WO2007023001A1 - Retrofit kit for retrofitting a drive on a hybrid drive and method for retrofitting a motor vehicle - Google Patents

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Definitions

  • Retrofit kit for retrofitting a drive to a hybrid drive and method for
  • the present invention relates to a retrofit kit for retrofitting a first drive which acts on a shaft which is provided with means for transmitting power, in particular a clutch and a transmission.
  • the invention further relates to a hybrid drive arrangement comprising a first drive, which acts on a shaft with means for power transmission, in particular a clutch and a transmission, and a second drive, which receives energy from a memory for electrical energy in an operating position.
  • the invention relates to a method for retrofitting a motor vehicle with an internal combustion engine as the first drive with such a
  • Retrofit kit and a method for operating such a retrofitted hybrid drive assembly are provided.
  • a hybrid drive arrangement is understood to mean arrangements with two drives: on the one hand a main drive, for example a gasoline or diesel engine and on the other hand an electric motor.
  • the electric motor draws its energy from a likewise provided storage for electrical energy.
  • a memory is usually a battery.
  • an electric motor is connected as a further drive for starting.
  • the electric motor can also switch to regenerative operation, ie during braking processes or when the internal combustion engine is operating with good efficiency, it recharges the energy store.
  • a retrofit kit for a vehicle which comprises a one-start internal combustion engine. This is connected by a switchable clutch to the drive shaft of the main combustion engine of the vehicle. As a result, a supporting drive torque is coupled into the drive train.
  • the arrangement has the disadvantage that only power can be coupled and for a switchable coupling must be used.
  • the existing alternator of a motor vehicle can be replaced by the second drive.
  • a starter is no longer required.
  • the second drive works electrically and gets its energy from the memory. In the low speed range, the second drive is mechanically connected to the shaft of the first
  • Car is immediately ready to drive and has a high performance.
  • the second drive can also be switched on. As a result, a higher torque is achieved in the upper speed range of the first drive.
  • the second drive is switchable from a first operating position in the engine operation to a second operating position with regenerative operation, wherein the energy that can be generated in the second operating position can be stored in the memory. This is known as "recuperation.”
  • the second drive is suitable for both motor and generator operation, it can fully take over the function of the alternator, and the energy that is released during a braking process can be used with the second Drive can be converted into electrical energy in regenerative operation and stored.
  • the retrofit kit comprises means for detecting and transmitting the power request and control means for selecting the operating position in dependence on this power request.
  • the power requirement results, for example, by pressing the accelerator pedal.
  • a sensor for detecting the pedal value of an accelerator pedal may be provided for detecting the power demand. Then it can be determined from the desired performance whether and how much the second drive should be switched on or not.
  • the memory can be a battery.
  • the memory preferably also comprises a capacitor or is formed entirely by a capacitor.
  • the capacitors known under the term "supercaps" can provide a great deal of energy with particularly short switching times and are therefore very well suited for the task at hand, as a result of which the slightly more sluggish battery can be well supplemented.
  • a belt may be provided for power transmission between the shaft driven by the first drive and the second drive.
  • means are provided for aligning the shaft of the second drive with the shaft of the first drive. This is particularly favorable, since the drive shaft of the generator on the front side of the internal combustion engine is structurally particularly easy to reach.
  • belt drives to drive the auxiliary equipment of the vehicle available.
  • the belt drives or their pulleys or shafts can be connected without major structural intervention by means of a belt drive or an aligned axle connection with the electric machine of the retrofit kit.
  • an adjustment device for setting a threshold value in which the second drive is activated or deactivated in the first operating position. Then the driver can determine for himself whether or not he wants to achieve a certain power requirement with the aid of the second drive.
  • a control means is provided which determines the best operating conditions without the driver. The operator can personally adjust the performance of the retrofit kit and define a performance range in which the retrofit kit does not interfere with the system. This is particularly low z. As in start-up operations in which the driver knows a continuous drive behavior and urgently needed for security reasons. It is conceivable that the threshold can be set to 'infinity' and so the retrofit kit is completely switched off.
  • a sensor for detecting the pedal value of a brake pedal for controlling the driven object is provided and the control means activate or deactivate the second drive in dependence on the pedal value of the brake pedal, the speed of the first drive and / or the current efficiency of the first drive.
  • the pedal value is especially suitable for retrofitted vehicles
  • Pedal value of the gas and / or brake pedal, the speed of the internal combustion engine and / or the current efficiency is activated or deactivated.
  • the operating settings of the second drive are made.
  • the operating settings can then be optimized, for example, in terms of efficiency or torque.
  • the electric machine operates depending on the operating point of the internal combustion engine either as a generator or as a motor.
  • the second drive couples a braking torque into the shaft of the internal combustion engine. When operated as a motor, it provides additional drive torque. In this way, the operating point of the internal combustion engine can be moved in the direction of optimal operation.
  • the second drive engages to limit the speed of the internal combustion engine.
  • the second drive engages to limit the speed of the internal combustion engine.
  • engine stalling can be prevented.
  • a decelerating torque is coupled in, whereby the speed is reduced and the internal combustion engine is prevented from being damaged.
  • the use of the means for tapping the pedal position of the brake pedal is particularly favorable, since in this way in a braking maneuver the additional drive of the electric machine switched off immediately and even an additional braking torque can be provided.
  • the pedal value of the accelerator pedal can be used. It has surprisingly been found that the entire control of the electric machine can be realized in this particularly simple way. Further integration of other signals is not necessary because of
  • Pedal value directly reflects the request for drive power. Depending on the position of the
  • the output power of the electric machine can either be increased or decreased in discrete steps or continuously.
  • the temporal gradient of the pedal value of the accelerator pedal is determined and from this value, the operating settings of the second drive are made.
  • a complete upshift of the second drive can take place.
  • Both the absolute pedal value and the temporal gradient or the time change of the pedal position can be used to control the second drive. Then it can be differentiated whether the power requirement is sudden (kick-down) or slow. Accordingly, the second drive is controlled. In the event of a sudden power requirement, the full additional power of the electric machine is immediately made available. At slow and leisurely request, the additional power is slowly switched on and increased or decreased to prevent a jerky driving behavior.
  • Fig. 1 shows a block diagram of the retrofit kit in interaction with the
  • FIG. 2 shows the arrangement for power transmission and consumers before retrofitting
  • FIG. 3 shows the arrangement of Fig. 2 after retrofitting
  • Fig. 4 illustrates the retrofit elements
  • Fig. 5 shows the torque as a function of the speed
  • FIG. 1 various components of a vehicle (not shown) in combination with the retrofit kit for parallel input or output of mechanical energy in or out of the drive train 100 are shown schematically.
  • the various components in the engine compartment 160, the interior 110 and the boot 140 are housed.
  • the electric machine 164 of the retrofit kit which replaces the vehicle generator structurally and is connected via a belt drive 174 with the crankshaft 176 of the internal combustion engine 162.
  • FIG. 2 shows the internal combustion engine 162 together with the individual additional units vehicle generator 210, air conditioning compressor 204, water pump 222 and belt pulley 208 of the crankshaft 176 before retrofitting.
  • the Additional units are connected to each other via a belt 220.
  • the tension roller 224 does not require re-tensioning of the belt 220.
  • FIG. 4 shows the cable harness 300 of the retrofit kit with the electrical connections to the components electrical machine 164, vehicle battery 170, engine control unit 112 and to the control unit 146.
  • FIG. 1 shows vehicle electronics 172, retrofit kit control unit 146, vehicle vehicle battery 170 ', and supercaps 144.
  • the engine control unit 112 and the accelerator pedal 114 of the vehicle are provided. All other devices of the vehicle, which also comprises a conventional motor vehicle, are not shown for the sake of clarity.
  • the power indicator 122 of the retrofit kit, an on-off switch 120, the adjuster 118 of the retrofit kit and means 116 for tapping the position of the accelerator pedal are further installed.
  • These means consist essentially of a potentiometer.
  • the potentiometer generates a proportional to the gas pedal position voltage signal in the range of 0 to 5 volts DC.
  • the additional batteries 142 and supercaps 144 are located in the boot 140.
  • the control unit of the retrofit kit 146 is connected to the engine control unit 112 and thus detects the position of the brake pedal 113. In addition, the control unit 146 detects the voltage signal of the potentiometer on the accelerator pedal 114, the threshold value of the setting device 118 for switching on the retrofit kit. It is connected to the auxiliary batteries 142, the supercaps 144 and the main battery 170.
