WO2019091677A1 - Partially electric machine - Google Patents

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WO2019091677A1
WO2019091677A1 PCT/EP2018/077305 EP2018077305W WO2019091677A1 WO 2019091677 A1 WO2019091677 A1 WO 2019091677A1 EP 2018077305 W EP2018077305 W EP 2018077305W WO 2019091677 A1 WO2019091677 A1 WO 2019091677A1
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internal combustion
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working machine
electric
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Bastian Volpert
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • B60Y2400/435—Supercharger or turbochargers
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a partially electrified working machine, in which an internal combustion engine is provided as a drive source and which is further provided with an at least supporting electric drive.
  • the invention relates to a teilelektr e work machine, which is provided with a low-voltage electrical system.
  • Self-propelled machines in which a drive train is driven by a combination of internal combustion engine and electric drive machine, are known from the prior art. Generators are also used to feed energy into a vehicle electrical system. Further, in known work machines optionally the internal combustion engine can be operated as the sole drive source, while it is also possible to switch on the electric drive machine or to use it as the sole drive source.
  • a teilelektr e work machine can be provided with an internal combustion engine and a power split transmission, which is coupled to receive driving force to the internal combustion engine. Furthermore, the partially electrified working machine can have at least one electric generator that can be driven by the internal combustion engine to generate electrical energy for an electrical system of the working machine.
  • the work machine can also be designed as a self-propelled working machine and be provided for this purpose with at least one drive axle.
  • the work machine may have a drive axle or be provided with two or more drive axles. In this case, one or more non-driven axles may be provided in addition to the at least one drive axle.
  • the at least one drive axle is coupled to the drive of these associated wheels with the power split transmission by a coupling element. On the coupling element, a superposition gear coupled to an electric machine for forming a drive assisting unit is provided in the working machine.
  • the at least one drive axle can be driven by the power-split transmission alone by the engine or support of the driving force provided by the engine can be achieved by the electric machine of the drive assist unit. Further, the partially-electric working machine may be driven solely by the driving force provided by the electric machine of the drive assisting unit.
  • the coupling element has an input section between the power split transmission and the superposition gear and an output section between the superposition gear and the drive axle.
  • a relative rotation between the input section and the output section of the coupling element can be influenced.
  • the operating state of the electrical machine in this case relates to the application of electrical energy to the electric machine, which leads to a drive of the electric machine, or the control of the electric machine, so that it acts as an electrical generator for generating electrical energy.
  • the drive assisting unit can be provided with a braking device or blocking device with which the influencing of the relative rotation between the input section and the output section of the coupling element is prevented.
  • the drive assisting unit is also designed to drive the at least one drive axle of the working machine when the input section of the coupling element is at a standstill.
  • the stoppage of the Input section may for example be in an operating state in which the internal combustion engine is disabled.
  • the drive assisting unit is configured to generate electric power by driving the input portion of the coupling element and operating the electric machine as a generator.
  • a relative rotation between the input portion and the output portion of the coupling element is required.
  • such a state can be brought about by fixing the output section of the coupling element, for example, by blocking the wheels of the drive axle by means of an intended service brake.
  • the drive assisting units are operable in consideration of the operating state of the working machine for controlling torque and / or rotational speed of the wheels and / or slippage of the at least one drive axle.
  • a relative rotation between the input element and the output element of the superposition gearing can be influenced by controlled electrical drive of the electric machine of the drive support unit during rotation of the input section of the coupling element.
  • the output from the power split transmission to one of the coupling elements torque can be supplemented by a support torque of the electric machine.
  • the rotational speed of the output section can be influenced, in particular increased or reduced, relative to the rotational speed of the input section of one of the coupling elements by corresponding operation of the electric machine of the drive support unit.
  • a slip control of the drive axle can be made in connection with a corresponding control device.
  • two drive axles may be provided, each of which is coupled to the drive of these associated wheels with the power split transmission by a respective coupling element.
  • an overlay transmission coupled to an electric machine can be provided on each of the coupling elements to form a drive support unit assigned to the respective drive axle.
  • the configuration of the corresponding drive support units can be at least similar for each of the provided drive axles.
  • an independent drive support unit with its own coupling element and a separate electrical machine is then provided for each of the drive axles.
  • each of the coupling elements is coupled to the input section with the power split transmission.
  • the coupling elements can be coupled via a longitudinal differential with the power split transmission.
  • the drive assisting units can be controlled independently of each other, so that a slip control can be achieved for each of the drive axles.
  • the at least one electric generator can be designed as a motor generator.
  • the configured as a motor generator electric generator can be driven to generate electrical energy for the electrical system of the machine from the internal combustion engine via the power split transmission.
  • the motor generator is operable to introduce driving force into the power split transmission.
  • the mode of operation of the motor generator is determined by a control device.
  • a hydraulic pump unit may be coupled to the power split transmission.
  • the hydraulic pump unit can be operated by drive power of the internal combustion engine and / or designed as a motor generator generator for operation of hydraulic devices of the working machine.
  • the hydraulic pump unit is driven not only by the driving force of the internal combustion engine, but additionally or alternatively by the driving force that is introduced by the generator in the power split transmission.
  • the at least one electric generator can be designed as a crankshaft starter generator, which is coupled to a crankshaft of the internal combustion engine.
  • the electric generator may be designed as a belt starter generator, which is coupled to a belt drive of the internal combustion engine.
  • the electric generator can serve as an electric generator as well as a starter motor for starting the internal combustion engine. With this structure, the work machine can be executed with the function of a start-stop system.
  • the internal combustion engine may be designed as a supercharged internal combustion engine with an at least partially electrically operable turbocharger or compressor for charging intake air.
  • the internal combustion engine can also be provided as a naturally aspirated engine, the efficiency and the power can be increased by charging the supplied air. In addition, the efficiency can be further increased by the electric drive of the turbocharger.
  • various consumers of the machine can be supplied from the electrical system of the machine with electrical energy.
  • These include an exhaust aftertreatment heating device, a radiator fan and / or other auxiliary consumers of the internal combustion engine.
  • the auxiliary consumers may include, for example, a control device, servomotors, fuel heaters and others.
  • the teilelektr en work machine may further comprise attachable with the work machine and at least partially electrically operable attachments. These can be powered by the electrical system of the working machine with electrical energy.
  • it is possible to provide partial electrification of the implements by providing an electric drive in predetermined operating conditions, while in other operating conditions, for example, a hydraulic drive or a combination of electric and hydraulic drive may be provided.
  • the attachments may include lifting devices, blowers, press devices, and others, and may be detachably attachable to the work machine.
  • the attachments can also be associated with a trailer coupled to the work machine.
  • an electrical energy store can be integrated into the vehicle electrical system, which can be recharged optionally by supplying energy from the vehicle electrical system and can feed electrical energy into the vehicle electrical system.
  • the electric energy storage include a lead-acid battery or a lithium-ion battery.
  • Other forms of electrical energy storage are conceivable as long as they fulfill the said function.
  • the electrical energy storage can be interchangeable.
  • the electrical energy storage can also be charged in addition or alternatively by electrical energy that is supplied from a stationary network.
  • the electrical system of the working machine with the associated electrical equipment may be designed as a low-voltage electrical system.
  • the rated voltage of the low-voltage on-board electrical system can be 48 volts. Other rated voltages are also conceivable, such as. B. 60 volts.
  • a maximum voltage of 60 volts as rated voltage has the advantage that non-specially trained maintenance personnel can perform maintenance tasks on the machine.
  • a voltage of more than 60 volts can be used in principle.
  • the electrical machine of the respective drive support unit can be supplied from the electrical system of the drive machine via a control device with electrical energy.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the layout of drive elements for a partially electrified work machine according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 1 shows in one embodiment elements of the partially electrified working machine. It should be noted that the illustration shown in Fig. 1 is merely exemplary and more or less elements are also conceivable.
  • the work machine is designed as a self-propelled work machine.
  • Fig. 1 The elements shown in Fig. 1 are partially removably mounted on the working machine.
  • the working machine on a chassis, not shown, on which a first drive axle 4 and a second drive axle 5 are mounted.
  • the first drive axle 4 and the second drive axle 5 each have wheels rotatably mounted thereon and brakes associated with the wheels, which are not shown.
  • drive axles are used in the teilelektr working machine, each having a differential gear set, not shown, in which a driving axis of the associated driving force is introduced via a drive shaft.
  • a first coupling element 40 is provided for the first drive axle 4 in order to introduce driving force into the differential gear set of the first drive axle 4.
  • a second coupling element ment 50 is provided, via which the driving force is introduced into the differential gear set of the second drive axle 5.
  • the differential gear set not shown wheels of the first and second drive axle 4, 5 are driven.
  • a drive support unit 6, 7 is provided in each case.
  • the drive assisting units 6, 7 have a similar structure in the present embodiment. Therefore, only one of the drive assisting units 6, 7 will be explained below, and this explanation is also applicable to the other drive assisting unit.
  • the drive assist unit 6 has a superposition gear 62 and an electric drive machine 61.
  • the superposition gear 62 has a known structure in the present embodiment and is coupled to an input member 42 and an output member 41 of the first coupling member 40.
  • the superposition gear 62 is further coupled to the electric drive machine 61.
  • the output element 41 thereby couples an output of the superposition gearing 62 to the first drive axle 4.
  • the input element 42 couples an input of the superposition gearing 6 to a power split transmission 3, which will be described below.
  • a rotation of the input member 42 of the first coupling element 40 which is effected by the power split transmission 3, is introduced into the superposition gear 62. At standstill of the electric drive machine 61, this rotation is transmitted to the output element 41 of the first coupling element 40.
