WO2015051860A2 - Antriebsstrang eines hybrid-kraftfahrzeuges - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a drive train of a hybrid motor vehicle with an internal combustion engine, at least a first electric motor, at least one first clutch assembly and at least one transmission assembly, with a storage arrangement and at least one auxiliary unit, such as an air conditioning compressor, wherein the internal combustion engine via the clutch assembly and the Transmission arrangement is drivingly connected to a first drive axle and the first electric motor is drivingly connected to a second drive axle and with the storage arrangement and / or with the auxiliary unit.
- Such a drive train is known for example from DE 10 2009 050 957 AI.
- This document discloses, inter alia, a drive train in which an internal combustion engine is drivingly connected to a first drive axle, here the rear axle, and a second electric motor is drivingly connected to a second drive axle, here the front axle.
- a second electric motor is drivingly connected to a second drive axle, here the front axle.
- the motor vehicle conventionally only via the internal combustion engine, to drive it in mixed operation both via the electric motor and the internal combustion engine or merely to drive the front axle, that is to say purely by electric motor.
- the arrangement shown here has the disadvantage that it requires a very large space and has a very low efficiency, in particular with regard to the electric motor.
- the object of the invention is therefore to avoid the above-mentioned disadvantages and to provide a drive train which is as flexible as possible with respect to the drive concepts to drive in a very small space.
- the first electric motor has a rotor shaft which is drivingly connected at a first end via a first switching unit with the second drive axle and which is drivingly connected at a second end via a second switching unit with a crankshaft of the internal combustion engine.
- This allows the first electric motor to be simple Way are arranged parallel to the engine, which provides significant package advantages.
- the first electric motor in the immediate vicinity of the second drive axle, for example, the front axle arranged and is directly connected only via a first switching unit with the front axle, for example via a Vorderachsdifferential, driving technology.
- the drive of ancillaries such as an air compressor, possible.
- a motor start of the internal combustion engine can be performed by the first electric motor in a simple manner. In both cases, this happens when the second switching unit is closed.
- the internal combustion engine can, when the motor vehicle is at a standstill, drive the first electric motor operated as a generator in order to generate electricity and to charge a storage arrangement (stand-up charge).
- the electric machine can be operated as a generator in order to generate electricity by utilizing the kinetic energy of the rolling motor vehicle at the front axle (recuperation).
- a second electric motor is provided, which is connected behind the gear arrangement via a third switching unit in terms of drive technology with the first drive axle. Since the second electric motor is directly connected to drive technology, for example via a cardan shaft and via a differential with the first drive axle, for example the rear axle, no losses occur due to the intermediate gear arrangement, whereby the efficiency of the second electric motor is substantially increased. Furthermore, by such a relatively simple embodiment of the drive train to implement a purely electric four-wheel drive concept. Alternatively, it is of course also possible to provide a second electric motor, which is connected in terms of drive technology to an input shaft of the first clutch arrangement before the first clutch arrangement. In this embodiment, a second clutch assembly may be provided between the second electric motor and the first clutch assembly, but need not. The drive connection between the first electric motor and the crankshaft can be made in an advantageous manner via a belt drive.
- the single FIGURE shows a schematic view of a drive train 2 for a not further shown hybrid motor vehicle.
- the drive train 2 has an internal combustion engine 4, which is connected via a clutch assembly 6, here a double clutch, and a transmission 8 and a propeller shaft 10 with a first differential 12 of a first drive axle 14, here the rear drive axle.
- a first electric motor 16 is provided, which is connected via a first switching unit 18 and a differential 20 with a second drive axle 22, here the front wheel axle, driving technology.
- the electric motor 16 is connected via a second switching unit 24 and a belt drive 26 to a crankshaft 28 of the internal combustion engine 4.
- the first electric motor 16 is drivingly connected to the front wheel axle 22 at a first end of its rotor shaft via the first shift unit 18.
- the second switching unit 24 engages with the crankshaft 28 of the internal combustion engine 4 for coupling the belt drive 26.
- the motor vehicle with the first switching unit 18 and opened second switching unit 24 can also be driven only by an electric motor via the first electric motor 16.
- the motor vehicle can also be operated in all-wheel drive mode.
- the first switching unit 18 is open and the second switching unit 24 is closed and an internal combustion engine 4 is operated in the idling mode, the first electric motor 16 can be operated as a generator and not shown Charge storage device (stand charge).
- the first switching unit 18 is closed and the second switching unit 24 is open, the first electric motor 16 can be operated in the recuperation mode.
