DE102007010343A1 - Hybridfahrzeug mit Splitmotor - Google Patents

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DE102007010343A1
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Hans Glonner
Gert Fischer
Raymond Prof. Dr. Freymann
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Bayerische Motoren Werke AG
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Abstract

Hybridfahrzeug, mit einer verbrennungsmotorischen Antriebseinrichtung, die über eine erste Kupplungseinrichtung mit einem Getriebe koppelbar ist, und einer elektrischen Maschine, wobei das Getriebe - ausschließlich durch die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung oder - gleichzeitig durch die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung und durch die elektrische Maschine oder - bei geöffneter erster Kupplungseinrichtung ausschließlich durch die elektrische Maschine antreibbar ist. Die verbrennungsmotorische Antriebseinrichtung weist eine erste Verbrennungsmotoreinheit auf, die über die erste Kupplungseinrichtung mit dem Getriebe koppelbar ist, und eine zweite Verbrennungsmotoreinheit, die über eine zweite Kupplungseinrichtung mit der ersten Verbrennungsmotoreinheit koppelbar ist.

Description

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

Claims (7)

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