WO2009146820A2 - Hybrid drive system - Google Patents

Hybrid drive system Download PDF

Info

Publication number
WO2009146820A2
WO2009146820A2 PCT/EP2009/003747 EP2009003747W WO2009146820A2 WO 2009146820 A2 WO2009146820 A2 WO 2009146820A2 EP 2009003747 W EP2009003747 W EP 2009003747W WO 2009146820 A2 WO2009146820 A2 WO 2009146820A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
hybrid drive
hydraulic machine
hydraulic
drive shaft
gear
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/003747
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
WO2009146820A3 (en
Inventor
Richard Bauer
Alexander Mark
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2009146820A2 publication Critical patent/WO2009146820A2/en
Publication of WO2009146820A3 publication Critical patent/WO2009146820A3/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/08Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/12Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H47/00Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/02Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H47/00Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/02Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type
    • F16H47/04Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a hybrid drive according to the preamble of claim 1.
  • a hybrid drive is a combination of different drive principles or different energy sources for a drive task within an application, for example a vehicle.
  • serial hybrid drive the entire power of the internal combustion engine via an electric generator or a hydraulic pump is converted into electrical / hydraulic energy and the drive of the vehicle takes place exclusively by an electric or hydraulic motor.
  • the disadvantage here is that this drive has a very poor efficiency at high speeds of the vehicle and low loads.
  • a parallel hybrid In a parallel hybrid are two prime movers, such as an electric motor or hydraulic motor and an internal combustion engine, with a final drive in conjunction, so that the relevant vehicle with appropriate training and arrangement of the drive train, separate from the electric motor or hydraulic motor, separate from the internal combustion engine, or can be driven jointly by both prime movers.
  • prime movers such as an electric motor or hydraulic motor and an internal combustion engine
  • US Pat. No. 5,495,912 discloses a parallel hybrid in which an internal combustion engine transmits energy to a drive shaft to which a hydraulic unit is connected, which can be operated as a hydraulic pump or hydraulic motor and from which a drive unit (transmission, wheels etc.) is connected. a vehicle is driven.
  • the hydro unit is a hydraulic accumulator in operative connection, the energy to the hydraulic motor or can absorb energy from the hydraulic pump.
  • the hydraulic accumulator either the braking energy of the vehicle and thus indirectly the internal combustion engine is used, which must supply a part of the acceleration energy before braking, or it is used directly to drive the internal combustion engine for the hydraulic pump.
  • another internal combustion engine can be connected to the drive shaft in order to increase the performance of the parallel hybrid. This solution has the disadvantage that this drive has a very complex structure and high production costs.
  • the invention has for its object to provide a hybrid drive, which has a high efficiency and is compact.
  • a hybrid drive has at least one primary unit and one hydraulic machine, these being in operative connection with a first drive shaft and the primary unit with a second drive shaft. Via the second drive shaft, a hydraulic pump connected to the hydraulic machine is driven. The first and the second drive shaft can be connected via a coupling.
  • the hybrid drive In the open state of the clutch, the hybrid drive can be operated serially. When the clutch is closed, the hybrid drive can be used either in parallel or as a primary drive unit. Thus, the hybrid drive can be flexibly optimally adapted to different operating conditions with a simultaneously high efficiency.
  • the hydraulic machine and the first drive shaft are advantageously connected via a transmission, whereby the torque and the rotational speed between the hydraulic machine and the drive shaft can be adjusted.
  • the transmission of the hydraulic machine can be designed in one stage, two-stage or planetary gear and is thus ideally adaptable to the application of the hybrid drive.
  • the primary unit is an internal combustion engine (VKM), which can have a high performance and a high efficiency.
  • VKM internal combustion engine
  • the VKM is connected in one embodiment of the invention via a single-stage motor gearbox with the second drive shaft, wherein the motor gearbox has very compact dimensions and is inexpensive to produce.
  • a pressure connection of the hydraulic pump can be connected to a high-pressure accumulator or a high-pressure connection of the hydraulic motor and via the suction connection to a low-pressure accumulator or to a low-pressure connection of the hydraulic motor.
  • the high-pressure accumulator can be connected to the high-pressure connection of the hydraulic motor and the low-pressure accumulator to the low-pressure connection via the valve block. be connectable to the hydraulic motor.
  • VKM the hydraulic machine
  • hydraulic pump the clutch
  • valve block a gear unit and a planetary gear
  • a gear unit a gear unit and a planetary gear
  • electrical control lines an optimal adaptation of the hybrid drive to a variety of operating ranges allows, so that a high efficiency can be achieved.
  • the hydraulic machine and the pump can be adjusted and thus operated with different speeds and torques.
  • the hydromachine can be used extremely flexibly in 4-quadrant operation as a hydraulic pump and motor with different directions and torques of rotation. - A -
  • the first drive shaft can be in operative connection with a differential gear and a wheel drive arranged thereon, for example, in order to drive a vehicle.
  • FIG. 1 shows a hybrid drive according to a first embodiment
  • FIG. 4 shows a hybrid drive according to a third embodiment.
  • VKM internal combustion engine 2
  • the hydropump 10 has a pressure port 12, which is connected via a pressure line 14 to a valve block 16.
  • a suction port 18 of the hydraulic pump 10 is also connected via a suction line 20 to the valve block 16.
  • the valve block 16 is different adjustable.
  • the hydraulic pump 10 driven by the VKM 2 delivers pressure medium from a low-pressure reservoir 24 via a first storage line 22, the suction line 20, the pressure line 14 and a second storage line 26 to a high pressure accumulator 28, thus storing hydraulic energy therein becomes.
  • the hydraulic pump 10 is in fluid communication with a hydromaschine 34, supplied from the pressure line 14 and a high-pressure line 30 which is connected to a high-pressure port 32 of the hydraulic machine 34, this with pressure medium and this via a a low pressure port 36 of the hydraulic machine 34 connected low pressure line 38 and the suction line 20 is returned to the hydraulic pump 10.
  • the hydraulic machine 34 acts as a hydraulic motor 34.
  • the hydraulic machine 34 is connected to the low and high pressure accumulator 24, 28 and thus independently of the hydraulic pump 10 as a hydraulic motor 34 operable.
  • pressure medium flows from the high-pressure accumulator 28 via the second accumulator line 26, the high-pressure line 30 and the high-pressure port 32 to the hydraulic motor 34 and is returned to the low-pressure accumulator 24 via the low-pressure port 36, the low-pressure line 38 and the first accumulator line 22.
  • this pressure medium conveys from the low to the high-pressure accumulator 24, 28.
  • the hydraulic machine 34 can be operated flexibly with changing direction of rotation and changing moment direction.
  • the hydraulic machine 34 is operatively connected to a second drive shaft 44 via a drive shaft 40 and a gear designed as a gear pair 42. This drives via a differential gear 46 two output shafts 48 with wheels 50 at.
  • the first and second drive shaft 8, 44 are mechanically connectable via a coupling 52, which is arranged between the connected to the drive shafts 8, 44 gear pairs 6, 42.
  • a controller 54 is electrically connected via a branching control line 56 to the VKM 2, the hydraulic pump 10, the valve block 16, the hydraulic machine 34 and the clutch 52 and controls and controls them. For example, at the VKM 2 the speed and the hydromachine 34, the torque can be controlled.
  • the hybrid drive 1 in FIG. 1 is used in different operating states, which are controlled by the control unit 54.
  • a serial operating state the hybrid drive 1 is operated as a serial hybrid with the clutch 52 being disconnected.
  • the VKM 2 transmits a torque at a certain speed via the drive shaft 4 and the gear pair 6 on the first drive shaft 8, which drives the hydraulic pump 10.
  • the mechanical energy of the VKM 2 is converted via the hydraulic pump 10 into hydraulic energy.
