EP2114715A1 - Hybridfahrzeug mit splitmotor - Google Patents

Hybridfahrzeug mit splitmotor

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Publication number
EP2114715A1
EP2114715A1 EP08707686A EP08707686A EP2114715A1 EP 2114715 A1 EP2114715 A1 EP 2114715A1 EP 08707686 A EP08707686 A EP 08707686A EP 08707686 A EP08707686 A EP 08707686A EP 2114715 A1 EP2114715 A1 EP 2114715A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
electric machine
hybrid vehicle
engine unit
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.)
Withdrawn
Application number
EP08707686A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans Glonner
Gert Fischer
Raymond Freymann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Publication of EP2114715A1 publication Critical patent/EP2114715A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a hybrid vehicle according to the preamble of claim 1.
  • hybrid vehicle in the present patent application is understood to mean a vehicle which has an internal combustion engine drive device and at least one electric machine which is intended to recuperate regenerative braking energy and to assist the combustion engine drive device in some operating states by an electric motor or in some cases Operate operating conditions purely by electric motor.
  • the object of the invention is to provide a hybrid vehicle whose available power potential is adapted as well as possible to the instantaneous power requirement.
  • the starting point of the invention is a hybrid vehicle with an internal combustion engine drive device, which can be coupled to a transmission via a first clutch device, and an electric machine, wherein the transmission optionally - Can only be driven by the internal combustion engine drive means, or
  • the essence of the invention consists in that the internal combustion engine drive device has at least two internal combustion engine units, namely a first internal combustion engine unit which can be coupled to the transmission via the first clutch device and a second internal combustion engine unit which can be coupled to the first internal combustion engine unit via a second clutch device.
  • the vehicle In operating states in which only an average power requirement exists, the vehicle can be driven exclusively by the first internal combustion engine unit and / or the electric machine. If a higher power is needed, eg. B. at fast highway ride, the second engine unit can be switched on.
  • the two internal combustion engine units may, for example, each be an "internal combustion engine” with two cylinders, but the cylinder numbers of the individual internal combustion engine units do not have to be identical, but may also be different.
  • Such a hybrid vehicle can operate in a variety of operating conditions, the following operating states take, for example:
  • Operating state 1 in which both internal combustion engine units are switched off and the hybrid vehicle is driven exclusively by the electric machine.
  • Operating state 2 in which the first engine unit is turned on and the second engine unit is turned off. In this operating state, the vehicle can then be driven exclusively by the first internal combustion engine unit and by the electric machine, if this is switched on.
  • a corresponding electronics For controlling the electrical machine, a corresponding electronics is provided. According to a development of the invention, it is provided that during the transition from operating state 2 to operating state 3, d. H.
  • the electric machine When starting the second internal combustion engine unit, the electric machine generates at least a short drive torque, which supports the start of the second internal combustion engine unit.
  • the electric machine When starting the second internal combustion engine unit, the electric machine preferably delivers at least as much electromotively generated torque that the power required for the starting process is compensated for and a (temporary) torque drop at the transmission input is avoided.
  • the electric machine can compensate for the deceleration behavior during coupling and uncoupling of the second internal combustion engine unit even in coasting mode by a regenerative load torque.
  • the electric machine can be used in particular as a starter for the first internal combustion engine unit.
  • the sole FIGURE 1 shows the basic principle of the invention in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows a drive train 1 of a hybrid vehicle having an internal combustion engine drive device 2 and an electric machine 3, which is arranged here within the transmission bell 4 of a transmission housing 5 of a transmission 6.
  • the internal combustion engine drive device 2 is formed by a first internal combustion engine unit 7 and a second internal combustion engine unit 8, both of which can be accommodated in a common engine housing.
  • the two internal combustion engine units 7, 8 each have a separate crankshaft 7a, 8a.
  • the two internal combustion engine units 7, 8 may be units with the same number of cylinders or with different cylinder numbers! act.
  • the internal combustion engine unit 7 and the internal combustion engine unit 8 may each be a "two-cylinder engine".
  • the internal combustion engine unit 7 is connected to an input shaft 10 of the transmission 6 via a first clutch 9.
  • a rotor 11 of the electric machine 3 is connected.
  • the clutch 9 When the clutch 9 is closed, the transmission 6 can thus be driven by the first internal combustion engine unit 7 and by the electric machine 3, provided that this is switched on.
  • the electric machine 3 can be used during braking for the recuperation of braking energy, ie for the conversion of mechanical energy into electrical energy. In this operating state, the electric machine operates as a driven by the transmission input shaft 10 generator. In addition, the electric machine may be used as a starter for the first engine unit 7. Fed by an energy storage, not shown here, such as a battery or a capacitor, the first internal combustion engine unit 7 can be started with the clutch 9 of the electric machine 3.
  • a second clutch 12 is arranged between the two crankshafts 7a, 8a of the two engine units 7, 8, a second clutch 12 is arranged.
  • the two clutches 9, 12 are closed, the transmission of both internal combustion engine units 7, 8 can be driven simultaneously and by the electric machine 3, if the latter is switched on.
  • the starting torque for the second combustion engine unit 8 can be compensated by the electric machine 3 during the startup progress.