  • the ratio between a rotational speed of the input member 42 and the output member 41 is determined by a fixed gear ratio, which is predetermined by the construction of the superposition gear 62. Depending on the design of the superposition gearing 62, this transmission ratio can assume a value of 1 or a value deviating from 1.
  • this rotation is introduced into the superposition gearing 62 and the initiated rotation is superimposed on the rotor.
  • Rotation of the input element 42 of the first coupling element 40 is delivered as superimposed rotation onto the output element 41 of the first coupling element 40. This rotation is then introduced into the first drive axle 4.
  • the rotational speed of the output element 41 is influenced relative to the rotational speed of the input element 42 of the first coupling element 40, namely increased or decreased.
  • the drive of the output element 41 of the first coupling element 40 can be brought about solely by the operation of the electric machine 61 when the input element 42 of the first coupling element is stationary or blocked.
  • the electric drive machine 61 can be driven via the auxiliary drive element of the superposition gear 62. In this case, the electric drive machine can be used as a generator.
  • first drive assist unit 6 is similar to that of the second drive assist unit 7. This also applies to the functions described above, which are independently achievable for the first drive axle 4 and the second drive axle 5.
  • the input members 42, 52 of the respective drive assisting units 6, 7 are coupled to the power split transmission 3.
  • the tripodzwei- transmission gear 3 is provided with a plurality of input and output shafts whose speeds and directions of rotation mutually influence each other with a predetermined relationship.
  • the power split transmission 3 has, in the present embodiment, an input shaft 31 which is coupled to an output shaft of an internal combustion engine 2. Furthermore, the power split transmission 3 has a first output shaft 32, which is coupled to a generator 9. In addition, the power split transmission 3 has a third output shaft 33 on, which is coupled to a hydraulic pump 1 1.
  • the functionality of a power branching transmission 3 is known and will be described only briefly.
  • the rotation which is introduced via the input shaft 31 by the internal combustion engine 2 in the power split transmission 3, is received by a gear set, which is constructed as a combination of planetary gear sets or other configurations.
  • the introduced rotation is then distributed to the input elements 42, 52 of the first and second coupling elements 40, 50 as well as to the first output shaft 32 coupled to the generator 9 and the output shaft 33 coupled to the hydraulic pump 11.
  • the speed ratio between the input shaft 31 and the input elements 42, 52 of the coupling elements 40, 50 are made infinitely variable.
  • the speed of the generator 9 and the speed of the internal combustion engine 2 can be adjusted so that a predetermined speed at the input elements 42, 52 of the coupling elements 40, 50 is achieved.
  • the same predetermined speed can also be brought about with a setting in which the speed of the engine 2 is higher or lower and the speed of the generator 9 is adjusted accordingly.
  • a decoupling of the rotational speed of the internal combustion engine 2 and the rotational speeds of the input elements 42, 52 of the coupling elements 40, 50, the first output shaft 32 and the second output shaft 33 can thus be brought about.
  • This decoupling can be used during operation of the generator 9 as a motor to allow operation of the machine comprising at least the traction drive and the operation of the hydraulic pump 1 1 even when the internal combustion engine 2 is stopped.
  • a crankshaft starter generator 8 is coupled to the input shaft 31 in the present embodiment.
  • This crankshaft starter generator 8 is used in the lying embodiment both as a starter for the internal combustion engine 2 and as a generator for generating electrical energy.
  • a belt starter generator 22 is provided, which is coupled to a belt drive of a timing drive 23 of the internal combustion engine 2.
  • the belt starter generator 22 also has the function of starting the engine 2 and the function as a generator for generating electric power.
  • the drive system of the work machine further comprises an electrical energy storage unit 1 in the form of a battery.
  • the battery is a rechargeable battery, which is integrated into the electrical system of the work machine.
  • the drive system of the work machine further includes a radiator 25 for heat dissipation of heat generated by the engine 2, which is cooled with a radiator fan 24 if necessary.
  • the radiator fan 24 is designed as an electrically operated fan.
  • the internal combustion engine also includes an exhaust aftertreatment device in which an exhaust aftertreatment heater 27 is provided.
  • This exhaust aftertreatment heating device 27 is electrically operated in the present embodiment.
  • the internal combustion engine 2 is designed as a supercharged internal combustion engine, in which an electrically operated turbocharger 21 is provided.
  • an electric turbocharger 21 In this electric turbocharger 21, at least part of the required driving force is generated by an electric drive motor.
  • Attachments 10 are attachable to the work machine. These attachments can extend the functionality of the work machine and increase the flexibility of the work machine by designing as detachable attachments 10. Depending on the field of application of the working machine, the attachments 10 are mowing devices, cleaning roller devices, mixing devices or the like. There are also attachments 10 used, which are driven both electrically and hydraulically. In this case, the type of drive of the implements 10 in Individual case can be selected. In this case, a partially electric and semi-hydraulic operation of the attachment 10 is possible depending on the design of the attachment 10.
  • the electrical system is designed with a nominal voltage of 48 volts.
  • a nominal voltage of 48 volts Such a design has various advantages over rated voltages, which are in particular above 60 volts. Up to a rated voltage of 60 volts, persons may be used to carry out maintenance work in accordance with legal regulations, who are not trained to work on high voltages and are specially approved for this purpose. In addition, electric energy storage units can be used with a simpler structure and lower manufacturing costs.
  • the partially electric working machine according to the present embodiment offers various advantages.
  • decoupling of the rotational speed of the internal combustion engine 2 from the drive axles 4, 5 is brought about by the use of the power branching transmission 3. As described above, this can be done by the controlled operation of the generator 9.
  • the teilelektr en prime mover a market segment can be served, in which at least partially a fully electric operation is required, such. B. in emission-sensitive environments.
  • the teilelektr e working machine according to the present embodiment has the advantage that charging of the electrical energy storage unit 1 can be independent of a stationary network. It is also possible to operate with this embodiment, a hydraulic pump 1 1 also fully electric or partially electric. This can then be at a standstill internal combustion engine 2 by introducing drive power into the power split transmission 3 by the generator 9 when it is operated as an electric motor.
  • a torque and / or slip control on the individual drive axles 4, 5 is made possible.
  • this control is brought about by the drive assisting units 6, 7, which can superimpose their driving force or rotation with that input from the power split transmission 3 into the coupling elements 40, 50.
  • Such a control is particularly accurate, has a good response and can be made with a suitable integrated into the overall system controller 80 with simple means.
  • a sensor system is integrated into the system, detects the rotational speeds of wheels on the first drive axle 4 and the second drive axle 5, and takes into account the detected rotational speeds in the control of the drive support units 6, 7.
  • the partially electrified working machine offers the possibility of operating electrically operated attachments 10, which can be mounted on the working machine, at least partially electrically.
  • Such implements may be, for example, mowers, cleaning roller devices, mixing devices or the like.
  • the electrically operable attachments 10 can also be designed with a nominal voltage of 48 volts. This results in a particularly high flexibility for the use of the working machine, since the replacement of electrically operated attachments 10 can be achieved in a particularly uncomplicated manner.
  • the semi-electric work machine according to the embodiment described above provides improved functionality while optimizing energy efficiency.
  • safety during operation can be improved by innovative control options for driving.

Abstract

A partially electric machine includes an internal combustion engine (2) and a power split transmission (3) which is coupled to the internal combustion engine (2) to absorb driving force. Furthermore, an electric generator (9) for generating electricity for an on-board power supply system of the machine is provided. Drive shafts (4, 5) of the partially electric machine are driven, via the power split transmission (3), by driving force of the machine (2) and at least in an auxiliary manner by means of electrically operated auxiliary drive units (6, 7).

Description

Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine  Partially electrified working machine
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft eine teilelektrifizierte Arbeitsmaschine, bei der eine Brennkraftmaschine als Antriebsquelle vorgesehen ist und die ferner mit einem zumindest unterstützenden elektrischen Antrieb versehen ist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine teilelektrifizierte Arbeitsmaschine, die mit einem Niederspannungsbordnetz versehen ist. The invention relates to a partially electrified working machine, in which an internal combustion engine is provided as a drive source and which is further provided with an at least supporting electric drive. In particular, the invention relates to a teilelektrifizierte work machine, which is provided with a low-voltage electrical system.
Stand der Technik State of the art
Selbstfahrende Arbeitsmaschinen, bei denen ein Antriebsstrang durch eine Kombination aus Brenn kraftmasch ine und elektrischer Antriebsmaschine angetrieben wird, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Dabei werden auch Generatoren eingesetzt, um Energie in ein Bordnetz der Arbeitsmaschine einzuspeisen. Ferner kann bei bekannten Arbeitsmaschinen wahlweise die Brennkraftmaschine als einzige Antriebsquelle betrieben werden, während es auch möglich ist, die elektrische Antriebsmaschine zuzuschalten oder als einzige Antriebsquelle zu verwenden. Self-propelled machines, in which a drive train is driven by a combination of internal combustion engine and electric drive machine, are known from the prior art. Generators are also used to feed energy into a vehicle electrical system. Further, in known work machines optionally the internal combustion engine can be operated as the sole drive source, while it is also possible to switch on the electric drive machine or to use it as the sole drive source.
