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Stand der Technik:
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Hybridfahrzeuge
verwenden zum Starten des Verbrennungsmotors und zum Boosten zur
Anfahrunterstützung
häufig
einen konzentrisch zur Kurbelwelle montierten Elektromotor welcher
auch als Generator arbeiten kann Diese haben zum Betrieb der wesentlichen
leistungsintensiven Nebenverbraucher wie dem Klimakompressor, dem
Kühlerlüfter oder
dem Druckluftkompressor zusätzliche
separate Elektromotoren angeordnet, dies macht ein solches Hybridfahrzeug
teuer und schwer.
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Aufgabe ist es,
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Ein
System so anzuordnen, dass der Elektromotor zusätzliche Leistungsintensive
Nebenverbraucher Antriebs- und Steueraufgaben wahrnehmen kann, und
dabei ein Maximum an Energieeinsparung unter Nutzung der elektrischen
Fahrzeuginfrastuktur und der Nebenverbraucherschaltungsmöglichkeiten erwirtschaftet,
die Fahrzeugperformance bei Überholvorgängen verbessert,
wobei das System auch möglichst
kompakt und kostengünstig
bauen soll.
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Lösung:
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Die
Aufgabe wird durch die in dem Hauptanspruch 1 gezeigte Anordnung
und den dazu passenden Betriebsverfahren, sowie den zugeordneten
Ansprüchen
gelöst.
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Besonders
vorteilhaft ist die im Steuergerät 8 gemeinsam
untergebrachte Steuerlogik für
den Leistungsteller bei gleichzeitiger zumindest teilweiser Überwachung
der Nebenverbrauchersysteme.
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Vorteilhaft
ermöglicht
das Steuergerät 8 die:
- – Priorisierung
der Aufgaben vom Elektromotor 2.
- – Das
kontrollieren von Aufgaben des Leistungsstellers in Fahrzeug dynamischen
Problemsituationen.
- – Das
Multiplexen von Aufgaben für
den Elektromotor unter Zuhilfenahme der Akkuladedaten ermöglicht außerdem die
Realisierung Aufgaben seitlich angeflanschten Startergenerators
auch den sinnvollen Antrieb von Nebenverbrauchern hoher Antriebsleistung
wie Druckluftkompressoren und Klimakompressoren.
- – Den
Abbruch von Elektromotorbetriebsweisen, dann wenn plötzlich auftretende
fahrzeugdynamische Situationen beispielsweise Instabilitäten dies
erfordern. Desweiteren ist durch die Modularisierung des Nebenverbraucherantriebssystems 1 eine
gemeinsame Nutzung der Kühlung
und der Schmierung für
Leistungsschalter Elektromotor und Nebenverbraucher möglich.
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Desweiteren
kann durch das Zusammenfassen der Steuer und Regelaufgaben von Elektromotor 13 und
Nebenverbraucherzuschaltungseinrichtungen in einem Steuergerät 8 der
Antrieb sehr schnell auf den Bedarf des Fahrzeugs angepasst werden,
da die Kommunikationswege im Steuergerät 8 parallel ausgeführt sind
und deshalb sehr kurz sind.
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Durch
die Verwendung von Navigationsdaten insbesonders der durch Verkehrszeichen
hinterlegten und angezeigten Verkehrszeichen welche auch im Display 45 angezeigt
werden der zu fahrenden Strecke kann der Energiehaushalt optimiert
werden, und der Betrieb also die Bestromung vom Elektromotor und
der Betrieb der Nebenverbraucher vorzeitig angepasst werden.
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Die
Verwendung von einer gemeinsamen Schmierung und Kühlung ermöglicht eine
kompakte Bauweise, insbesonders wenn das Modul ein gemeinsames mehrteiliges
Gehäuse
mit ein gearbeiteten gemeinsam nutzbaren Kühlkanälen umfasst wobei zumindest
noch die elektrischen Leistungsschalter des Elektromotors am Modul
befestigt sind und mit gekühlt
werden.
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Figuren
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1;
Nebenverbraucherantriebssystem mit Schiebestarterritzel
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2;
Nebenverbraucherantriebssystem mit Kupplungsstarterritzel
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3;
Nebenverbraucherantriebssystem mit Elektrohohlwellenrotor
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4,
Nebenverbraucherantriebssystem Zweizylinder Antrieb über Kupplungsritzel
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5;
Nebenverbraucherantriebssystem mit Direktantrieb der Nebenverbraucher
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6;
Nebenverbraucherantriebssystem mit Heckmotontage des Elektromotors
am Nebenverbrauchermodul
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7;
Kühlkreislauf
des Nebenverbraucherantriebsystems
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8;
Blockschaltbild Nebenverbraucherantriebssystem
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9;
Nebenverbraucherantriebssystem Verfahren im Multiplexbetrieb Batterieladevorgang
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10 Nebenverbraucherantriebssystem mit
Energiemanagment bei Erstbefüllung
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Beschreibung der 1
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1 zeigt
einen Elektromotor 2 mit einem Rotor 23 und einer
Elektromotorenwelle 23' und
zwei aus dessen Gehäuse
herausragenden Wellenenden 23'', 23'''.
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Es
ist ein Stator 80 mit mehreren Kupferwicklungen im Elektromotorengehäuse untergebracht.
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Optional
ist im Elektromotorengehäuse
ein Drehwinkelsensor 81' untergebracht,
welcher die Lage des Rotors 23 feststellt und die Information
an das Steuergerät 8 übermittelt.
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Der
Stator 80 ist vorteilhafterweise durch einen Kühlkanal 32 kühlbar. Der
Kühlkanal 32,
es können
auch mehrere parallele sein, verläuft vorzugsweise parallel zur
Achse der Rotors 23 vom Elektromotor 2, dies vereinfacht
dessen Herstellung.
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Die
Kühlflüssigkeit
tritt am Anschluss 32' in das
Elektromotorengehäuse 81 ein
und fliest dann durch den Kühlkanal 32 zum
Kompressorkühlraum 87,
welcher zumindest aus einem Kanal 84 in der Ventilplatte
des Kompressors 13' besteht.
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Im
Falle ein Schraubenkompressor eingesetzt wird ist anstelle des Verdichterkolbens
als Verdichterelement ein gegenseitig drehendes Schraubenpaar eingesetzt.
Durch ein elektromagnetisch beeinflussbares Druckleitungsventil
zwischen saug und Druckseite wird dort die Förderleistung von einem Steuergerät 8, 36 beeinflusst.
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Das
dem Elektromotor 2 zufließende kalte Kühlmittel
fliest nachdem es den Elektromotor verlässt in das Schraubenkompressorengehäuse, und später dem
Verbrennungsmotor zu. Die Kühlmittelpumpe 93 sollte
elektrisch angetrieben sein.
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Vorteilhaft
ist wenn der Kompressor 13' in diesem
Modul 1' zur
verbesserten Schmierung eine Kunststoff, Keramik oder Teflonkolbenführung hat, die Lager
des Pleuels und der Kurbelwelle beidseitig als Wälzlager ausgeführt sind
und eine größere Tauchbadtiefe
aufweist.
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Damit
ist es möglich
bei stehendem Verbrennungsmotor die Energiespeicher, den Behälter 31 bei laufender
elektrisch umgewälzten
Kühlung
zumindest teilweise zu füllen
und die Schmierung zumindest bis zum Start des Verbrennungsmotors
auszusetzen.
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Das
Steuergerät 8 starten
dann durch ein elektrisches Signal die el. Wasserpumpe 93 und
berücksichtigt
dabei die gemessene Kühlwassertempertur 11'.
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Auch
beim Druckluftkompressor 13' fliest das
Kühlmittel
nachdem es den Druckluftkompressor 13' verlässt wieder dem Motorenkühlkreislauf
zu.
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Der
Verbrennungsmotorenkühlkreislauf
ist vorteilhafterweise parallel angeordnet er hat wesentlich größere Querschnitte,
da durch dessen Kühlbohrungen
die ca. 30 fache Kühlmenge
fließt.
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Vorteilhafterweise
wird der Leistungsschalter 33 in der Nähe eines Kühlkanals 32 vom Elektromotor 2 angeordnet,
damit die Verlustwärme
des Leistungsschalters dem Kühlmittel
abführbar
ist, das Kühlwasser
hat hier noch eine ca 10°–15° geringere Temperatur.
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Das
Kühlwasser
erwärmt
sich im heißen Druckluftkompresser
welcher im Bereich der Ventilplatte bis zu 150°C heiß wird, sehr stark, weshalb dort
ein Anordnen des Leistungsschalters 33 nicht sinnvoll ist.
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Die
Ventilplatte des Verdichters ist mit Kühlkanälen und Kammern 84 für das Kühlwasser
versehen und führt
das Kühlwasser
vom Elektromotor 2 kommend.
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Die
Temperatur im Bereich der Leistungsschalter 33 wird mit
einem Temperatursensor gemessen, und diese wird vorteilhafterweise
dem Steuergerät 8 übermittelt,
welches den Elektromotorenstrom entsprechend der gemessenen Temperatur
beeinflussen kann.
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Als
Ersatz kann auch der Messwert des Kühlmitteltemperatursensor 11' des Verbrennungsmotors 4 verwendet
werden.
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Bei
zu hoher gemessener Temperatur wird die vom Elektromotor 2 abzugebende
Leistung durch den Leistungsschalter 33, angesteuert vom
Steuergerät 8 begrenzt
und die Nebenverbraucher 13, 13, 13''' mit
einer geringerer Drehzahl angetrieben oder gar ganz abgeschaltet,
bzw. abgekuppelt.
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Der
Elektromotor 2 hat in 1 dargestellt zwei
Wellenenden 23'', 23''',
An einem Wellenende 23''' ist ein Starterritzel 12 aufgebracht.
Das Starterritzel 12 ist mit einem Umlenkgestänge 17 und
einem Hilfsmittel 15 bzw. einer Magnetspule 16 axial
verschiebbar und lässt
sich so über
den Zahnkranz des Schwungrades 20 oder ein weiteres Zahnrad
welches mit der Kurbelwelle in Verbindung steht schieben.
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Es
ist aber auch eine optionale Ausführung möglich bei welcher das Starterritzel 12 dauernd
mit dem Zahnrad 20 im Eingriff steht und über eine strom los
geöffnette
Anlasserkupplung 22, nur für die Zeit des Starts vom Verbrennungsmotors 4 mit
dem Rotor 23 des Elektromotors 2 verbunden wird.