  • the VKM 2 and the hydraulic pump 10 are so matched via the gear pair 6, both of which simultaneously reach their maximum speed.
  • the hydraulic energy is stored either in the first position of the valve block 16 in the high-pressure accumulator 28 or with this, the hydraulic machine 34 is driven in the second position of the valve block 16.
  • the hydraulic machine 34 then acts as a hydraulic motor 34 and drives on the drive shaft 40, the gear pair 42, the second drive shaft 44 and the differential gear 46, the output shafts 48 with the wheels 50 at.
  • the hydraulic machine 34 may also act as a hydraulic motor 34 in the third position of the valve block 16, as in the second. In this position, however, the hydromachine 34 can also be used as a hydraulic pump 34 by the braking energy into hydraulic energy at delays by, for example, braking the motor vehicle, the wheels 50, the output shafts 48, the differential gear 46, the second drive shaft 44 and the gear pair 42 transforms. This promotes pressure medium from the low pressure accumulator 24 via the first storage line 22, the low pressure line 38 and the low pressure port 36 to the high pressure accumulator 28 via the high pressure port 32, the high pressure line 30 and the second storage line 26.
  • the serial operating state is used for example at low speeds and high loads, where this has a high efficiency.
  • the hybrid drive 1 is controlled by the control unit 54 in an operating state, in which this drives the motor vehicle via a purely mechanical drive train.
  • the control unit 54 closes the clutch 52, whereby the first and second drive shaft 8, 44 are connected.
  • the hydraulic pump 10 and the hydraulic machine 34 are adjusted by the control unit 54 in such a way that the hydraulic pump 10 is pivoted to zero delivery volume and the hydraulic machine 34 to zero absorption volume and run along empty.
  • the VKM 2 drives the wheels 50 directly via the gear pair 6, the two drive shafts 8, 44 and the wheel drive having the differential gear 46 and the output shafts 48, which is referred to as overdrive.
  • the hybrid drive 1 can also be used in a parallel operating state by the clutch 52 is closed as described above and in addition to the VKM 2, the hydraulic motor 34, the second drive shaft 44 drives.
  • This is supplied either by the hydraulic pump 10 or by the memory arrangement of low and high pressure accumulator 24, 28 with pressure medium. In the latter case of the pressure medium supply, hybrid functions such as recuperation, boost, start-stop, engine operating point shift and operation without VKM 2 are made possible.
  • the various operating states of the hybrid drive 1 are set by the control unit 54 different and in such a way that the hybrid drive 1 has the optimum efficiency in any situation of use of the motor vehicle and at the same time takes into account the application request of a vehicle driver.
  • Influencing variables for the control of the hybrid engine 1 by the control unit 54 are the respective maximum efficiencies of the VKM 2, the hydraulic pump 10 and the hydraulic machine 34. Further influencing factors are driving dynamics requirements of the driver, such as accelerator pedal and brake pedal position, the gradient of accelerator and brake pedal position and the vehicle speed and the state of charge of the accumulator assembly of low and high pressure accumulators 28, 24, such as accumulator pressure and accumulator temperature.
  • the hydraulic motor 34 is in this case via a gear unit 58 in the form of two switchable gear pairs 60, 62 with the second Drive shaft 44 connected, wherein the circuit via a synchronization device 64 takes place.
  • the gear pair 60, 62 each have a different translation, wherein the right in Figure 2 gear pair 62 corresponds to a 1st gear and the left gear pair 60 a second gear.
  • a less powerful hydromotor 34 can be used and, on the other hand, the speed and torque range of the hydraulic motor 34 can be adapted more flexibly to the operational situation of the motor vehicle.
  • two gears are selectable by the gear unit 58, which are actuated by the control unit 54 via the control line 56 which is connected to the synchronization device 64.
  • the ordinate of the tensile force diagram forms a torque M in Nm and the abscissa of the diagram a speed v_Fzg km / h.
  • the traction diagram shows a power hyperbola 66 (point line) which shows the maximum possible power of the VKM 2 (see Fig. 2), for example 110 kW, as a function of the speed and the torque.
  • An upper line 68 (dashed line) in the tensile force diagram has a horizontal section and a section which runs along the power hyperbola 66.
  • a second line 70 located below the line 66 also has a horizontal portion and a portion extending along the power hyperbola 68.
  • the upper line 66 terminates at the point where the second line 70 abuts the power hyperbola 68.
  • a third curved line 72 (dashed line) is drawn below the line 70 in the tension diagram.
  • the hybrid engine 1 When starting the motor vehicle, the hybrid engine 1 (see Fig. 2) is operated in the serial operating state with the 1st gear of the transmission unit 58 (see Fig. 2).
  • the line 68 corresponds to the 1st gear and shows the maximum torque at a certain speed, which can make the hybrid engine 1.
  • the acceleration is up to a speed (about 90 km / h) in this 1st gear, where the upper line 68 opens into the line 70.
  • each point between the upper line 68 and the abscissa is continuously attainable, the torque being adjusted via the hydraulic motor 34 (see Fig. 2). For example, starting from the speed zero, the maximum torque at the output is made available.
  • the transmission unit 58 When reaching the speed limit (about 90 km / h), the transmission unit 58 (see Fig. 2) is switched to the 2nd gear and the motor vehicle can with a maximum torque along the second line 70 to the maximum speed (about 230 km / h) are accelerated. Again, each operating point is operable between the line 70 and the abscissa. Before reaching the maximum speed of the hybrid drive 1 can also be controlled in the operating state where it drives the motor vehicle directly with the VKM 2 (marked by the line 72), since it has optimal efficiency at high speeds and low loads. This would be a 3rd gear.
  • the hybrid drive 1 can be operated at arbitrary torques and speeds, and essentially by the maximum torque of the hydraulic machine 34 (see FIG. 2), the maximum power of the VKM 2 and the maximum speed of the engine Motor vehicle is limited.
  • the hybrid drive is extremely flexible adaptable to energy-efficient operation.
  • the lines 66, 70, 72 of the tension diagram in Figure 3 correspond in principle to three gears of the hybrid engine 1, which are made possible by an extremely simple gear arrangement of the gear unit 58 (see Fig. 2) and a clutch 52.
  • an elaborately constructed transmission for example, a continuously variable transmission (CVT) transmission is no longer necessary.
  • CVT continuously variable transmission
  • FIG. 4 shows a hybrid engine 1 in a schematic illustration according to a third exemplary embodiment.
  • the transmission between the hydraulic machine 34 and the second drive shaft 44 is designed as a planetary gear 74.
  • This includes a planet gear carrier 76 connected to the hydromachine 34, on which a plurality of planetary gears 78 are interposed between a ring gear 82 and a sun gear 80.
  • the ring gear 82 has a spur gear portion 84 which is connected to one at the second Drive shaft 44 arranged spur gear 86 forms a gear pair 88.
  • the sun gear 80 is connected to a sun gear 89 at whose end a first brake disc 90 is provided which can be braked with brake shoes 92.
  • a second brake disk 94 is provided on the sun gear shaft 89, which can be braked with brake shoes 96 arranged on the ring gear 82. These are also controllable via the control line 56 to the control unit 54.
  • the planetary gear 74 two gears are switchable as in the second embodiment of Figure 2, wherein this is done via a schleifendes switching by the brake shoes 92, 96 and thus when switching no interruption of traction of the hybrid drive 1 occurs.
  • the sun gear 80 is non-positively connected to the ring gear 82 via the brake shoes 96.
  • the planet gears 78 are fixed and the ring gear 82 is driven directly by the sun gear 80 from the hydraulic machine 34.
  • the second drive shaft 44 is then rotated. This corresponds to a 1st gear.
  • the sun gear 80 is frictionally held by the brake shoes 92, which are fixed independently of the planetary gear 74 to the hybrid drive 1.
  • the planet gears 78 on the sun gear 80 and the ring gear 82 can be unrolled, which drives the second drive shaft 44 via the gear pair 88.
  • a hybrid drive with a primary unit and a hydraulic machine, which are each connected to a drive shaft.
  • the primary unit drives a hydraulic pump via the drive shaft, to which a hydraulic machine is hydraulically connected.
  • the drive shafts are mechanically connectable.