- the first electric motor 16 can drive the crankshaft 28 via the belt drive 26 and, if necessary, ancillary units such as, for example, an air conditioning compressor. It is also possible in this way to use the first electric motor 16 as a starter for starting the engine of the engine 4.
- a second electric motor 30 behind the gear assembly 8 via a third switching unit 32 with the rear axle 12 and thus connected to the rear axle 14 drive technology is intended to express that these structural elements are not necessarily required to implement the invention.
- the second electric motor 30 By such an arrangement of the second electric motor 30, it is possible in a simple manner to operate the vehicle by electric motor in the four-wheel drive. The efficiency of the second electric motor 30 is not reduced by the gear assembly 8. Alternatively, it is of course also possible to provide a second electric motor 30 'for driving the rear axle 14 in front of the first clutch arrangement 6 and to connect it to an input shaft of the first clutch arrangement 6 in terms of drive technology. It is conceivable that a known second clutch arrangement for the second electric motor 30 'is omitted.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Hybrid-Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor (4), mindestens einem ersten Elektromotor (16), mindestens einer ersten Kupplungsanordnung (6), mindestens einer Getriebeanordnung (8), mit einer Speicheranordnung und mit mindestens einem Nebenaggregat, wie zum Beispiel einem Klimakompressor, wobei der Verbrennungsmotor (4) über die Kupplungsanordnung (6) und die Getriebeanordnung (8) antriebstechnisch mit einer ersten Antriebsache (14) und der erste Elektromotor (16) antriebstechnisch mit einer zweiten Antriebsachse (22) sowie mit der Speicheranordnung und/oder mit dem Nebenaggregat verbunden ist, wobei der erste Elektromotor (16) eine Rotorwelle (36) aufweist, die an einem ersten Ende (34) über eine erste Schalteinheit (18) mit der zweiten Antriebsachse (22) antriebstechnisch verbunden ist und die an einem zweiten Ende (38) über eine zweite Schalteinheit (24) mit einer Kurbelwelle (28) des Verbrennungsmotors (4) antriebstechnisch verbunden ist.
Description
Antriebsstrang eines Hybrid-Kra tfahrzeuges
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang eines Hybrid-Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor, mindestens einem ersten Elektromotor, mindestens einer ersten Kupplungsanordnung und mindestens einer Getriebeanordnung, mit einer Speicheranordnung und mit mindestens einem Nebenaggregat, wie zum Beispiel einem Klimakompressor, wobei der Verbrennungsmotor über die Kupplungsanordnung und die Getriebeanordnung antriebstechnisch mit einer ersten Antriebsachse verbunden ist und der erste Elektromotor antriebstechnisch mit einer zweiten Antriebsachse sowie mit der Speicheranordnung und/oder mit dem Nebenaggregat verbunden ist.
Ein derartiger Antriebsstrang ist beispielsweise aus der DE 10 2009 050 957 AI bekannt. Diese Druckschrift offenbart unter anderem einen Antriebsstrang, bei dem ein Verbrennungsmotor antriebstechnisch mit einer ersten Antriebsachse, hier der Hinterachse, verbunden ist und ein zweiter Elektromotor antriebstechnisch mit einer zweiten Antriebsachse, hier der Vorderachse, verbunden ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Kraftfahrzeug konventionell lediglich über den Verbrennungsmotor anzutreiben, es im Mischbetrieb sowohl über den Elektromotor und dem Verbrennungsmotor anzutreiben oder lediglich die Vorderachse, das heißt also rein elektromotorisch, anzutreiben. Die hier dargestellte Anordnung weist jedoch den Nachteil auf, dass sie einen sehr großen Bauraum benötigt und einen sehr geringen Wirkungsgrad, insbesondere hinsichtlich des Elektromotors aufweist.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die oben genannten Nachteile zu vermeiden und einen Antriebsstrang bereitzustellen, der bei sehr geringem Bauraum möglichst flexibel hinsichtlich der Antriebskonzepte anzusteuern ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der erste Elektromotor eine Rotorwelle aufweist, die an einem ersten Ende über eine erste Schalteinheit mit der zweiten Antriebsachse antriebstechnisch verbunden ist und die an einem zweiten Ende über eine zweite Schalteinheit mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors antriebstechnisch verbunden ist. Hierdurch kann der erste Elektromotor auf einfache
Weise parallel zum Verbrennungsmotor angeordnet werden, was deutliche Packagevorteile liefert. Zudem ist der erste Elektromotor in unmittelbarer Nähe der zweiten Antriebsachse, beispielsweise der Vorderachse, angeordnet und ist direkt lediglich über eine erste Schalteinheit mit der Vorderachse, beispielsweise über ein Vorderachsdifferential, antriebstechnisch verbunden. Über die antriebstechnische Verbindung des ersten Elektromotors mit der Kurbelwelle ist der Antrieb von Nebenaggregaten, wie zum Beispiel einem Klimakompressor, möglich. Auch kann auf einfache Weise ein Motorstart des Verbrennungsmotors durch den ersten Elektromotor durchgeführt werden. In beiden Fällen geschieht das bei geschlossener zweiter Schalteinheit. Bei geöffneter erster Schalteinheit und geschlossener zweiter Schalteinheit kann der Verbrennungsmotor im Stillstand des Kraftfahrzeuges den als Generator betriebenen ersten Elektromotor antreiben, um Strom zu erzeugen und eine Speicheranordnung aufzuladen (Standladen). Auch kann bei geschlossener erster Schalteinheit und geöffneter zweiter Schalteinheit die Elektromaschine als Generator betrieben werden, um durch Nutzung der kinetischen Energie des rollenden Kraftfahrzeuges an der Vorderachse Strom zu erzeugen (Rekuperation).