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Der
Startvorgang des Verbrennungsmotors 4 läuft folgendermaßen ab:
Nach
dem Stecken des Zündschlüssels 51 welches einen
elektrischen Stromimpuls zum elektrischen Anschluss 62' an das Steuergerät 8 abgibt
und bei nachfolgendem Betätigen
des Starterknopfes 50 wird das Ritzel 12 mittels
einem Gestänge 17, 19 und
einer Gabel 18 vor dem Start des Verbrennungsmotors 4 in
das Zahnrad 20 geschoben.
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Bis
dahin wurde sichergestellt das der bzw. die Nebenverbraucher abgeschaltet
sind indem der Nebenverbraucher 13, 13', 13'', 13''', 14 entweder vom
Elektromotor durch eine Nebenverbraucherkupplung 30, 130 abgekuppelt
wird, oder die Druckseite dieser Nebenverbraucher-Verdrängermaschinen
entlastet wird.
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So,
daß diese
Verdrängermaschinen
während
des Startvorganges kein Druck aufbauen und damit den Elektromotor 2 nicht
zusätzlich
zu belasten.
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Nun
werden die Wicklungen bestromt so kann der Elektromotor 2 über das
im Eingriff stehende Starterritzel 12 den Verbrennungsmotor 4 starten.
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Das
Verbrennungsmotorsteuergerät 36 sendet
dem Steuergerät 8 die
Motorendrehzahl 12, damit nach erfolgreichem Start und
hinreichender Drehzahl des Verbrennungsmotors 4 der Startvorgang
abgebrochen werden kann.
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Der
Startvorgang wird abgebrochen, sobald der Verbrennungsmotor eine
gewisse Drehzahl überschritten
hat, was durch den Sensor 12 gemessen wird. Der Wert für diese
Startergrenzdrehzahl ist in einem der Steuergeräte 8, 26 abgespeichert.
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Das
Starterritzel wird danach wieder zurückgeschoben. Nun kann die Kupplung 30 danach schließen um die
Nebenverbraucher, die Lenkhilfepumpe 13'',
den Kompressor 13' und
Antrieb weiterer Nebenverbraucher, den Elektromotor 2 im
Generatormodus über
den Verbrennungsmotor 4 anzutreiben.
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Wenn
die Kupplung 30 geschlossen ist werden die Wellen 46 und
die Welle 23' des
Rotors 23 vom Ritzel 20 des Verbrennungsmotors
angetrieben.
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Fehlt
noch Druck im Energiespeicher 31 dem Druckluftbehälter, so
wird nun die Nebenverbraucherumschalteinrichtung 24, 25, 75 so
umgeschaltet, dass der Kolben 24 entlüftet werden kann und der Druckluftkompressor 13' mit dem Fördern beginnen kann,
bis der Abschaltdruck erreicht ist.
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Der
Kolben 24' ermöglicht im
Falle er den Ventilsitz in der Ventilplatte öffnet ein zuschalten eines
Schadraumes, wodurch der Druckluftkompressor keinen Druck in der
Druckleitung mehr aufbauen kann.
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Bei
einem Zweizylinder-Druckluftkompressor 13' verbindet das Öffnen dieses Ventilsitzes die
zwei Verdichterräume
der 2-Zylinder des Verdichters, auch hier kann dann kein Druck aufgebaut
werden.
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Der
Kompressor braucht fast kein Antriebsmoment und läuft quasi
im Leerlauf. Es gibt auch Ausführungen
bei denen der Kolben 24' die
Ventile des Kompressors 13' derart
beeinflusst dass ein Druckaufbau nicht möglich ist.
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Der
Elektromotor 2 kann bei laufendem Verbrennungsmotor 4 auch
als Generator arbeiten, oder kann den Verbrennungsmotor 4 unterstützend antreiben
Der Vorteil der Anordnung ist, dass er kann bei gelöster Kupplung 30 und
ausgekuppeltem Starterritzel 12 auch ausschließlich den
Kompressor 13' bei stehendem
Fahrzeug 3 und Verbrennungsmotor antreiben kann und so
Emissionsarm das fahrzeug betriebsbereit machen, dies gilt auch
für eine
evt zugeschaltete Klimaanlage deren Kompressor dann in dieser Situation
zugeschaltet und vom Elektromotor 2 angetrieben werden
kann.
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Damit
ist es möglich
bei stehendem Verrennungsmotor und stehendem Fahrzeug sowie gestecktem
Zündschlüssel 51 und
fast leerem, der Druckluftbehälter 31 den
Druckluftbehälter 31 aufzufüllen.
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Dieser
Vorgang wird abgebrochen wenn die Batterie 6 einen Ladezustand
erreicht der grade noch hinreichend ist auch bei tiefer Temperatur
den Verbrennungsmotor zu starten, also einen sog. Kaltstartvorgang
durchzuführen.
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Das
erforderliche Kaltstartmoment zum Start des Verbrennungsmotors 4 ist
im Steuergerät 8 abgespeichert
und wird wie die Umgebungstemperatur bei der noch vorzuhaltenden
Starter-Energie der Batterie 6 mit eingerechnet. Wird die
Batterie 5 in zyklenfester Bauweise ausgeführt kann
diese auch so angeordnet und geschaltet werden, dass auch von Ihr noch
Energie dem Elektromotor 2 zufließen kann.
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Bei
hoher Umgebungstemperatur kann dann also dieser elektrisch angetriebene
Druckbehälterladevorgang
länger
anhalten, da infolge geringen Kaltstartenergie weniger Batterieinhalt 6 vorgehalten werden
muss.
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Das
Steuergerät 8 berücksichtigt
bei der Berechnung der noch vorzuhaltenden Starterenergie die Umgebungstemperatur
gemessen durch einen Tempretaursensor 88 welcher den Messwert über eine
elektrische Leitung dem Steuergerät 8 mitteilt.
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Der
Ladezustand der Batterie 8 wird zumindest anhand des Messwertes
eines Spannungsensors 6' ermittelt.
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Die
Steuerelektronik 8 erhält
außerdem
den gemessenen Druckwert des Drucksensors 37 über eine
elektrische Leitung 38. Somit ist der Steuerkreis geschlossen.
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Das
Verbrennungsmotorsteuergerät 36 hat einen
elektrischen Speicher 35 und zumindest einen Computer welcher
zumindest die Aktuatoren Zündhilfe
(Glühkerze) 9 und
Einspritzdüsen 10 betätigt.
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Wahrend
des Startvorgangs ist die zeitliche Abfolge zum Betätigen dieser
Aktoren im elektrischen Schreib-Lesepeicher 40'' größtenteils hinterlegt. Hierzu
gehören
Vorglühzeit,
Glühabbruchbedingung,
Start des Einspritzens die Einspritzlänge durch die el. steuerbaren
Einspritzdüsen 10,
in Abhängigkeit
der Kurbelwinkelstellung gemessen durch den Sensor 10', und Daten
aus dem elektrischen schreib-lese Speicher abgelegt.
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Die
gemessenen Signale der Sensoren 10', 11, 11' und der im
Fahrzeug installierten Sensoren und Stueregreäte 50–60, 150 werden über eine
serielle elektrische Datenleitung an das Steuergerät 8 weitersendet.
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Der
Verbrennungsmotor 4 hat auf dem Schwungrad 20 eine
Kupplung 21 mit welcher er den Kraftfluss an ein Getriebe 47 welches
die Antriebsräder 44 antreibt
zuschalten kann.
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Das
Steuergerät 8 hat
desweiteren zumindest eine elektrische Leitung 5' zum Leistungsschalter 33 um
die einzelnen Leistungsschalterbauteile 40 welches vorteilhafterweise
Thyristoren sind und gemeinsam eine mehrphasige Drehstrombrücke bilden. Die
Kommunikation zwischen Steuergerät 8 und Leistungschalter 33 kann
vorteilhafterweise seriell sein. Außer den Thyristor oder GTO
Zündsignalen können weitere
Daten auch Diagnose und Messwerte über diese elektrische Leitung 5' welche auch mehradrig
sein kann gesendet werden.
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Der
Leistungschalter 33 bildet mit dem Zwischenkreiskondensator 85 und
dem primär
Schalter 86 welcher direkt von der Batterie versorgt wird
eine Baugruppe.
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Der
Leistungschalter 33 ist vorzugsweise gekühlt und
an einer Stelle montiert an welcher er thermische Verlußtenergie
in das Gehäuse
mittels Wärmeleitung
abführen
kann.
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Hilfreich
dafür ist
dass im Gehäuse
des Leistungsschlaters 33 Kühlkanäle in kleinem Abstand unter
dem Halbleiter 40 verlaufen, welche nach Möglichkeit
mit Rippen 33' zu
einer großen
WE-Oberfläche
versehen sind und so einen guten Wärmweübergang ermöglichen. Vorteilhaft ist die
Verwendung einer Keramikscheibe, Grundkörpers zwischen den Leistungschaltern 40 und
dem Kühlwasserbereich, bzw
dem Gehäuse.
Der Keramikkörper
hann auch mit Kühlmittelkanälen versehen
sein.
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Idealerweise
ist der Leistungsschalter also in der Nähe des Kühlmittelzulaufs 32' eingebaut.
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Vorteilhafterweise
kann zwischen den Leistungsschaltern 33 und dem Gehäuse mit
den Kühlmittelführungen
noch ein Peltierelement 83 angeordnet sein welches zumindest
zeitweise bei hohen gemessenen Kühlmitteltemperaturen
und hohen Strömen
von der Steuerelektronik 8 zugeschaltet wird. Insbesonders
dann wenn der Elektromotor 2 vom Steuergerät 8 im
Bremsbetrieb betrieben wird, also dann wenn alle Energiespeicher 5, 6, 31 31' aufgeladen
sind ist diese Anordnung zur verstärkten Halbleiterkühlunghilfreich.
Das Verwenden einer Keramikplatte für den Wärmeübergang der elemente des Leistungsschalters 33 zum
Gehäuse
ist hilfreich.
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Der
Schlupf ist der Drehwinkelversatz des Rotors zum Drehfeld, bezogen
auf einen Pol.
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Der
Elektromotor 2 kann vom Leistungsschalter 33 in
mehreren Betriebsweisen betrieben werden.
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Als
Elektromotor mit positiven Schlupf und damit dem Rotor vorauseilendem
Erregerdrehfeld
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Als
Generator angetrieben mit einer übersynchroner
Drehzahl mit großem
negativem Schlupf und einem dem Rotor nacheilendem induzierten Erregerdrehfeld
mit umgekehrter Stromrichtung.