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Abstract

Hybridfahrzeug, mit einer verbrennungsmotorischen Antriebseinrichtung (2), die über eine erste Kupplungseinrichtung (1) mit einem Getriebe (6) koppelbar ist, und einer elektrischen Maschine (3), wobei das Getriebe ausschließlich durch die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung, oder gleichzeitig durch die verbrennungsmotorische Äntriebseinrichtung und durch die elektrische Maschine oder, bei geöffneter erster Kupplungseinrichtung (9), ausschließlich durch die elektrische Maschine antreibbar ist. Die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung weist eine erste Verbrennungsmotoreinheit (7) auf, die über die erste Kupplungseinrichtung mit dem Getriebe koppelbar ist, und eine zweite Verbrennungsmotoreinheit (8), die über eine zweite Kupplungseinrichtung (12) mit der ersten Verbrennungsmotoreinheit koppelbar ist.

Description

Hybridfahrzeug mit Splitmotor
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Unter dem Begriff „Hybridfahrzeug" wird in der vorliegenden Patentanmeldung ein Fahrzeug verstanden, das eine verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung und mindestens eine elektrische Maschine aufweist, die dazu vorgesehen ist, Bremsenergie generatorisch zu rekuperieren und die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung in manchen Betriebszuständen elektromotorisch zu unterstützen oder das Fahrzeug in manchen Betriebszuständen rein elektromotorisch anzutreiben.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hybridfahrzeug zu schaffen, dessen zur Verfügung stehendes Leistungspotential möglichst gut dem momentanen Leistungsbedarf angepasst ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Hybridfahrzeug mit einer verbrennungsmotorischen Antriebseinrichtung, die über eine erste Kupplungseinrichtung mit einem Getriebe koppelbar ist, und einer elektrischen Maschine, wobei das Getriebe wahlweise - ausschließlich durch die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung antreibbar ist, oder
- gleichzeitig durch die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung und durch die elektrische Maschine, oder
- bei geöffneter erster Kupplungseinrichtung, ausschließlich durch die elektrische Maschine.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung mindestens zwei Verbrennungsmotoreinheiten aufweist, nämlich eine erste Verbrennungsmotoreinheit, die über die erste Kupplungseinrichtung mit dem Getriebe koppelbar ist und eine zweite Verbrennungsmotoreinheit, die über eine zweite Kupplungseinrichtung mit der ersten Verbrennungsmotoreinheit koppelbar ist.
Im Betriebszuständen, in denen lediglich ein mittlerer Leistungsbedarf besteht, kann das Fahrzeug ausschließlich von der ersten Verbrennungsmotoreinheit und/oder der elektrischen Maschine angetrieben werden. Wird eine höhere Leistung benötigt, z. B. bei schneller Autobahnfahrt, kann die zweite Verbrennungsmotoreinheit zugeschaltet werden.
Bei den beiden Verbrennungsmotoreinheiten kann es sich beispielsweise jeweils um einen „Verbrennungsmotor" mit zwei Zylindern handeln. Die Zylinderanzahlen der einzelnen Verbrennungsmotoreinheiten müssen aber nicht gleich, sondern können auch unterschiedlich sein.
Ein solches Hybridfahrzeug kann in einer Vielzahl von Betriebszuständen betrieben folgende Betriebszustände einnehmen, z.B.:
Betriebszustand 1 , bei dem beide Verbrennungsmotoreinheiten abgeschaltet sind und das Hybridfahrzeug ausschließlich von der elektrischen Maschine angetrieben wird. Betriebszustand 2, bei dem die erste Verbrennungsmotoreinheit eingeschaltet ist und die zweite Verbrennungsmotoreinheit abgeschaltet ist. In diesem Betriebszustand kann das Fahrzeug dann ausschließlich von der ersten Verbrennungsmotoreinheit und von der elektrischen Maschine, sofern diese zugeschaltet ist, angetrieben werden.