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist ein zweiter Elektromotor vorgesehen, der hinter der Getriebeanordnung über eine dritte Schalteinheit antriebstechnisch mit der ersten Antriebsachse verbunden ist. Da der zweite Elektromotor direkt beispielsweise über eine Kardanwelle und über ein Differential mit der ersten Antriebsachse, beispielsweise der Hinterachse, antriebstechnisch verbunden ist, treten keine Verluste mehr aufgrund der zwischengeschalteten Getriebeanordnung auf, wodurch der Wirkungsgrad des zweiten Elektromotors wesentlich erhöht wird. Des Weiteren ist durch eine derartige relativ einfache Ausführungsform des Antriebsstranges ein rein elektrisches Allrad-Konzept umzusetzen. Alternativ ist es natürlich auch möglich, einen zweiten Elektromotor vorzusehen, der vor der ersten Kupplungsanordnung antriebstechnisch mit einer Eingangswelle der ersten Kupplungsanordnung verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform kann zwischen dem zweiten Elektromotor und der ersten Kupplungsanordnung eine zweite Kupplungsanordnung vorgesehen sein, muss jedoch nicht.
Die antriebstechnische Verbindung zwischen dem ersten Elektromotor und der Kurbelwelle kann in vorteilhafter Weise über einen Riementrieb hergestellt sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt die einzige Figur eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Antriebsstranges.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Ansicht eines Antriebsstranges 2 für ein nicht weiter dargestelltes Hybrid-Kraftfahrzeug. Der Antriebsstrang 2 besitzt einen Verbrennungsmotor 4, der über eine Kupplungsanordnung 6, hier eine Doppelkupplung, und ein Getriebe 8 und eine Kardanwelle 10 mit einem ersten Differential 12 einer ersten Antriebsachse 14, hier die Hinterantriebsachse, verbunden ist. Auf die besondere Ausführungsform der Getriebeanordnung 8 wird hier nicht weiter detailliert eingegangen. Parallel zum Verbrennungsmotor 4 ist ein erster Elektromotor 16 vorgesehen, der über eine erste Schalteinheit 18 und ein Differential 20 mit einer zweiten Antriebsachse 22, hier der Vorderradachse, antriebstechnisch verbunden ist. Des Weiteren ist der Elektromotor 16 über eine zweite Schalteinheit 24 und einen Riemenantrieb 26 mit einer Kurbelwelle 28 des Verbrennungsmotors 4 verbunden. Der erste Elektromotor 16 ist an einem ersten Ende seiner Rotorwelle über die erste Schalteinheit 18 mit der Vorderradachse 22 antriebstechnisch verbunden. An einem zweiten Ende der Rotorwelle greift die zweite Schalteinheit 24 zur Ankopplung des Riementriebs 26 mit der Kurbelwelle 28 des Verbrennungsmotors 4 an.