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Als
Bremsmotor mit übersynchroner
Drehzahl mit mittlerem negativem Schlupf und nacheilendem Erregerdrehfeld
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Die
Größe des Schlupfes
und damit auch das Drehmoment des Elektromotors 2 in Größe und Wirkrichtung
wird vom Steuergerät 8 durch
die Bestromungsfolge der Bauteile des Leistungsschalters vorgegeben.
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Vorteilhafterweise
weiß das
Steuergerät 8 zum
Steuern dieser Betriebsweisen die mit dem Sensor 10' gemessene Drehzahl
des Verbrennungsmotors 4.
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Der
Drehzahlsensor 10' ist
vorteilhafterweise derart ausgeführt
dass er auch die Drehrichtung erfassen kann somit ist ein effizienter
Start des Verbrennungsmotors durch Bekanntgabe des Kurbelwellenstandes
möglich.
Das verbessert den Kaltstart und Stop und Go Betrieb des Fahrzeugs 3 Damit kann
das Steuergerät 8 die
Halbleiter 40 den Leistungsschalter 33 zeitlich
richtig bestromen und den Schlupf in einem Bereich der geforderten
Betriebsweise des Elektromotors verändern und anpassen. Hilfreich
ist ein weiterer Drehzahlsensor 81'welcher die Drehzahl der Welle 46 direkt
misst.
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Diese
letztere Anordnung hat den zusätzlichen
Vorteil dass die Funktion, das Verschleiß und Schleifen, der Kupplung 30 überwacht
werden kann.
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Desweiteren
hat das Steuergerät 8 einen elektrischen
Anschluss 42 zumindest zum einlesen der Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeugs.
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Der
Leistungssteller 33 ist vorteilhafterweise in das modulare
Gehäuse 1'' integriert.
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Dies
ermöglicht
eine kurze Kabelausführung von
den Schaltern zur zugehörigen
Elektromotorenwicklung 2 mit den Vorteilen:
Der Einsparung
eines separaten Leistungschaltergehäuses und Montage
Der Steckereinsparung
am Kabel 86 zwischen Leistungsschalter und Motorenwicklung
Der
50% kleineren Kondensatorausführung 85 im Zwischenkreis
Der
verbesserten Elektromagnetischen Verträglichkeit-EMV
Der optimalen
Kühlung
des Leistungschalters 33, des Elektromotors 2 und
des Nebenverbrauchers 13 (Druckluftkompressor 13').
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Der
Leistungsschalter 33 wird von der Batterie 6 mit
Strom versorgt. Die Energie dieser Batterie 6 wird gemessen,
indem Spannung 6'' und Strom 6' überwacht
werden und zumindest einer der gemessenen Werte über ein elektrisches Kabel
dem Steuergerät 8 übermittelt
werden.
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Das
Batterieverhalten wird zyklisch vom Steuergerät 8 überwacht
und die ermittelten Kenndaten wie Ladezustand, innerer Batteriewiederstand, dessen
Veränderung
die Alterungseinflüsse
der Batterie werden im el. Speicher 40'' des
Steuergeräts 8 abgespeichert,
und beim Betrieb des Elektromotors 2 berücksichtigt.
Im Falle Fehler auftreten werden diese über das einschalten einer Warnanzeige 91 dem Fahrer
mitgeteilt. Das Steuergerät 8 überwacht
den Elektromotor 2 und die Nebenverbraucher 13, 13', 13'', 14 indem es elektrische
Signale hierfür
verarbeitet.
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Der
Zwischenkreiskondensator 85 hat die Aufgabe Energie kurzzeitig
für einen
gewissen Phasenwinkel zu Puffern also Leistungsspitzen zu glätten. Sowie
den Akku und die GTO's
Thyristoren, Schalter 40 zu schonen und die EMV zu verbessern.
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Weitere
Leistungsschalter 86 welche mit den Polen des Kondensator 85 verbunden
und von der Batterie 6 gespeist werden dienen der Spannungsanpassung
von Batterie 6 an die Versorgung des Elektromotors 2.
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Diese
Leistungschalter haben unter anderem die Aufgabe die Spannung im
Zwischenkreis am Kondensator 85 zu beeinflussen.
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Diese
Schalter 86' können bei
geschickter PWM-Schaltweise die Spannung im Zwischenkreis des Kondensators 85 durch
sog. Choppern z. B. el. Ladungspumpe durch Takten auf über 30%
erhöhen wobei
dann vorteilhafterweise zusätzlich
Leistungsdioden eingesetzt werden müssen, um einen Stromrückfluß aus der
Ladungspumpe in die Batterie zu verhindern.
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Die
Batterie 6 wird mit Sensoren 6', 6'' überwacht
indem beispielsweise ein definierter Laststrom vom Steuergerät 8 entnommen
wird und dabei der Spannungseinbruch zwischen den Batteriepolen
mit einem Spannungsensor gemessen wird.
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Diese
Batterie 6 ist vorzugsweise für erhöhte Ladezyklen und erhöhte Spannung
(ab 40 V) ausgelegt.
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Eine
weitere Batterie 5 ist als Niedervolt Batterie für max. 24
V ausgelegt und hat die Aufgabe zumindest die Steuergeräte 8, 36, 40–60, 150 und
die zugehörigen
Nebenverbraucherschalteinrichtungen 24, 25, 14, 28 mit
Strom zu versorgen.
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Diese
Batterie 5 wird aus der Batterie 6 nachgeladen
nachgeladen, dies kann vom Steuergerät 8 überwacht
werden.
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Diese
Batterieüberwachungsfunktionen
für Batterien 5,
und 6 können
auch teilweise ausgelagert werden z. B. in ein Fahrzeugsteuergerät, dann
werden diese Akkudaten über
eine el. Leitung 42, 34 dem Steuergerät 8 zur
Ansteuerung des Leistungschalters 33 mitgeteilt
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Das
Steuergerät 8 ist
vorteilhafterweise so angeordnet bzw. platziert, dass möglichst
keine Wärme
vom modularen Gehäuse
auf die Halbleiter 40 übertragen
wird.
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Das
Steuergerät 8 kann
im Motorraum an der Karroserie vorzugsweise einem Kühlenden
Blech oder außerhalb
des Motorraumes montiert sein, beispielsweise im Führerhaus
oder Kofferraum des Fahrzeugs.
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Zu
den Halbleitern 40 zählt
auch ein Mikrokontroller 40' und
ein elektrischer Schreib/Lesespeichern 40'' in
welchem Kennwerte des Fahrzeugs 3 wie die Verbrennungsmotorengröße, die
Konfiguration des Antriebs also des Schaltgetriebes, das Fördervolumen
der Nebenverbraucher 13, 13'', 13''',
der Leistungsbedarf der Nebenverbraucher abhängig vom Gegendruck und deren
Antriebsdrehzahl und die Batteriegröße und Nennspannung der Batterie 6.
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Desweiteren
sind Kenndaten des verwendeten Elektromotors 2 abgespeichert.
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Zu
diesen gespeicherten Kennwerten gehören auch das Übersetzungsverhältnis zwischen
der Kubelwelle 12 und der Nebenverbraucherantriebswelle
welle 46; sowie das Übersetzungsverhältnis von
der Kurbelwelle 12' zum
Elektromotor 2.
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Der
hier dargestellte Druckluftkompressor 13' ist eine Hubkolbenmaschinekann
aber auch als ein Schrauben, ein Drehzahn, oder ein Scrollkompressor
ausgeführt
sein.
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Er
fördert
Druckluft zur Luftfederung eines Fahrzeugs 3 und optional
auch zur Bremskraftunterstützung
bei kleinen bis mittleren Nutzfahrzeugen.
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Am
Kompressor hinten angeflanscht sein kann eine hydraulische Lenkhilfepumpe 13''.
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Diese
Lenkhilfepumpe ist derart aufgebaut, dass deren Fördervolumen
veränderlich
ist.
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Diese
Fördervolumenveränderung
wird realisiert entweder durch abkuppeln der Antriebswelle unter
Verwendung einer durch eine Feder im stromlosen zustand geschlossenen
Kupplung, oder durch verändern
der Exzentrizität ”e” gemessen
zwischen des Förderläuferachse
und der Lenkhilfenpumpenantriebsachse.
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Eine
weitere Möglichkeit
der Fördervolumenverstellung
bei Lenkhilfepumpen ist das öffnen
eines Bypasses von der Druckseite zur Saugseite der Lenkhilfepumpe
wodurch es möglich
ist den Druckaufbau in der Hydraulikleitung zu reduzieren, vorzugsweise
durch elektrischen Steuerbefehl. Ein Lenkungssteuergerät oder ESP
Steuergerät
welchen den Lenkwinkel mit einem el Lenkwinkelsensor misst kann
elektrische Informationen dem Steuergerät 8 zusenden welche
diese in die Regelung mit aufnehmen kann.
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Der
Druckluftkompressor 13' saugt
die gefilterte Luft aus dem Motorenluftfilter des Verbrennungsmotors 4 an.
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Er
fördert
diese über
ein Trockner und Filterelement 90 zum Rückschlagventil 73 von
wo aus diese Luft in die Energiespeicher 31 den sogenannten Druckluftbehältern fliest.
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Ist
der dem Rückschlagventil
vorgeschalteter Filter 90 gesättigt, so wird ein Magnetventil 74 zur Regeneration
des Filters bei gleichzeitigem öffnen
eines Ablassventils 25' betätigt. Die
gesäuberte,
getrocknete Luft kann nun aus dem Behälter 31 über das
Magnetventil 74 am Rückschlagventil 73 vorbeiströmen und über das
Ablassventil ins Freie entweichen.
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Wird
die Anlage bei stehendem Verbrennungsmotor befüllt, indem der Elektromotor 2 den Kompressor 13' antreibt, so
wird die gefilterte und getrocknete Luftmenge aus der Anzahl der
Elektromotorenumdrehungen während
der Zeit in welcher der Elektromotor 2 den Verdichter antreibt
und dem realen Fördergradienten
idealerweise unter Einbezug von Gegendruck 37 und Drehzahl
ermittelt vom Steuergerät 8 des
Druckluftompressors 31 sowie dem gespeicherten Wert der
geförderten
Luftmenge vor diesem elektrischen Füll bzw. Fördervorgang, welche im elektrischen
Schreib/Lesespeicher 40'' gespeichert sind.
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Ist
das getrocknete Luftvolumen größer als ein
vorgegebener im Schreib/Lesespeicher des Steuergerätes 8 abgespeicherten
vorgegebener Wert, so muss dieser elektrische Fördervorgang abgebrochen werden
und eine Regeneration des Filters vorgezogen werden. Danach kann
der Elektromotor 2 den Kompressor 13' wieder antreiben.
