieb zu erreichen. Die bei die
ser Betriebsweise anfallenden Überschußleistungen der Brennkraftmaschine wer
den zum Laden des elektrischen Energiespeichers verwendet. Der o. g. Vorteil kann
ferner bei einer Fahrzeugbeschleunigung durch Zuschalten der Elektromaschine bei
entsprechender Zufuhr elektrischer Energie aus dem aufladbaren Energiespeicher
in nicht unerheblichem Umfang erreicht sein. Für den emissionsfreien Betrieb durch
ausschließlichen Elektroantrieb wird die über den Freilauf abkuppelbare Brenn
kraftmaschine stillgesetzt. 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 schematisch dargestellten Hybrid
antriebes beschrieben.
Ein Hybridantrieb 1 für ein nicht näher aufgezeigtes Fahrzeug 2 umfaßt eine Brenn
kraftmaschine 3 und ein über eine Kupplung - Freilauf 4 - verbundenes, aus Elek
tromaschinen 5, 6 und einem dreiwelligen Leistungsverzweigungsgetriebe - Plane
tengetriebe 7 - kombiniertes stufenloses Getriebe 8, dessen betriebspunktabhängig
als Generator oder als Motor wirkende Elektromaschinen 5 und 6 über eine Steuer
einrichtung 9 mit einem elektrischen Energiespeicher 10 auf dem Fahrzeug 2 in
Verbindung stehen. Wie aus den eingangs zum Stand der Technik genannten Do
kumenten der DE-B-10 17 696 und der US-A 3,566,717 näher hervorgeht, steht
eine der Elektromaschinen 6 mit einer Reaktionswelle 11 und die andere im Motor
betrieb eine Zusatzleistung abgebende und im Generatorbetrieb der Energie
rückgewinnung dienende Elektromaschine 5 mit einer der übrigen beiden Wellen -
Eingangswelle 12, Abtriebswelle 13 - des Leistungsverzweigungsgetriebes 7 in An
triebsverbindung.
Um einen von der Brennkraftmaschine 3 gesonderten, verlustarmen und leistungs
starken Elektroantrieb zu erzielen, sind die mit den Elektromaschinen 5 und 6 in
Antriebsverbindung stehenden Wellen - z. B. Reaktionswelle 11 und Eingangswelle
12 - des Leistungsverzweigungsgetriebes 7 mittels einer ansteuerbaren Kupplung
14 drehfest derart verbindbar, daß bei gelöster brennkraftmaschinenseitiger Kupp
lung - Freilauf 4 - sämtliche Elektromaschinen 5 und 6 über das verblockte
Leistungsverzweigungsgetriebe 7 einen gesonderten Antriebsmotor 15 bilden.
Weiter weist der Hybridantrieb 1 eine abtriebsseitig zu dem als Planetengetriebe
gestalteten Leistungsverzweigungsgetriebe 7 angeordnete Elektromaschine 6 auf,
deren Anker 16 über eine hohle, zu einer Abtriebswelle 13 des Planetengetriebes
koaxial angeordnete Reaktionswelle 11 mit einem Hohlrad 17 des Planetengetrie
bes 7 in Antriebsverbindung steht. Eine baulich und funktionell vorteilhafte Aus
gestaltung ergibt sich hierbei dadurch, daß auf der mit der Abtriebswelle 13 fluch
tenden Eingangswelle 12 des Planetengetriebes 7 ein Anker 18 der zweiten
Elektromaschine 5 drehfest angeordnet ist, wobei die Eingangswelle 12 zusätzlich
den wellenseitigen Teil 19 der mit dem Hohlrad 17 in Antriebsverbindung stehenden
ansteuerbaren Kupplung 14 trägt. Schließlich ist die Eingangswelle 12 mit der
Brennkraftmaschine 3 über einen Freilauf 4 kuppelbar.
Weiter kennzeichnet den erfindungsgemäß mit einem optimierten Elektroantrieb
- Antriebsmotor 15 - ausgerüsteten Hybridantrieb 1 eine verbrauchsoptimiert und
emissionsreduziert betreibbare Brennkraftmaschine 3, wie sie näher in der
DE 41 17 154 A1 beschrieben ist. Erreicht ist dies mit der Verwendung einer relativ
zur Fahrzeugmasse kleinvolumigen Brennkraftmaschine 3 mit relativ hohem Ver
dichtungsverhältnis und einem zuschaltbaren, mechanisch angetriebenem Lader -
vorzugsweise Kreiselverdichter 20 -, wobei die Brennkraftmaschine 3 bei stationä
rem Fahrbetrieb über das stufenlose Getriebe 8 als Saugmotor in einen Bereich
niedrigsten Kraftstoffverbrauches gesteuert ist.
Schließlich kann auf dem Fahrzeug 2 noch ein als mechanischer Energiespeicher
dienendes Schwungrad 21 vorgesehen sein, das mit einer weiteren Elektro
maschine 22 zur Energiewandlung gekoppelt ist. Das Schwungrad 21 dient vor
zugsweise als Beschleunigungshilfe.