Abstract

The invention relates to a hybrid drive system (1) having a primary aggregate (2) and a hydraulic machine (34), wherein each are connected to a drive shaft (8, 44). The primary aggregate (1) drives a hydraulic pump (10) by means of the drive shaft (8), the hydraulic machine (34) being hydraulically coupled to the hydraulic pump. The drive shafts (8, 44) can thereby be mechanically coupled.

Description

Beschreibung description
HvbridantriebHvbridantrieb
Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.The invention relates to a hybrid drive according to the preamble of claim 1.
Als Hybridantrieb wird eine Kombination verschiedener Antriebsprinzipien oder verschiedener Energiequellen für eine Antriebsaufgabe innerhalb einer Anwendung, beispielsweise eines Fahrzeugs, bezeichnet.A hybrid drive is a combination of different drive principles or different energy sources for a drive task within an application, for example a vehicle.
In Abhängigkeit der Anordnung und der mechanischen Verbindung der Antriebsmaschinen wird zwischen Seriell-Hybridantrieb und Parallel-Hybridantrieb unterschieden. Bei einem Seriell-Hybrid wird die gesamte Leistung der Verbrennungskraftmaschine über einen elektrischen Generator oder eine hydraulische Pumpe in elektrische/hydraulische Energie umgewandelt und der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt ausschließlich durch einen Elektro- oder Hydromotor. Nachteilig hierbei ist, dass dieser Antrieb bei hohen Geschwindigkeiten des Fahrzeugs und niedrigen Lasten einen sehr schlechten Wirkungsgrad aufweist.Depending on the arrangement and the mechanical connection of the drive machines, a distinction is made between serial hybrid drive and parallel hybrid drive. In a serial hybrid, the entire power of the internal combustion engine via an electric generator or a hydraulic pump is converted into electrical / hydraulic energy and the drive of the vehicle takes place exclusively by an electric or hydraulic motor. The disadvantage here is that this drive has a very poor efficiency at high speeds of the vehicle and low loads.
Bei einem Parallel-Hybrid stehen zwei Antriebsmaschinen, beispielsweise ein Elektromotor oder Hydromotor und ein Verbrennungsmotor, mit einem Achsantrieb in Verbindung, so dass das betreffende Fahrzeug bei entsprechender Ausbildung und Anordnung des Antriebsstrangs, separat von dem Elektromotor oder Hydromotor, separat von der Verbrennungskraftmaschine, oder gemeinsam von beiden Antriebsmaschinen angetrieben werden kann.In a parallel hybrid are two prime movers, such as an electric motor or hydraulic motor and an internal combustion engine, with a final drive in conjunction, so that the relevant vehicle with appropriate training and arrangement of the drive train, separate from the electric motor or hydraulic motor, separate from the internal combustion engine, or can be driven jointly by both prime movers.
In der US 5 495 912 ist ein Parallel-Hybrid offenbart, bei dem eine Verbrennungskraftmaschine Energie an eine Triebwelle überträgt, an der eine Hydroeinheit angeschlossen ist, die als Hydropumpe oder Hydromotor betrieben werden kann und von der eine Antriebseinheit (Getriebe, Räder etc.) eines Fahrzeugs angetrieben wird. Mit der Hydroeinheit ist ein Hydrospeicher in Wirkverbindung, der Energie an den Hydromotor abgeben oder Energie von der Hydropumpe aufnehmen kann. Zum Laden des Hydrospeichers wird entweder die Bremsenergie des Fahrzeugs und somit indirekt die Verbrennungskraftmaschine verwendet, die einen Teil der Beschleunigungsenergie vor dem Bremsvorgang liefern muss, oder es wird direkt die Verbrennungskraftmaschine zum antreiben der Hydropumpe verwendet. Zusätzlich zur Verbrennungskraftmaschine kann eine weitere Verbrennungskraftmaschine an die Triebwelle zugeschaltet werden, um die Leistung des Parallel-Hybrids zu erhöhen. Diese Lösung hat den Nachteil, dass dieser Antrieb einen sehr komplexen Aufbau und hohe Herstellungskosten aufweist.US Pat. No. 5,495,912 discloses a parallel hybrid in which an internal combustion engine transmits energy to a drive shaft to which a hydraulic unit is connected, which can be operated as a hydraulic pump or hydraulic motor and from which a drive unit (transmission, wheels etc.) is connected. a vehicle is driven. The hydro unit is a hydraulic accumulator in operative connection, the energy to the hydraulic motor or can absorb energy from the hydraulic pump. To the shop the hydraulic accumulator either the braking energy of the vehicle and thus indirectly the internal combustion engine is used, which must supply a part of the acceleration energy before braking, or it is used directly to drive the internal combustion engine for the hydraulic pump. In addition to the internal combustion engine, another internal combustion engine can be connected to the drive shaft in order to increase the performance of the parallel hybrid. This solution has the disadvantage that this drive has a very complex structure and high production costs.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Hybridantrieb zu schaffen, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist und kompakt aufgebaut ist.In contrast, the invention has for its object to provide a hybrid drive, which has a high efficiency and is compact.
Diese Aufgabe wird durch einen Hybridantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a hybrid drive with the features of claim 1.
Erfindungsgemäß weist ein Hybridantrieb wenigstens ein Primäraggregat und eine Hydromaschine auf, wobei diese mit einer ersten Triebwelle und das Primäraggregat mit einer zweiten Triebwelle in Wirkverbindung stehen. Über die zweite Triebwelle wird eine mit der Hydromaschine in Verbindung stehende Hydropumpe angetrieben. Die erste und die zweite Triebwelle sind dabei über eine Kupplung verbindbar.According to the invention, a hybrid drive has at least one primary unit and one hydraulic machine, these being in operative connection with a first drive shaft and the primary unit with a second drive shaft. Via the second drive shaft, a hydraulic pump connected to the hydraulic machine is driven. The first and the second drive shaft can be connected via a coupling.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass durch diesen Hybridantrieb mehrere Antriebsprinzipien ermöglicht sind. Im offenen Zustand der Kupplung kann der Hybridantrieb seriell betrieben werden. Bei geschlossener Kupplung kann der Hybridantrieb entweder parallel oder als Primäraggregatsantrieb eingesetzt werden. Somit kann der Hybridantrieb flexibel an unterschiedliche Einsatzbedingungen bei einem gleichzeitig hohen Wirkungsgrad optimal angepasst werden.This solution has the advantage that several drive principles are made possible by this hybrid drive. In the open state of the clutch, the hybrid drive can be operated serially. When the clutch is closed, the hybrid drive can be used either in parallel or as a primary drive unit. Thus, the hybrid drive can be flexibly optimally adapted to different operating conditions with a simultaneously high efficiency.
Die Hydromaschine und die erste Triebwelle werden vorteilhafterweise über ein Getriebe verbunden, wodurch das Drehmoment und die Drehzahl zwischen der Hydromaschine und der Triebwelle abgestimmt werden kann. Das Getriebe der Hydromaschine kann einstufig, zweistufig oder als Planetengetriebe ausgebildet sein und ist somit ideal an den Einsatzbereich des Hybridantriebs anpassbar.The hydraulic machine and the first drive shaft are advantageously connected via a transmission, whereby the torque and the rotational speed between the hydraulic machine and the drive shaft can be adjusted. The transmission of the hydraulic machine can be designed in one stage, two-stage or planetary gear and is thus ideally adaptable to the application of the hybrid drive.
Vorzugsweise ist das Primäraggregat eine Verbrennungskraftmaschine (VKM), die eine hohe Leistung und einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, kann.Preferably, the primary unit is an internal combustion engine (VKM), which can have a high performance and a high efficiency.