Zusammenfassung Summary
Eine teilelektrifizierte Arbeitsmaschine kann mit einer Brenn kraftmasch ine und einem Leistungsverzweigungsgetriebe versehen sein, das zur Aufnahme von Antriebskraft mit der Brennkraftmaschine gekoppelt ist. Ferner kann die teilelektrifizierte Arbeitsmaschine zumindest einen elektrischen Generator aufweisen, der zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Bordnetz der Arbeitsmaschine von der Brennkraftmaschine antreibbar ist. Die Arbeitsmaschine kann ferner als selbstfahrende Arbeitsmaschine ausgestaltet werden und zu diesem Zweck mit zumindest einer Antriebsachse versehen werden. Die Arbeitsmaschine kann eine Antriebsachse aufweisen oder aber mit zwei oder mehr Antriebsachsen versehen sein. Dabei können zusätzlich zu der zumindest einen Antriebsachse auch eine oder mehrere nicht angetriebene Achsen vorgesehen sein. Die zumindest eine Antriebsachse ist zum Antrieb von diesen zugeordneten Rädern mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe durch ein Koppelelement gekoppelt. An dem Koppelelement ist bei der Arbeitsmaschine ein mit einer elektrischen Maschine gekoppeltes Überlagerungsgetriebe zur Bildung einer Antriebsunterstützungseinheit vorgesehen. A teilelektrifizierte work machine can be provided with an internal combustion engine and a power split transmission, which is coupled to receive driving force to the internal combustion engine. Furthermore, the partially electrified working machine can have at least one electric generator that can be driven by the internal combustion engine to generate electrical energy for an electrical system of the working machine. The work machine can also be designed as a self-propelled working machine and be provided for this purpose with at least one drive axle. The work machine may have a drive axle or be provided with two or more drive axles. In this case, one or more non-driven axles may be provided in addition to the at least one drive axle. The at least one drive axle is coupled to the drive of these associated wheels with the power split transmission by a coupling element. On the coupling element, a superposition gear coupled to an electric machine for forming a drive assisting unit is provided in the working machine.
Mit diesem Aufbau der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine kann die zumindest eine Antriebsachse mithilfe des Leistungsverzweigungsgetriebes durch die Brennkraftmaschine allein angetrieben werden oder ist eine Unterstützung der von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Antriebskraft durch die elektrische Maschine der Antriebsunterstützungseinheit erzielbar. Ferner kann die teilelektrifizierte Arbeitsmaschine auch ausschließlich mithilfe der von der elektrischen Maschine der Antriebsunterstützungseinheit bereitgestellten Antriebskraft angetrieben werden. With this structure of the partially electrified working machine, the at least one drive axle can be driven by the power-split transmission alone by the engine or support of the driving force provided by the engine can be achieved by the electric machine of the drive assist unit. Further, the partially-electric working machine may be driven solely by the driving force provided by the electric machine of the drive assisting unit.
Bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine weist das Koppelelement einen Eingangsabschnitt zwischen dem Leistungsverzweigungsgetriebe und dem Überlagerungsgetriebe und einen Ausgangsabschnitt zwischen dem Überlagerungsgetriebe und der Antriebsachse auf. Dabei kann in Abhängigkeit vom Betriebszustand der elektrischen Maschine eine Relativrotation zwischen dem Eingangsabschnitt und dem Ausgangsabschnitt des Koppelelements beeinflusst werden. Der Betriebszustand der elektrischen Maschine betrifft dabei die Beaufschlagung der elektrischen Maschine mit elektrischer Energie, die zu einem Antrieb der elektrischen Maschine führt, oder die Regelung der elektrischen Maschine, so dass diese als elektrischer Generator zur Erzeugung elektrischer Energie wirkt. In the partially electrified work machine, the coupling element has an input section between the power split transmission and the superposition gear and an output section between the superposition gear and the drive axle. In this case, depending on the operating state of the electric machine, a relative rotation between the input section and the output section of the coupling element can be influenced. The operating state of the electrical machine in this case relates to the application of electrical energy to the electric machine, which leads to a drive of the electric machine, or the control of the electric machine, so that it acts as an electrical generator for generating electrical energy.
Die Antriebsunterstützungseinheit kann mit einer Bremseinrichtung oder Blockiereinrichtung versehen werden, mit der die Beeinflussung der Relativrotation zwischen dem Eingangsabschnitt und dem Ausgangsabschnitt des Koppelelements unterbunden wird. The drive assisting unit can be provided with a braking device or blocking device with which the influencing of the relative rotation between the input section and the output section of the coupling element is prevented.
Bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine ist die Antriebsunterstützungseinheit außerdem zum Antrieb der zumindest einen Antriebsachse der Arbeitsmaschine bei Stillstand des Eingangsabschnitts des Koppelelements ausgelegt. Der Stillstand des Eingangsabschnitts kann beispielsweise in einem Betriebszustand vorliegen, in welchem die Brennkraftmaschine außer Betrieb gesetzt ist. Hierzu kann es vorteilhaft sein, den Eingangsabschnitt des Koppelelements durch eine Bremseinrichtung oder Blockiereinrichtung zu blockieren. In the case of the partially electrified working machine, the drive assisting unit is also designed to drive the at least one drive axle of the working machine when the input section of the coupling element is at a standstill. The stoppage of the Input section may for example be in an operating state in which the internal combustion engine is disabled. For this purpose, it may be advantageous to block the input portion of the coupling element by a braking device or blocking device.
Bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine ist die Antriebsunterstützungseinheit zur Erzeugung elektrischer Energie durch Antreiben des Eingangsabschnitts des Koppelelements und Betreiben der elektrischen Maschine als Generator ausgelegt. In diesem Fall ist eine Relativrotation zwischen dem Eingangsabschnitt und dem Ausgangsabschnitt des Koppelelements erforderlich. Insbesondere kann ein solcher Zustand durch Festlegen des Ausgangsabschnitts des Koppelelements beispielsweise durch Blockieren der Räder der Antriebsachse mittels einer vorgesehenen Betriebsbremse herbeigeführt werden. In the partially electrified work machine, the drive assisting unit is configured to generate electric power by driving the input portion of the coupling element and operating the electric machine as a generator. In this case, a relative rotation between the input portion and the output portion of the coupling element is required. In particular, such a state can be brought about by fixing the output section of the coupling element, for example, by blocking the wheels of the drive axle by means of an intended service brake.
Bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine sind die Antriebsunterstützungseinheiten unter Berücksichtigung des Betriebszustands der Arbeitsmaschine zur Regelung von Drehmoment und/oder Drehzahl der Räder und/oder Schlupf der zumindest einen Antriebsachse betreibbar. Durch das Überlagerungsgetriebe kann nämlich bei Rotation des Eingangsabschnitts des Koppelelements eine Relativrotation zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement des Überlagerungsgetriebes durch geregelten elektrischen Antrieb der elektrischen Maschine der Antriebsunterstützungseinheit beeinflusst werden. In the partially electrified working machine, the drive assisting units are operable in consideration of the operating state of the working machine for controlling torque and / or rotational speed of the wheels and / or slippage of the at least one drive axle. By the superposition gearing, a relative rotation between the input element and the output element of the superposition gearing can be influenced by controlled electrical drive of the electric machine of the drive support unit during rotation of the input section of the coupling element.
Dies bedeutet, dass das von dem Leistungsverzweigungsgetriebe an eines der Koppelelemente abgegebene Drehmoment durch ein Unterstützungsdrehmoment der elektrischen Maschine ergänzt werden kann. Ferner kann die Drehzahl des Ausgangsabschnitts relativ zu der Drehzahl des Eingangsabschnitts von einem der Koppelelemente durch entsprechenden Betrieb der elektrischen Maschine der Antriebsunterstützungseinheit beeinflusst, insbesondere erhöht oder verringert werden. Damit kann eine Schlupfregelung der Antriebsachse im Zusammenhang mit einer entsprechenden Regelungseinrichtung vorgenommen werden. Bei der Arbeitsmaschine können zwei Antriebsachsen vorgesehen sein, von denen jede zum Antrieb von dieser zugeordneten Rädern mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe durch jeweils ein Koppelelement gekoppelt ist. An jedem der Koppelelemente kann dabei ein mit einer elektrischen Maschine gekoppeltes Überlagerungsgetriebe zur Bildung einer der jeweiligen Antriebsachse zugeordneten Antriebsunterstützungseinheit vorgesehen ist. Die Ausgestaltung der entsprechenden Antriebsunterstützungseinheiten kann dabei für jede der vorgesehenen Antriebsachsen zumindest ähnlich sein. In jedem Fall ist dann für jede der Antriebsachsen eine eigenständige Antriebsunterstützungseinheit mit einem eigenen Koppelelement und einer eigenen elektrischen Maschine vorgesehen. Außerdem ist jedes der Koppelelemente mit dem Eingangsabschnitt mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe gekoppelt. Dabei können die Koppelelemente über ein Längsdifferential mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe gekoppelt sein. This means that the output from the power split transmission to one of the coupling elements torque can be supplemented by a support torque of the electric machine. Furthermore, the rotational speed of the output section can be influenced, in particular increased or reduced, relative to the rotational speed of the input section of one of the coupling elements by corresponding operation of the electric machine of the drive support unit. Thus, a slip control of the drive axle can be made in connection with a corresponding control device. In the work machine, two drive axles may be provided, each of which is coupled to the drive of these associated wheels with the power split transmission by a respective coupling element. In this case, an overlay transmission coupled to an electric machine can be provided on each of the coupling elements to form a drive support unit assigned to the respective drive axle. The configuration of the corresponding drive support units can be at least similar for each of the provided drive axles. In any case, an independent drive support unit with its own coupling element and a separate electrical machine is then provided for each of the drive axles. In addition, each of the coupling elements is coupled to the input section with the power split transmission. The coupling elements can be coupled via a longitudinal differential with the power split transmission.
Es können auch mehr als zwei Antriebsachsen vorgesehen sein, wobei dann für jede Antriebsachse die vorstehend beschriebenen Elemente gesondert vorgesehen sind. In diesem Fall können die Antriebsunterstützungseinheiten unabhängig voneinander geregelt werden, so dass eine Schlupfregelung für jede der Antriebsachsen erzielt werden kann. It can also be provided more than two drive axles, in which case the elements described above are then provided separately for each drive axle. In this case, the drive assisting units can be controlled independently of each other, so that a slip control can be achieved for each of the drive axles.
Bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine kann der zumindest eine elektrische Generator als Motorgenerator ausgestaltet sein. Der als Motorgenerator ausgestaltete elektrische Generator ist zur Erzeugung elektrischer Energie für das Bordnetz der Arbeitsmaschine von der Brennkraftmaschine über das Leistungsverzweigungsgetriebe antreibbar. Ferner ist der Motorgenerator zur Einleitung von Antriebskraft in das Leistungsverzweigungsgetriebe betreibbar. Dabei wird durch eine Regelungseinrichtung die Betriebsweise des Motorgenerators bestimmt. Durch diesen Aufbau kann eine Entkoppelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine von der Drehzahl der Antriebsräder der Antriebsachsen erzielt werden, wenn der Motorgenerator entsprechend angesteuert wird. In the partially electrified working machine, the at least one electric generator can be designed as a motor generator. The configured as a motor generator electric generator can be driven to generate electrical energy for the electrical system of the machine from the internal combustion engine via the power split transmission. Further, the motor generator is operable to introduce driving force into the power split transmission. In this case, the mode of operation of the motor generator is determined by a control device. By this structure, a decoupling of the rotational speed of the internal combustion engine from the rotational speed of the drive wheels of the drive axles can be achieved when the motor generator is driven accordingly.
Bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine kann mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe eine Hydraulikpumpeneinheit gekoppelt sein. Die Hydraulikpumpeneinheit kann durch Antriebsleistung der Brennkraftmaschine und/oder des als Motorgenerator ausgelegten Generators für einen Betrieb von hydraulischen Einrichtungen der Arbeitsmaschine betrieben werden. Mit diesem Aufbau ist die Hydraulikpumpeneinheit nicht nur durch die Antriebskraft der Brennkraftmaschine antreibbar, sondern zusätzlich oder alternativ durch die Antriebskraft, die durch den Generator in das Leistungsverzweigungsgetriebe eingeleitet wird. In the partially electrified working machine, a hydraulic pump unit may be coupled to the power split transmission. The hydraulic pump unit can be operated by drive power of the internal combustion engine and / or designed as a motor generator generator for operation of hydraulic devices of the working machine. With this structure, the hydraulic pump unit is driven not only by the driving force of the internal combustion engine, but additionally or alternatively by the driving force that is introduced by the generator in the power split transmission.
Bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine kann der zumindest eine elektrische Generator als Kurbelwellenstartergenerator ausgelegt sein, der mit einer Kurbelwelle der Brenn kraftmasch ine gekoppelt ist. Ferner kann der elektrische Generator als Riemenstartergenerator ausgelegt sein, der mit einem Riementrieb der Brennkraftmaschine gekoppelt ist. Bei der Arbeitsmaschine können auch mehrere Generatoren mit verschiedenartigen Ausgestaltungen vorgesehen sein. Der elektrische Generator kann dabei sowohl als elektrischer Generator als auch als Startermotor zum Starten der Brenn kraftmasch ine dienen. Mit diesem Aufbau kann die Arbeitsmaschine mit der Funktion einer Start-Stopp-Automatik ausgeführt werden. In the partially electrified working machine, the at least one electric generator can be designed as a crankshaft starter generator, which is coupled to a crankshaft of the internal combustion engine. Furthermore, the electric generator may be designed as a belt starter generator, which is coupled to a belt drive of the internal combustion engine. In the work machine, several generators can be provided with various configurations. The electric generator can serve as an electric generator as well as a starter motor for starting the internal combustion engine. With this structure, the work machine can be executed with the function of a start-stop system.
Bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine kann die Brennkraftmaschine als aufgeladene Brennkraftmaschine mit einem zumindest teilweise elektrisch betreibbaren Turbolader oder Kompressor zum Aufladen von Einlassluft ausgebildet sein. Die Brennkraftmaschine kann zwar auch als Saugmotor vorgesehen werden, jedoch kann durch Aufladen der zugeführten Luft der Wirkungsgrad und die Leistung erhöht werden. Zusätzlich kann die Effizienz durch den elektrischen Antrieb des Turboladers weitergehend erhöht werden. In the partially electrified working machine, the internal combustion engine may be designed as a supercharged internal combustion engine with an at least partially electrically operable turbocharger or compressor for charging intake air. Although the internal combustion engine can also be provided as a naturally aspirated engine, the efficiency and the power can be increased by charging the supplied air. In addition, the efficiency can be further increased by the electric drive of the turbocharger.
Bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine können verschiedenartige Verbraucher der Arbeitsmaschine aus dem Bordnetz der Arbeitsmaschine mit elektrischer Energie versorgt werden. Zu diesen gehören eine Abgasnachbehandlungszuheizvorrichtung, ein Kühlerlüfter und/oder weitere Nebenverbraucher der Brennkraftmaschine. Die Nebenverbraucher können bspw. eine Regelungseinrichtung, Stellmotoren, Kraftstoffheizvorrichtungen und anderes umfassen. Die teilelektrifizierte Arbeitsmaschine kann ferner mit der Arbeitsmaschine koppelbare und zumindest teilweise elektrisch betreibbare Anbaugeräte aufweisen. Diese können durch das Bordnetz der Arbeitsmaschine mit elektrischer Energie versorgt werden. Zusätzlich ist es möglich, eine Teilelektrifizierung der Anbaugeräte vorzusehen, indem in vorbestimmten Betriebszuständen ein elektrischer Antrieb vorgesehen wird, während in anderen Betriebszuständen beispielsweise ein hydraulischer Antrieb oder eine Kombination aus elektrischem und hydraulischem Antrieb vorgesehen werden kann. Die Anbaugeräte können Hubeinrichtungen, Gebläse, Presseinrichtungen und anderes umfassen und abnehmbar an der Arbeitsmaschine anbringbar sein. Ferner können die Anbaugeräte auch einem an der Arbeitsmaschine koppelbaren Nachläufer zugeordnet sein. In the partially electrified machine various consumers of the machine can be supplied from the electrical system of the machine with electrical energy. These include an exhaust aftertreatment heating device, a radiator fan and / or other auxiliary consumers of the internal combustion engine. The auxiliary consumers may include, for example, a control device, servomotors, fuel heaters and others. The teilelektrifizierten work machine may further comprise attachable with the work machine and at least partially electrically operable attachments. These can be powered by the electrical system of the working machine with electrical energy. In addition, it is possible to provide partial electrification of the implements by providing an electric drive in predetermined operating conditions, while in other operating conditions, for example, a hydraulic drive or a combination of electric and hydraulic drive may be provided. The attachments may include lifting devices, blowers, press devices, and others, and may be detachably attachable to the work machine. Furthermore, the attachments can also be associated with a trailer coupled to the work machine.
Bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine kann ein elektrischer Energiespeicher in das Bordnetz integriert sein, der wahlweise durch Energiezufuhr aus dem Bordnetz aufladbar ist und elektrische Energie in das Bordnetz einspeisen kann. Beispiele für den elektrischen Energiespeicher umfassen einen Bleiakkumulator oder eine Lithium- Ionen-Batterie. Andere Formen von elektrischen Energiespeichern sind denkbar, solange sie die genannte Funktion erfüllen. Ferner ist es möglich, mehrere elektrische Energiespeicher für die Arbeitsmaschine vorzusehen. Auch kann der elektrische Energiespeicher austauschbar sein. Der elektrische Energiespeicher kann auch zusätzlich oder alternativ durch elektrische Energie aufgeladen werden, die aus einem stationären Netz zugeführt wird. In the partially electrified working machine, an electrical energy store can be integrated into the vehicle electrical system, which can be recharged optionally by supplying energy from the vehicle electrical system and can feed electrical energy into the vehicle electrical system. Examples of the electric energy storage include a lead-acid battery or a lithium-ion battery. Other forms of electrical energy storage are conceivable as long as they fulfill the said function. Furthermore, it is possible to provide a plurality of electrical energy stores for the work machine. Also, the electrical energy storage can be interchangeable. The electrical energy storage can also be charged in addition or alternatively by electrical energy that is supplied from a stationary network.
Bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine kann das Bordnetz der Arbeitsmaschine mit den damit verbundenen elektrischen Einrichtungen als Niederspannungsbordnetz ausgestaltet sein. Dabei kann die Nennspannung des Niederspannungsbordnetzes 48 Volt betragen. Andere Nennspannungen sind ebenfalls denkbar, wie z. B. 60 Volt. Eine Spannung von maximal 60 Volt als Nennspannung hat den Vorteil, dass nicht speziell ausgebildetes Wartungspersonal Wartungsaufgaben an der Arbeitsmaschine erfüllen kann. Für die Funktion der Arbeitsmaschine kann jedoch eine Spannung von mehr als 60 Volt grundsätzlich eingesetzt werden. Dabei kann die elektrische Maschine der jeweiligen Antriebsunterstützungseinheit aus dem Bordnetz der Antriebsmaschine über eine Regelungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgt werden. In the partially electrified working machine, the electrical system of the working machine with the associated electrical equipment may be designed as a low-voltage electrical system. The rated voltage of the low-voltage on-board electrical system can be 48 volts. Other rated voltages are also conceivable, such as. B. 60 volts. A maximum voltage of 60 volts as rated voltage has the advantage that non-specially trained maintenance personnel can perform maintenance tasks on the machine. For the function of the working machine, however, a voltage of more than 60 volts can be used in principle. In this case, the electrical machine of the respective drive support unit can be supplied from the electrical system of the drive machine via a control device with electrical energy.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Short description of the drawing
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung die Auslegung von Antriebselementen für eine teilelektrifizierte Arbeitsmaschine gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 shows a schematic representation of the layout of drive elements for a partially electrified work machine according to an embodiment of the present invention.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen Detailed description of the embodiments
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig. 1 zeigt in einer Ausführungsform Elemente der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine. Es ist anzumerken, dass die in Fig. 1 gezeigte Darstellung lediglich beispielhaft ist und mehr oder weniger Elemente ebenfalls denkbar sind. Die Arbeitsmaschine ist als selbstfahrende Arbeitsmaschine ausgeführt. Fig. 1 shows in one embodiment elements of the partially electrified working machine. It should be noted that the illustration shown in Fig. 1 is merely exemplary and more or less elements are also conceivable. The work machine is designed as a self-propelled work machine.