  • the interior display 122 indicates to the driver if the retrofit kit is ready for use. Operational readiness is displayed by the controller 146 to the display 122 in the vehicle when the composite of batteries 142, 170 and supercaps 144 have stored sufficient electrical energy for the engine operation of the electric machine 164 and the retrofit kit controller 146 is not faulty Operating state determines. The driver can then activate the retrofit kit via the switch 120. This coupled depending on the position of the accelerator pedal 114 additional drive power in the drive train of the vehicle. This only happens when the position of the accelerator pedal 114 exceeds a certain threshold. This threshold, for example, 5 V at full throttle is adjustable by the driver on the setting device 118 in the interior as needed. Display 122, switch 120, and adjuster 118 may be implemented as a package.
  • the composite of batteries 142, 170 and supercaps 144 does not provide enough electrical power for engine operation of the electric machine 164, then the driver will not be notified of operational readiness. Activation of the retrofit kit is then not possible. Instead, the electric machine 164 is driven in the generator mode and so the composite of batteries 142, 170 and supercaps 144 charged.
  • the components of the retrofit kit are:
  • Double belt pulleys flat belt and timing pulley 250 Timing belt 174 Pulley Flat belt 274
  • Mounting plate 270 for the electric machine 164 and pulley 274 - control unit (microcontroller unit, DC / AC converter,
  • the existing vehicle generator 206 is, as shown in Fig. 2, replaced by a more powerful electric machine 164, here an air-cooled and permanent-magnet synchronous machine.
  • the existing vehicle generator 206 is particularly well suited for a claw pole generator. It is connected via a pulley 210 by means of a flat ribbed belt 220 to the pulley 208 of the crankshaft 176 of the internal combustion engine. Via this belt 220, further consumers, such as servo pump 202, air conditioning compressor 204 and water pump 222, are also connected to the crankshaft 176 of the internal combustion engine 162.
  • the tension of the belt 220 is effected by a tension roller 224. After loosening the tension roller 224, the flat ribbed belt 220 can be pulled down.
  • the pulley 208 is released on the crankshaft 176 and pulled out with a commercial puller.
  • This pulley 208 is no longer needed because it is replaced by a dual pulley 250 (see Fig. 3) from the retrofit kit.
  • the double pulley 250 consists of two axially parallel pulleys 251 and 253.
  • the first pulley 251 is identical to the built-in pulley 208 and the second is a pulley 253. Since on the flat ribbed belt 220 no high power can be transmitted, is here to Coupling of the electric machine 164 from the retrofit set a toothed belt 174 used.
  • the toothed belt 174 ensures a positive power transmission.
  • the wrap angle of the belt 174 on the gear need not be as large as that of a flat ribbed belt 220.
  • this form of power transmission does not slip.
  • the axial load on the bearings of the crankshaft 176 is lower. Thereafter, the double-pulley 250 is mounted and fixed on the crankshaft 176.
  • the electric machine 164 from the retrofit kit is already mounted on a support plate 270. Furthermore, a deflection roller 274 is mounted on the support plate 270. It replaces the now missing vehicle generator 210.
  • the electric machine 164 is attached via two slots (lower and upper mounting) on the support plate 270. Thus, the timing belt 174 can be tensioned later. This makes it possible to dispense with an additional tensioning roller for the electric machine 164.
  • the support plate 270 with the electric machine 164 and the pulley 274 is fixed to the engine 162.
  • the existing mounting options of the vehicle generator are used. Subsequently, the V-ribbed belt 220 is mounted and then the tension roller 224 is attached. After the timing belt 174 has been mounted on the dual pulley 250 and pulley 165 of the electric machine 164, the belt 174 is tensioned by the electric machine 164 and locked with lower and upper attachments.
  • the control unit 146 and the battery module 142 are installed in the spare wheel well in the boot 140.
  • the spare wheel is removed from the vehicle.
  • the central fixing screw located in the spare wheel well is removed.
  • holes 322 are made at the bottom of Optimizradmulde. A drilling plan is part of the retrofit kit. All holes are protected against corrosion. Then we inserted the mounting plate 320 in the spare wheel well and fastened with the appropriate screws.
  • Control and display unit (interior)
  • the operating and display unit 122 is made compact. It can be connected via a holder e.g. be attached to the windscreen by means of suction. Depending on the vehicle type, various options are available for mounting the display unit on or on the center console. To power the unit, the cable may be used with a plug for the cigarette lighter 510 or directly through the harness 312. The communication between the operating and display unit 122 and the control unit 146 takes place via a wireless Bluetooth interface. The units 122 and 146 are set up in the usual way for this communication. When commissioning the retrofit kit, the
  • the wiring harness 300 is composed of the wiring harness battery module 308, wiring harness engine control unit 306, wiring harness operation and display unit 312, wiring harness of vehicle battery 304, wiring harness control unit 314, and wiring harness electric machine 302.
  • the control unit 146 is connected to the battery module 142 in the trunk.
  • a connector on the harness control unit 314 is connected to the control unit 146.
  • the wiring harness 300 is laid under the carpet of the vehicle to the interior.
  • a cable harness engine control unit 306 branches approximately at the height of the steering column to the engine control unit 112.
  • the engine control unit 112 may be installed in the cockpit area or in the engine compartment. At the engine control unit 112, the signals of the electric accelerator pedal and the brake signal are tapped. For this purpose, the individual wires of the wiring harness
  • Engine control unit 306 connected to the corresponding lines of the engine control unit via crimp connectors.
  • the wiring harness is routed to the engine compartment.
  • the wiring harness for vehicle battery 304 is connected to the vehicle battery 170 at a screw block 310.
  • the cable of the already built vehicle generator 206 can be used.
  • Fig. 5 the gain in torque is exemplified by the use of the retrofit kit as a function of the speed.

Abstract

The invention relates to a retrofit kit for retrofitting a first drive acting on a shaft, said shaft being provided with means for force transmission, especially a clutch and a gearbox. Said retrofit kit contains a second drive which acts on the part of the shaft that is arranged on the side of the first drive, opposing the force transmission means, and an accumulator for electrical energy, from which the second drive obtains energy in an operating position.

Description

Internationale Patentanmeldung International patent application
Nachrüstsatz zum Nachrüsten eines Antriebs auf einen Hybridantrieb und Verfahren zumRetrofit kit for retrofitting a drive to a hybrid drive and method for
Nachrüsten eines KraftfahrzeugsRetrofitting a motor vehicle
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Nachrüstsatz zum Nachrüsten eines ersten Antriebs der auf eine Welle wirkt, die mit Mitteln zur Kraftübertragung, insbesondere einer Kupplung und einem Getriebe, versehen ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Hybridantriebsanordnung enthaltend einen ersten Antrieb, der auf eine Welle mit Mitteln zur Kraftübertragung, insbesondere einer Kupplung und einem Getriebe, wirkt und einen zweiten Antrieb, der in einer Betriebsstellung Energie aus einem Speicher für elektrische Energie erhält. Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zum Nachrüsten eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor als erstem Antrieb mit einem solchenThe present invention relates to a retrofit kit for retrofitting a first drive which acts on a shaft which is provided with means for transmitting power, in particular a clutch and a transmission. The invention further relates to a hybrid drive arrangement comprising a first drive, which acts on a shaft with means for power transmission, in particular a clutch and a transmission, and a second drive, which receives energy from a memory for electrical energy in an operating position. Finally, the invention relates to a method for retrofitting a motor vehicle with an internal combustion engine as the first drive with such a
Nachrüstsatz und ein Verfahren zum Betrieb einer derartig nachgerüsteten Hybridantriebsanordnung.Retrofit kit and a method for operating such a retrofitted hybrid drive assembly.
Unter einer Hybridantriebsanordnung werden Anordnungen mit zwei Antrieben verstanden: Einerseits ein Hauptantrieb, zum Beispiel ein Otto- oder Dieselmotor und andererseits ein Elektromotor. Der Elektromotor bezieht seine Energie aus einem ebenfalls vorgesehenen Speicher für elektrische Energie. Ein solcher Speicher ist üblicherweise eine Batterie.A hybrid drive arrangement is understood to mean arrangements with two drives: on the one hand a main drive, for example a gasoline or diesel engine and on the other hand an electric motor. The electric motor draws its energy from a likewise provided storage for electrical energy. Such a memory is usually a battery.