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Treibt
der Verbrennungsmotor 4 über die geschlossene Kupplung 30 den
Verdichter 13' an,
so wird das geförderte
gefilterte und getrocknete Luftvolumen errechnet aus dem realen
Fördergrad
des Verdichters, der Drehzahl der Verdichterantriebswelle 46 und
der Zeit in welcher die Kupplung 30 wirklich geschossen
ist und die Nebenverbraucherzuschalteinrichtung 24, 24' den Kompressor
bzw. Verdichter 13' auf
Fördern
stellt. Der Gegendruck im Behälter 31 wird
beim bestimmen des spezifischen Fördergrades selbstverständlich mitberücksichtigt.
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Tritt
in diesem System ein von der Steuerelektronik 8 und daran
angeschlossener Sensor ein detektierbarer Fehler auf, so sendet
die Steuerelektronik 8 ein elektrisches Fehlersignal welches
dem Fahrer über
eine daran angeschlossene optische Warnanzeige 91 die Fehlersituation
mitteilt.
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Beim
Auftreten von Schubphasen beispielsweise durch bergabfahrt, durch
Bremsvorgänge
gewünscht
vom Fahrer über
die Betätigung
der Betriebsbremse 58, die Betätigung Dauerbremsschalters 57,
der Geschwindigkeitsbegrenzung bei bergabfahrt z. B. durch den Tachomat,
oder durch eine Abstandsregelung ACC kann diese Anordnung nicht nur
die Batterie auf einen höheren
Wert aufladen sondern auch den Druckluftbehälter auf einen höheren Druck
aufladen.
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Das
Bremsmoment des Nebenverbraucherantreibssystems 1 wird
somit unter Benutzung vom Elektromotor 2 und des Nebenverbraucher
fast ver doppelt, und kann dann typisch bis 500 Nm betragen, dies
sind bei einer mittleren Gangwahl am Antriebsrad 44 dann
ca 3 KNm.
-
Der
Ladestart kann vor Erreichen des eigentlichen Einschaltniveaus der
Energieträger
Batterien 6, 5 vorgezogen werden. Auch der Behälter 31 kann vorzeitig
nachgefüllt
werden.
-
Da
der Anlasser als Bauteil sowie die Lichtmaschine zusätzlich eingespart
wird; zumal auch diese Aufgaben in diesem Modul 1' funktional
mit aufgenommen sind, wird ein weiteres Gewicht eingespart und durch
Wegfall von Lichtmaschine und Anlasser auch der Qualitätslevel
erhöht.
-
Dies
erfordert allerdings von den einzelnen beteiligten Komponenten des
Nebenverbraucherantriebsystems 1 eine optimale Verknüpfung da
von Elektromotor 2, dem Leistungsschalter 33 der
Kühlung 32 dem
elektrischem datenfluss 5'.
-
Die
Anzahl der Lastzyklen und durch die Umschalthäufigkeit sind fast verdoppelt.
-
Der
Elektromotor 2 hat dadurch eine hohe Einschaltdauer ca
86% um all diese Forderungen von Generator, Nebenverbraucherantrieb
und der Verbrennungsmotorenantriebsunterstützung erfüllen zu können. Das Steuergerät 8 muss
in der Lage sein zwischen diesen Funktionen des E-Motors schnell und
weich den Leitungsschalter 33 umzuschalten um allen Anforderungen
gerecht zu werden und die Nebenverbraucher 123, 13' 13''', 14 zu
schalten.
-
Das
Steuergerät
muss die geforderten Funktionen priorisieren unter Zuhilfenahme
von im elektrischen Schreib/Lesespeicher 40'' des
Steuergeräts 8 abgelegten
und abgespeicherten Proiritätswerten
der einzelnen Funktionen. So hat das Laden der Batterie 6 durch
den Elektromotor 2 Vorrang vor dem antriebsunterstützenden
Boostbetrieb des Verbrennungsmotors 4 durch den Elektromotor 2.
-
Das
Laden der Batterie 6 vorzeitig und auf Schubphasenniveau
kann im Fade keine Gefällestrecke
gefahren wird und/oder kein Bremsbetrieb erforderlich ist auch als
Kennfeldanhebung des Verbrennungsmotors 4 zugeschaltet
werden, dann wenn der Verbrennungsmotor in einem schlechten Kennfeldbereich
läuft und
durch zuschalten dieser zusätzliche Last
den Wirkungsgrad verbessern kann.
-
Bei
ASR Regel Zyklen/Vorgängen
also dann wenn eines der Antriebsräder 44 durchdreht
wird der Boostbetrieb des Elektromotors 2 vom Steuergerät 8 abgeschaltet,
um den ASR-Regel nicht zu beeinträchtigen. Diese Abbruchanforderung
erhält
das Steuergerät 8 vom
ABS/ASR Steuergerät über die elektrische
Leitung 42, 34 bzw. dem EBS Steuergerät wenn ein
EBS eingebaut ist.
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Beim
Auftreten von ABS Regelzyklen also dann wenn eines der Räder 44 durchdreht,
gemessen vom Raddrehzahlsensor 54 während eines Bremsvorganges
kann das Bremsmoment des Elektromotors 2 vorteilhafterweise
auch vom Steuergerät 8 reduziert
werden.
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Bei
Schleudervorgängen
also dann wenn das ESP des Fahrzeugs anspricht wird das Steuergerät 8 den
Elektromotor auch derart beeinflussen dass dessen Drehmoment reduziert
wird.
-
Desweiteren
muss das Steuergerät 8 zumindest
eine Datenschnittstelle 42, 34 haben um die Fahrerwünsche elektrisch übermittelt
durch Pedale und Geber zu erhalten und über eine solche elektrische
Datenschnittstelle auch Fahrzeugdynamische Werte und Sensorwerte
von anderen Steuergeräten z.
B.: ABS, ASR, ESP, Tachograph, Fahrzeugrechner, zu erhalten.
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Das
Steuergerät 8 erhält somit
auch neben den Verbrennungsmotor und Getriebesteuergerätedaten
auch Daten von einem Navigationsgerät 45 welches es ermöglicht eine
vorrauschauende Einstellung des Leistungsschalters 33 zu
ermöglichen.
-
Das
Steuergerät 8 kann
außerdem
den Elektromotor 2 als Drehschwingungsdämpfer für den Verbrennungsmotor einsetzen
und den Leistungsteller 33 in der zeitlichen Zündfolge
der Thyristoren entsprechend anpassen, der mechanische Drehschwingungsdämpfer kann
dann einfacher ausgeführt
erden, da zumindest Drehzahlschwebungen abgefangen werden können.
-
Das
Steuergerät 8 kann
den Elektromotor 2 zur Verbrennungsmotorenleistungsabgabe
bei Überholvorgängen gewünscht vom
Fahrer durch eine schnelle Gaspedalbetätigung dazuschalten.
-
Das
Steuergerät 8 kann
den Elektromotor 2 als Klopfunterstützung zuschalten, dann wenn
der Verbrennungsmotor 4 heiß gefahren ist und eine hohe
Leistungsnachfrage vom Fahrer über
das Gaspedal 55 dennoch gewünscht wird. Dies wird vorteilhafterweise
vom Klopfsensor angezeigt, dann unterstützt der Elektromotor 2 den
Verbrennungsmotor 4 mit Drehmoment um den Kolbendruck zu
reduzieren. Der Ladedruck des Turboladers kann dabei vom Steuergerät 36 mit
beeinflusst werden.
-
Ein
solches Nebenverbraucherantriebsystem 1 verlangt Idealerweise
eine Vormontage als Baugruppe wobei das Kühlsystem und das Schmiersystem
der Zahnräder,
und des Nebenverbrauchers, z. B. Kolbenverdichters und des Elektromotors 2 aufeinander
abgestimmt sind.
-
Wobei
dann die mit hohen Strömen
getakteten elektrischen Leitungen 86 vormontiert werden können.
-
Ein
solches Modul ist einfacher EMV-optimierbar.
-
Die
Anordnung vom Leistungsschalter 33 und den getakteten Leitungen 86 im
gemeinsamen modularen Gehäuse 1'' welches einteilig aber aus gusstechnischen
Gründen
auch mehrteilig sein kann wobei die Ströme sich über 100–400 Ampere bewegen, was zu
starken abstrahlenden Funkstörungen und
elektrischen Leitungsstörungen
bei einer schlechten Abstimmung führen kann. Die Abschirmung
dieser Starkstromleitungen 86 durch Gusskanäle und Durchbrüche im gemeinsamen
Gehäuse 1' ermöglicht einen
störfreien
Betrieb des Moduls.
-
Die
Einsatzdauer des Elektromotors 2 erhöht sich je nach Fahrstrecke
z. B. im Stadtbereich auf über
85%, weshalb auf eine Flüssigkeitskühlung des Moduls 1 nicht
verzichtet werden kann.
-
Das
Steuergerät 8 kann
auch funktional zumindest teilweise in ein anderes Steuergerät des Fahrzeugs
z. B. im Steuergerät 36 oder
in einem Fahrzeugführungsrechner
welcher die Schnittstelle zum Fahrer bildet implementiert werden.
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Anstelle
eines Druckluftverdichters 13' kann auch ein Klimakompressor 13''' in
das Modul eingebunden werden z. B. beim Einsatz in einen PKW ohne
Luftfederung.
-
Dann
dient als Energiespeicher ein Kühlraum 31' oder ein Kältespeicher
in Form eines Festkörperkältespeichers
z. B. Eis auch hier kann die Kühlung
nach Abgleich mit einem Temperatursensor 31'' und
einem voreingestellten werden durch den Fahrer etwas vorgezogen
werden oder in Bereichen in welchen Fahrer nicht so temperaturempfindlich verlagert
werden und tiefer abgesenkt werden.
-
Dem
Elektromotor 2 kann aber auch ein Lüfter 14, vorzugsweise
unter Verwendung einer elektrisch ansteuerbaren Viskokupplung 14' zugeschaltet werden,
dann treibt der Elektromotor 2 den Kühlerlüfter 14 Drehzahlgeregelt
und Energiesparend. Insbesonders werden Kühlerlüfter 14 in Situationen
zugeschaltet wenn der Stromverbrauch des Gesamtfahrzeugs niedrig
ist, also bei Tagfahrt, und die Batterie 6 warm ist.
-
Ansonsten
kann der Kühlerlüfter durch Schließen der
Kupplung 30 vom Verbrennungsmotor 4 direkt angetrieben
werden.