Die in Fig. 1 gezeigten Elemente sind an der Arbeitsmaschine teilweise abnehmbar montiert. Dabei weist die Arbeitsmaschine ein nicht gezeigtes Fahrgestell auf, an dem eine erste Antriebsachse 4 und eine zweite Antriebsachse 5 angebracht sind. Die erste Antriebsachse 4 und die zweite Antriebsachse 5 weisen jeweils drehbar daran montierte Räder sowie den Rädern zugeordnete Bremsen auf, die jeweils nicht dargestellt sind. Ferner werden bei der teilelektrifizierten Arbeitsmaschine Antriebsachsen verwendet, die jeweils einen nicht gezeigten Differentialgetriebesatz aufweisen, in den eine der Antriebsachse zugeordnete Antriebskraft über eine Antriebswelle eingeleitet wird. The elements shown in Fig. 1 are partially removably mounted on the working machine. In this case, the working machine on a chassis, not shown, on which a first drive axle 4 and a second drive axle 5 are mounted. The first drive axle 4 and the second drive axle 5 each have wheels rotatably mounted thereon and brakes associated with the wheels, which are not shown. Further, drive axles are used in the teilelektrifiziert working machine, each having a differential gear set, not shown, in which a driving axis of the associated driving force is introduced via a drive shaft.
Im in Fig. 1 gezeigten Fall ist für die erste Antriebsachse 4 ein erstes Koppelelement 40 vorgesehen, um Antriebskraft in den Differentialgetriebesatz der ersten Antriebsachse 4 einzuleiten. Für die zweite Antriebsachse 5 ist ein zweites Koppelele- ment 50 vorgesehen, über das die Antriebskraft in den Differentialgetriebesatz der zweiten Antriebsachse 5 eingeleitet wird. Über den Differentialgetriebesatz werden die nicht gezeigten Räder der ersten und zweiten Antriebsachse 4, 5 angetrieben. In the case shown in FIG. 1, a first coupling element 40 is provided for the first drive axle 4 in order to introduce driving force into the differential gear set of the first drive axle 4. For the second drive axle 5, a second coupling element ment 50 is provided, via which the driving force is introduced into the differential gear set of the second drive axle 5. About the differential gear set not shown wheels of the first and second drive axle 4, 5 are driven.
Am ersten und zweiten Koppelelement 40, 50 ist jeweils eine Antriebsunterstützungseinheit 6, 7 vorgesehen. Die Antriebsunterstützungseinheiten 6, 7 haben in der vorliegenden Ausführungsform einen ähnlichen Aufbau. Daher wird nur eine der Antriebsunterstützungseinheiten 6, 7 im Folgenden erläutert und ist diese Erläuterung auch auf die andere Antriebsunterstützungseinheit anwendbar. At the first and second coupling element 40, 50, a drive support unit 6, 7 is provided in each case. The drive assisting units 6, 7 have a similar structure in the present embodiment. Therefore, only one of the drive assisting units 6, 7 will be explained below, and this explanation is also applicable to the other drive assisting unit.
Die Antriebsunterstützungseinheit 6 weist ein Überlagerungsgetriebe 62 und eine elektrische Antriebsmaschine 61 auf. Das Überlagerungsgetriebe 62 hat in der vorliegenden Ausführungsform einen bekannten Aufbau und ist mit einem Eingangselement 42 und einem Ausgangselement 41 des ersten Koppelelements 40 gekoppelt. Das Überlagerungsgetriebe 62 ist ferner mit der elektrischen Antriebsmaschine 61 gekoppelt. Das Ausgangselement 41 koppelt dabei einen Ausgang des Überlagerungsgetriebes 62 mit der ersten Antriebsachse 4. Außerdem koppelt das Eingangselement 42 einen Eingang des Überlagerungsgetriebes 6 mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe 3, das weiter unten beschrieben wird. The drive assist unit 6 has a superposition gear 62 and an electric drive machine 61. The superposition gear 62 has a known structure in the present embodiment and is coupled to an input member 42 and an output member 41 of the first coupling member 40. The superposition gear 62 is further coupled to the electric drive machine 61. The output element 41 thereby couples an output of the superposition gearing 62 to the first drive axle 4. In addition, the input element 42 couples an input of the superposition gearing 6 to a power split transmission 3, which will be described below.
Die Funktionsweise der Antriebsunterstützungseinheit 6 wird im Folgenden erläutert. Eine Rotation des Eingangselements 42 des ersten Koppelelements 40, die von dem Leistungsverzweigungsgetriebe 3 bewirkt wird, wird in das Überlagerungsgetriebe 62 eingeleitet. Bei Stillstand der elektrischen Antriebsmaschine 61 wird diese Rotation auf das Ausgangselement 41 des ersten Koppelelements 40 übertragen. Dabei wird das Verhältnis zwischen einer Drehzahl des Eingangselements 42 und des Ausgangselements 41 durch ein unveränderliches Übersetzungsverhältnis bestimmt, das durch die Konstruktion des Überlagerungsgetriebes 62 vorgegeben wird. Dieses Übersetzungsverhältnis kann je nach Konstruktion des Überlagerungsgetriebes 62 einen Wert von 1 oder einen von 1 abweichenden Wert annehmen. The operation of the drive assisting unit 6 will be explained below. A rotation of the input member 42 of the first coupling element 40, which is effected by the power split transmission 3, is introduced into the superposition gear 62. At standstill of the electric drive machine 61, this rotation is transmitted to the output element 41 of the first coupling element 40. In this case, the ratio between a rotational speed of the input member 42 and the output member 41 is determined by a fixed gear ratio, which is predetermined by the construction of the superposition gear 62. Depending on the design of the superposition gearing 62, this transmission ratio can assume a value of 1 or a value deviating from 1.
Bei einem Betrieb der elektrischen Antriebsmaschine 61 wird diese Rotation in das Überlagerungsgetriebe 62 eingeleitet und die eingeleitete Rotation überlagert die Ro- tation des Eingangselements 42 des ersten Koppelelements 40. Eine Rotation, die durch Überlagerung der von der elektrischen Antriebsmaschine 61 in das Überlagerungsgetriebe 62 eingeleitete Rotation und der Rotation des Eingangselements 42 gebildet wird, wird als überlagerte Rotation auf das Ausgangselement 41 des ersten Koppelelements 40 abgegeben. Diese Rotation wird dann in die erste Antriebsachse 4 eingeleitet. During operation of the electric drive machine 61, this rotation is introduced into the superposition gearing 62 and the initiated rotation is superimposed on the rotor. Rotation of the input element 42 of the first coupling element 40. A rotation, which is formed by superimposing the rotation introduced by the electric drive machine 61 into the superposition gear 62 and the rotation of the input element 42, is delivered as superimposed rotation onto the output element 41 of the first coupling element 40. This rotation is then introduced into the first drive axle 4.
Dabei kann in Abhängigkeit der Drehrichtung der elektrischen Antriebsmaschine 61 die Drehzahl des Ausgangselements 41 relativ zu der Drehzahl des Eingangselements 42 des ersten Koppelelements 40 beeinflusst, nämlich erhöht oder verringert werden. Außerdem kann der Antrieb des Ausgangselements 41 des ersten Koppelelements 40 ausschließlich durch den Betrieb der elektrischen Arbeitsmaschine 61 herbeigeführt werden, wenn das Eingangselement 42 des ersten Koppelelements still steht bzw. blockiert wird. Alternativ kann durch Blockieren des Ausgangselements 41 des ersten Koppelelements und durch Einleiten einer Rotation über das Eingangselement 42 die elektrische Antriebsmaschine 61 über das Nebenantriebselement des Überlagerungsgetriebes 62 angetrieben werden. In diesem Fall kann die elektrische Antriebsmaschine als Generator verwendet werden. In this case, depending on the direction of rotation of the electric drive machine 61, the rotational speed of the output element 41 is influenced relative to the rotational speed of the input element 42 of the first coupling element 40, namely increased or decreased. In addition, the drive of the output element 41 of the first coupling element 40 can be brought about solely by the operation of the electric machine 61 when the input element 42 of the first coupling element is stationary or blocked. Alternatively, by blocking the output element 41 of the first coupling element and initiating a rotation via the input element 42, the electric drive machine 61 can be driven via the auxiliary drive element of the superposition gear 62. In this case, the electric drive machine can be used as a generator.
Wie vorstehend angegeben ist, ist der Aufbau der ersten Antriebsunterstützungseinheit 6 demjenigen der zweiten Antriebsunterstützungseinheit 7 ähnlich. Dies trifft ebenfalls für die vorstehend beschriebenen Funktionen zu, die für die erste Antriebsachse 4 und die zweite Antriebsachse 5 unabhängig erzielbar sind. As stated above, the structure of the first drive assist unit 6 is similar to that of the second drive assist unit 7. This also applies to the functions described above, which are independently achievable for the first drive axle 4 and the second drive axle 5.
