DE4339703A1 - Verfahren zur Verminderung des Energieverbrauchs von Hybridantrieben - Google Patents

Verfahren zur Verminderung des Energieverbrauchs von Hybridantrieben

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verminderung des Ener­ gieverbrauchs von Hybridantrieben, vorzugsweise mit großem Anfangsdrehmoment in Stadtfahrzeugen auf unter 1/3 der zur Zeit von solchen Fahrzeugen benötigten Energiemenge.
Bei zunehmender Luftverschmutzung, besonders in städtischen Be­ reichen, ist es notwendig, diesen Individualverkehr auf geringen Energieverbrauch und damit auf viel geringere Luftverschmutzung umzustellen. Dadurch wäre es möglich, mit geringstem Energieaufwand von der Wohnung zum Haltepunkt des öffentlichen Verkehrs­ mittels zu zu gelangen.
Es sind Hybridantriebe bekannt, die mit einem Elektromotor und einer großen Batterie sowie einem Verbrennungsmotor ausgerüstet sind, welche wahlweise eingeschaltet werden. Der Elektroantrieb innerhalb der Stadt und der Verbrennungsmotorantrieb außerhalb, wobei die Batterien in dieser Phase gleichzeitig wieder aufgeladen werden. Die Fahrzeuge sind wie üblich aber mit einem Schaltgetrie­ be, mit Kupplung und Anlasser ausgerüstet.
Beide Antriebsaggregate müssen in diesem Falle für das hohe An­ fahrdrehmoment ausgelegt sein. Neben dem Gewicht der großen Bat­ terie belasten die notwendige Größe und Last der beiden starken Antriebsaggregate das Fahrzeug erheblich.
Dem Verfahren liegt die Aufgabe zugrunde, durch einen Hybridantrieb das Gewicht eines solchen Fahrzeuges wesentlich zu verringern, trotzdem aber ein hohes Anfahrdrehmoment zur Verfügung zu haben, wobei jeder verminderte Bedarf an Antriebskraft während der Fahrt mit dem gleichbleibend vorhandenen Drehmoment zum Aufladen der im Verhältnis kleinen Batterie genutzt werden soll.
Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wellen des Ver­ brennungsmotors und des Elektromotors miteinander bei Vorwärts­ fahrt und bei Halt des Fahrzeuges im Eingriff sind und ein spe­ zieller Drehmomentwandler die Energie auf die Antriebsräder über­ trägt.
Um ein großes Anfahrdrehmoment zu erzielen ist der Hybridantrieb so gestaltet, daß sich die Drehmomente beider Antriebsmotoren im Bedarfsfalle addieren und gemeinsam auf die Antriebsräder wirken.
Die mit dem Verfahren erzielten Vorteile liegen insbesondere da­ rin, daß man gewissermaßen, insbesondere im Stadtverkehr, den Energieaufwand als Integral des Drehmoments an der Antriebsachse über die Zeit bildet und daß das beim Lauf des Verbrennungsmotors ständig angebotene Drehmoment sofort zur Ladung der Batterie genutzt wird , sobald man es nicht für die Beschleunigung be­ nötigt. Bei geladener Batterie und bei Rückwärtsfahrt ist der Verbrennungsmotor abgekuppelt und im Stillstand.
Ein Leerlauf ohne einen Nutzeffekt für die Fortbewegungsenergie entsteht nicht. Diese Drehmomentanteile und die der Bremsung werden im Batteriespeicher für den nächsten Antriebsenergiebedarf aufbewahrt. Das sanfte, aber drehmomentstarke Anfahren des Stadt­ fahrzeuges wird durch einen speziellen Drehmomentwandler bewirkt, der vom starr miteinander verbundenen auf Normaldrehzahl laufenden Hybridaggregat die volle Antriebskraft sanft aber zügig auf die Antriebsräder überträgt.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:
Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung eines in einem Fahrzeug eingesetzten Hybridaggregates, bestehend aus dem Verbrennungsmo­ tor 1, dem Elektromotor 2 und der für die Rückwärtsfahrt lösbaren Kupplung 3, welche die Wellen der beiden Antriebsaggregate starr verbindet.
Der Drehmomentwandler 4 überträgt die Antriebsenergie auf die Räder 5. Jedem Antriebsrad 5 ist ein Freilauf 6 vorgeschaltet, der beim Bremsen und Rollen des Fahrzeugs durch eigene Schwungkraft ausgeschaltet und damit zu einer festen Verbindung gemacht wird, wodurch diese Schubkraft im zum Generator umgeschalteten Elektro­ motor Strom für die Ladung der Batterie 7 erzeugt. Neben dem Ver­ brennungsmotor 1 ist der Kraftstofftank 8 zu sehen. Alle Verfah­ rensabläufe werden durch die elektronische Steuerung 9 überwacht und geregelt.
Die Kupplung 3 kann auch ein Umkehrgetriebe beinhalten, welches beim Rückwärtsfahren eingesetzt wird.

Claims (6)

1. Verfahren zur Verminderung des Energieverbrauches von Hybrid­ antrieben vorzugsweise mit großem Anfangsdrehmoment in Stadt­ fahrzeugen auf unter 1/3 der zur Zeit von solchen Fahrzeugen benötigten Energiemenge, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen des Verbrennungsmotors und des Elektromotors miteinander bei Vorwärtsfahrt und bei Halt des Fahrzeuges im Eingriff sind und ein spezieller Drehmomentwandler die Energie auf die Antriebs­ räder überträgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drehmomente beider Antriebsmotoren im Bedarfsfalle addieren und gemeinsam auf die Antriebsräder wirken.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei keinem Bedarf von Antriebsenergie an den Antriebsrädern, insbesondere bei Halt des Fahrzeuges, das gleichbleibend erzeugte Drehmoment des beständig laufenden Verbrennungsmotors in Verbindung mit dem zum Generator ge­ schalteten Gleichstrommotor die Ladung der Batterie bewirkt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei vollgeladener Batterie der Verbrennungs­ motor und der Elektromotor bei Halt des Fahrzeuges abschaltet.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Wellen der Antriebsmotore vor einer Rück­ wärtsfahrt in Ruhestellung dieser Motore außer Eingriff oder mittels eines Umkehrgetriebes in gegenläufiger Drehrichtung verkoppelt werden.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beim Bremsvorgang die Freiläufe an den An­ triebsrädern gesperrt werden, der Verbrennungsmotor abschaltet und der Elektromotor zum Ladegenerator für die Batterien umge­ schaltet wird.
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