-
Hilfreich
ist wenn ein Kühlerlüfter 14 elektrisch
durch Elektromotor 2 angetrieben noch nachlaufen kann auch
dann wenn der Verbrennungsmotor 4 steht, was hier bei einer
geöffneter
Kupplung 30 möglich
ist.
-
Auch
hier muss das Steuergerät 8 Prioritäten setzen
beim zu- und abschalten der verschiedenen Nebenverbraucher zumindest
durch die Hilfsmittel 30, 130, 24, 25 und
dem Abgleich mit der Bestromung des Leistungsschalters 33 und
dem Betrieb des Verbrennungsmotors 4 und verwendet dabei elektrisch
vorabgespeicherte Kennwerte des elektrischen Schreib/Lesespeichers 40'' und Messwerte der Sensoren 31'', 37, 6', 6'' zumindest der Energiespeicher 31, 31', 5, 6.
-
Beschreibung der 2
-
2 zeigt
eine bauliche Ausführung
eines solchen modularisierten Nebenverbraucherantriebssytems 1
-
Der
Rotor des Elektromotors 2 steht hier direkt dauernd mit
einem Zahnrad 20 des Verbrennungsmotors 4 dauernd
in Verbindung.
-
Der
Verbrennungsmotor 4 treibt hier außerdem dauernd die Lenkhilfepumpe 13'' an.
-
Die
Lenkhilfepumpe 13'' ist eine verstellbare Pumpe
um bei Verbrennungsmotorstart-Vorgängen oder bei Überhohlvorgängen die
deren Leistung zurück
zu regeln.
-
Die
Lenkhilfepumpe 13'' ist permanent
vom Verbrennungsmotor 4 angetrieben.
-
Der
Nebenverbraucher 13 ist hier ein Druckluftkolbenkompressor 13' mit einer Ventilplattenkühlung 84.
Zusätzlich
kann der Zylindermantel durch Kompressorkühlräume 87 gekühlt werden.
-
Die
Kühlmittelkanäle 32 sind
vorteilhafterweise in dem Modularen Gehäuse 1'' untergebracht.
-
Es
können
auch optional zusätzlich
zur Kühlwasserführung in
den Kühlkanälen 32 in
diesem modularen Gehäuse 1'', abdichtbare Kühlwasserleitungsschlangen,
bzw. Kühlleitungswendeln 3' eingesteckt
oder eingelegt werden, dann wenn der durch das Modulare Gehäuse 1' bildbare Kühlkanal
unterbrochen wird, oder eine zusätzliche
Oberfläche
zur Wärmeabfuhr
benötigt
wird Die Kühlkanäle 87 und auch
die Schmierkanäle 87'' werden vorzugsweise durch Formdichtungen 87' gebildet und
abgedichtet.
-
Idealerweise
werden die Zahnräder 75, 75', 75'' 20', der Kompressor 13' und mit dem
gleichen Schmiermittel, dem Verbrennungsmotorenöl geschmiert. Auch die Elektromotorenlager
können
vorteilhafterweise in diese Schmiersystem mit eingebunden werden.
-
Bei
Verwendung einer Kupplung 30 wird der Kompressor 13' dann abgeschaltet
wenn der Druckluftbehälter 31 ein
vorgegebenen Druck erreicht hat indem die Kupplung 30 durch
ein elektrisch zugeschalteten Strom oder einen Stromimpuls geöffnet wird.
-
Ein
Magnetventil 74'' ermöglicht ein öffnen der
Kupplung 3. Dieses Magnetventil wird vom vorteilhafterweise
auch vom Steuergerät 8 angesteuert. Das
Magnetventil 74'' ist ein stromlos
druckabbauendes also entlüftendes
Ventil. Bei Bestromung des Ventiles 74'' durch
das Steuergerät 8 führt es dem Kupplungsausrückzylinder
Druckmittel, beispielsweise aus dem Druckmittelbehälter 31 zu.
-
Die
Kupplung 30 kann aber auch hydraulisch oder rein elektrisch
durch magnetischen Fluss geöffnet
werden oder elektromotorisch ausgerückt werden.
-
Die
Kupplung 30 ist eine nasse Mehrscheibenkupplung und wird
durch die kraft der Feder 92 geschlossen.
-
Bei
Wegnahme des Stromimpulses schließt diese Kupplung 30.
-
Als
Schalthilfsmittel zum Ausrücken
der Kupplung 30 kann Druckluft oder Hydrauliköldruck verwendet
werden das aus einer Druckquelle, vorzugsweise einem Druckspeicher
oder Druckmittelpumpe stammt, wobei das Druckmittel dann in einen Ausrückkolbenraum
fliest den Kolben eines Ausrückzylinders
betätigt
welcher ziehend oder drückend
gegen die Schließfeder
ein ausrücken
also ein Öffnen der
Kupplung 30 vornimmt.
-
Das
verwendete Druckmittel wird mit einem Elektromagnetventil dem Zylinder 74'' zu geführt oder entnommen.
-
Das
Elektromagnetventil 74', 74'' wird von der Steuerelektronik 8 angesteuert,
welches auch den Druck im Druckluftbehälter 31 überwacht.
-
<Bei hydraulischer
Ausrückung
der Kupplung 30 ist das Ventil 74'' ein
elektrisch steuerbares Hydraulikventil.
-
Der
Elektromotor 2 kann hier als Generator arbeiten und den
Verbrennungsmotor mit antreiben z. B.:; bei Überholvorgängen er kann den Verbrennungsmotor 4 über den
rädereingriff
von dem Zahnrad 20' und
de Zahnrad 75 starten oder falls für den Start des Verbrennungsmotors 4 ein
anderes Übersetzungsverhältnis gefordert
ist kann dieser über
ein hier optional zusätzlich
dargestelltes Starterritzel 12 dauernd im Eingriff mit
der Kurbelwelle 12' steht
und welches über
eine elektrisch zuschaltbare Anlasserkupplung 22 mit dem
Rotor 23 des Elektromotors 2 verbunden werden.
-
Das
Elektromotorengehäuse 81 besteht
hier nur aus einem Statorengehäuse
und einem hinteren Lagerdeckel. Der vordere Lagerdeckel 81' ist vorteilhafterweise
in das Modulare Gehäuse 1'' eingearbeitet, was den Vorteil
einer einfachen Kühlwasserführung mit
sich bringt und eine Lagerkühlung
des Elektromotors 2 ermöglicht.
-
Eine
Kühlung
der Elektromotorenlager durch Anordnung weiterer Kühlkanales
ist möglich.
-
Das
bei geöffnetem
Thermostat 105 vom Motorkühler zufließende abgekühlte Kühlmittel kühlt hier zuerst den Leistungsschalter 33 und
nachfolgend die Statorenwicklung des Elektromotors 2, und danach
fliest das Kühlmittel
den Druckluftverdichterkühlkanälen 84, 87 zur
Kühlung
der Ventilplatte und oder der Zylinderwand zu. Wird der Elektromotor 2 kann
als Aussenläufer
gebaut wird, dann wird ebenso der mit den Wickungen versehene Stator
gekühlt
und der Rotor triebt die Nebenverbraucher und den Verbrennungsmotor
an.
-
Der
Elektromotor 2 kann auch mit einem Zugmittel vom Verrennungsmotor 4 angetrieben
werden und diesen Verbrennungsmotor Starten, dabei werden Riemen,
Zahnriemen oder Gliederketten eingesetzt.
-
Der
Leistungsschalter 33 kann vorteilhafterweise auf dem Statorengehäuse aufmontiert
oder eingearbeitet sein oder müssen
mit dem Modularen Gehäuse 1'' verbunden sein. Idealerweise kann
auch hier der Leistungsschalter 33 seine Verlustwärme durch
Wärmeleitung
in das Gehäuse 1' bzw 81 übertragen.
-
Die
Kabel 86 sind idealerweise als Stanzgitter ausgeführt und
müssen
nur Schutzlackisoliert sein, eine lösbare und separate dichte Steckerverbindung
zwischen Leistungsschalter 33 und Elektromotorenwicklung
entfällt
somit.
-
Hier
dargestellt ist ein zusätzliches
Sperrventil 22' welches
es ermöglicht
bei geöffnetem
Ablassventil 25' die
Druckluftleitung vom Kompressor abzusperren. Dieses zusätzliche
Ventil 22' ist
dann erforderlich wenn der Druckluftkompressor 13' seine angesaugte
Luft von der Druckseite eines Turboladers erhält. Es ermöglicht bei Betätigung ein
Verschließen
der Druckluftförderleitung
im Falle das Ventil 25 geöffnet wird.
-
Ist
ein solches Sperrventil 22' nicht
verbaut, so wird die Luft des Turboladers durch den stehenden Kompressor 13' durchgeblasen
und über
das während
der Regeneration des Filter/Trockners 90 geöffnete Ablassventil 25' ins Freie entweichen,
der Verbrennungsmotor 4 erhält dann zu wenig Luft um schadstoffarm
zu arbeiten.
-
Dass
Sperrventil 22' ist
also auch vorteilhaft vom Steuergerät 8 durch elektrisch
auslösbaren Druckluft
Impulse angesteuert.
-
Beschreibung der 3
-
3 zeigt
eine Anordnung mit einem Elektromotor 2 welcher ein Hohlrotor 23' hat durch welchen
die Antriebswelle 46 eines Nebenverbrauchers des Druckluftkompressors 13' durchschaut.
Der Druckluftkompressor 13' ist
durch eine durch Federkraft geschlossene Kupplung 30 vom
Elektromotor 2 und vom Verbrennungsmotor 4 antreibbar.
-
Der
Elektromotor 2 läuft
dauernd mit dem Motorritzel 20' mit und auch die Lenkhilfepumpe 13 läuft dauernd
mit dem Verbrennungsmotor 4 mit.
-
Ein
Antreiben des Druckluftkompressors 13' bei abgestellten Verbrennungsmotor 4 ist
hier mit dem Elektromotor 2 nicht möglich.
-
Möglich sind
hier das starten des Verbrennungsmotors 4 durch den Elektromotor 2,
wobei der Druckluftkompressor 13' während dieses Vorganges durch
Belüften
des Kolbens 24' abgeschaltet
ist, um den Verdichtungsvorgang hierdurch zu behindern.
-
Die
Lenkhilfepumpe 13'' ist eine regelbare vorteilhafterweise
sogar elektrisch regelbare Lenkhilfepumpe durch einen elektromagnetisch
beeinflussbaren Bypass zwischen der Druckseite und Saugseite.