Die VKM ist bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung über ein einstufiges Motorgetriebe mit der zweiten Triebwelle verbunden, wobei das Motorgetriebe sehr kompakte Abmessungen aufweist und kostengünstig herstellbar ist.The VKM is connected in one embodiment of the invention via a single-stage motor gearbox with the second drive shaft, wherein the motor gearbox has very compact dimensions and is inexpensive to produce.
Über einen Ventilblock kann ein Druckanschluss der Hydropumpe mit einem Hochdruckspeicher oder einen Hochdruckanschluss des Hydromotors und über den Sauganschluss mit einem Niederdruckspeicher oder mit einem Niederdruckanschluss des Hydromotors verbunden sein. Des Weiteren kann über den Ventilblock der Hochdruckspeicher mit dem Hochdruckanschluss des Hydromotors und der Niederdruckspeicher mit dem Niederdruckanschluss. des Hydromotors verbindbar sein. Hierdurch sind unterschiedliche Betriebszustände der Hydropumpe und des Hydromotors einfach über den Ventilblock einstellbar.Via a valve block, a pressure connection of the hydraulic pump can be connected to a high-pressure accumulator or a high-pressure connection of the hydraulic motor and via the suction connection to a low-pressure accumulator or to a low-pressure connection of the hydraulic motor. Furthermore, the high-pressure accumulator can be connected to the high-pressure connection of the hydraulic motor and the low-pressure accumulator to the low-pressure connection via the valve block. be connectable to the hydraulic motor. As a result, different operating states of the hydraulic pump and the hydraulic motor are easily adjustable via the valve block.
Vorteilhafterweise kann mit einem Steuergerät die VKM, die Hydromaschine, die Hydropumpe, die Kupplung, der Ventilblock, eine Getriebeeinheit und ein Planetengetriebe über beispielsweise elektrische Steuerleitungen angesteuert werden. Somit ist eine optimale Anpassung des Hybridantriebs an unterschiedlichste Betriebsbereiche ermöglicht, womit ein hoher Wirkungsgrad erreicht werden kann.Advantageously, with a control unit, the VKM, the hydraulic machine, the hydraulic pump, the clutch, the valve block, a gear unit and a planetary gear can be controlled via, for example, electrical control lines. Thus, an optimal adaptation of the hybrid drive to a variety of operating ranges allows, so that a high efficiency can be achieved.
Die Hydromaschine und die -pumpe können einstellbar und somit mit unterschiedlichen Drehzahlen und -momenten betreibbar sein.The hydraulic machine and the pump can be adjusted and thus operated with different speeds and torques.
Die Hydromaschine kann im 4-Quadranten-Betrieb als Hydropumpe und -motor mit unterschiedlichen Drehrichtungen und -momenten äußerst flexibel eingesetzt werden. - A -The hydromachine can be used extremely flexibly in 4-quadrant operation as a hydraulic pump and motor with different directions and torques of rotation. - A -
Die erste Triebwelle kann mit einem Differentialgetriebe und einen daran angeordneten Radantrieb in Wirkverbindung stehen, um somit beispielsweise ein Fahrzeug anzutreiben.The first drive shaft can be in operative connection with a differential gear and a wheel drive arranged thereon, for example, in order to drive a vehicle.
Sonstige Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.Other advantageous developments of the invention are the subject of further subclaims.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand sche- matischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to schematic drawings. Show it:
Fig. 1 einen Hybridantrieb gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;1 shows a hybrid drive according to a first embodiment;
Fig. 2 einen Hybridantrieb gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;2 shows a hybrid drive according to a second embodiment;
Fig. 3 ein Zugkraftdiagramm des Hybridantriebs gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel; und3 is a tensile diagram of the hybrid drive according to the second embodiment; and
Fig. 4 einen Hybridantrieb gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel.4 shows a hybrid drive according to a third embodiment.
In Figur 1 ist ein Hybridantrieb 1 , beispielsweise für ein Kraftfahrzeug, in einer schematischen Darstellung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieser weist eine Verbrennungskraftmaschine 2 (VKM) auf, die über eine Antriebswelle 4 und einem Motorgetriebe in der Form eines Zahnradpaares 6 mit einer ersten Triebwelle 8 verbunden ist, die eine verstellbare Hydropumpe 10 antreibt. Die Hydropum- pe 10 hat einen Druckanschluss 12, der über eine Druckleitung 14 an einen Ventilblock 16 angeschlossen ist. Ein Sauganschluss 18 der Hydropumpe 10 ist über eine Saugleitung 20 ebenfalls mit dem Ventilblock 16 verbunden.1 shows a hybrid drive 1, for example for a motor vehicle, shown in a schematic representation according to a first embodiment. This has an internal combustion engine 2 (VKM), which is connected via a drive shaft 4 and a motor gear in the form of a gear pair 6 with a first drive shaft 8, which drives an adjustable hydraulic pump 10. The hydropump 10 has a pressure port 12, which is connected via a pressure line 14 to a valve block 16. A suction port 18 of the hydraulic pump 10 is also connected via a suction line 20 to the valve block 16.
Der Ventilblock 16 ist dabei unterschiedlich einstellbar. In einer ersten Stellung des Ventilblocks 16 fördert die von der VKM 2 angetriebene Hydropumpe 10 Druckmittel von einem Niederdruckspeicher 24 über eine erste Speicherleitung 22, die Saugleitung 20, die Druckleitung 14 und eine zweite Speicherleitung 26 zu einem Hochdruckspeicher 28, womit in diesem hydraulische Energie gespeichert wird. In einer zweiten Stellung des Ventilblocks 16 ist die Hydropumpe 10 mit einer Hyd- romaschine 34 in Druckmittelverbindung, wobei von der Druckleitung 14 und einer Hochdruckleitung 30, die an einen Hochdruckanschluss 32 der Hydromaschine 34 angeschlossen ist, diese mit Druckmittel versorgt und dieses über eine an einem Niederdruckanschluss 36 der Hydromaschine 34 angeschlossene Niederdruckleitung 38 und die Saugleitung 20 zu der Hydropumpe 10 zurückgeführt wird. Die Hydromaschine 34 wirkt dabei als Hydromotor 34.The valve block 16 is different adjustable. In a first position of the valve block 16, the hydraulic pump 10 driven by the VKM 2 delivers pressure medium from a low-pressure reservoir 24 via a first storage line 22, the suction line 20, the pressure line 14 and a second storage line 26 to a high pressure accumulator 28, thus storing hydraulic energy therein becomes. In a second position of the valve block 16, the hydraulic pump 10 is in fluid communication with a hydromaschine 34, supplied from the pressure line 14 and a high-pressure line 30 which is connected to a high-pressure port 32 of the hydraulic machine 34, this with pressure medium and this via a a low pressure port 36 of the hydraulic machine 34 connected low pressure line 38 and the suction line 20 is returned to the hydraulic pump 10. The hydraulic machine 34 acts as a hydraulic motor 34.