Verbrennungsmotoren haben einen drehzahlabhängigen Wirkungsgrad. Bei geringenInternal combustion engines have a speed-dependent efficiency. At low
Drehzahlen ist der Wirkungsgrad schlecht und umweltschädliche Emissionen sind hoch. Bei einem Hybridmotor wird daher zum Anfahren ein Elektromotor als weiterer Antrieb zugeschaltet. Der Elektromotor kann auch auf generatorischen Betrieb umschalten, d.h. bei Bremsvorgängen oder wenn der Verbrennungsmotor mit gutem Wirkungsgrad arbeitet, lädt er den Energiespeicher wieder auf.Speeds, the efficiency is bad and environmentally harmful emissions are high. In a hybrid engine, therefore, an electric motor is connected as a further drive for starting. The electric motor can also switch to regenerative operation, ie during braking processes or when the internal combustion engine is operating with good efficiency, it recharges the energy store.
Stand der TechnikState of the art
In der DE 40 07 438 wird ein Nachrüstsatz für ein Fahrzeug offenbart, der eine Einstern- Verbrennungskraftmaschine umfasst. Diese ist durch einer schaltbare Kupplung mit der Antriebswelle der Hauptverbrennungskraftmaschine des Fahrzeugs verbunden. Dadurch wird eine unterstützendes Antriebsmoment in den Antriebsstrang eingekoppelt. Die Anordnung weist den Nachteil auf, dass ausschließlich Leistung eingekoppelt werden kann und dafür eine schaltbare Kupplung verwendet werden muss.In DE 40 07 438 a retrofit kit for a vehicle is disclosed which comprises a one-start internal combustion engine. This is connected by a switchable clutch to the drive shaft of the main combustion engine of the vehicle. As a result, a supporting drive torque is coupled into the drive train. The arrangement has the disadvantage that only power can be coupled and for a switchable coupling must be used.
Weiterhin ist bekannt, dass Neuwagen, z.B. das Modell „Prius" der Firma Toyota, mit einem hybriden Antriebssystem ausgestattet sind. Diese Systeme umfassen sowohl eine Verbrennungskraftmaschine als auch eine elektrische Maschine. Mit der elektrischen Maschine wird mechanische Leistung in oder aus dem Antriebsstrang ein- bzw. ausgekoppelt. Auf diese Weise kann der Gesamtwirkungsgrad des Fahrzeugs optimiert und der Kraftstoffverbrauch gesenkt werden. Diese Systeme haben den Nachteil, dass sie ausschließlich in Neuwagen zum Einsatz kommen. Der Elektromotor wird im Antriebsstrang nach dem Getriebe angeordnet. Hierzu wird die Anordnung der Antriebskomponenten gegenüber herkömmlichen Fahrzeugen verändert. In existierenden Fahrzeuge ist an dieser Stelle kein Raum. Hybridantriebe sind daher für Altfahrzeuge nicht geeignet.Furthermore, it is known that new cars, e.g. The "Prius" model from Toyota, equipped with a hybrid drive system, includes both an internal combustion engine and an electric machine, and the electric machine couples or decouples mechanical power into or out of the driveline These systems have the disadvantage that they are used exclusively in new cars The electric motor is arranged in the drive train after the transmission by changing the arrangement of the drive components in relation to conventional vehicles in existing vehicles There is no room at this point, so hybrid drives are not suitable for end-of-life vehicles.
Zur Senkung des Kraftstoffverbrauchs werden Kraftfahrzeuge mit geringerem Hubraum ausgestattet. Das hat den Nachteil, daß in bestimmten Fahrsituationen keine ausreichende Beschleunigung erreicht werden kann.To reduce fuel consumption vehicles are equipped with a smaller displacement. This has the disadvantage that in certain driving situations, sufficient acceleration can not be achieved.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung Sf ahrzeugantriebe umweltfreundlicher und leistungsstärker zu gestalten. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst mit einem Nachrüstsatz zum Nachrüsten eines Antriebs der eingangs genannten Art enthaltendIt is an object of the invention Sf ahrzeugantriebe greener and more powerful to design. According to the invention the object is achieved with a retrofit kit for retrofitting a drive of the type mentioned containing
(a) einen zweiten Antrieb, der auf den Teil der Welle wirkt, der auf der den Mitteln zur Kraftübertragung abgewandten Seite des ersten Antriebs angeordnet ist, und(A) a second drive, which acts on the part of the shaft which is arranged on the side facing away from the means for transmitting power of the first drive, and
(b) einen Speicher für elektrische Energie, aus dem der zweite Antrieb in einer Betriebsstellung Energie erhält.(B) a memory for electrical energy from which receives the second drive in an operating position energy.
Bei dieser Anordnung kann die bestehende Lichtmaschine eines Kraftfahrzeugs durch den zweiten Antrieb ersetzt werden. Auch ein Anlasser ist nicht mehr erforderlich. Der zweite Antrieb arbeitet elektrisch und erhält seine Energie aus dem Speicher. Im niedrigen Drehzahlbereich wird der zweite Antrieb mechanisch an die Welle des erstenIn this arrangement, the existing alternator of a motor vehicle can be replaced by the second drive. A starter is no longer required. The second drive works electrically and gets its energy from the memory. In the low speed range, the second drive is mechanically connected to the shaft of the first
Antriebs gekoppelt. Dadurch werden die umweltschädlichen Emissionen reduziert. DerDrive coupled. This reduces the environmentally harmful emissions. Of the
Wagen ist unmittelbar fahrbereit und hat eine hohe Leistung. Bei Beschleunigung des Fahrzeugs kann der zweite Antrieb ebenfalls auf geschaltet werden. Dadurch wird im oberen Drehzahlbereich des ersten Antriebs ein höheres Drehmoment erreicht.Car is immediately ready to drive and has a high performance. When accelerating the vehicle, the second drive can also be switched on. As a result, a higher torque is achieved in the upper speed range of the first drive.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist der zweite Antrieb von einer ersten Betriebsstellung im motorischen Betrieb auf eine zweite Betriebsstellung mit generatorischem Betrieb umschaltbar, wobei die in der zweiten Betriebsstellung erzeugbare Energie in dem Speicher speicherbar ist. Dies ist unter dem Begriff „Recuperation" bekannt. Der zweite Antrieb ist sowohl für den motorischen, als auch für den generatorischen Betrieb geeignet. Er kann die Funktion der Lichtmaschine voll übernehmen. Weiterhin kann die Energie, die bei einem Bremsvorgang freiwird, mit dem zweiten Antrieb im generatorischen Betrieb in elektrische Energie umgewandelt und gespeichert werden.In one embodiment of the invention, the second drive is switchable from a first operating position in the engine operation to a second operating position with regenerative operation, wherein the energy that can be generated in the second operating position can be stored in the memory. This is known as "recuperation." The second drive is suitable for both motor and generator operation, it can fully take over the function of the alternator, and the energy that is released during a braking process can be used with the second Drive can be converted into electrical energy in regenerative operation and stored.
Vorzugsweise umfasst der Nachrüstsatz Mittel zur Erfassung und Übertragung der Leistungsanforderung und Steuermittel zum Auswählen der Betriebsstellung in Abhängigkeit von dieser Leistungsanforderung. Die Leistungsanforderung ergibt sich zum Beispiel durch Betätigung des Gaspedals. So kann ein Sensor zur Erfassung des Pedalwertes eines Gaspedals zur Erfassung der Leistungsanforderung vorgesehen sein. Dann kann aus der angestrebten Leistung ermittelt werden, ob und wie stark der zweite Antrieb zugeschaltet werden soll oder nicht.Preferably, the retrofit kit comprises means for detecting and transmitting the power request and control means for selecting the operating position in dependence on this power request. The power requirement results, for example, by pressing the accelerator pedal. Thus, a sensor for detecting the pedal value of an accelerator pedal may be provided for detecting the power demand. Then it can be determined from the desired performance whether and how much the second drive should be switched on or not.
Der Speicher kann eine Batterie sein. Vorzugsweise umfasst der Speicher jedoch auch einen Kondensator oder wird vollständig von einem Kondensator gebildet. Die unter dem Begriff „Supercaps" bekannten Kondensatoren können besonders viel Energie mit besonders kurzen Schaltzeiten zur Verfügung stellen und sind daher für die vorliegende Aufgabe sehr gut geeignet. Dadurch kann die etwas trägere Batterie gut ergänzt werden.The memory can be a battery. However, the memory preferably also comprises a capacitor or is formed entirely by a capacitor. The capacitors known under the term "supercaps" can provide a great deal of energy with particularly short switching times and are therefore very well suited for the task at hand, as a result of which the slightly more sluggish battery can be well supplemented.