-
und
diese Lenkhilfepumpe ist dauernd vom Verbrennungsmotor angetrieben
Durch die Welle 46 können
weitere Nebenverbraucher wie z. B. ein Klimakompressor 13''' angetrieben
werden, wobei dann auch dies ein der Leistung regelbar sein müssen, also
z. B. durch elektrisches beeinflussen des Expansionsventiles oder
durch bestromen einer Kupplung 130 Somit kann also bei
geschlossener Kupplung 30 mittels den dem Nebenverbraucher
zugeordneten Nebenverbraucherschalteinrichtung gewählt werden, ob über die
Kupplung 30 der Druckluftkompressor pumpt oder die Klimaanlage
läuft.
-
Bei
langer Autobahnfahrt wird infolge dessen, dass das Bremsen dem Generator 2 überlassen zum
Laden der Batterie 6 wird, welche dann bei Überholvorgängen wieder
entladen wird; die Kupplung 30 durch die Feder nur geschlossen,
wenn Druckluft gebraucht wird, bzw der Kühlmittelkreislauf wird durch
das Betätigen
der elektrisch schaltbaren Kupplung 130 zugeschaltet oder
das Regeln des Expanionsventils gesteuert.
-
Oder
bei Verwendung der Klimaanlage ohne Druckluftbedarf, dann wenn der
Kolben 24' belüftet ist
und die Druckluftverdichtung dadurch außer Kraft gesetzt ist.
-
In
längeren
Ruhephasen bleiben beide Antriebswellen stehen und der Leerlaufleistungsbedarf beider
Nebenverbraucher 13' und 13''' kann
dadurch reduziert um ca 1,5 kW reduziert werden.
-
Auch
diese Anordnung verwendet das Steuergerät 8 zum Schalten der
Kupplung, dem priorisierten verwenden des Elektromotors für unterschiedliche
Fahrsituationen um zum Anpassen der Betriebsweise des Leistungsschalters 33 an
die Fahrdynamikanforderungen. So öffnet das Steuergerät 8 hier
die Kupplung 30 bei ABS oder ESP eingriffen und Schaltet
den Elektromotor 2 bei Überholvorgängen und
Anfahrvorgängen
dazu.
-
Bei
Dauerbremsfahrten oder weiteren Brems bzw. Verzögerungsvorgängen welche länger als
ca. 3 Sekunden dauern wird der Elektromotor 2 vom Steuergerät 8 als
Generator betrieben, und im Falle weiterer angeforderter Bremsleistung
oder bei gefüllter Batterie 6 werden
vom Steuergerät 8 die
Nebenverbraucher 13' und/oder 13''' im
Schubphasenbetrieb dazu geschaltet.
-
Das
Steuergerät 8 kommuniziert
dafür mit den
Bremssteuergeräten,
Klimasteuergeräten, Triebstrangsteuergeräten (=Getriebe
und Verbrennungsmotorsteuergerät)
und dem Tachograph 77, der Klimaanlagensteuerung und dem
Geschwindigkeitssteuergerät über ein
serielles Bussystem. Das Kühlsystem 32 verbindet
auch hier die Kühlung
des Leistungsschalters 33, des Elektromotors 2 und
des Druckluftkompressors 13'.
Eine elektrische Wasserpumpe schont auch hier Bauteile da diese
das modular aufgebaute Nebenverbraucherantriebssystem 1 durch
nach einem heißgefahrenem
Fahrzeug 3 und danach abgestelltem Verbrennungsmotor 4 im
Nachlauf noch kühlen
kann.
-
Auch
hier wird ein gemeinsames Schmierkanalsystem zumindest für Zahnräder 20', 75', 75'', 20' und den Kompressor 13' verwendet,
welches vorteilhaft aus Formdichtungen und im Modularen Gehäuse 1'' vorgegossenen Kanälen besteht.
-
Im
Falle die Wälzlager
des Elektromotors 2 nicht gekapselt sind, werden auch diese
in den Schmiersystem mit eingeschlossen.
-
Beschreibung der 4
-
4 zeigt
ein vom Motorritzel 20' angetriebenes
Hohlrad 20'' in welchem
sich die Kupplung 30 befindet.
-
Diese
Kupplung 30 ist auch hier mittels Federkraft 92 geschlossen
und benötigt
ein elektrisches Signal um geöffnet
zu werden.
-
Es
ist vorteilhaft die Kupplung 30 vom Steuergerät 8 anzusteuern.
-
Die
Lenkhilfepumpe 13'' ist permanent
angetrieben und ist bedarfgeregelt, also eine Verstellpumpe.
-
Beim
Startvorgang des Verbrennungsmotors 4 durch den Elektromotor 2 ist
die Kupplung zu schließen.
-
Bei
geöffneter
Kupplung 30 ist der dargestellte Zweizylinderkompressor 13' auch bei stehendem Verbrennungsmotor 4 durch
den Elektromotor 2 antreibbar.
-
Es
ist also eine Erstbefüllung
der Druckluftbehälter 31 in
dieser Situation möglich.
-
Es
ist auch eine Standkühlung,
eine Standklimatisierung bei stehendem Verbrennungsmotor 4 ohne
zusätzlichen
Elektromotor bei zusätzlichem
betätigen
der Kupplung 130 des Klimakompressors und stehendem Verbrennungsmotor 4 möglich.
-
Hierfür hat das
System eine elektrisch Kühlmittelpumpe 93 welche
beim Starten des Druckluftkompressors 13' mit eingeschaltet wird. Das Steuergerät 8 gibt
hierfür
nach dem erfassen des Behälterdrucks 31 über den
Sensor 37 ein elektrisches Signal ab.
-
Der
Druckluftkompressor 13' hat
Kühlkammern
in der Zylinderwand 87 und eine gekühlte Ventilplatte 84.
-
Wird
keine elektrisch antreibbare Schmierölpumpe bzw. Bypass schmierölpumpe verwendet,
so ist zumindest das Verwenden eines der Bauelemente, für den Aufbau
des Druckluftkompressors 13', wie: – Das Verwenden
von Wälzlagern
im Pleuel; – der
Einbau von Teflon/Keramikkolbenführungen
und Kolbendichtungen, – das
Vertiefen des Öltauchbades im
Kompressorkubelgehäuse
durch eine angehobene Ölrücklaufbohrung 110 oder
das optionale Anbringen eines Ölstandssensors 98 im
Kompressorkurbelgehäuse,
von Vorteil für
diese Funktion der „Erstbefüllung bei
stehendem Verbrennungsmotor”.
-
Beim
Erstbefüllungsvorgang
der Druckluftbehälter 31 mit
dem Elektromotor 2 wird vom Steuergerät 8 durch einlesen
der Daten aus dem elektrisch Schreib/lesespeicher 35 eine
Drehzahl für
den Druckluftkompressor vorgegeben bei welcher der Kompressor 13' einen guten
Wirkungsgrad hat, also wenig Wärme
und Reibung entwickelt und somit wenig geschmiert werden muss.
-
Wird
eine zusätzliche
elektrische Schmierölpumpe
eingebaut, so kann auch diese vom Elektromotor 2 angetrieben
werden.
-
Die
elektrisch Kühlmittelpumpe 93 ist
immer erforderlich bei jeglicher Bauert des Druckluftkompressors 13' und wird vom
Steuergerät 8 elektrisch zugeschaltet.
-
Die
elektrisch Kühlmittelpumpe 93 kann auch
direkt vom Elektromotor 2 angetrieben werden, bzw. durch
eine zusätzlich
Elektrokupplung der Elektromotorenelle 23' zugeschaltet werden.
-
Wird
der Verbrennungsmotor 4 vom Elektromotor 2 gestartet,
so wird der Druckluftkompressor wieder mit Öl aus der Umlaufschmierung
versorgt.
-
Am
Steuergerät 8 ist
zumindest ein elektrisches Magnetventil 113, 114 über eine
elektrische Schaltleitung 112 angeschlossen, welches es
ermöglicht während des
Verbrennungsmotorstartvorganges den Druckaufbau in der Drucklreitung 115 zu
verhindern.
-
Für den Regenerationsvorgang
ermittelt das Steuergerät 8 die
geförderte
Luftmenge als Summe aus der Förderzeit
bei welchen der Verbrennungsmotor 4 den Kompressor 2 antreibt
und der Elektromotor 2 den Druckluftkompressor antreibt.
Ist der Filter 79 gesättigt
also hat die in Summe geförderte
Luftmenge ein vom Steuergerät
vorgegebenen wert erreicht, so wird durch betätigen eines Magnetventiles 116 der Filter 94 regeneriert.
-
Dieser
Vorgang wird unterbrochen wenn eine Schubphase also z. B durch Bergabfahrt
beginnt, dann wird der Kompressor auf Fördern gestellt, sofern der
Behälter 31 noch
Energie aufnehmen kann. Dies wird vom Steuergerät 8 mit dem Drucksensor 37 überprüft.
-
5 zeigt
einen Druckluftkompressor 13' dessen
Kurbeltrieb dauernd angetrieben wird.
-
Der
Elektromotor 2 arbeitet auch hier als Starter für den Verbrennungsmotor 4 und
als Generator zum Laden der Batterie 6.
-
Desweiteren übernimmt
der Elektromotor die Unterstützung
des Verbrennungsmotors in gewissen Fahrmodis greift bei Überholvorgängen und
beim anfahren unterstützend
ein.
-
Die
Elektromotorenwelle 23' ist
dauernd mit dem Zahnrad 75 verbunden. Das Zahnrad 75' dauernd mit
der Kurbelwelle des Druckluftkompressors 13' Der Kompressor wird mittels dem
Kolben 24' in dessen
Leistungsaufnahme gesteuert.
-
Der
Kolben 24' wird
von einem Magnetventil 114 belüftet, welches von der Steuerelektronik 8 angesteuert
wird. Die Steuerelektronik 8 erhält den gemessenen Druck des
Drucksensors 37 welcher den Druck im Druckluftbehälter 31 misst.
Das Steuergerät 8 hat
auch hier einen Anschluss zur anderen Steuergeräten über Anschluss zu einem ein
Datenbussystem 42/34.
-
Das
Steuergerät 8 erhält Daten über den
Betriebszustand der Batterie 6 Das Steuergerät 8 ermittelt
mit dem Leistungsschalter 8 zusammen die Betriebsdaten
des Elektromotors, insbesonders bezüglich dessen Fehlerzustand
und hilfreicher weise auch dessen Temperatur.