In einer dritten Stellung des Ventilblocks 16 ist die Hydromaschine 34 mit dem Nieder- und Hochdruckspeicher 24, 28 verbunden und somit unabhängig von der Hydropumpe 10 als Hydromotor 34 betreibbar. Hierbei strömt Druckmittel von dem Hochdruckspeicher 28 über die zweite Speicherleitung 26, die Hochdruckleitung 30 und den Hochdruckanschluss 32 zu dem Hydromotor 34 und wird über den Niederdruckanschluss 36, die Niederdruckleitung 38 und die erste Speicherleitung 22 zum Niederdruckspeicher 24 zurückgeführt. Wird die Hydromaschine 34 hingegen als Hydropumpe 34 eingesetzt (wird weiter unten in der Beschreibung genauer ausgeführt), so fördert diese Druckmittel vom Nieder- zum Hochdruckspeicher 24, 28. Durch einen Vierquadrantenbetrieb ist die Hydromaschine 34 flexibel mit wechselnder Drehrichtung und wechselnder Momentenrichtung betreibbar.In a third position of the valve block 16, the hydraulic machine 34 is connected to the low and high pressure accumulator 24, 28 and thus independently of the hydraulic pump 10 as a hydraulic motor 34 operable. In this case, pressure medium flows from the high-pressure accumulator 28 via the second accumulator line 26, the high-pressure line 30 and the high-pressure port 32 to the hydraulic motor 34 and is returned to the low-pressure accumulator 24 via the low-pressure port 36, the low-pressure line 38 and the first accumulator line 22. On the other hand, if the hydromachine 34 is used as a hydraulic pump 34 (described in more detail later in the description), this pressure medium conveys from the low to the high-pressure accumulator 24, 28. By a four-quadrant operation, the hydraulic machine 34 can be operated flexibly with changing direction of rotation and changing moment direction.
Die Hydromaschine 34 ist über eine Antriebwelle 40 und einem als Zahnradpaar 42 ausgeführtem Getriebe mit einer zweiten Triebwelle 44 in Wirkverbindung. Diese treibt über ein Differentialgetriebe 46 zwei Abtriebswellen 48 mit Rädern 50 an.The hydraulic machine 34 is operatively connected to a second drive shaft 44 via a drive shaft 40 and a gear designed as a gear pair 42. This drives via a differential gear 46 two output shafts 48 with wheels 50 at.
Die erste und zweite Triebwelle 8, 44 sind über eine Kupplung 52 mechanisch verbindbar, die zwischen den an den Triebwellen 8, 44 angeschlossenen Zahnradpaaren 6, 42 angeordnet ist.The first and second drive shaft 8, 44 are mechanically connectable via a coupling 52, which is arranged between the connected to the drive shafts 8, 44 gear pairs 6, 42.
Ein Steuergerät 54 ist elektrisch über eine sich verzweigende Steuerleitung 56 mit der VKM 2, der Hydropumpe 10, dem Ventilblock 16, der Hydromaschine 34 und der Kupplung 52 verbunden und regelt und steuert diese. Beispielsweise kann bei der VKM 2 die Drehzahl und bei der Hydromaschine 34 das Drehmoment geregelt werden.A controller 54 is electrically connected via a branching control line 56 to the VKM 2, the hydraulic pump 10, the valve block 16, the hydraulic machine 34 and the clutch 52 and controls and controls them. For example, at the VKM 2 the speed and the hydromachine 34, the torque can be controlled.
Der Hybridantrieb 1 in Figur 1 wird in unterschiedlichen Betriebszuständen eingesetzt, die von dem Steuergerät 54 gesteuert werden. Bei einem seriellen Betriebszustand wird der Hybridantrieb 1 als Seriell-Hybrid betrieben, wobei die Kupplung 52 getrennt ist. Die VKM 2 überträgt ein Drehmoment mit einer bestimmten Drehzahl über die Antriebswelle 4 und das Zahnradpaar 6 auf die erste Triebwelle 8, die die Hydropumpe 10 antreibt. Die mechanische Energie der VKM 2 wird über die Hydro- pumpe 10 in hydraulische Energie umgewandelt. Die VKM 2 und die Hydropumpe 10 sind derart über das Zahnradpaar 6 aufeinander abgestimmt, das beide gleichzeitig ihre maximale Drehzahl erreichen. Die hydraulische Energie wird entweder in der erste Stellung des Ventilblocks 16 in dem Hochdruckspeicher 28 gespeichert oder mit dieser wird in der zweiten Stellung des Ventilblocks 16 die Hydromaschine 34 angetrieben. Die Hydromaschine 34 wirkt dann als Hydromotor 34 und treibt weiter über die Antriebswelle 40, das Zahnradpaar 42, die zweite Triebwelle 44 und dem Differentialgetriebe 46, die Abtriebswellen 48 mit den Rädern 50 an.The hybrid drive 1 in FIG. 1 is used in different operating states, which are controlled by the control unit 54. In a serial operating state, the hybrid drive 1 is operated as a serial hybrid with the clutch 52 being disconnected. The VKM 2 transmits a torque at a certain speed via the drive shaft 4 and the gear pair 6 on the first drive shaft 8, which drives the hydraulic pump 10. The mechanical energy of the VKM 2 is converted via the hydraulic pump 10 into hydraulic energy. The VKM 2 and the hydraulic pump 10 are so matched via the gear pair 6, both of which simultaneously reach their maximum speed. The hydraulic energy is stored either in the first position of the valve block 16 in the high-pressure accumulator 28 or with this, the hydraulic machine 34 is driven in the second position of the valve block 16. The hydraulic machine 34 then acts as a hydraulic motor 34 and drives on the drive shaft 40, the gear pair 42, the second drive shaft 44 and the differential gear 46, the output shafts 48 with the wheels 50 at.
Die Hydromaschine 34 kann in der dritten Stellung des Ventilblocks 16 ebenfalls, wie in der zweiten, als Hydromotor 34 wirken. In dieser Stellung ist die Hydromaschine 34 allerdings auch als Hydropumpe 34 einsetzbar, indem diese bei Verzögerungen durch beispielsweise Bremsen des Kraftfahrzeugs, über die Räder 50, die Abtriebswellen 48, dem Differentialgetriebe 46, der zweiten Triebwelle 44 und dem Zahnradpaar 42 die Bremsenergie in hydraulische Energie umwandelt. Diese fördert dabei Druckmittel vom Niederdruckspeicher 24 über die erste Speicherleitung 22, die Niederdruckleitung 38 und dem Niederdruckanschluss 36 zum Hochdruckspeicher 28 über den Hochdruckanschluss 32, die Hochdruckleitung 30 und die zweite Speicherleitung 26. Der serielle Betriebszustand wird beispielsweise bei niedrigen Geschwindigkeiten und hohen Lasten eingesetzt, wo dieser einen hohen Wirkungsgrad aufweist.The hydraulic machine 34 may also act as a hydraulic motor 34 in the third position of the valve block 16, as in the second. In this position, however, the hydromachine 34 can also be used as a hydraulic pump 34 by the braking energy into hydraulic energy at delays by, for example, braking the motor vehicle, the wheels 50, the output shafts 48, the differential gear 46, the second drive shaft 44 and the gear pair 42 transforms. This promotes pressure medium from the low pressure accumulator 24 via the first storage line 22, the low pressure line 38 and the low pressure port 36 to the high pressure accumulator 28 via the high pressure port 32, the high pressure line 30 and the second storage line 26. The serial operating state is used for example at low speeds and high loads, where this has a high efficiency.
Sind beispielsweise hohe Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs erforderlich, so wird der Hybridantrieb 1 durch das Steuergerät 54 in einen Betriebszustand gesteuert, in welchem dieser über einen rein mechanischen Antriebsstrang das Kraftfahrzeug antreibt. Hierbei schließt das Steuergerät 54 die Kupplung 52, wodurch die erste und zweite Triebwelle 8, 44 verbunden werden. Gleichzeitig werden die Hydropumpe 10 und die Hydromaschine 34 von dem Steuergerät 54 derart eingestellt, dass die Hydropumpe 10 auf Null Fördervolumen und die Hydromaschine 34 auf Null Schluckvolumen geschwenkt werden und leer mitlaufen. Somit treibt die VKM 2 direkt über das Zahnradpaar 6, die beiden Triebwellen 8, 44 und den Radantrieb, der das Differentialgetriebe 46 und die Abtriebswellen 48 aufweist, die Räder 50 an, was als Overdrive bezeichnet wird.If, for example, high speeds of the motor vehicle are required, the hybrid drive 1 is controlled by the control unit 54 in an operating state, in which this drives the motor vehicle via a purely mechanical drive train. In this case, the control unit 54 closes the clutch 52, whereby the first and second drive shaft 8, 44 are connected. At the same time, the hydraulic pump 10 and the hydraulic machine 34 are adjusted by the control unit 54 in such a way that the hydraulic pump 10 is pivoted to zero delivery volume and the hydraulic machine 34 to zero absorption volume and run along empty. Thus, the VKM 2 drives the wheels 50 directly via the gear pair 6, the two drive shafts 8, 44 and the wheel drive having the differential gear 46 and the output shafts 48, which is referred to as overdrive.