Betriebszustand 3, bei dem beide Verbrennungsmotoreinheiten eingeschaltet sind. In diesem Betriebszustand kann das Fahrzeug dann mit der gesamten verbrennungsmotorisch zur Verfügung stehenden Leistung, d. h. von beiden Verbrennungsmotoreinheiten und von der elektrischen Maschine, sofern diese zugeschaltet ist, angetrieben werden.
Zur Steuerung der elektrischen Maschine ist eine entsprechende Elektronik vorgesehen. Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass beim Übergang vom Betriebszustand 2 zum Betriebszustand 3, d. h. beim Starten der zweiten Verbrennungsmotoreinheit die elektrische Maschine zumindest kurzfristig einen Antriebsmoment erzeugt, das den Start der zweiten Verbrennungsmotoreinheit unterstützt. Vorzugsweise liefert die elektrische Maschine beim Starten der zweiten Verbrennungsmotoreinheit zumindest so viel elektromotorisch erzeugtes Drehmoment, dass die für den Startvorgang benötigte Leistung kompensiert wird und ein (vorübergehender) Drehmomentabfall am Getriebeeingang vermieden wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann die elektrische Maschine auch im Schubbetrieb durch ein generatorisches Lastmoment das Verzögerungsverhalten beim Zu- und Abkoppeln der zweiten Verbrennungsmotoreinheit ausgleichen.
Die elektrische Maschine kann insbesondere auch als Starter für die erste Verbrennungsmotoreinheit eingesetzt werden. Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur 1 zeigt das Grundprinzip der Erfindung in schematischer Darstellung.
Figur 1 zeigt einen Antriebsstrang 1 eines Hybridfahrzeugs, das eine verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung 2 und eine elektrische Maschine 3 aufweist, die hier innerhalb der Getriebeglocke 4 eines Getriebegehäuses 5 eines Getriebes 6 angeordnet ist.
Die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung 2 ist durch eine erste Verbrennungsmotoreinheit 7 und eine zweite Verbrennungsmotoreinheit 8 gebildet, die beide in einem gemeinsamem Motorgehäuse untergebracht sein können. Die beiden Verbrennungsmotoreinheiten 7, 8 weisen jeweils eine separate Kurbelwelle 7a, 8a auf. Bei den beiden Verbrennungsmotoreinheiten 7, 8 kann es sich um Einheiten mit gleicher Zylinderzahl oder mit unterschiedlicher Zylinderzah! handeln. Beispielsweise kann es sich bei der Verbrennungsmotoreinheit 7 und bei der Verbrennungsmotoreinheit 8 jeweils um einen „Zweizylindermotor" handeln.
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist die Verbrennungsmotoreinheit 7 über eine erste Kupplung 9 mit einer Eingangswelle 10 des Getriebes 6 verbunden. Drehfest mit der Eingangswelle 10 des Getriebes 6 ist ein Rotor 11 der elektrischen Maschine 3 verbunden. Bei geschlossener Kupplung 9 kann das Getriebe 6 also durch die erste Verbrennungsmotoreinheit 7 und durch die elektrische Maschine 3 angetrieben werden, sofern diese zugeschaltet wird.
Die elektrische Maschine 3 kann während Bremsvorgängen zur Rekupera- tion von Bremsenergie, d. h. zur Umwandlung mechanischer Energie in elektrische Energie verwendet werden. In diesem Betriebszustand arbeitet die elektrische Maschine als von der Getriebeeingangswelle 10 angetriebener Generator. Zusätzlich kann die elektrische Maschine als Anlasser bzw. Starter für die erste Verbrennungsmotoreinheit 7 verwendet werden. Gespeist von einem hier nicht näher dargestellten Energiespeicher, z.B. einer Batterie oder einem Kondensator, kann die erste Verbrennungsmotoreinheit 7 bei geschlossener Kupplung 9 von der elektrischen Maschine 3 gestartet werden.
Zwischen den beiden Kurbelwellen 7a, 8a der beiden Verbrennungsmotoreinheiten 7, 8 ist eine zweite Kupplung 12 angeordnet. Wenn die beiden Kupplungen 9, 12 geschlossen sind, kann das Getriebe von beiden Verbrennungsmotoreinheiten 7, 8 gleichzeitig und von der elektrischen Maschine 3 angetrieben werden, sofern letztere zugeschaltet ist.
Um beim Starten der zweiten Verbrennungsmotoreinheit 8 einen Drehmomentabfall und somit einen Geschwindigkeits- bzw. Beschleunigungsabfall des Fahrzeugs zu vermeiden, kann während der des Startfortgangs das Startmoment für die zweite Verbrennungsmotoreinheit 8 durch die elektrische Maschine 3 kompensiert werden.