Nachfolgend werden verschiedene Antriebskonzepte des erfindungsgemäßen Antriebsstranges 2 erläutert. Neben des konventionellen Antriebs der Hinterachse 14 durch den Verbrennungsmotor 4 kann das Kraftfahrzeug bei geschlossener erster Schalteinheit 18 und geöffneter zweiter Schalteinheit 24 auch lediglich elektromotorisch über den ersten Elektromotor 16 angetrieben werden. Ebenso kann bei hinzu geschaltetem Verbrennungsmotor 4 das Kraftfahrzeug auch im Allradbetrieb betrieben werden. Bei geöffneter erster Schalteinheit 18 und geschlossener zweiter Schalteinheit 24 und einem im Leerlaufbetrieb betriebenen Verbrennungsmotor 4 kann der erste Elektromotor 16 als Generator betrieben werden und eine nicht dargestellte
Speicheranordnung aufladen (Standladen). Ebenso kann bei geschlossener erster Schalteinheit 18 und geöffneter zweiter Schalteinheit 24 der erste Elektromotor 16 im Rekuperationsmodus betrieben werden. Des Weiteren kann bei geöffneter erster Schalteinheit 18 und geschlossener zweiter Schalteinheit 24 der erste Elektromotor 16 über den Riementrieb 26 die Kurbelwelle 28 und damit ggfs. Nebenaggregate, wie zum Beispiel einen Klimakompressor, antreiben. Auch ist es auf diese Weise möglich, den ersten Elektromotor 16 als Anlasser zum Motorstart des Verbrennungsmotors 4 zu nutzen. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein zweiter Elektromotor 30 hinter der Getriebeanordnung 8 über eine dritte Schalteinheit 32 mit dem Hinterachsdifferential 12 und damit mit der Hinterachse 14 antriebstechnisch verbunden. Die Darstellung in gestrichelten Linien des zweiten Elektromotors 30 und der dritten Schalteinheit 32 sollen zum Ausdruck bringen, dass diese konstruktiven Elemente nicht zwingend zur Umsetzung der Erfindung benötigt werden. Durch eine derartige Anordnung des zweiten Elektromotors 30 ist es auf einfache Weise möglich, das Fahrzeug elektromotorisch im Allradbetrieb zu betreiben. Der Wirkungsgrad des zweiten Elektromotors 30 wird nicht durch die Getriebeanordnung 8 verringert. Alternativ ist es natürlich auch möglich, einen zweiten Elektromotor 30' zum Antrieb der Hinterachse 14 vor der ersten Kupplungsanordnung 6 vorzusehen und ihn antriebstechnisch mit einer Eingangswelle der ersten Kupplungsanordnung 6 zu verbinden. Hierbei ist es denkbar, dass eine an sich bekannte zweite Kupplungsanordnung für den zweiten Elektromotor 30' entfällt.
Claims
1. Antriebsstrang eines Hybrid-Kraftfahrzeuges mit einem Verbrennungsmotor (4), mindestens einem ersten Elektromotor (16), mindestens einer ersten Kupplungsanordnung (6), mindestens einer Getriebeanordnung (8), mit einer Speicheranordnung und mit mindestens einem Nebenaggregat, wie zum Beispiel einem Klimakompressor, wobei der Verbrennungsmotor (4) über die Kupplungsanordnung (6) und die Getriebeanordnung (8) antriebstechnisch mit einer ersten Antriebsache (14) und der erste Elektromotor (16) antriebstechnisch mit einer zweiten Antriebsachse (22) sowie mit der Speicheranordnung und/oder mit dem Nebenaggregat verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Elektromotor (16) eine Rotorwelle (36) aufweist, die an einem ersten Ende (34) über eine erste Schalteinheit (18) mit der zweiten Antriebsachse (22) antriebstechnisch verbunden ist und die an einem zweiten Ende (38) über eine zweite Schalteinheit (24) mit einer Kurbelwelle (28) des Verbrennungsmotors (4) antriebstechnisch verbunden ist.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Elektromotor (30) vorgesehen ist, der hinter der Getriebeanordnung (8) über eine dritte Schalteinheit (32) antriebstechnisch mit der ersten Antriebsachse (14) verbunden ist.
3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Elektromotor (30') vorgesehen ist, der vor der ersten Kupplungsanordnung (6) antriebstechnisch mit einer Eingangswelle der ersten Kupplungsanordnung (6) verbunden ist.
4. Antriebsstrang nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Elektromotor (30') und der ersten Kupplungsanordnung (6) eine zweite Kupplungsanordnung vorgesehen ist. ( 5. Antriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebstechnische Verbindung zwischen den ersten Elektromotor (16) und der Kurbelwelle (28) über einen Riementrieb (26) hergestellt ist.
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