Der Hybridantrieb 1 ist auch in einem parallelen Betriebszustand einsetzbar, indem die Kupplung 52 wie oben beschrieben geschlossen ist und zusätzlich zur VKM 2 auch der Hydromotor 34 die zweite Triebwelle 44 antreibt. Dieser wird dabei entweder durch die Hydropumpe 10 oder durch die Speicheranordnung aus Nieder- und Hochdruckspeicher 24, 28 mit Druckmittel versorgt. Im letzteren Fall der Druckmittelversorgung werden Hybridfunktionen, wie Rekuperation, Boost, Start-Stopp, Motorbetriebspunktverschiebung und Betrieb ohne VKM 2 ermöglicht.The hybrid drive 1 can also be used in a parallel operating state by the clutch 52 is closed as described above and in addition to the VKM 2, the hydraulic motor 34, the second drive shaft 44 drives. This is supplied either by the hydraulic pump 10 or by the memory arrangement of low and high pressure accumulator 24, 28 with pressure medium. In the latter case of the pressure medium supply, hybrid functions such as recuperation, boost, start-stop, engine operating point shift and operation without VKM 2 are made possible.
Die verschiedenen Betriebszustände des Hybridantriebs 1 werden von dem Steuergerät 54 unterschiedlichst eingestellt und zwar derart, dass der Hybridantrieb 1 in jeder Einsatzsituation des Kraftfahrzeugs den optimalen Wirkungsgrad aufweist und gleichzeitig den Einsatzwunsch eines Fahrzeugführers berücksichtigt. Einflussgrößen für die Ansteuerung des Hybridmotors 1 durch das Steuergerät 54 sind die jeweiligen maximalen Wirkungsgrade der VKM 2, der Hydropumpe 10 und der Hydromaschine 34. Weitere Einflussgrößen sind fahrdynamische Einsatzwünsche des Fahrzeugführers, wie Gaspedal- und Bremspedalstellung, der Gradient der Gaspedal- und Bremspedalstellung und die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Ladezustand der Speicheranordnung aus Nieder- und Hochdruckspeicher 28, 24, wie beispielsweise der Speicherdruck und die Speichertemperatur.The various operating states of the hybrid drive 1 are set by the control unit 54 different and in such a way that the hybrid drive 1 has the optimum efficiency in any situation of use of the motor vehicle and at the same time takes into account the application request of a vehicle driver. Influencing variables for the control of the hybrid engine 1 by the control unit 54 are the respective maximum efficiencies of the VKM 2, the hydraulic pump 10 and the hydraulic machine 34. Further influencing factors are driving dynamics requirements of the driver, such as accelerator pedal and brake pedal position, the gradient of accelerator and brake pedal position and the vehicle speed and the state of charge of the accumulator assembly of low and high pressure accumulators 28, 24, such as accumulator pressure and accumulator temperature.
In Figur 2 ist ein Hybridantrieb 1 in einer schematischen Darstellung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel gezeigt. Der Hydromotor 34 ist hierbei über eine Getriebeeinheit 58 in der Form zweier schaltbarer Zahnradpaare 60, 62 mit der zweiten Triebwelle 44 verbunden, wobei die Schaltung über eine Synchronisationseinrichtung 64 erfolgt. Die Zahnradpaare 60, 62 weisen jeweils eine unterschiedliche Übersetzung auf, wobei das in Figur 2 rechte Zahnradpaar 62 einem 1. Gang und das linke Zahnradpaar 60 einem 2. Gang entspricht. Hierdurch ist zum einen ein leistungsschwächerer Hydromotor 34 einsetzbar und zum anderen der Drehzahl- und Drehmomentbereich des Hydromotors 34 flexibler an die Einsatzsituation des Kraftfahrzeugs anpassbar. Es sind somit zwei Gänge durch die Getriebeeinheit 58 wählbar, die durch die Steuereinheit 54 über die Steuerleitung 56, die mit der Synchronisationseinrichtung 64 verbunden ist, betätigt werden.2 shows a hybrid drive 1 is shown in a schematic representation according to a second embodiment. The hydraulic motor 34 is in this case via a gear unit 58 in the form of two switchable gear pairs 60, 62 with the second Drive shaft 44 connected, wherein the circuit via a synchronization device 64 takes place. The gear pair 60, 62 each have a different translation, wherein the right in Figure 2 gear pair 62 corresponds to a 1st gear and the left gear pair 60 a second gear. As a result, on the one hand, a less powerful hydromotor 34 can be used and, on the other hand, the speed and torque range of the hydraulic motor 34 can be adapted more flexibly to the operational situation of the motor vehicle. Thus, two gears are selectable by the gear unit 58, which are actuated by the control unit 54 via the control line 56 which is connected to the synchronization device 64.
Anhand der Figur 3 wird in einem Zugkraftdiagramm der Einsatz des Hybridmotors 1 gemäß der zweiten Ausführungsform näher erläutert. Die Ordinate des Zugkraftdiagramm bildet ein Drehmoment M in Nm und die Abszisse des Diagramms eine Geschwindigkeit v_Fzg km/h ab. In dem Zugkraftdiagramm ist eine Leistungshyperbel 66 (Punkte-Linie) eingezeichnet, die die maximale mögliche Leistung der VKM 2 (s. Fig. 2), beispielsweise 110 kW, in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und dem Drehmoment zeigt. Eine in dem Zugkraftdiagramm obere Linie 68 (Strich-Linie) weist einen waagrechten Abschnitt und einen Abschnitt, der entlang der Leistungshyperbel 66 verläuft, auf. Eine zweite Linie 70 (Strichpunkt-Linie), die unterhalb der Linie 66 angeordnet ist, weist ebenfalls eine waagrechten Abschnitt und einen Abschnitt, der entlang der Leistungshyperbel 68 verläuft, auf. Die obere Linie 66 endet in dem Punkt, wo die zweite Linie 70 an der Leistungshyperbel 68 anliegt. Eine dritte gebogene Linie 72 (Strichstrichpunkt-Linie) ist unterhalb der Linie 70 in dem Zugkraftdiagramm eingezeichnet.Based on the figure 3, the use of the hybrid motor 1 according to the second embodiment is explained in more detail in a traction diagram. The ordinate of the tensile force diagram forms a torque M in Nm and the abscissa of the diagram a speed v_Fzg km / h. The traction diagram shows a power hyperbola 66 (point line) which shows the maximum possible power of the VKM 2 (see Fig. 2), for example 110 kW, as a function of the speed and the torque. An upper line 68 (dashed line) in the tensile force diagram has a horizontal section and a section which runs along the power hyperbola 66. A second line 70 (dash-dot line) located below the line 66 also has a horizontal portion and a portion extending along the power hyperbola 68. The upper line 66 terminates at the point where the second line 70 abuts the power hyperbola 68. A third curved line 72 (dashed line) is drawn below the line 70 in the tension diagram.
Beim Anfahren des Kraftfahrzeugs wird der Hybridmotor 1 (s. Fig. 2) im seriellen Betriebszustand mit dem 1. Gang der Getriebeeinheit 58 (s. Fig. 2) betrieben. Die Linie 68 entspricht dabei dem 1. Gang und zeigt das maximale Drehmoment bei einer bestimmten Geschwindigkeit auf, die der Hybridmotor 1 leisten kann. Die Beschleunigung erfolgt bis zu einer Geschwindigkeit (ca. 90 km/h) in diesem 1. Gang, wo die obere Linie 68 in die Linie 70 mündet. Durch den Hybridmotor 1 ist jeder Punkt zwischen der oberen Linie 68 und der Abszisse stufenlos erreichbar, wobei das Drehmoment über den Hydromotor 34 (s. Fig. 2) eingestellt wird. Beispielsweise kann be- reits ab der Geschwindigkeit Null das Höchstdrehmoment am Abtrieb zur Verfügung gestellt werden. Beim Erreichen der Geschwindigkeitsgrenze (ca. 90 km/h) wird die Getriebeeinheit 58 (s. Fig. 2) in den 2. Gang geschaltet und das Kraftfahrzeug kann mit einem maximalen Drehmoment entlang der zweiten Linie 70 bis zur Höchstgeschwindigkeit (ca. 230 km/h) beschleunigt werden. Auch hier gilt, dass jeder Betriebspunkt zwischen der Linie 70 und der Abszisse betreibbar ist. Vor Erreichen der Höchstgeschwindigkeit kann der Hybridantrieb 1 auch in den Betriebszustand gesteuert werden, wo dieser das Kraftfahrzeug direkt mit der VKM 2 antreibt (gekennzeichnet durch die Linie 72), da diese bei hohen Geschwindigkeiten und niedrigen Lasten einen optimalen Wirkungsgrad aufweist. Dies wäre dann ein 3. Gang.When starting the motor vehicle, the hybrid engine 1 (see Fig. 2) is operated in the serial operating state with the 1st gear of the transmission unit 58 (see Fig. 2). The line 68 corresponds to the 1st gear and shows the maximum torque at a certain speed, which can make the hybrid engine 1. The acceleration is up to a speed (about 90 km / h) in this 1st gear, where the upper line 68 opens into the line 70. By the hybrid engine 1, each point between the upper line 68 and the abscissa is continuously attainable, the torque being adjusted via the hydraulic motor 34 (see Fig. 2). For example, starting from the speed zero, the maximum torque at the output is made available. When reaching the speed limit (about 90 km / h), the transmission unit 58 (see Fig. 2) is switched to the 2nd gear and the motor vehicle can with a maximum torque along the second line 70 to the maximum speed (about 230 km / h) are accelerated. Again, each operating point is operable between the line 70 and the abscissa. Before reaching the maximum speed of the hybrid drive 1 can also be controlled in the operating state where it drives the motor vehicle directly with the VKM 2 (marked by the line 72), since it has optimal efficiency at high speeds and low loads. This would be a 3rd gear.