-
Die
Pump – und
Leerlaufphase des Druckluftkompressors 31 wird hier durch
das Betätigen
zumindest eines Magnetventiles 114 eingeleitet. Während der
Regenerationsphase wird zumindest ein weiteres Magnetventil von
der Steuerelektronik 8 betätigt welches einen Bypass um
das Rückschlagventil öffnet und
ein abströmen
der Regenerationsluft ins Freie ermöglicht.
-
Von
Vorteil ist auch hier ein einarbeiten von Kühl und oder Schmierkanälen und
Kühlkanälen im Nebenverbraucherantriebssystem
im modularen Gehäuse 1'' Kanäle 32, welche der
gemeinsamen Kühlung
vom Leistungsschalter 33 dem Elektromotor 2 sowie
dem Druckluftkompressor 31 dienen.
-
Das
Steuergerät 8 priorisiert
die Aufgaben der Nebenverbraucher und des Elektromotors 2 und gleicht
diese gegebenenfalls ab mit dem Steuergerät 36 des Verbrennungsmotors
und den Fahrzeugdynamiksteuergeräten
wie ABS, ESP, ASR etc.
-
Das
gemeinsame modulare Gehäuse 1'' der Baueinheit ermöglicht auch
hier einen geschlossenen Bauraum um die Zahnräder 75, 75', 75'' welche den Druckluftkompressor 13', die Lenkhilfepumpe 13''' und
optional einen Klimakompressor antreiben.
-
Durch
diesen geschlossenen Bauraum um die Zahnräder und Lagesratühle ist
eine Schmierung der Zahnräder
gemeinsam mit dem Räderkasten
des Verbrennungsmotors 2 möglich.
-
Auch
dieses Modul dargestellt in der 5 hat zusammengeführte Anschlüsse und
Kanäle
für Kühlmittelzufuhr
und Kühlmittelrücklauf und
die Druckölversorgung.
-
Beschreibung der 6
-
6 zeigt
eine Bauweise des Nebenverbraucherantriebsystems 1, bei
welchem der Elektromotor 2 direkt mit der Welle des Druckluftkompressors 13' verbunden ist.
-
Über eine
Kupplung 30 welche im Hohlrad 75' untergebracht ist kann beim bestromen
des Magnetventiles 74' die
Kupplung 30 gegen die Federkraft der Feder 92 geöffnet werden
und damit den Druckluftkompressorantrieb 46 vom Motorritzel 20' abtrennen.
-
Bei
geöffneter
Kupplung 30 wird der Kompressor ausschließlich vom
Elektromotor 2 angetrieben. Dies ermöglicht wiederum ein Erstbefüllungsvorgang
der Druckluftbehälter 31 bei
stehendem Verbrennungsmotor 4.
-
Auch
hier gelten die spezifischen Besonderheiten für Kühlung und Schmierung des Kompressors
bei stehendem Verbrennungsmotor.
-
Auch
bezüglich
der Druckluftkompressor spezifischen Notlaufeigenschaften und Notlaufschmierung
mit der Ölpumpe 93 gelten
die optionalen Bauelemente wie in 4 beschrieben.
-
Die
Steuerelektronik 8 übernimmt
auch hier auf intelligente Art und Weise das Management für alle Aufgaben
des Hybridantriebes und des Nebenverbraucherantriebs mit allen Besonderheiten.
-
Beschreibung der 8
-
Diese
Modul in 8 baut besonders Kompakt. Das
modulare Gehäuse 1'' realisiert auch hier ein geschlossenes
Gehäuse
um den Räderkasten zum
Antrieb des Elektromotors 2, des Kompressors 13' und der Lenkhilfepumpe 13'' weitere Nebenverbraucher können dem
Elektromotor 2 zugeordnet werden. Im Falle z. B. auch ein
Klimakompressor 13'' angetrieben
werden soll muss der Kompressor auch dann mit dem Abschaltkolben 24' ausgerüstet werden,
der über
ein Ventil 114 vom Steuergerät 8 geschaltet wird,
um bei einsetzendem Kühlvorgang
den Druckluftkompressor 13' drucklos
zu schalten zu können.
Der Kolben 24 wird beim Kühlen belüftet und die Kupplung 130 geschlossen.
Wird zu dem Kühlen auch
noch Luft gebraucht, so wird einfach der Kolben 24' entlüftet.
-
Beim
Schließen
der Kupplung 30 kann Druckluftkompressor 13' und Klimakompressor
vom Verbrennungsmotor 2 angetrieben werden, wobei der Elektromotor 2 während Schubphasen
als Generator arbeiten kann und während Boostphasen z. B. Überholvorgängen oder
Anfahrvorgängen
den Verbrennungsmotor 2 unterstützen kann.
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Ein
Betrieb der Klima oder Kälteanlage
bei stehendem Fahrzeug ist möglich
indem die Kupplung 30 geöffnet wird und der Elektromotor 2 über eine elektrisch
geschlossene Kupplung 130 dem Klimakompressor 13''' antreibt.
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Das
Nebenverbraucherantriebssystem wird auch hier vorzugsweise in allen
Phasen vom Steuergerät 8 gesteuert.
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Ein
optionaler Elektromotorendrehzahlfühler 120 ermöglicht das
messen der Elektromotorendrehzahl, wenn dies nicht mit dem Leistungschalter 33 realisiert
wird.
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Bei
Verwendung des Kurbelwellendrehzahlfühlers 10' und des Drehzahlfühlers 120 lässt sich
die schaltbare Kupplung 30 auf Schleifen also Schlupf überwachen.
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Der
Drehzahlfühler 10' ist auch hier
mit einer Drehrichtungsüberwachung
versehen um den Verbrennungsmotor 4 mittels dem Steuergerät 8 durch den
Elektromotor 4 bei geschlossener Kupplung 30 und
geöffnetem
Kolben 24 schnell starten zu können.
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Während des
Startvorganges ist die Lenkhilfepumpe 13'' abgeregelt
und der Klimakompressor 13''' durch eine Kupplung 130 abgekuppelt.
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Die
Kupplung 130 ist vorzugsweise stromlos offen geschaltet,
und wird durch elektrisches bestromen geschlossen.
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Zwischen
dem Rotor 23 des Elektromotors 2 und der Welle 46 des
Nebenverbrauchers kann auch ein Übersetungsgetriebe 170 eingebaut
werden.
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Beschreiben der 7
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7 zeigt
den Kühlkreislauf
des Nebenverbrauchersystems eingebunden in den Motorenkühlkreislauf
des Verbrnnungsmotors. In 7 ist die Kühlmittelpumpe 93 elektrisch
angetrieben. Sie kann aber auch vom vom Elektromotor 2 elektrisch
angetrieben werden.
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Die
Kühlmittelpumpe 93 kann
als Bypasspumpe eingebaut sein. Das heißt das zur eigentlichen vom
Verbrennungsmotor 4 angetriebene Kühlmittelpumpe 93' diese Pumpe
elektrisch zugeschaltet z. B. bei stehendem Verbrennungsmotor oder
Hoher geforderter Kühlleistung
des Kühlkreislaufes.
Dies ist dann erforderlich
- – wenn der Verbrennungsmotor
steht oder wenn die vom Verbrennungsmotor 4 angetriebene
Kühlmittelpumpe
in der Pumpleistung nicht ausreicht also bei sehr hohen Leistungsanforderungen
an den Verbrennungsmotor 2. Dies entspricht dann einem
zweistufigen Kühlkreislauf,
wodurch weitere Energie eingespart werden kann, da bei normalem
Betrieb des Systems und geringer geforderter Leistung an den Verbrennungsmotor 4 die
el. Kühlmittelpumpe 93 abgeschaltet
bleibt.
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Das
Steuergerät 36 gibt
elektrische Impulse abhängig
von der durch den sensor 11' gemessenen Temperatur
an die Kühlmittelpumpe 93.
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Ein
weiterer Temperatursensor 11'' welcher Vom
steuergerä 8 überwacht
wird und dessen Messwert ein Einschalten der Kühlmittelpumpe 93 ermöglicht,
kann im Leistungschakter 33 angeordnet sein
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Das
Nebenverbraucherantriebssystem 1 wird am Anschluss 32' mit abgekühltem Kühlwasser versorgt
welches am an Anschluss 102 wieder ausströmt. Nachdem
das Kühlmitte
am Anschluss 32' einströmt fliest
es durch den Kühlkanal
des Leistungschalters 33 dann durch den Elektromotor 2 und danach
durch den Druckluftkompressor 13' die Kühlwasserführung wird dabei über Ausbrüche und
eingeformte Kanäle 103 zum
Kompressor 13' geführt.
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Im
Druckluftkompressor 13' fliest
das Kühlwasser
zumindest durch die Kanäle
der Ventilplatte 84, optional durch weitere Kühlkanäle 87 um
die Zylinderwand.
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Danach
fliest das Kühlwasser über Rücklaufkanäle oder
Leitungen dem mindestens 10 fachen Volumenstrom des Verbrennungsmotorkühlwassers zu.
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Im
Kühler 106 wird
das Kühlwasser
abgekühlt
nachdem der Thermostat 105 den Durchfluss vom Kühler 106 zur
Kühlwasserpumpe 93 freischaltet.
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Beschreibung der 8
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8 zeigt
ein Blockschaltbild des Steuergerätes 8 mit zuordenbaren
Besonderheiten.
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Die
Steuerelektronik 8 ist baulich wärmegeschützt bzw. isoliert vom modularen
Gehäuse 1'' montiert.
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Die
Steuerelektronik 8 besteht aus zumindest einem Mikrokontroller 40' zum verknüpfen von im
elektrischen Schreib/Lesepeichers 35, 40'' abgelegten Daten zumindest elektrische
und regelungstechnische Kennwerte Elektromotor 2 und einem
der Nebenverbraucher 13 z. B. den Förderleistungsdaten des Druckluftkompressors 13', der maximalen
zulässige
Luftfiltermenge bzw Lufttrockenmenge ohne Regeneration, außerdem sind
Daten des Verbrennungsmotors 4 wie Baugröße, Grenzdrehzahl
beim Motorstart, etc gespeichert.
-
Weitere
im elektrischen Schreib/Lesepeicher 35, 40'' gespeicherte Daten sind die Übersetzungsverhältnisse
zwischen der Kurbelwelle 12' und
dem Elektromotor 2 und der Kurbelwelle 12' und dem Druckluftkompressor 13', sowie die
Kennwerte der Batterie 6
-
Das
Steuergerät 8 hat
außerdem
einen seriellen Bus-Datenpuffer 8' aus welchem es die aktuellen Betriebswerte
der anderen im Fahrzeug 3 installierten Steuergeräte wie die
des Verbrennungsmotorsteuergerätes 36 und
der Fahrzeugdynamiksteuergeräte
wie ABS. ASR, Getriebesteuerung, dem Tachographen dem Navigationsgerät 35 ausliest.