Ein Riemen kann zur Energieübertragung zwischen der von dem ersten Antrieb angetriebenen Welle und dem zweiten Antrieb vorgesehen sein. Alternativ sind zur Energieübertragung zwischen der von dem ersten Antrieb angetriebenen Welle und dem zweiten Antrieb Mittel zum fluchtenden Verbinden der Welle des zweiten Antriebs mit der Welle des ersten Antriebs vorgesehen. Dies ist besonders günstig, da die Antriebswelle der Lichtmaschine an der Stirnseite der Verbrennungskraftmaschine baulich besonders einfach zu erreichen ist. Es sind dort bereits Riementriebe zum Antrieb der Hilfsaggregate des Fahrzeugs vorhanden. Die Riementriebe bzw. deren Riemenscheiben oder Wellen können ohne große bauliche Eingriffe mit Hilfe eines Riementriebs oder einer fluchtenden Achsverbindung mit der elektrischen Maschine des Nachrüstsatzes verbunden werden.A belt may be provided for power transmission between the shaft driven by the first drive and the second drive. Alternatively, for transmitting energy between the shaft driven by the first drive and the second drive, means are provided for aligning the shaft of the second drive with the shaft of the first drive. This is particularly favorable, since the drive shaft of the generator on the front side of the internal combustion engine is structurally particularly easy to reach. There are already belt drives to drive the auxiliary equipment of the vehicle available. The belt drives or their pulleys or shafts can be connected without major structural intervention by means of a belt drive or an aligned axle connection with the electric machine of the retrofit kit.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Einstellvorrichtung zur Einstellung eines Schwellwertes vorgesehen, bei dem der zweite Antrieb in der ersten Betriebsstellung aktiviert bzw. deaktiviert wird. Dann kann der Fahrer selber bestimmen, ob er eine bestimmte Leistungsanforderung mit Hilfe des zweiten Antriebs erreichen will oder nicht. Alternativ ist ein Steuermittel vorgesehen, der die besten Betriebsbedingungen ohne den Fahrer ermittelt. Der Fahrer kann das Betriebsverhalten des Nachrüstsatzes persönlich einstellen und einen Leistungsbereich definieren, in welchem der Nachrüstsatz nicht auf das System eingreift. Besonders günstig ist dies z. B. bei Anfahrvorgängen, bei denen der Fahrer ein kontinuierliches Antriebsverhalten kennt und aus Sicherheitsgründen dringend benötigt. Dabei ist denkbar, dass der Schwellenwert auf .unendlich' gesetzt werden kann und so der Nachrüstsatz komplett abgeschaltet ist. Vorzugsweise ist ein Sensor zur Erfassung des Pedalwertes eines Bremspedals zur Kontrolle des angetriebenen Objekts vorgesehen und die Steuermittel aktivieren bzw. deaktivieren den zweiten Antrieb in Abhängigkeit vom Pedalwert des Bremspedals, der Drehzahl des ersten Antriebs und/oder dem momentanen Wirkungsgrad des ersten Antriebs. Der Pedal wert ist insbesondere bei nachgerüsteten Fahrzeugen ein geeigneterIn one embodiment of the invention, an adjustment device for setting a threshold value is provided, in which the second drive is activated or deactivated in the first operating position. Then the driver can determine for himself whether or not he wants to achieve a certain power requirement with the aid of the second drive. Alternatively, a control means is provided which determines the best operating conditions without the driver. The operator can personally adjust the performance of the retrofit kit and define a performance range in which the retrofit kit does not interfere with the system. This is particularly low z. As in start-up operations in which the driver knows a continuous drive behavior and urgently needed for security reasons. It is conceivable that the threshold can be set to 'infinity' and so the retrofit kit is completely switched off. Preferably, a sensor for detecting the pedal value of a brake pedal for controlling the driven object is provided and the control means activate or deactivate the second drive in dependence on the pedal value of the brake pedal, the speed of the first drive and / or the current efficiency of the first drive. The pedal value is especially suitable for retrofitted vehicles
Wert, der leicht zu ermitteln ist.Value that is easy to identify.
Das Nachrüsten eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor als erstem Antrieb mit einem solchen Nachrüstsatz erfolgt durch die Schritte:The retrofitting of a motor vehicle with an internal combustion engine as the first drive with such a retrofit kit is carried out by the steps:
(a) Entfernen der Lichtmaschine;(a) removing the alternator;
(b) Einsetzen eines zweiten Antriebs an der Stelle der Lichtmaschine;(b) inserting a second drive at the location of the alternator;
(c) Ankoppeln des zweiten Antriebs an den für die Lichtmaschine vorgesehenen Teil der von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Welle und (d) Einrichten einer Steuerung derart, daß der zweite Antrieb in Abhängigkeit des(c) coupling the second drive to the part of the shaft driven by the internal combustion engine and (d) establishing a control such that the second drive depends on the
Pedalwertes des Gas- und/oder Bremspedals, der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder des momentanen Wirkungsgrads aktiviert bzw. deaktiviert wird.Pedal value of the gas and / or brake pedal, the speed of the internal combustion engine and / or the current efficiency is activated or deactivated.
So wird in besonders vorteilhafter Art Bauraum für den Einbau des zweiten Antriebs des Nachrüstsatzes freigeben. Zusätzlich erweist sich dieses Einbauverfahren als günstig, da vorhandene Riementriebe zur Ein- oder Auskopplung von mechanischer Energie in oder aus dem Antriebstrang des Kraftfahrzeugs verwendet werden können.Thus, in a particularly advantageous manner, space for the installation of the second drive of the retrofit kit is released. In addition, this installation method proves to be favorable, since existing belt drives for coupling or decoupling of mechanical energy in or out of the drive train of the motor vehicle can be used.
Vorzugsweise wird der Pedalwert des Gas- und/oder Bremspedals, die Drehzahl desPreferably, the pedal value of the gas and / or brake pedal, the speed of the
Verbrennungsmotors und/oder der momentane Wirkungsgrad ermittelt und aus den so ermittelten Werten werden die Betriebseinstellungen des zweiten Antriebs vorgenommen. Die Betriebseinstellungen können dann zum Beispiel hinsichtlich des Wirkungsgrads oder des Drehmoments optimiert werden.Internal combustion engine and / or the instantaneous efficiency determined and from the values thus determined, the operating settings of the second drive are made. The operating settings can then be optimized, for example, in terms of efficiency or torque.
Auf diese Weise kann der Gesamtwirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine verbessert werden. Dabei arbeitet die elektrische Maschine je nach Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine entweder als Generator oder als Motor. Als Generator koppelt der zweite Antrieb ein Bremsmoment in die Welle der Verbrennungskraftmaschine ein. Wenn er als Motor betrieben wird, stellt er ein zusätzliches Antriebsmoment bereit. Auf diese Weise kann der Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine in Richtung des optimalen Betriebs bewegt werden.In this way, the overall efficiency of the internal combustion engine can be improved. The electric machine operates depending on the operating point of the internal combustion engine either as a generator or as a motor. As a generator The second drive couples a braking torque into the shaft of the internal combustion engine. When operated as a motor, it provides additional drive torque. In this way, the operating point of the internal combustion engine can be moved in the direction of optimal operation.
Zur Steigerung des Fahr- bzw. Bedienungskomfort des Fahrzeuges wird eine weitere günstige Ausprägung des Betriebs Verfahrens offenbart. Dabei greift der zweite Antrieb zur Begrenzung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ein. Indem bei einem unteren Drehzahlwert ein zusätzliches Antriebsmoment bereitgestellt wird, kann ein Absterben des Motors verhindert werden. Ebenso wird bei Erreichen einer oberen Drehzahlgrenze ein bremsendes Moment eingekoppelt, wodurch die Drehzahl gesenkt wird und die Verbrennungskraftmaschine vor Beschädigung bewahrt wird.To increase the driving or operating comfort of the vehicle, a further favorable feature of the operating method is disclosed. In this case, the second drive engages to limit the speed of the internal combustion engine. By providing additional drive torque at a lower speed value, engine stalling can be prevented. Likewise, when an upper speed limit is reached, a decelerating torque is coupled in, whereby the speed is reduced and the internal combustion engine is prevented from being damaged.
Aus Sicht der Fahrzeugsicherheit ist die Verwendung der Mittel zum Abgreifen der Pedalstellung des Bremspedals besonders günstig, da auf diese Weise bei einem Bremsmanöver der zusätzliche Antrieb der elektrischen Maschine sofort abgeschaltet und sogar ein zusätzliches Bremsmoment bereitgestellt werden kann.From the perspective of vehicle safety, the use of the means for tapping the pedal position of the brake pedal is particularly favorable, since in this way in a braking maneuver the additional drive of the electric machine switched off immediately and even an additional braking torque can be provided.