Claims

Patentansprüche
1. Hybridfahrzeug, mit einer verbrennungsmotorischen Antriebseinrichtung (2, 3), die über eine erste Kupplungseinrichtung (9) mit einem Getriebe (6) koppelbar ist, und einer elektrischen Maschine (3), wobei das Getriebe
- ausschließlich durch die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung (2), oder
- gleichzeitig durch die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung (2) und durch die elektrische Maschine (3) oder,
- bei geöffneter erster Kupplungseinrichtung (9), ausschließlich durch die elektrische Maschine (3) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung (2) eine erste Verbrennungsmotoreinheit (7) aufweist, die über die erste Kupplungseinrichtung (9) mit dem Getriebe (6) koppelbar ist, und eine zweite Verbrennungsmotoreinheit (8), die über eine zweite Kupplungseinrichtung (12) mit der ersten Verbrennungsmotoreinheit (7) koppelbar ist.
2. Hybridfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs des Hybridfahrzeugs die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung (2) mindestens folgende Betriebszustände einnehmen kann:
- Betriebszustand 1 , bei dem beide Verbrennungsmotoreinheiten (7, 8) abgeschaltet bzw. abgekoppelt sind und das Hybridfahrzeug ausschließlich von der elektrischen Maschine (3) angetrieben wird;
- Betriebszustand 2, bei dem die erste Verbrennungsmotoreinheit (7) eingeschaltet ist und die zweite Verbrennungsmotoreinheit (8) abgeschaltet bzw. abgekoppelt ist; - Betriebszustand 3, bei dem beide Verbrennungsmotoreinheiten (7, 8) eingeschaltet bzw. angekoppelt sind.
3. Hybridfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Elektronik zur Steuerung der elektrischen Maschine (3) vorgesehen ist.
4. Hybridfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beim Übergang vom Betriebszustand 2 zum Betriebszustand 3 die elektrische Maschine (3) ein Antriebsmoment erzeugt, das den Start der zweiten Verbrennungsmotoreinheit (8) unterstützt und einen Drehmomentabfall am Eingang des Getriebes (6) verhindert.
5. Hybridfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) einen Rotor (11 ) aufweist, der drehfest mit einer Eingangswelle (10) des Getriebes (6) verbunden ist.
6. Hybridfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kupplungseinrichtung (9) zwischen der ersten Verbrennungsmotoreinheit (7) und dem Getriebe (6) angeordnet ist.
7. Hybridfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplungseinrichtung (12) zwischen den beiden Verbrennungsmotoreinheiten (7, 8) angeordnet ist und in geschlossenem Zustand eine Kurbelwelle (7a) der ersten Verbrennungsmotoreinheit (7) mit einer Kurbelwelle (8a) der zweiten Verbrennungsmotoreinheit koppelt.
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