-
Das
Logik des Steuergeräts 8 ist
in mehrere Blöcke
unterteilt in eine Verbrennungsmotorstartersequenz, eine Generatorsequenz
einer Nebenverbraucherantriebssequenz, einer Hybridsequenz zum Boosten
und Anfahren zur Drehzahlanhebung sowie eine Schubphasensequenz
zum Speicherbetrieb um den Akku 6 und den Druckluftbehälter 31 aufzuladen, und
eine vorgezogene sequenzielle Kühlung
des Fahrgastraumes einzuleiten.
-
Das
besondere an diesem Steuergerät 8 ist dass
es in der Lage ist diese Betriebsweisen zu mischen und abzuwägen welche
Aufgabe für
den Elektromotor 2 und die wichtigste ist wie lange es
sinnvoll ist diese Aufgabe durchzuführen etc.
-
Zeitgleich
muss das Steuergerät
die Nebenverbraucher 13', 13''' synchron
so schalten unter Zuhilfenahme von Ventilen 24, 25, 25' dass der Einsatz des
Elektromotors 2 ohne Nachteile für das Fahrzeug und dessen Betrieb
möglich
ist. Es schaltet also nicht nur den Leistungsschalter 33,
sondern überwacht auch
die Kennwerte der Batterie 6.
-
Das
Steuergerät 8 hat
außerdem
die Möglichkeit
die zumindest den Elektromotor 2 auf Kurzschlüsse oder
Leitungsunterbrechungen und Temperatur zu überwachen und im Fehlerfall
ein elektrisches Signal zur optischen Warnanzeige 91 auszugeben.
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Beschreibung der 9
-
Der
Elektromotor 2 wird hier zum Boosten beim Überholen
zugeschaltet, hat der der Energieinhalt der Batterie 6 einen
errechneten Wert unterschritten indem ein Minimalstand an Spannung
und das Steuergerät 8 polt
den Leistungsschalter so dass nach der Detektion des Ladezustandes
der Batterie 8 der Elektromotor 2 als Generator
arbeitet um die Batterie 6 nachzuladen.
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Für das Umschalten
des Leistungsschalters muss eine Totzeit dt berücksichtigt werden damit ein weiches
umschalten möglich
ist keine Drehmomentstöße auftreten
und die Phasenströme „I„ „zwischen Elektromotorenwicklungen
und den zuordenbaren Halbleitern 4 (GTO's, Thyristoren) auftreten. Nachdem der
Ladevorgang abgeschlossen ist wird der Elektromotor wieder drehmomentunterstützend eingesetzt.
-
Beschreibung der 10
-
10 zeigt
eine Aufgabe des Batterie und Nebenantriebsmanagements des Steuergerätes 8
-
„E1” ist darin
ungefähr
die Energiemenge welche bei einer Erstbefüllung des Druckluftbehälters von
0 bis 6 bar bei stehendem Verbrennungsmotor aus der Batterie 6 zum
Antrieb des Druckluftkomprressors 13' mittels dem Elektromotor 2 benötigt wird.
-
„E2” ist darin
die Energiemenge welche für den
Nachfolgenden Startvorgang des Verbrennungsmotors 4 vorzuhhalten
mit dem Elektromotor 2 als Starter vorzuhalten ist, diese
ist Temperaturabhängig und
von der Baugröße des Verbrennungsmotors 4 abhängig.
-
„E3” ist die
zusätzliche
Energiemenge die erforderlich ist die Druckluftbehälter 31 weiter
bis zum Abschaltdruck ca 12 bar zu füllen.
-
Das
Steuergerät 8 macht
hat in diesem Fall eine nicht hinreichende Energie menge in der
Batterie 6 detektiert. Das Steuergerät 8 geht bei der priorisierung
der Aufgaben in dieser Situation so vor:
Die elektrische Energie
E1 wird aus der Batterie 6 entnommen, die Außenemperatur
wird eingelesen, der Estbefüllungsvorgang
wird dann abgebrochen, hier bei ca 6 bar, dann wenn noch hinreichend
Energie für
einen sicheren Verbrennungsmotorstart 4 vorhanden ist.
Der Fahrer wird mittel elektrischem Signal optisch und/oder akkustisch
benachrichtigt die Erstbefüllung
abgebrochen ist,
-
Der
Fahrer kann nun dem Starterknopf zum Start des Verbrennungsmotors 4 drücken. Das
Steuergerät 36 stellt
die Steller 9, 10 gemäß dem gemessenen aktuellen
Kurbelwinkel und der Außentemperatur
ein und informiert das Steuergerät 8 welches den
Leistungsschalter gemäß dem gespeicherten Starterprofil „S” einschaltet.
-
Der
Verbrennungsmotor läuft
nun an und erreicht nun die Starterendrehzahl ca. 350 Upm,
-
Das
Steuergerät 8 wartet
bis der Verbrennungsmotor weiter bis auf auf Leerlaufdrehzahl ca, 600
Upm angekommen ist, nun schaltet den Elektromotor 2 mittels
der Leistungsschalters 33 auf Generatorbetrieb um und schließt die gegebenenfalls
die Kupplung 30 so, das der Druckluftkompressor 13' vom Verbrennungsmotor 4 angetrieben
werden kann.
-
- 1
- Nebenverbraucherantriebssytem
- 1'
- modulare
Einheit
- 1''
- modulares
Gehäuse
- 2
- Elektromotor
- 2'
- Stromleitungen
- 3
- Fahrantrieb
- 4
- Verbrennungsmotor
- 5
- Batterie
- 6
- Fahrakku
- 6'
- Stromsensor
- 6''
- Spannungssensor
- 7
- elektromagnetische
Aktuatoren
- 8
- Steuergerät
- 9
- Zündhilfeeinrichtung
- 10
- Sensoren
- 10'
- Kurbelwellensensor
- 10''
- Nockenwellensensor
- 10''
- Klopfsensor
- 11
- Klopfsensor
- 11'
- Temperatursensor
(f. Motorenkühlmittel)
- 12
- Starterritzel
- 12'
- Kurbelwelle
- 13
- Nebenverbraucher
- 13'
- Druckluftkompressor
- 13''
- Lenkhilfepumpe
- 13'''
- Klimakompressor
- 14
- Kühlerlüfter, Lüfter
- 15
- Hilfsmittel
- 16
- Magnetspule
- 17
- Gestänge
- 18
- Gabel
- 19
- Umlenkpunkt
- 20
- Schwungrad
- 20'
- Motorritzel
- 21
- Antriebskupplung
- 22
- Anlasserkupplung
- 22'
- Sperrventil
- 23
- Rotor
- 23'
- Elektromotorenwelle
- 23'' 23'''
- Wellende
- 24
- Nebenverbraucherschalteinrichtung
- 24'
- Kolben
- 25
- Magnetventil
- 25'
- Ablassventil
-
-
- 26
- Feder
(Blatt-, Teller-Scheiben) Feder
- 27
- Ausrückelement
(Kolben Elektromotor Elektromagnet)
- 28
- Steueranschluss
für Ausrückelement
- 29
- Getriebe
- 30
- Nebenverbraucherkupplung
(elektopneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder elektromotorisch
betätigbar)
- 30'
- Klimakompressorenkupplung
- 31
- Energiespeicher,
elektrisch hydraulisch oder Pneumatisch
- 31'
- Kühlraum
- 31''
- Kühlraumtemperatursensor
- 32
- Kühlkanal
- 32'
- Kühlmittelzuflussanschluss
- 32''
- Kühlmittelabflussanschluss
- 33
- Leistungsschalter
- 33'
- Kühlrippen
- 34
- el.
Verbindung
- 35
- el.
Datenspeicher
- 36
- Verbrennungsmotorsteuergerät
- 37
- Nebenverbrauchermesseinrichtung (Drucksensor
Temperatursensor)
- 38
- Leitung
- 39
- Leitung
- 40
- Halbleiter/Schalter/Thyristor
- 41
- Fahrdynamiksteuergrät ESP
- 42
- El.
Anschluss
- 43
- ACC
Sensor
- 44
- Antriebsräder
- 45
- Navigationsgerät
- 46
- Nebenverbraucherantriebswelle
- 47
- Getriebe
- 50
- Starterknopf
- 51
- Zündschloss
- 52
- Beladungssensor
- 53
- Niveauregelventil
- 54
- Raddrehzahlsensor
- 55
- Gaspedal
- 56
- Kupplungspedal
- 57
- Dauerbremsschalter
- 58
- Bremspedal
- 59
- Gangvorwahlgeber
- 60
- ACC-Steuergerät
- 61–71
- elektrischer
Geberanschluss
- 72
- Nebenverbraucherantriebsritzel
- 73
- Rückschlagventil
- 74
- Regenerationsmagnetventil
- 74'
- Mgnetventil
- 75,
75', 75''
- Zahnräder
- 76
- Ventilplatte
mit Kühlkanälen
- 77
- Tachograph
- 78
- Ablassventil
- 79
- Filter
- 80
- Stator
- 81
- Elektromotorengehäuse 7
- 85
- Kondensator
- 86
- Schalter/Chopperschalter
- 87
- Kompressorkühlraum
- 88
- Umgebungstemperatursensor
- 90
- Filter
- 91
- Warnanzeige
- 92
- Feder
- 93
- el.
Wasserpumpe
- 93
- Wasserpumpe
- 94
- Ölpumpe
- 95
- Teflonkolbenführung/
- 96
- Wälzlager
- 97
- Tauchbad
- 98
- Ölstandsensor
- 99
- Ölabflussbohrung
- 100
- Ölzuflussbohrung
- 102
- Wassererücklauf
- 103
- Wasserkanal
- 104
- Wasserrohr
- 105
- Thermostat
- 106
- Kühler
- 107
- Ölvorlauf
- 108
- Ölrücklauf
- 109
- Ölpumpe
- 110
- Ölrücklaufbohrung
- 112
- el.
Schaltleitungen
- 120
- Elektromotorendrehzahlfühler
- 130
- el.
Klimakompressorenkupplung
- 135
- Motorenkühlkreislauf
- 150
- Niveauregelung/elektronisch
Regelbar
- 170
- Übersetzungsgetriebe/i
= 2
- 171
- Ventilplatte