Zur Steuerung der des zweiten Antriebs des Nachrüstsatzes kann der Pedalwert des Gaspedals verwendet werden. Es hat sich überraschender Weise gezeigt, dass auf diese besonders einfache Art die gesamte Steuerung der elektrischen Maschine realisiert werden kann. Eine weitere Einbindung anderer Signale ist nicht notwendig, da derTo control the second drive of the retrofit kit, the pedal value of the accelerator pedal can be used. It has surprisingly been found that the entire control of the electric machine can be realized in this particularly simple way. Further integration of other signals is not necessary because of
Pedalwert direkt die Anforderung an Antriebsleistung wiedergibt. Je nach Stellung desPedal value directly reflects the request for drive power. Depending on the position of the
Gaspedals kann die abgegebene Leistung der elektrischen Maschine entweder in diskreten Schritten oder kontinuierlich erhöht oder verringert werden.Accelerators, the output power of the electric machine can either be increased or decreased in discrete steps or continuously.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der zeitliche Gradient des Pedalwertes des Gaspedals ermittelt und aus diesem Wert werden die Betriebseinstellungen des zweiten Antriebs vorgenommen. Bei hohem zeitlichen Gradient, zum Beispiel sehr plötzlichen Beschleunigen, kann ein vollständiges Auf schalten des zweiten Antriebs erfolgen. Ein solches Boosten der Leistung führt insbesondere bei Fahrzeugen mit geringem Hubraum zu großen Vorteilen. Es kann sowohl der absolute Pedalwert auch der zeitliche Gradient bzw. die zeitliche Änderung der Pedalstellung zur Steuerung des zweiten Antriebs verwendet werden. Dann kann differenziert werden, ob die Leistungsanforderung sprunghaft (Kick-down) oder langsam ist. Dementsprechend wird der zweite Antrieb gesteuert. Bei einer sprunghaften Leistungsanforderung wird sofort die volle Zusatzleistung der elektrischen Maschine bereitgestellt. Bei langsamer und gemächlicher Anforderung wird die Zusatzleistung langsam zugeschaltet und erhöht bzw. verringert, um ein ruckhaftes Fahrverhalten zu verhindern.In a further embodiment of the invention, the temporal gradient of the pedal value of the accelerator pedal is determined and from this value, the operating settings of the second drive are made. With a high temporal gradient, for example very sudden acceleration, a complete upshift of the second drive can take place. Such boosting of power leads to great advantages, especially in vehicles with low displacement. Both the absolute pedal value and the temporal gradient or the time change of the pedal position can be used to control the second drive. Then it can be differentiated whether the power requirement is sudden (kick-down) or slow. Accordingly, the second drive is controlled. In the event of a sudden power requirement, the full additional power of the electric machine is immediately made available. At slow and leisurely request, the additional power is slowly switched on and increased or decreased to prevent a jerky driving behavior.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild des Nachrüstsatzes im Zusammenspiel mit derFig. 1 shows a block diagram of the retrofit kit in interaction with the
Verbrennungskraftmaschine, dem Gaspedal und weiteren Bauteilen eines Kraftfahrzeuges. Fig. 2 zeigt die Anordnung zur Kraftübertragung und Verbraucher vor dem NachrüstenInternal combustion engine, the gas pedal and other components of a motor vehicle. Fig. 2 shows the arrangement for power transmission and consumers before retrofitting
Fig. 3 zeigt die Anordnung aus Fig. 2 nach dem NachrüstenFig. 3 shows the arrangement of Fig. 2 after retrofitting
Fig. 4 illustriert die NachrüstelementeFig. 4 illustrates the retrofit elements
Fig. 5 zeigt das Drehmoment in Abhängigkeit der DrehzahlFig. 5 shows the torque as a function of the speed
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Figur 1 sind schematisch verschiedene Komponenten eines Fahrzeuges (nicht dargestellt) im Verbund mit dem Nachrüstsatz zur parallelen Ein- oder Auskopplung von mechanischer Energie in oder aus dem Antriebstrang 100 dargestellt. Dabei sind die verschiedenen Komponenten im Motorraum 160, im Innenraum 110 und im Kofferraum 140 untergebracht. Im Motorraum 160 befindet sich die elektrische Maschine 164 des Nachrüstsatzes, die den Fahrzeuggenerator baulich ersetzt und über einen Riementrieb 174 mit der Kurbelwelle 176 der Verbrennungskraftmaschine 162 verbunden ist.In Figure 1, various components of a vehicle (not shown) in combination with the retrofit kit for parallel input or output of mechanical energy in or out of the drive train 100 are shown schematically. The various components in the engine compartment 160, the interior 110 and the boot 140 are housed. In the engine compartment 160 is the electric machine 164 of the retrofit kit, which replaces the vehicle generator structurally and is connected via a belt drive 174 with the crankshaft 176 of the internal combustion engine 162.
In Figur 2 ist die Verbrennungskraftmaschine 162 zusammen mit den einzelnen Zusatzaggregaten Fahrzeuggenerator 210, Klimakompressor 204, Wasserpumpe 222 und Riemenscheibe 208 der Kurbelwelle 176 vor dem Nachrüsten dargestellt. Die Zusatzaggregate werden über einen Riemen 220 miteinander verbunden. Durch die Spannrolle 224 ist kein Nachspannen des Riemens 220 erforderlich.FIG. 2 shows the internal combustion engine 162 together with the individual additional units vehicle generator 210, air conditioning compressor 204, water pump 222 and belt pulley 208 of the crankshaft 176 before retrofitting. The Additional units are connected to each other via a belt 220. The tension roller 224 does not require re-tensioning of the belt 220.
In Figur 3 sind die gleichen Komponenten wie in Figur 2 dargestellt, jedoch ist der Fahrzeuggenerator 204 durch die elektrische Maschine 164 des Nachrüstsatzes ersetzt.In Figure 3, the same components as shown in Figure 2, but the vehicle generator 204 is replaced by the electric machine 164 of the retrofit kit.
In Figur 4 ist der Kabelbaum 300 des Nachrüstsatzes mit den elektrischen Verbindungen zu den Komponenten elektrische Maschine 164, Fahrzeugbatterie 170, Motorsteuergerät 112 und zur Steuereinheit 146 dargestellt.FIG. 4 shows the cable harness 300 of the retrofit kit with the electrical connections to the components electrical machine 164, vehicle battery 170, engine control unit 112 and to the control unit 146.
In Fig. 1 sind die Fahrzeugelektronik 172, die Steuereinheit 146 des Nachrüstsatzes, die Fahrzeugtbatterie 170' des Fahrzeugs und eine Hochleistungskondensatorenanordnung (Supercaps) 144 gezeigt. Im Fahrzeuginnenraum 110 sind das Motorsteuergerät 112 und das Gaspedal 114 des Fahrzeugs vorgesehen. Alle weiteren Einrichtungen des Fahrzeugs, die ein herkömmliches Kraftfahrzeug auch aufweist, sind aus Gründen der Klarheit nicht dargestellt. Im Innenraum 110 werden weiterhin die Betriebsanzeige 122 des Nachrüstsatzes, ein An- und Ausschalter 120, die Einstellvorrichtung 118 des Nachrüstsatzes und Mittel 116 zum Abgreifen der Stellung des Gaspedals verbaut. Diese Mittel bestehen im wesentlichen aus einem Potentiometer. Das Potentiometer erzeugt ein zur Gaspedalstellung proportionales Spannungssignal im Bereich von 0 bis 5 Volt DC. Die zusätzlichen Batterien 142 und Supercaps 144 befinden sich im Kofferraum 140.FIG. 1 shows vehicle electronics 172, retrofit kit control unit 146, vehicle vehicle battery 170 ', and supercaps 144. In the vehicle interior 110, the engine control unit 112 and the accelerator pedal 114 of the vehicle are provided. All other devices of the vehicle, which also comprises a conventional motor vehicle, are not shown for the sake of clarity. In the interior 110, the power indicator 122 of the retrofit kit, an on-off switch 120, the adjuster 118 of the retrofit kit and means 116 for tapping the position of the accelerator pedal are further installed. These means consist essentially of a potentiometer. The potentiometer generates a proportional to the gas pedal position voltage signal in the range of 0 to 5 volts DC. The additional batteries 142 and supercaps 144 are located in the boot 140.
Die Steuereinheit des Nachrüstsatzes 146 ist mit dem Motorsteuergerät 112 verbunden und erfasst so die Stellung des Bremspedals 113. Zudem erfasst die Steuereinheit 146 das Spannungssignal des Potentiometers am Gaspedal 114, den Schwellenwert der Einstell Vorrichtung 118 zur Einschaltung des Nachrüstsatzes. Sie ist mit den Zusatzbatterien 142, den Supercaps 144 und der Hauptbatterie 170 verbunden.The control unit of the retrofit kit 146 is connected to the engine control unit 112 and thus detects the position of the brake pedal 113. In addition, the control unit 146 detects the voltage signal of the potentiometer on the accelerator pedal 114, the threshold value of the setting device 118 for switching on the retrofit kit. It is connected to the auxiliary batteries 142, the supercaps 144 and the main battery 170.