Bei einem emissionsfreien Betrieb des Fahrzeuges 2 wählt der Fahrer des Fahr
zeuges 2 für eine Vorwärtsfahrt mit Elektroantrieb die Programmschalter E und V
der Steuereinrichtung 9, und bei einer Rückwärtsfahrt die Programmschalter E und
R. Weiter wird die Kupplung 14 über die Steuereinrichtung 9 derart angesteuert, daß
deren wellenseitiger Teil 19 der Eingangswelle 12 des Planetengetriebes 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 Pla
netengetriebes 7 in drehfester Verbindung gebracht. Da andererseits das Hohlrad
17 über die Reaktionswelle 11 mit dem Anker 16 der Elektromaschine 6 in dreh
fester Verbindung steht, sind somit über die geschlossene Kupplung 14 und das
damit wirkungslos gesetzte Leistungsverzweigungsgetriebe bzw. Planetengetriebe 7
beide Elektromaschinen 5 und 6 zur Leistungsabgabe oder zur Leistungsaufnahme
im Bremsbetrieb über die Abtriebswelle 13 parallel geschaltet. Nach Betätigen einer
Starteinrichtung wirken somit beide Elektromaschinen 5 und 6 als ein von der
Brennkraftmaschine 3 gesonderter Antriebsmotor 15. Bei einem Bremsvorgang des
Fahrzeuges 2 wirken dagegen die beiden Elektromaschinen 5 und 6 als ein gemein
samer Generator 15', dessen Energie dem elektrischen Speicher 10 und/oder der
Elektromaschine 22 des Schwungrades 21 zugeführt wird.
Der aus den parallel geschalteten Elektromaschinen 5 und 6 gebildete Antriebs
motor 15 kann auch für eine Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges 2 vorgesehen sein,
wenn die Eingangswelle 12 des Planetengetriebes 7 mit der Brennkraftmaschine 3
über eine ebenfalls ansteuerbare Kupplung 4 in Verbindung steht. Der jedoch zur
Vereinfachung des Aufbaues zwischen der Brennkraftmaschine 3 und der Ein
gangswelle 12 vorgesehene Freilauf 4 bedingt bei Rückwärtsfahrt 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 Ein
gangswelle 12 des Planetengetriebes 7 sich über den Freilauf 4 gegen die still
stehende Brennkraftmaschine 3 abstützt.
Bei ausschließlichem Betrieb des Fahrzeuges 2 über die Brennkraftmaschine 3 wird
die ansteuerbare Kupplung 14 zwischen den beiden Elektromaschinen 5 und 6 ge
löst. Die Brennkraftmaschine 3 wirkt damit über die Eingangswelle 12 auf das Son
nenrad 23 des Planetengetriebes 7. Zur Weiterleitung der Antriebsleistung der
Brennkraftmaschine 3 auf die Abtriebswelle 13 über die auf dem mit der Abtriebs
welle 13 drehfest verbundenen Steg 24 angeordneten Planetenräder 25 ist am
Hohlrad 17 eine Momentenabstützung erforderlich. Diese Momentenabstützung
erbringt die Elektromaschine 6 über die Reaktionswelle 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
parallel geschalteter 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 (4)
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 richtung (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.
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 richtung (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.
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 oder 2,
gekennzeichnet durch die Verwendung einer relativ zur Fahrzeug masse kleinvolumigen Brennkraftmaschine (3) mit zuschaltbarem, mechanisch angetriebenem Lader (Kreiselverdichter 20), die
bei stationärem Fahrbetrieb über das stufenlose Getriebe (8) als Saugmotor in einen Bereich niedrigsten Kraftstoffverbrauches ge steuert ist.
gekennzeichnet durch die Verwendung einer relativ zur Fahrzeug masse kleinvolumigen Brennkraftmaschine (3) mit zuschaltbarem, mechanisch angetriebenem Lader (Kreiselverdichter 20), die
bei stationärem Fahrbetrieb über das stufenlose Getriebe (8) als Saugmotor in einen Bereich niedrigsten Kraftstoffverbrauches ge steuert ist.
4. Hybridantrieb nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die kleinvolumige Brennkraftmaschine (3) ein relativ hohes Ver dichtungsverhältnis aufweist, und
daß der Lader ein Kreiselverdichter (20) ist.
daß die kleinvolumige Brennkraftmaschine (3) ein relativ hohes Ver dichtungsverhältnis aufweist, und
daß der Lader ein Kreiselverdichter (20) ist.
Priority Applications (1)
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DE4124479A DE4124479C2 (de) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | Hybridantrieb, insbesondere für Fahrzeuge |
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DE4124479A Expired - Fee Related DE4124479C2 (de) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | Hybridantrieb, insbesondere für Fahrzeuge |
Country Status (1)
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