Die Eingangselemente 42, 52 der jeweiligen Antriebsunterstützungseinheiten 6, 7 sind mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe 3 gekoppelt. Das Leistungsverzwei- gungsgetriebe 3 ist mit mehreren Eingangs- und Ausgangswellen versehen, deren Drehzahlen und Drehrichtungen sich mit einem vorbestimmten Zusammenhang gegenseitig beeinflussen. Das Leistungsverzweigungsgetriebe 3 weist in der vorliegenden Ausführungsform eine Eingangswelle 31 auf, die mit einer Ausgangswelle einer Brennkraftmaschine 2 gekoppelt ist. Ferner weist das Leistungsverzweigungsgetriebe 3 eine erste Ausgangswelle 32 auf, die mit einem Generator 9 gekoppelt ist. Zusätzlich weist das Leistungsverzweigungsgetriebe 3 eine dritte Ausgangswelle 33 auf, die mit einer Hydraulikpumpe 1 1 gekoppelt ist. Die Funktionalität eines Leis- tungsverzweigungsgetriebes 3 ist bekannt und wird nur kurz beschrieben. The input members 42, 52 of the respective drive assisting units 6, 7 are coupled to the power split transmission 3. The Leistungsverzwei- transmission gear 3 is provided with a plurality of input and output shafts whose speeds and directions of rotation mutually influence each other with a predetermined relationship. The power split transmission 3 has, in the present embodiment, an input shaft 31 which is coupled to an output shaft of an internal combustion engine 2. Furthermore, the power split transmission 3 has a first output shaft 32, which is coupled to a generator 9. In addition, the power split transmission 3 has a third output shaft 33 on, which is coupled to a hydraulic pump 1 1. The functionality of a power branching transmission 3 is known and will be described only briefly.
Die Rotation, die über die Eingangswelle 31 durch die Brennkraftmaschine 2 in das Leistungsverzweigungsgetriebe 3 eingeleitet wird, wird durch einen Getriebesatz aufgenommen, der als Kombination aus Planetengetriebesätzen oder anderen Ausgestaltungen aufgebaut ist. Die eingeleitete Rotation wird dann auf die Eingangselemente 42, 52 der ersten und zweiten Koppelelemente 40, 50 sowie auf die mit dem Generator 9 gekoppelte erste Ausgangswelle 32 und die mit der Hydraulikpumpe 1 1 gekoppelte Ausgangswelle 33 verteilt. The rotation, which is introduced via the input shaft 31 by the internal combustion engine 2 in the power split transmission 3, is received by a gear set, which is constructed as a combination of planetary gear sets or other configurations. The introduced rotation is then distributed to the input elements 42, 52 of the first and second coupling elements 40, 50 as well as to the first output shaft 32 coupled to the generator 9 and the output shaft 33 coupled to the hydraulic pump 11.
Dabei kann durch Einstellung des Betriebszustands des Generators 9, der die Funktion eines Motorgenerators aufweist, das Drehzahlverhältnis zwischen Eingangswelle 31 und den Eingangselementen 42, 52 der Koppelelemente 40, 50 stufenlos variabel gestaltet werden. Insbesondere können die Drehzahl des Generators 9 und die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 so eingestellt werden, dass eine vorbestimmte Drehzahl an den Eingangselementen 42, 52 der Koppelelemente 40, 50 erzielt wird. Dieselbe vorbestimmte Drehzahl kann jedoch auch mit einer Einstellung herbeigeführt werden, bei der die Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 höher oder niedriger ist und die Drehzahl des Generators 9 entsprechend angepasst wird. Durch Umkehrung der Drehrichtung des Generators 9 kann dabei eine weitergehende Entkopplung von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 erzielt werden. In this case, by adjusting the operating state of the generator 9, which has the function of a motor generator, the speed ratio between the input shaft 31 and the input elements 42, 52 of the coupling elements 40, 50 are made infinitely variable. In particular, the speed of the generator 9 and the speed of the internal combustion engine 2 can be adjusted so that a predetermined speed at the input elements 42, 52 of the coupling elements 40, 50 is achieved. However, the same predetermined speed can also be brought about with a setting in which the speed of the engine 2 is higher or lower and the speed of the generator 9 is adjusted accordingly. By reversing the direction of rotation of the generator 9, a further decoupling from the rotational speed of the internal combustion engine 2 can be achieved.
Insgesamt kann damit eine Entkoppelung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 und der Drehzahlen der Eingangselemente 42, 52 der Koppelelemente 40, 50, der ersten Ausgangswelle 32 und der zweiten Ausgangswelle 33 herbeigeführt werden. Diese Entkoppelung kann bei Betrieb des Generators 9 als Motor eingesetzt werden, um einen Betrieb der Arbeitsmaschine umfassend zumindest den Fahrantrieb und den Betrieb der Hydraulikpumpe 1 1 auch bei stillgesetzter Brennkraftmaschine 2 zu ermöglichen. Overall, a decoupling of the rotational speed of the internal combustion engine 2 and the rotational speeds of the input elements 42, 52 of the coupling elements 40, 50, the first output shaft 32 and the second output shaft 33 can thus be brought about. This decoupling can be used during operation of the generator 9 as a motor to allow operation of the machine comprising at least the traction drive and the operation of the hydraulic pump 1 1 even when the internal combustion engine 2 is stopped.
Mit der Eingangswelle 31 ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Kurbelwellen- startergenerator 8 gekoppelt. Dieser Kurbelwellenstartergenerator 8 dient in der vor- liegenden Ausführungsform sowohl als Starter für die Brennkraftmaschine 2 und als Generator zur Erzeugung elektrischer Energie. Zusätzlich oder alternativ ist ein Riemenstartergenerator 22 vorgesehen, der mit einem Riemenantrieb eines Steuertriebs 23 der Brennkraftmaschine 2 gekoppelt ist. Der Riemenstartergenerator 22 hat ebenfalls die Funktion zum Starten der Brennkraftmaschine 2 und die Funktion als Generator zur Erzeugung elektrischer Energie. A crankshaft starter generator 8 is coupled to the input shaft 31 in the present embodiment. This crankshaft starter generator 8 is used in the lying embodiment both as a starter for the internal combustion engine 2 and as a generator for generating electrical energy. Additionally or alternatively, a belt starter generator 22 is provided, which is coupled to a belt drive of a timing drive 23 of the internal combustion engine 2. The belt starter generator 22 also has the function of starting the engine 2 and the function as a generator for generating electric power.
Das Antriebssystem der Arbeitsmaschine weist ferner eine elektrische Energiespeichereinheit 1 in Form einer Batterie auf. Die Batterie ist eine aufladbare Batterie, die in das Bordnetz der Arbeitsmaschine integriert ist. The drive system of the work machine further comprises an electrical energy storage unit 1 in the form of a battery. The battery is a rechargeable battery, which is integrated into the electrical system of the work machine.
Das Antriebssystem der Arbeitsmaschine weist ferner einen Kühler 25 zur Wärmeabfuhr von durch die Brennkraftmaschine 2 erzeugter Wärme auf, der im Bedarfsfall mit einem Kühlerlüfter 24 gekühlt wird. Der Kühlerlüfter 24 ist als elektrisch betriebener Lüfter ausgeführt. The drive system of the work machine further includes a radiator 25 for heat dissipation of heat generated by the engine 2, which is cooled with a radiator fan 24 if necessary. The radiator fan 24 is designed as an electrically operated fan.
Die Brennkraftmaschine weist außerdem eine Abgasnachbehandlungseinrichtung auf, in der eine Abgasnachbehandlungszuheizvorrichtung 27 vorgesehen ist. Diese Abgasnachbehandlungszuheizvorrichtung 27 ist in der vorliegenden Ausführungsform elektrisch betrieben. The internal combustion engine also includes an exhaust aftertreatment device in which an exhaust aftertreatment heater 27 is provided. This exhaust aftertreatment heating device 27 is electrically operated in the present embodiment.
Die Brennkraftmaschine 2 ist als aufgeladene Brennkraftmaschine ausgestaltet, bei der ein elektrisch betriebener Turbolader 21 vorgesehen ist. Bei diesem elektrischen Turbolader 21 wird zumindest ein Teil der erforderlichen Antriebskraft durch einen elektrischen Antriebsmotor erzeugt. The internal combustion engine 2 is designed as a supercharged internal combustion engine, in which an electrically operated turbocharger 21 is provided. In this electric turbocharger 21, at least part of the required driving force is generated by an electric drive motor.
An der Arbeitsmaschine sind Anbaugeräte 10 anbringbar. Diese Anbaugeräte können die Funktionalität der Arbeitsmaschine erweitern und erhöhen durch die Auslegung als abnehmbare Anbaugeräte 10 die Flexibilität der Arbeitsmaschine. Bei den Anbaugeräten 10 handelt es sich je nach Einsatzgebiet der Arbeitsmaschine um Mäheinrichtungen, Reinigungswalzeneinrichtungen, Mischeinrichtungen oder Ähnliches. Es sind auch Anbaugeräte 10 verwendbar, die sowohl elektrisch als auch hydraulisch angetrieben werden. In diesem Fall kann die Art des Antriebs der Anbaugeräte 10 im Einzelfall gewählt werden. Dabei wird auch ein teilelektrischer und teilhydraulischer Betrieb des Anbaugerätes 10 je nach Ausgestaltung des Anbaugeräts 10 ermöglicht. Attachments 10 are attachable to the work machine. These attachments can extend the functionality of the work machine and increase the flexibility of the work machine by designing as detachable attachments 10. Depending on the field of application of the working machine, the attachments 10 are mowing devices, cleaning roller devices, mixing devices or the like. There are also attachments 10 used, which are driven both electrically and hydraulically. In this case, the type of drive of the implements 10 in Individual case can be selected. In this case, a partially electric and semi-hydraulic operation of the attachment 10 is possible depending on the design of the attachment 10.