Die Anzeige 122 im Innenraum zeigt dem Fahrer an, ob der Nachrüstsatz betriebsbereit ist. Vom Steuergerät 146 an der Anzeige 122 im Fahrzeug wird Betriebsbereitschaft angezeigt, wenn der Verbund aus Batterien 142, 170 und Supercaps 144 genügend elektrische Energie für den motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 164 gespeichert haben und das Steuergerät 146 des Nachrüstsatzes keinen fehlerhaften Betriebszustand feststellt. Der Fahrer kann dann über den Schalter 120 den Nachrüstsatz aktivieren. Dieser koppelt je nach Stellung des Gaspedals 114 zusätzliche Antriebsleistung in den Antriebsstrang des Fahrzeuges. Dies geschieht nur, wenn die Stellung des Gaspedals 114 einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Dieser Schwellenwert z.B. 5 V bei Vollgas ist vom Fahrer an der Einstellvorrichtung 118 im Innraum je nach Bedarf einstellbar. Anzeige 122, Schalter 120 und Einstellvorrichtung 118 können als eine Baueinheit ausgeführt sein.The interior display 122 indicates to the driver if the retrofit kit is ready for use. Operational readiness is displayed by the controller 146 to the display 122 in the vehicle when the composite of batteries 142, 170 and supercaps 144 have stored sufficient electrical energy for the engine operation of the electric machine 164 and the retrofit kit controller 146 is not faulty Operating state determines. The driver can then activate the retrofit kit via the switch 120. This coupled depending on the position of the accelerator pedal 114 additional drive power in the drive train of the vehicle. This only happens when the position of the accelerator pedal 114 exceeds a certain threshold. This threshold, for example, 5 V at full throttle is adjustable by the driver on the setting device 118 in the interior as needed. Display 122, switch 120, and adjuster 118 may be implemented as a package.
Wenn der Verbund aus Batterien 142, 170 und Supercaps 144 nicht genügend elektrische Energie für den Motorbetrieb der elektrischen Maschine 164 bereithält, so wird dem Fahrer keine Betriebsbereitschaft angezeigt. Eine Aktivierung des Nachrüstsatz ist dann nicht möglich. Stattdessen wird die elektrische Maschine 164 im Generatorbetrieb gefahren und so der Verbund aus Batterien 142, 170 und Supercaps 144 aufgeladen.If the composite of batteries 142, 170 and supercaps 144 does not provide enough electrical power for engine operation of the electric machine 164, then the driver will not be notified of operational readiness. Activation of the retrofit kit is then not possible. Instead, the electric machine 164 is driven in the generator mode and so the composite of batteries 142, 170 and supercaps 144 charged.
Für den Einbau des Nachrüstsatzes sind verschiedene Arbeitsschritte am Fahrzeug notwendig. Als erstes muss die Fahrzeugbatterie abgeklemmt werden. Andernfalls ist ein folgenschwerer Kurzschluss möglich. Die Komponenten des Nachrüstsatzes sind:For the installation of the retrofit kit various steps on the vehicle are necessary. First, the vehicle battery must be disconnected. Otherwise, a momentary short circuit is possible. The components of the retrofit kit are:
- Elektrische Maschine (luftgekühlte und permanenterregte Synchronmaschine) 164 - Zahnriemenscheibe 165 für die elektrische Maschine- Electric machine (air-cooled and permanent-magnet synchronous machine) 164 - Timing belt pulley 165 for the electric machine
Doppelriemenscheiben (Flachriemen- und Zahnriemenscheibe) 250 Zahnriemen 174 Umlenkrolle Flachriemen 274Double belt pulleys (flat belt and timing pulley) 250 Timing belt 174 Pulley Flat belt 274
Befestigungsplatte 270 für die elektrische Maschine 164 und Umlenkrolle 274 - Steuereinheit (Mikrokontrollereinheit, Gleichstrom/Wechselstrom-Konverter,Mounting plate 270 for the electric machine 164 and pulley 274 - control unit (microcontroller unit, DC / AC converter,
Spannungsverstärker und DC/DC-Konverter) 146Voltage amplifier and DC / DC converter) 146
- Batteriemodul (Nickel-Metallhydrid Batterien) 142- Battery module (nickel-metal hydride batteries) 142
- Befestigungsplatte 320 für Ersatzradmulde- Fixing plate 320 for Ersatzradmulde
- Kabelbaum mit Steckverbindern 300 - Bedien- und Anzeigeeinheit 122- Wiring harness with connectors 300 - Operating and display unit 122
- Befestigungsmaterial, wie Schrauben, Steckverbinder, Kabelbinder etc. (nicht dargestellt) 1. Elektrische Maschine (Motorraum)- Mounting material, such as screws, connectors, cable ties, etc. (not shown) 1. Electrical machine (engine compartment)
Der vorhandene Fahrzeuggenerator 206 wird, wie in Fig. 2 gezeigt, gegen eine leistungsstärkere elektrische Maschine 164, hier eine luftgekühlte und permanenterregte Synchronmaschine, ausgetauscht. Besonders gut geeignet ist der vorhandene Fahrzeuggenerator 206 ein Klauenpolgenerator. Er ist über eine Riemenscheibe 210 mittels eines Flachrippenriemens 220 mit der Riemenscheibe 208 der Kurbelwelle 176 des Verbrennungsmotors verbunden. Über diesen Riemen 220 werden auch weitere Verbraucher, wie Servopumpe 202, Klimakompressor 204 und Wasserpumpe 222, mit der Kurbelwelle 176 des Verbrennungsmotors 162 verbunden. Die Spannung des Riemens 220 wird durch eine Spannrolle 224 bewirkt. Nach Lösen der Spannrolle 224 kann der Flachrippenriemen 220 herunter gezogen werden. Anschließend wird die Riemenscheibe 208 auf der Kurbelwelle 176 gelöst und mit einem handelsüblichen Abzieher herausgezogen. Diese Riemenscheibe 208 wird nicht mehr benötigt, da sie von einer Doppelriemenscheibe 250 (s. Fig. 3) aus dem Nachrüstsatz ersetzt wird. Die Doppelriemenscheibe 250 besteht aus zwei axial miteinander verbunden parallelen Riemenscheiben 251 und 253. Die erste Riemenscheibe 251 ist identisch mit der serienmäßig verbauten Riemenscheibe 208 und die zweite ist eine Zahnriemenscheibe 253. Da über den Flachrippenriemen 220 keine hohen Leistungen übertragen werden können, wird hier zur Kopplung der elektrischen Maschine 164 aus dem Nachrüstsatz ein Zahnriemen 174 eingesetzt. Der Zahnriemen 174 sorgt für eine formschlüssige Kraftübertragung. Dadurch muss der Umschlingungswinkel des Riemens 174 auf dem Zahnrad nicht so groß sein wie bei einem Flachrippenriemen 220. Somit weist diese Form der Kraftübertragung keinen Schlupf auf. Ferner ist die axiale Belastung auf die Lager der Kurbelwelle 176 geringer. Danach wird die Doppelriemenscheibe 250 auf die Kurbelwelle 176 montiert und befestigt.The existing vehicle generator 206 is, as shown in Fig. 2, replaced by a more powerful electric machine 164, here an air-cooled and permanent-magnet synchronous machine. The existing vehicle generator 206 is particularly well suited for a claw pole generator. It is connected via a pulley 210 by means of a flat ribbed belt 220 to the pulley 208 of the crankshaft 176 of the internal combustion engine. Via this belt 220, further consumers, such as servo pump 202, air conditioning compressor 204 and water pump 222, are also connected to the crankshaft 176 of the internal combustion engine 162. The tension of the belt 220 is effected by a tension roller 224. After loosening the tension roller 224, the flat ribbed belt 220 can be pulled down. Subsequently, the pulley 208 is released on the crankshaft 176 and pulled out with a commercial puller. This pulley 208 is no longer needed because it is replaced by a dual pulley 250 (see Fig. 3) from the retrofit kit. The double pulley 250 consists of two axially parallel pulleys 251 and 253. The first pulley 251 is identical to the built-in pulley 208 and the second is a pulley 253. Since on the flat ribbed belt 220 no high power can be transmitted, is here to Coupling of the electric machine 164 from the retrofit set a toothed belt 174 used. The toothed belt 174 ensures a positive power transmission. As a result, the wrap angle of the belt 174 on the gear need not be as large as that of a flat ribbed belt 220. Thus, this form of power transmission does not slip. Further, the axial load on the bearings of the crankshaft 176 is lower. Thereafter, the double-pulley 250 is mounted and fixed on the crankshaft 176.