Mit diesem Zugkraftdiagramm in Figur 3 ist gezeigt, das der Hybridantrieb 1 mit beliebigen Drehmomenten und Geschwindigkeiten betrieben werden kann und im Wesentlichen durch das maximale Drehmoment der Hydromaschine 34 (s. Fig. 2), der maximalen Leistung der VKM 2 und der maximalen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs begrenzt ist. Somit ist der Hybridantrieb äußerst flexibel an einen energieeffizienten Betrieb anpassbar.3 shows that the hybrid drive 1 can be operated at arbitrary torques and speeds, and essentially by the maximum torque of the hydraulic machine 34 (see FIG. 2), the maximum power of the VKM 2 and the maximum speed of the engine Motor vehicle is limited. Thus, the hybrid drive is extremely flexible adaptable to energy-efficient operation.
Die Linien 66, 70, 72 des Zugkraftdiagramms in Figur 3 entsprechen im Prinzip drei Gängen des Hybridmotors 1 , die durch eine äußerst einfache Getriebeanordnung der Getriebeeinheit 58 (s. Fig. 2) und einer Kupplung 52 ermöglicht sind. Hierdurch ist ein aufwendig aufgebautes Getriebe, beispielsweise ein Continuously variable transmis- sion (CVT) Getriebe nicht mehr notwendig.The lines 66, 70, 72 of the tension diagram in Figure 3 correspond in principle to three gears of the hybrid engine 1, which are made possible by an extremely simple gear arrangement of the gear unit 58 (see Fig. 2) and a clutch 52. As a result, an elaborately constructed transmission, for example, a continuously variable transmission (CVT) transmission is no longer necessary.
Figur 4 zeigt einen Hybridmotor 1 in einer schematischen Darstellung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied zu den beiden anderen Ausführungsbeispielen in Figur 1 und 2 ist, dass das Getriebe zwischen der Hydromaschine 34 und der zweiten Triebwelle 44 als Planetengetriebe 74 ausgeführt ist. Dieses weist einen mit der Hydromaschine 34 verbundenen Planetenradträger 76 auf, auf dem eine Vielzahl von Planetenrädern 78 lagern, die zwischen e(nem Hohlrad 82 und einem Sonnenrad 80 angeordnet sind. Das Hohlrad 82 weist einen Stirnradabschnitt 84 auf, der mit einem an der zweiten Triebwelle 44 angeordneten Stirnrad 86 ein Zahnradpaar 88 bildet. Das Sonnenrad 80 ist mit einer Sonnenradwelle 89 verbun- den, an deren Endbereich eine erste Bremsscheibe 90 vorgesehen ist, die mit Bremsbacken 92 abbremsbar ist. Diese werden über das Steuergerät 54 und der angeschlossenen Steuerleitung 56 betätigt. Vor der Bremsscheibe 90 hin in Richtung zum Sonnenrad 80 ist an der Sonnenradwelle 89 eine zweite Bremsscheibe 94 vorgesehen, die mit an dem Hohlrad 82 angeordneten Bremsbacken 96 abbremsbar ist. Diese sind ebenfalls über die Steuerleitung 56 mit dem Steuergerät 54 steuerbar.FIG. 4 shows a hybrid engine 1 in a schematic illustration according to a third exemplary embodiment. The difference from the two other embodiments in FIGS. 1 and 2 is that the transmission between the hydraulic machine 34 and the second drive shaft 44 is designed as a planetary gear 74. This includes a planet gear carrier 76 connected to the hydromachine 34, on which a plurality of planetary gears 78 are interposed between a ring gear 82 and a sun gear 80. The ring gear 82 has a spur gear portion 84 which is connected to one at the second Drive shaft 44 arranged spur gear 86 forms a gear pair 88. The sun gear 80 is connected to a sun gear 89 at whose end a first brake disc 90 is provided which can be braked with brake shoes 92. These are actuated via the control unit 54 and the connected control line 56. In front of the brake disk 90 toward the sun gear 80, a second brake disk 94 is provided on the sun gear shaft 89, which can be braked with brake shoes 96 arranged on the ring gear 82. These are also controllable via the control line 56 to the control unit 54.
Durch das Planetengetriebe 74 sind wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel aus Figur 2 zwei Gänge schaltbar, wobei dies über ein schleifendes Umschalten durch die Bremsbacken 92, 96 erfolgt und somit beim Schalten keine Zugkraftunterbrechung des Hybridantriebs 1 auftritt. Beim Abbremsen der zweiten Bremsscheibe 94 wird das Sonnenrad 80 mit dem Hohlrad 82 über die Bremsbacken 96 kraftschlüssig verbunden. Hierdurch sind die Planetenräder 78 fixiert und das Hohlrad 82 wird direkt über das Sonnenrad 80 von der Hydromaschine 34 angetrieben. Über das Zahnradpaar 88 wird dann die zweite Triebwelle 44 in Drehung versetzt. Dies entspricht einem 1. Gang. Wird den Bremsbacken 96 gelöst und gleichzeitig die Bremsbacken 92 der ersten Bremsscheibe 94 aktiviert, so erfolgt ein fließender Übergang zum 2. Gang. Bei diesem wird das Sonnenrad 80 kraftschlüssig durch die Bremsbacken 92 gehalten, die unabhängig von Planetengetriebe 74 an dem Hybridantrieb 1 fixiert sind. Somit sind die Planetenräder 78 an dem Sonnenrad 80 und dem Hohlrad 82 abrollbar, das über das Zahnradpaar 88 die zweite Triebwelle 44 antreibt.By the planetary gear 74, two gears are switchable as in the second embodiment of Figure 2, wherein this is done via a schleifendes switching by the brake shoes 92, 96 and thus when switching no interruption of traction of the hybrid drive 1 occurs. When braking the second brake disc 94, the sun gear 80 is non-positively connected to the ring gear 82 via the brake shoes 96. As a result, the planet gears 78 are fixed and the ring gear 82 is driven directly by the sun gear 80 from the hydraulic machine 34. Via the gear pair 88, the second drive shaft 44 is then rotated. This corresponds to a 1st gear. If the brake shoes 96 is released and at the same time the brake shoes 92 of the first brake disk 94 are activated, then there is a smooth transition to the second gear. In this case, the sun gear 80 is frictionally held by the brake shoes 92, which are fixed independently of the planetary gear 74 to the hybrid drive 1. Thus, the planet gears 78 on the sun gear 80 and the ring gear 82 can be unrolled, which drives the second drive shaft 44 via the gear pair 88.
Neben den oben in den Ausführungsbeispielen genannten Getrieben sind in dem Hybridmotor 1 (s. beispielsweise Fig. 1 ) je nach dessen Einsatzgebiet durchaus auch andere Getriebearten einsetzbar.In addition to the transmissions mentioned above in the exemplary embodiments, it is certainly also possible to use other types of transmissions in the hybrid engine 1 (see, for example, FIG.
Offenbart ist ein Hybridantrieb mit einem Primäraggregat und einer Hydromaschine, wobei diese jeweils mit einer Triebwelle verbunden sind. Das Primäraggregat treibt über die Triebwelle eine Hydropumpe an, an der eine Hydromaschine hydraulisch angeschlossen ist. Die Triebwellen sind dabei mechanisch verbindbar. Disclosed is a hybrid drive with a primary unit and a hydraulic machine, which are each connected to a drive shaft. The primary unit drives a hydraulic pump via the drive shaft, to which a hydraulic machine is hydraulically connected. The drive shafts are mechanically connectable.