Die vorstehend genannten Elemente sind in das Bordnetz der Arbeitsmaschine integriert. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Bordnetz mit einer Nennspannung von 48 Volt ausgelegt. Eine solche Auslegung hat verschiedene Vorteile gegenüber Nennspannungen, die insbesondere oberhalb von 60 Volt liegen. Bis zu einer Nennspannung von 60 Volt können zur Durchführung von Wartungsarbeiten aufgrund von gesetzlichen Regelungen Personen zum Einsatz kommen, die nicht für Arbeiten an hohen Spannungen geschult und hierfür besonders zugelassen sind. Außerdem können elektrische Energiespeichereinheiten mit einem einfacheren Aufbau und geringeren Herstellungskosten verwendet werden. The aforementioned elements are integrated into the electrical system of the working machine. In the present embodiment, the electrical system is designed with a nominal voltage of 48 volts. Such a design has various advantages over rated voltages, which are in particular above 60 volts. Up to a rated voltage of 60 volts, persons may be used to carry out maintenance work in accordance with legal regulations, who are not trained to work on high voltages and are specially approved for this purpose. In addition, electric energy storage units can be used with a simpler structure and lower manufacturing costs.
Im Folgenden wird die Funktionsweise des Gesamtsystems und der einzelnen Elemente mit den damit verbundenen Vorteilen näher erläutert. In the following, the operation of the overall system and the individual elements with the associated advantages will be explained in more detail.
Die teilelektrifizierte Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform bietet verschiedene Vorteile. Zum einen wird durch die Verwendung des Leistungsver- zweigungsgetriebes 3 eine Entkopplung der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 von den Antriebsachsen 4, 5 herbeigeführt. Dies kann, wie vorstehend beschrieben ist, durch den geregelten Betrieb des Generators 9 erfolgen. Zum anderen besteht die Möglichkeit, die teilelektrifizierte Arbeitsmaschine mit einem vollelektrischen oder teilelektrischen Antrieb zu betreiben. The partially electric working machine according to the present embodiment offers various advantages. On the one hand, decoupling of the rotational speed of the internal combustion engine 2 from the drive axles 4, 5 is brought about by the use of the power branching transmission 3. As described above, this can be done by the controlled operation of the generator 9. On the other hand, it is possible to operate the teilelektrifizierte work machine with a fully electric or partially electric drive.
Somit kann mit dieser teilelektrifizierten Antriebsmaschine ein Marktsegment bedient werden, in welchem zumindest teilweise ein vollelektrischer Betrieb erforderlich ist, wie z. B. in emissionssensiblen Umgebungen. Gegenüber einer vollelektrischen Arbeitsmaschine, die keine Brennkraftmaschine aufweist, hat die teilelektrifizierte Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Ausführungsform den Vorteil, dass eine Aufladung der elektrischen Energiespeichereinheit 1 unabhängig von einem stationären Netz erfolgen kann. Außerdem ist es möglich, mit dieser Ausführungsform eine Hydraulikpumpe 1 1 ebenfalls vollelektrisch oder teilelektrisch zu betreiben. Dies kann dann bei stillstehender Brennkraftmaschine 2 durch Einleitung von Antriebsleistung in das Leistungsverzweigungsgetriebe 3 durch den Generator 9 erfolgen, wenn dieser als elektrischer Motor betrieben wird. Thus, with this teilelektrifizierten prime mover a market segment can be served, in which at least partially a fully electric operation is required, such. B. in emission-sensitive environments. Compared to a fully electric working machine that has no internal combustion engine, the teilelektrifizierte working machine according to the present embodiment has the advantage that charging of the electrical energy storage unit 1 can be independent of a stationary network. It is also possible to operate with this embodiment, a hydraulic pump 1 1 also fully electric or partially electric. This can then be at a standstill internal combustion engine 2 by introducing drive power into the power split transmission 3 by the generator 9 when it is operated as an electric motor.
Hinsichtlich des Betriebs der Antriebsachsen 4, 5 wird zusätzlich zu der Funktion eines voll- oder teilelektrischen Antriebs eine Drehmoment- und/oder Schlupfregelung an den einzelnen Antriebsachsen 4, 5 ermöglicht. Diese Regelung wird, wie vorstehend beschrieben ist, durch die Antriebsunterstützungseinheiten 6, 7 herbeigeführt, die ihre Antriebskraft bzw. ihre Rotation mit derjenigen überlagern kann, die von dem Leistungsverzweigungsgetriebe 3 in die Koppelelemente 40, 50 eingeleitet wird. Eine solche Regelung ist besonders exakt, hat ein gutes Ansprechverhalten und kann mit einer geeigneten in das Gesamtsystem integrierten Regelungseinrichtung 80 mit einfachen Mitteln vorgenommen werden. Hierzu ist im Übrigen in das System eine Sen- sorik integriert, die Drehzahlen von Rädern an der ersten Antriebsachse 4 und der zweiten Antriebsachse 5 erfasst und die erfassten Drehzahlen bei der Regelung der Antriebsunterstützungseinheiten 6, 7 berücksichtigt. With regard to the operation of the drive axles 4, 5, in addition to the function of a fully or partially electric drive, a torque and / or slip control on the individual drive axles 4, 5 is made possible. As described above, this control is brought about by the drive assisting units 6, 7, which can superimpose their driving force or rotation with that input from the power split transmission 3 into the coupling elements 40, 50. Such a control is particularly accurate, has a good response and can be made with a suitable integrated into the overall system controller 80 with simple means. For this purpose, a sensor system is integrated into the system, detects the rotational speeds of wheels on the first drive axle 4 and the second drive axle 5, and takes into account the detected rotational speeds in the control of the drive support units 6, 7.
Eine zusätzliche Funktion ergibt sich durch die Antriebsunterstützungseinheiten 6, 7, in denen jeweils die Überlagerungsgetriebe 62, 72 vorgesehen sind. Wenn nämlich die erste Antriebsachse 4 und die zweite Antriebsachse 5 beispielsweise durch die vorgesehenen Betriebsbremsen blockiert werden, kann durch Antrieb der Antriebsunterstützungseinheiten 6, 7 elektrische Energie durch den Antrieb der elektrischen Antriebsmaschinen 61 , 71 erzeugt werden. Diese elektrische Energie kann dann in die elektrische Energiespeichereinheit 1 eingeleitet oder anderweitig eingesetzt werden. An additional function results from the drive support units 6, 7, in each of which the superposition gearing 62, 72 are provided. Namely, when the first drive axle 4 and the second drive axle 5 are blocked by the intended service brakes, for example, electric power can be generated by driving the drive assisting units 6, 7 by driving the electric drive machines 61, 71. This electrical energy can then be introduced into the electrical energy storage unit 1 or otherwise used.
Außerdem bietet die teilelektrifizierte Arbeitsmaschine die Möglichkeit, elektrisch betreibbare Anbaugeräte 10, die an der Arbeitsmaschine montiert werden können, zumindest teilweise elektrisch zu betreiben. Bei solchen Anbaugeräten kann es sich beispielsweise um Mäheinrichtungen, Reinigungswalzeneinrichtungen, Mischeinrichtungen oder Ähnliches handeln. Die elektrisch betreibbaren Anbaugeräte 10 können dabei ebenfalls mit einer Nennspannung mit 48 Volt ausgelegt werden. Dadurch ergibt sich eine besonders hohe Flexibilität für den Einsatz der Arbeitsmaschine, da der Austausch von elektrisch betreibbaren Anbaugeräten 10 besonders unkompliziert erzielt werden kann. Insgesamt bietet die teilelektrifizierte Arbeitsmaschine gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine verbesserte Funktionalität bei gleichzeitiger Optimierung der Energieeffizienz. Zusätzlich kann die Sicherheit im Betrieb durch neuartige Regelungsoptionen für den Fahrbetrieb verbessert werden. In addition, the partially electrified working machine offers the possibility of operating electrically operated attachments 10, which can be mounted on the working machine, at least partially electrically. Such implements may be, for example, mowers, cleaning roller devices, mixing devices or the like. The electrically operable attachments 10 can also be designed with a nominal voltage of 48 volts. This results in a particularly high flexibility for the use of the working machine, since the replacement of electrically operated attachments 10 can be achieved in a particularly uncomplicated manner. Overall, the semi-electric work machine according to the embodiment described above provides improved functionality while optimizing energy efficiency. In addition, safety during operation can be improved by innovative control options for driving.
Bezugszeichen elektrische Energiespeichereinheit Brennkraftmaschine Reference numerals electrical energy storage unit internal combustion engine
Leistungsverzweigungsgetriebe  Power split transmission
(erste) Antriebsachse  (first) drive axle
(zweite) Antriebsachse  (second) drive axle
(erste) Antriebsunterstützungseinheit (zweite) Antriebsunterstützungseinheit Kurbelwellenstartergenerator  (first) drive assist unit (second) drive assist unit crankshaft starter generator
Generator  generator
Anbaugerät  attachment
Hydraulikpumpeneinheit  Hydraulic pump unit
elektrisch betreibbarer Turbolader Riemenstartergenerator  electrically operable turbocharger belt starter generator
Steuertrieb  Timing
Kühlerlüfter  radiator fan
Kühler  cooler
Nebenverbraucher  In addition to consumer
Abgasnachbehandlungszuheizvorrichtung Eingangswelle  Exhaust Aftertreatment Heating Device Input shaft
erste Ausgangswelle  first output shaft
zweite Ausgangswelle  second output shaft
(erstes) Koppelement (first) coupling element
. 51 Ausgangselement, 51 output element
. 52 Eingangselement , 52 input element
(zweites) Koppelelement  (second) coupling element
, 71 Elektrische Antriebsmaschine, 71 Electric drive machine
, 72 Überlagerungsgetriebe , 72 superposition gearbox
Regelungseinrichtung  control device

Claims

Patentansprüche claims
1 . Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine mit einer Brennkraftmaschine (2), einem Leis- tungsverzweigungsgetriebe (3), das zur Aufnahme von Antriebskraft mit der Brennkraftmaschine (2) gekoppelt ist, und zumindest einem elektrischen Generator (9; 8; 22), der zur Erzeugung elektrischer Energie für ein Bordnetz der Arbeitsmaschine von der Brenn kraftmasch ine (2) antreibbar ist, ferner mit einer oder mehreren Antriebsachsen (4; 5), von denen zumindest eine zum Antrieb von dieser zugeordneten Rädern mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe (3) durch ein Koppelelement (40; 50) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Koppelelement (40; 50) ein mit einer elektrischen Maschine (61 ; 71 ) gekoppeltes Überlagerungsgetriebe (62; 72) zur Bildung einer Antriebsunterstützungseinheit (6; 7) vorgesehen ist. 1 . A partially electrified working machine having an internal combustion engine (2), a power branching transmission (3) which is coupled to the internal combustion engine (2) for receiving driving power, and at least one electric generator (9; 8; 22) for generating electrical energy for an on-board network of the working machine of the internal combustion engine (2) is drivable, further comprising one or more drive axles (4; 5), of which at least one for driving these associated wheels with the power split transmission (3) by a coupling element (40; ), characterized in that on the coupling element (40; 50) an overlay gear (62; 72) coupled to an electric machine (61; 71) is provided for forming a drive assisting unit (6; 7).
2. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelement (40; 50) einen Eingangsabschnitt (42; 52) zwischen dem Leistungsverzweigungsgetriebe (3) und dem Überlagerungsgetriebe (62; 72) und einen Ausgangsabschnitt (41 ; 51 ) zwischen dem Überlagerungsgetriebe (62; 72) und der zumindest einen Antriebsachse (4; 5) aufweist, wobei in Abhängigkeit vom Betriebszustand der elektrischen Maschine (61 ; 71 ) eine Relativrotation zwischen dem Eingangsabschnitt (42; 52) und dem Ausgangsabschnitt (41 ; 51 ) des Koppelements (40; 50) beinflussbar ist. The part-electrified working machine according to claim 1, characterized in that said coupling member (40; 50) has an input portion (42; 52) between said power split transmission (3) and said superposition gear (62; 72) and an output portion (41; Overhung gear (62; 72) and the at least one drive axle (4; 5), wherein depending on the operating state of the electric machine (61; 71) a relative rotation between the input portion (42; 52) and the output portion (41; 51) of Coupling elements (40; 50) is beinflussbar.
3. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsunterstützungseinheit (6; 7) zum Antrieb der zumindest einen Antriebsachse (4) der Arbeitsmaschine bei Stillstand des Eingangsabschnitts (42; 52) des Koppelements (41 , 42) ausgelegt ist. 3. Teilelektrifizierte work machine according to claim 1 or 2, characterized in that the drive support unit (6; 7) for driving the at least one drive axle (4) of the machine at standstill of the input portion (42; 52) of the coupling element (41, 42) is designed ,
4. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsunterstützungseinheit (6; 7) zur Erzeugung elektrischer Energie durch Antreiben des Eingangsabschnitts (42; 52) des Koppelements (40; 50) und Betreiben der elektrischen Maschine (61 ; 71 ) als Generator ausgelegt ist. A part-electrified working machine according to any one of claims 1-3, characterized in that the drive assisting unit (6; 7) generates electric power by driving the input portion (42; 52) of the coupling member (40; 50) and operating the electric machine (61 71) is designed as a generator.
5. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsunterstützungseinheit (6; 7) unter Berücksichtigung des Betriebszustands der Arbeitsmaschine zur Regelung von Drehmoment und/oder Drehzahl der Räder und/oder Schlupf der zumindest einen Antriebsachse (4; 5) betreibbar ist. 5. Teilelektrifizierten work machine according to one of claims 1 - 4, characterized in that the drive support unit (6; 7) taking into account the operating state of the working machine for controlling torque and / or rotational speed of the wheels and / or slip of the at least one drive axle (4; 5) is operable.
6. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Antriebsachsen (4, 5) vorgesehen sind, von denen jede zum Antrieb von dieser zugeordneten Rädern mit dem Leistungsverzwei- gungsgetriebe (3) durch jeweils ein Koppelelement (40, 50) gekoppelt ist, wobei an jedem der Koppelelemente (40, 50) ein mit einer elektrischen Maschine (61 , 71 ) gekoppeltes Überlagerungsgetriebe (62, 72) zur Bildung einer der jeweiligen Antriebsachse (4, 5) zugeordneten Antriebsunterstützungseinheit (6; 7) vorgesehen ist. 6. Teilelektrifizierte work machine according to one of claims 1-5, characterized in that at least two drive axles (4, 5) are provided, each of which for driving these associated wheels with the power splitter transmission (3) by a respective coupling element (40 , 50), wherein on each of the coupling elements (40, 50) a superposition gearbox (62, 72) coupled to an electric machine (61, 71) for forming a drive support unit (6, 7) associated with the respective drive axle (4, 5) is coupled ) is provided.
7. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe (3) eine Hydraulikpumpeneinheit (1 1 ) gekoppelt ist, die durch Antriebsleistung der Brennkraftmaschine (2) und/oder des Generators (9) für einen Betrieb von hydraulischen Einrichtungen der Arbeitsmaschine betreibbar ist. 7. Teilelektrifizierte work machine according to one of claims 1-6, characterized in that the power split transmission (3) a hydraulic pump unit (1 1) is coupled, by drive power of the internal combustion engine (2) and / or the generator (9) for operation is operable by hydraulic devices of the working machine.
8. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine elektrische Generator (8; 22) als Kurbelwel- lenstartergenerator (8), der mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (2) gekoppelt ist, und/oder als Riemenstartergenerator (22), der mit einem Riementrieb der Brennkraftmaschine (2) gekoppelt ist, ausgelegt ist und sowohl als elektrischer Generator als auch als Startermotor zum Starten der Brennkraftmaschine (2) dient. 8. Teilelektrifizierte work machine according to one of claims 1-7, characterized in that the at least one electric generator (8; 22) as Kurbelwel- lenstartergenerator (8) which is coupled to a crankshaft of the internal combustion engine (2), and / or as Riemenstartergenerator (22) which is coupled to a belt drive of the internal combustion engine (2) is designed and serves both as an electric generator and as a starter motor for starting the internal combustion engine (2).
9. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine elektrische Generator (9) als Motorgenerator ausgestaltet ist, der zur Erzeugung elektrischer Energie für das Bordnetz der Arbeitsmaschine von der Brennkraftmaschine (2) über das Leistungsverzweigungsgetriebe (3) antreibbar und zur Einleitung von Antriebskraft in das Leistungsverzweigungsgetriebe (3) betreibbar ist. 9. Teilelektrifizierte work machine according to one of claims 1-7, characterized in that the at least one electric generator (9) is designed as a motor generator for generating electrical energy for the electrical system of the working machine of the internal combustion engine (2) via the power split transmission (3 ) and for the introduction of driving force in the power split transmission (3) is operable.
10. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine einem der Ansprüche 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (2) als aufgeladene Brennkraftmaschine mit einem zumindest teilweise elektrisch betreibbaren Turbolader (21 ) ausgebildet ist. 10. Teilelektrifizierte work machine one of claims 1-9, characterized in that the internal combustion engine (2) is designed as a supercharged internal combustion engine with an at least partially electrically operable turbocharger (21).
1 1 . Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach eine der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasnachbehandlungszuheizvorrichtung (27), ein Kühlerlüfter (25) und/oder Nebenverbraucher (26) der Brennkraftmaschine (2) aus Bordnetz der Arbeitsmaschine mit elektrischer Energie versorgt werden. 1 1. Teilelektrifizierte work machine according to one of claims 1-10, characterized in that an exhaust aftertreatment heating device (27), a cooling fan (25) and / or auxiliary consumers (26) of the internal combustion engine (2) are supplied from electrical system of the working machine with electrical energy.
12. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach eine der Ansprüche 1 - 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mit der Arbeitsmaschine koppelbare und zumindest teilweise elektrisch betreibbare Anbaugeräte (10) durch das Bordnetz der Arbeitsmaschine mit elektrischer Energie versorgt werden. 12. Teilelektrifizierte working machine according to one of claims 1 - 1 1, characterized in that the work machine coupled and at least partially electrically operable attachments (10) are powered by the electrical system of the machine with electrical energy.
13. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Energiequelle ein elektrischer Energiespeicher (1 ) in das Bordnetz integriert ist, der durch Energiezufuhr aus dem Bordnetz aufladbar ist und Energie in das Bordnetz einspeisen kann. 13. Teilelektrifizierte working machine according to one of claims 1 - 12, characterized in that as an energy source, an electrical energy storage device (1) is integrated into the electrical system, which is rechargeable by supplying energy from the electrical system and can feed energy into the electrical system.
14. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Bordnetz der Arbeitsmaschine mit den damit verbundenen elektrischen Einrichtungen als Niederspannungsbordnetz mit einer Nennspannung von 48 Volt ausgelegt ist. 14. Teilelektrifiziert working machine according to one of claims 1 - 13, characterized in that the electrical system of the working machine with the associated electrical equipment is designed as a low-voltage electrical system with a rated voltage of 48 volts.
15. Teilelektrifizierte Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (61 ; 71 ) der Antriebsunterstützungseinheit (6; 7) jeder Antriebsachse (4, 5) aus dem Bordnetz der Arbeitsmaschine über eine Regelungseinrichtung (80) mit elektrischer Energie versorgt wird. 15. Teilelektrifizierte work machine according to one of claims 1-14, characterized in that the electrical machine (61, 71) of the drive support unit (6; 7) each drive axle (4, 5) from the electrical system of the working machine via a control device (80) electrical energy is supplied.
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