Dann werden die elektrischen Leitungen des Fahrzeuggenerators abgezogen bzw. abgeschraubt und danach der Fahrzeuggenerator ausgebaut. Die elektrischen Leitungen des Fahrzeuggenerators werden später mit dem Kabelbaum 300 der Steuereinheit des Nachrüstsatzes verbunden. Der Fahrzeuggenerator 210 wird nicht mehr benötigt. Die elektrische Maschine 164 aus dem Nachrüstsatz ist bereits auf einer Halterungsplatte 270 befestigt. Des Weiteren ist auf der Halterungsplatte 270 eine Umlenkrolle 274 montiert. Sie ersetzt den nun fehlenden Fahrzeuggenerator 210. Die elektrische Maschine 164 ist über zwei Langlöcher (untere und obere Befestigung) auf der Halterungsplatte 270 befestigt. Damit kann später der Zahnriemen 174 gespannt werden. Hierdurch kann auf eine zusätzliche Spannrolle für die elektrische Maschine 164 verzichtet werden. Die Halterungsplatte 270 mit der elektrischen Maschine 164 und der Umlenkrolle 274 wird am Verbrennungsmotor 162 befestigt. Hierzu werden die vorhanden Befestigungsmöglichkeiten des Fahrzeuggenerators genutzt. Anschließend wird der Keilrippenriemen 220 montiert und danach die Spannrolle 224 befestigt. Nachdem der Zahnriemen 174 auf die Doppelriemenscheibe 250 und Zahnriemenscheibe 165 der elektrischen Maschine 164 montiert worden ist, wird der Riemen 174 mit der elektrische Maschine 164 gespannt und mit einer unteren und oberen Befestigung arretiert.Then the electrical lines of the vehicle generator are removed or unscrewed and then removed the vehicle generator. The electrical leads of the vehicle generator are later connected to the harness 300 of the control unit of the retrofit kit. The vehicle generator 210 is no longer needed. The electric machine 164 from the retrofit kit is already mounted on a support plate 270. Furthermore, a deflection roller 274 is mounted on the support plate 270. It replaces the now missing vehicle generator 210. The electric machine 164 is attached via two slots (lower and upper mounting) on the support plate 270. Thus, the timing belt 174 can be tensioned later. This makes it possible to dispense with an additional tensioning roller for the electric machine 164. The support plate 270 with the electric machine 164 and the pulley 274 is fixed to the engine 162. For this purpose, the existing mounting options of the vehicle generator are used. Subsequently, the V-ribbed belt 220 is mounted and then the tension roller 224 is attached. After the timing belt 174 has been mounted on the dual pulley 250 and pulley 165 of the electric machine 164, the belt 174 is tensioned by the electric machine 164 and locked with lower and upper attachments.
2. Steuereinheit und Batteriemodul (Kofferraum)2nd control unit and battery module (trunk)
Die Steuereinheit 146 und das Batteriemodul 142 werden in der Ersatzradmulde im Kofferraum 140 eingebaut. Hierzu wird das Ersatzrad aus dem Fahrzeug entfernt. Die mittige Befestigungsschraube in der Ersatzradmulde angeordnet, wird entfernt. Für die Montage der Befestigungsplatte 320 werden am Boden der Ersatzradmulde Bohrungen 322 vorgenommen. Ein Bohrplan ist Teil des Nachrüstsatzes. Alle Bohrungen werden vor Korrosion geschützt. Anschließend wir die Befestigungsplatte 320 in die Ersatzradmulde eingelegt und mit den entsprechenden Schrauben befestigt.The control unit 146 and the battery module 142 are installed in the spare wheel well in the boot 140. For this purpose, the spare wheel is removed from the vehicle. The central fixing screw located in the spare wheel well is removed. For mounting the mounting plate 320 holes 322 are made at the bottom of Ersatzradmulde. A drilling plan is part of the retrofit kit. All holes are protected against corrosion. Then we inserted the mounting plate 320 in the spare wheel well and fastened with the appropriate screws.
3. Bedien- und Anzeigeeinheit (Innenraum)3. Control and display unit (interior)
Die Bedien- und Anzeigeeinheit 122 ist kompakt ausgeführt. Sie kann über eine Halterung z.B. an det Windschutzscheibe mittels Saugfuß befestigt werden. Es bieten sich vom Fahrzeugtyp abhängig diverse Möglichkeiten für eine Montage der Anzeigeeinheit auf oder an der Mittelkonsole an. Zur Spannungsversorgung der Einheit kann das Kabel mit einem Stecker für den Zigarettenanzünder 510 oder direkt über den Kabelstrang 312 verwendet werden. Die Kommunikation zwischen der Bedien- und Anzeigeeinheit 122 und der Steuereinheit 146 erfolgt über eine drahtlose Bluetooth- Schnittstelle. Die Einheiten 122 und 146 sind auf übliche Weise für diese Kommunikation eingerichtet. Bei der Inbetriebnahme des Nachrüstsatzes erfolgen dieThe operating and display unit 122 is made compact. It can be connected via a holder e.g. be attached to the windscreen by means of suction. Depending on the vehicle type, various options are available for mounting the display unit on or on the center console. To power the unit, the cable may be used with a plug for the cigarette lighter 510 or directly through the harness 312. The communication between the operating and display unit 122 and the control unit 146 takes place via a wireless Bluetooth interface. The units 122 and 146 are set up in the usual way for this communication. When commissioning the retrofit kit, the
Übertragung und der Empfang von Daten zwischen Steuereinheit und Bedien- und Anzeigeeinheit entsprechened ohne weitere Bedienung durch den Fahrer. 4. Elektrische Anschlüsse und Verlegung des Kabelbaums (Gesamtes Fahrzeug)Transmission and reception of data between control unit and control and display unit corresponded without further operation by the driver. 4. Electrical connections and routing of the wiring harness (entire vehicle)
Der Kabelbaum 300 setzt sich aus dem Kabelstrang Batteriemodul 308, Kabelstrang Motorsteuergerät 306, Kabelstrang Bedien- und Anzeigeeinheit 312, Kabelstrang Fahrzeugbatterie 304, Kabelstrang Steuereinheit 314 und dem Kabelstrang elektrische Maschine 302 zusammen.The wiring harness 300 is composed of the wiring harness battery module 308, wiring harness engine control unit 306, wiring harness operation and display unit 312, wiring harness of vehicle battery 304, wiring harness control unit 314, and wiring harness electric machine 302.
Über Steckverbinder des Kabelstrangs Batteriemodul 308 wird im Kofferraum die Steuereinheit 146 mit dem Batteriemodul 142 verbunden. Ein Steckverbinder am Kabelstrang Steuereinheit 314 wird an die Steuereinheit 146 angeschlossen. Anschließend wird der Kabelbaum 300 unter dem Teppich des Fahrzeuges zum Innenraum verlegt. Ein Kabelstrang Motorsteuergerät 306 verzweigt sich ungefähr auf Höhe der Lenksäule zum Motorsteuergerät 112. Fahrzeugabhängig kann das Motorsteuergerät 112 im Cockpitbereich oder im Motorraum verbaut sein. Am Motorsteuergerät 112 werden die Signale des elektrischen Gaspedals und das Bremssignal abgegriffen. Hierzu werden die einzelnen Leitungen des KabelstrangsAbout connector of the cable harness battery module 308, the control unit 146 is connected to the battery module 142 in the trunk. A connector on the harness control unit 314 is connected to the control unit 146. Subsequently, the wiring harness 300 is laid under the carpet of the vehicle to the interior. A cable harness engine control unit 306 branches approximately at the height of the steering column to the engine control unit 112. Depending on the vehicle, the engine control unit 112 may be installed in the cockpit area or in the engine compartment. At the engine control unit 112, the signals of the electric accelerator pedal and the brake signal are tapped. For this purpose, the individual wires of the wiring harness
Motorsteuergerät 306 mit den entsprechenden Leitungen des Motorsteuergerätes über Quetschverbinder miteinander verbunden.Engine control unit 306 connected to the corresponding lines of the engine control unit via crimp connectors.