Claims

Ansprüche claims
1. Hybridantrieb mit wenigstens einem Primäraggregat (2) und einer Hydroma- schine (34), wobei diese mit einer ersten Triebwelle (44) und das Primäraggregat (2) mit einer zweiten Triebwelle (8) in Wirkverbindung stehen, wobei über die zweite Triebwelle (8) eine Hydropumpe (10) angetrieben ist, die mit der Hydromaschine (34) hydraulisch verbindbar, wobei die erste und zweite Triebwelle (44, 8) über eine Kupplung verbindbar sind.1. Hybrid drive with at least one primary unit (2) and a hydraulic machine (34), wherein these with a first drive shaft (44) and the primary unit (2) with a second drive shaft (8) are in operative connection, wherein on the second drive shaft (8) a hydraulic pump (10) is driven, which can be hydraulically connected to the hydraulic machine (34), wherein the first and second drive shaft (44, 8) are connectable via a coupling.
2. Hybridantrieb nach Anspruch 1 , wobei die Hydromaschine (34) über ein Getriebe mit der ersten Triebwelle (44) verbunden ist.2. hybrid drive according to claim 1, wherein the hydraulic machine (34) via a transmission to the first drive shaft (44) is connected.
3. Hybridantrieb nach Anspruch 2, wobei das Getriebe der Hydromaschine (34) einstufig (42), mehrstufig (58) oder ein Planetengetriebe (74) ist.3. Hybrid drive according to claim 2, wherein the transmission of the hydraulic machine (34) is single-stage (42), multi-stage (58) or a planetary gear (74).
4. Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Primäraggregat (2) eine Verbrennungskraftmaschine (VKM) ist.4. Hybrid drive according to one of the preceding claims, wherein the primary unit (2) is an internal combustion engine (VKM).
5. Hybridantrieb nach Anspruch 4, wobei die VKM (2) über ein Motorgetriebe (6) mit der zweiten Triebwelle (8) verbunden ist.5. hybrid drive according to claim 4, wherein the VKM (2) via a motor gear (6) with the second drive shaft (8) is connected.
6. Hybridantrieb nach Anspruch 5, wobei das Motorgetriebe (6) einstufig ist.6. hybrid drive according to claim 5, wherein the motor gear (6) is single-stage.
7. Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Ventilblock (16), über den ein Druckanschluss (12) der Hydropumpe (10) mit einem Hochdruckspeicher (28) oder einem Hochdruckanschluss (32) der Hydromaschine (34) und mit einem Sauganschluss (18) mit einem Niederdruckspeicher (24) oder mit dem Niederdruckanschluss (36) der Hydromaschine (34) und über den der Hochdruckspeicher (28) mit dem Hochdruckanschluss (32) der Hydromaschine (34) und der Niederdruckspeicher (24) mit dem Niederdruckanschluss (36) der Hydromaschine (34) verbindbar ist. 7. Hybrid drive according to one of the preceding claims, with a valve block (16), via which a pressure port (12) of the hydraulic pump (10) with a high pressure accumulator (28) or a high pressure port (32) of the hydraulic machine (34) and with a suction port ( 18) with a low pressure accumulator (24) or with the low pressure port (36) of the hydraulic machine (34) and via which the high pressure accumulator (28) with the high pressure port (32) of the hydraulic machine (34) and the low pressure accumulator (24) with the low pressure port (36 ) of the hydraulic machine (34) is connectable.
8. Hybridantrieb nach Anspruch 7, mit einem Steuergerät (54) zum Ansteuern der VKM (2), der Hydromaschine (34), der Hydropumpe (10), der Kupplung (52) und dem Ventilblock (16) über Steuerleitungen (56).8. hybrid drive according to claim 7, comprising a control device (54) for driving the VKM (2), the hydraulic machine (34), the hydraulic pump (10), the clutch (52) and the valve block (16) via control lines (56).
9. Hybridantrieb nach Anspruch 8, wobei das Steuergerät (54) eine Getriebeeinheit (58) oder ein Planetengetriebe (74) steuert.9. hybrid drive according to claim 8, wherein the control unit (54) controls a transmission unit (58) or a planetary gear (74).
10. Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydromaschine (34) und die Hydropumpe (10) verstellbar sind.10. Hybrid drive according to one of the preceding claims, wherein the hydraulic machine (34) and the hydraulic pump (10) are adjustable.
11. Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hydromaschine (34) im 4-Quadranten-Betrieb zu betreiben ist.11. Hybrid drive according to one of the preceding claims, wherein the hydraulic machine (34) is to operate in 4-quadrant operation.
12. Hybridantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Triebwelle (44) mit einem Differentialgetriebe (48) und einen daran angeordneten Radantrieb (46, 48, 50) in Wirkverbindung steht. 12. Hybrid drive according to one of the preceding claims, wherein the first drive shaft (44) with a differential gear (48) and a wheel drive arranged thereon (46, 48, 50) is in operative connection.
PCT/EP2009/003747 2008-06-03 2009-05-27 Hybrid drive system WO2009146820A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008026515A DE102008026515A1 (en) 2008-06-03 2008-06-03 hybrid drive
DE102008026515.2 2008-06-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2009146820A2 true WO2009146820A2 (en) 2009-12-10
WO2009146820A3 WO2009146820A3 (en) 2010-06-10

Family

ID=41110417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2009/003747 WO2009146820A2 (en) 2008-06-03 2009-05-27 Hybrid drive system

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102008026515A1 (en)
WO (1) WO2009146820A2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2951409B1 (en) * 2009-10-15 2012-03-09 Peugeot Citroen Automobiles Sa TRACTION CHAIN FOR A HYBRID VEHICLE
DE102010054202A1 (en) * 2010-12-11 2012-06-14 Volkswagen Ag Hybrid drive train for motor vehicle, has internal combustion engine and hydraulic machine working as pump, whose drive is connected with output shaft of internal combustion engine
DE102014220126B4 (en) * 2014-10-06 2022-12-01 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Hybrid clutch for a double transmission unit of a motor vehicle and method for low-loss transmission of torque by means of the hybrid clutch
CN113983140B (en) * 2021-11-22 2023-10-20 浙江盘毂动力科技有限公司 Large-torque hydraulic mechanical combined type comprehensive transmission device and vehicle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0151946A1 (en) * 1984-01-23 1985-08-21 Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik Variable ratio transmission to drive a generator by a diesel engine
WO2007104539A1 (en) * 2006-03-13 2007-09-20 Bosch Rexroth Ag Mechanico-hydraulic drive comprising a power split transmission
WO2008033378A1 (en) * 2006-09-12 2008-03-20 Purdue Research Foundation Power split transmission with energy recovery

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5495912A (en) 1994-06-03 1996-03-05 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Hybrid powertrain vehicle

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0151946A1 (en) * 1984-01-23 1985-08-21 Schweizerische Lokomotiv- und Maschinenfabrik Variable ratio transmission to drive a generator by a diesel engine
WO2007104539A1 (en) * 2006-03-13 2007-09-20 Bosch Rexroth Ag Mechanico-hydraulic drive comprising a power split transmission
WO2008033378A1 (en) * 2006-09-12 2008-03-20 Purdue Research Foundation Power split transmission with energy recovery

Also Published As

Publication number Publication date
DE102008026515A1 (en) 2009-12-10
WO2009146820A3 (en) 2010-06-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1789276B1 (en) Method for starting an internal combustion engine in a parallel hybrid drive train
DE69909908T2 (en) Electro-mechanical drive train
DE102012216277B4 (en) Transmission device with a planetary gear device
DE102015208160A1 (en) Transmission control method
EP1711363A1 (en) Hybrid engine
EP1954542A1 (en) Hybrid drive for vehicles and method for controlling a transmission for a hybrid drive
DE19909424A1 (en) Hybrid gearing for vehicle
DE102016204586A1 (en) Hybrid powertrain for a hybrid-powered motor vehicle
EP2222495A1 (en) Hybrid transmission
WO2013139519A1 (en) Gear device having at least one electrical variator for the continuous variation of a transmission and comprising power split
WO2019025404A1 (en) Transmission for a hybrid drive arrangement, hybrid drive arrangement, vehicle, method for operating the hybrid drive arrangement, computer program and storage medium
DE102008001613A1 (en) Continuously variable transmission, with two power paths, has a hydrostatic unit for the first path and a mechanical unit for the second path
WO2011120492A1 (en) Drive assembly for a motor vehicle
WO2019025413A1 (en) Transmission for a hybrid drive arrangement, hybrid drive arrangement, vehicle, method for operating the hybrid drive arrangement, computer program and storage medium
WO2011082764A1 (en) Drive assembly
WO2009146820A2 (en) Hybrid drive system
DE102007058974B4 (en) hybrid transmission
WO2021104801A1 (en) Hybrid drivetrain, hybrid gearbox, and method for operating same
WO2020249311A1 (en) Transmission for a hybrid drive assembly, hybrid drive assembly, vehicle, and method for operating the hybrid drive assembly
DE102007011507A1 (en) Method for operation of transmission device involves leaving negotiability of control element at value, required for representation of traction in transmission device, during presentation of specification of driving
DE102007003546A1 (en) Hybrid drive for motor vehicle i.e. car, has hydraulic drives energized by energy storage that includes high pressure- and low pressure-reservoir, where hydraulic drives are part of output-deriving transmission
DE102016204580A1 (en) Hybrid powertrain for a hybrid-powered motor vehicle
DE102016014508B3 (en) Two-stage planetary gearbox for a mobile work machine
WO2019025414A1 (en) Transmission for a hybrid drive arrangement, hybrid drive arrangement, vehicle, method for operating the hybrid drive arrangement, computer program and storage medium
DE3828896C1 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09757203

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09757203

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2