Anschließend wird ein Loch an die Spritzwand des Fahrzeuges gebohrt. Alle Bohrungen sind vor Korrosions geschützt. Hierdurch wird der Kabelbaum zum Motorraum verlegt. Im Motorraum wird an einem Schraubblock 310 der Kabelstrang Fahrzeugbatterie 304 mit der Fahrzeugbatterie 170 verbunden. Hierzu kann das Kabel des bereits ausgebauten Fahrzeuggenerators 206 benutzt werden.Then a hole is drilled on the bulkhead of the vehicle. All holes are protected against corrosion. As a result, the wiring harness is routed to the engine compartment. In the engine compartment, the wiring harness for vehicle battery 304 is connected to the vehicle battery 170 at a screw block 310. For this purpose, the cable of the already built vehicle generator 206 can be used.
Über den Steckverbinder des Kabelstrangs elektrische Maschine 302 wird die elektrischeAbout the connector of the harness electrical machine 302 is the electrical
Maschine 164 mit dem Kabelbaum 300 verbunden.Machine 164 connected to the wiring harness 300.
In Fig. 5 ist beispielhaft der Gewinn an Drehmoment durch die Verwendung des Nachrüstsatzes in Abhängigkeit von der Drehzahl dargestellt. In Fig. 5 the gain in torque is exemplified by the use of the retrofit kit as a function of the speed.

Claims

Patentansprüche claims
1. Nachrüstsatz zum Nachrüsten eines ersten Antriebs, der auf eine Welle wirkt, die mit Mitteln zur Kraftübertragung, insbesondere einer Kupplung und einem1. Retrofit kit for retrofitting a first drive, which acts on a shaft with means for power transmission, in particular a clutch and a
Getriebe, versehen ist, enthaltendTransmission, is provided, containing
(a) einen zweiten Antrieb, der auf den Teil der Welle wirkt, der auf der den(A) a second drive, which acts on the part of the shaft, which on the
Mitteln zur Kraftübertragung abgewandten Seite des ersten Antriebs angeordnet ist, und (b) einen Speicher für elektrische Energie, aus dem der zweite Antrieb in einerMeans for transmitting power away from the first drive is arranged, and (b) an accumulator for electrical energy from which the second drive in a
Betriebsstellung Energie erhält.Operating position receives energy.
2. Nachrüstsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb von einer ersten Betriebsstellung im motorischen Betrieb auf eine zweite Betriebsstellung mit generatorischem Betrieb umschaltbar ist, wobei die in der zweiten Betriebsstellung erzeugbare Energie in dem Speicher speicherbar ist.2. Retrofit kit according to claim 1, characterized in that the second drive is switchable from a first operating position in the engine operation to a second operating position with regenerative operation, wherein the producible in the second operating position energy can be stored in the memory.
3. Nachrüstsatz nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Mittel zur Erfassung und Übertragung der Leistungsanforderung und Steuermittel zum Auswählen der Betriebsstellung in Abhängigkeit von dieser Leistungsanforderung.3. Retrofit kit according to claim 2, characterized by means for detecting and transmitting the power requirement and control means for selecting the operating position in response to this power requirement.
4. Nachrüstsatz nach Anspruch nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor zur Erfassung des Pedalwertes eines Gaspedals zur Erfassung der Leistungsanforderung vorgesehen ist oder Mittel zur Erfassung eines den Pedalwert repräsentierenden elektrischen Signals.4. Retrofit kit according to claim 3, characterized in that a sensor for detecting the pedal value of an accelerator pedal for detecting the power requirement is provided or means for detecting an electric signal representing the pedal value.
5. Nachrüstsatz nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher einen Kondensator umfasst. 5. Retrofit kit according to one of the preceding claims, characterized in that the memory comprises a capacitor.
6. Nachrüstsatz nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Riemen zur Energieübertragung zwischen der von dem ersten Antrieb angetriebenen Welle und dem zweiten Antrieb vorgesehen ist.6. Retrofit kit according to one of the preceding claims, characterized in that a belt for transmitting energy between the shaft driven by the first drive shaft and the second drive is provided.
7. Nachrüstsatz nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Energieübertragung zwischen der von dem ersten Antrieb angetriebenen Welle und dem zweiten Antrieb Mittel zum fluchtenden Verbinden der Welle des zweiten Antriebs mit der Welle des ersten Antriebs vorgesehen sind.7. Retrofit kit according to one of the preceding claims, characterized in that means are provided for transmitting energy between the shaft driven by the first drive shaft and the second drive means for aligning the shaft of the second drive with the shaft of the first drive.
8. Nachrüstsatz nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einstellvorrichtung zur Einstellung eines Schwellwertes vorgesehen ist, bei dem der zweite Antrieb in der ersten Betriebsstellung aktiviert bzw. deaktiviert wird.8. Retrofit kit according to one of the preceding claims, characterized in that an adjusting device is provided for setting a threshold value, wherein the second drive is activated or deactivated in the first operating position.
9. Nachrüstsatz nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor zur Erfassung des Pedalwertes eines Bremspedals zur Kontrolle des angetriebenen Objekts vorgesehen ist und die Steuermittel den zweiten Antrieb in Abhängigkeit vom Pedalwert des Bremspedals, der Drehzahl des ersten Antriebs und/oder dem momentanen Wirkungsgrad des ersten Antriebs aktivieren bzw. deaktivieren.9. Retrofit kit according to one of claims 3 to 8, characterized in that a sensor for detecting the pedal value of a brake pedal for controlling the driven object is provided and the control means the second drive in response to the pedal value of the brake pedal, the speed of the first drive and / or enable or disable the current efficiency of the first drive.
10. Hybridantriebsanordnung enthaltend einen ersten Antrieb, der auf eine Welle mit Mitteln zur Kraftübertragung, insbesondere einer Kupplung und einem Getriebe, wirkt und einen zweiten Antrieb, der in einer Betriebsstellung Energie aus einem10. hybrid drive assembly comprising a first drive which acts on a shaft with means for transmitting power, in particular a clutch and a transmission, and a second drive, the energy in an operating position from a
Speicher für elektrische Energie erhält, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb als Nachrüstantrieb nach einem der vorgehenden Ansprüche ausgebildet ist und auf den Teil der Welle wirkt, der auf der den Mitteln zur Kraftübertragung abgewandten Seite des ersten Antriebs angeordnet ist.Receives memory for electrical energy, characterized in that the second drive is designed as a retrofit drive according to one of the preceding claims and acts on the part of the shaft which is arranged on the side facing away from the means for transmitting power of the first drive.
11. Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Antrieb derart ausgebildet ist, daß er an der Stelle einer herkömmlichen Lichtmaschine einsetzbar ist. 11. hybrid drive assembly according to claim 10, characterized in that the second drive is designed such that it can be used at the location of a conventional alternator.
12. Verfahren zum Nachrüsten eines Kraftfahrzeugs mit einem Verbrennungsmotor als erstem Antrieb mit einem Nachrüstsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Schritte:12. A method for retrofitting a motor vehicle with an internal combustion engine as the first drive with a retrofit kit according to one of claims 1 to 9, characterized by the steps:
(a) Entfernen der Lichtmaschine;(a) removing the alternator;
(b) Einsetzen eines zweiten Antriebs an der Stelle der Lichtmaschine;(b) inserting a second drive at the location of the alternator;
(c) Ankoppeln des zweiten Antriebs an den für die Lichtmaschine vorgesehenen Teil der von dem Verbrennungsmotor angetriebenen Welle und (d) Einrichten einer Steuerung derart, daß der zweite Antrieb in Abhängigkeit des Pedalwertes des Gas- und/oder Bremspedals, der Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder des momentanen Wirkungsgrads aktiviert bzw. deaktiviert wird.(C) coupling the second drive to the provided for the alternator part of the driven shaft of the engine and (d) establishing a control such that the second drive depending on the pedal value of the accelerator and / or brake pedal, the speed of the internal combustion engine and / or the current efficiency is activated or deactivated.
13. Verfahren zum Betrieb einer Hybridantriebsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Pedalwert des Gas- und/oder Bremspedals, die Drehzahl des Verbrennungsmotors und/oder der momentane Wirkungsgrad ermittelt wird und aus den so ermittelten Werten die Betriebseinstellungen des zweiten Antriebs vorgenommen werden.13. A method for operating a hybrid drive assembly according to claim 10 or 11, characterized in that the pedal value of the gas and / or brake pedal, the speed of the internal combustion engine and / or the instantaneous efficiency is determined and from the values thus determined, the operating settings of the second drive be made.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Gradient des Pedalwertes des Gaspedals ermittelt wird und aus diesem Wert die Betriebseinstellungen des zweiten Antriebs vorgenommen werden. 14. The method according to claim 13, characterized in that the temporal gradient of the pedal value of the accelerator pedal is determined and from this value, the operating settings of the second drive are made.
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