DE102009058133A1 - Hybridfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug mit einem Triebstrang (1), der eine Brennkraftmaschine (2), eine Hauptelektromaschine (8), eine Hilfselektromaschine (15), ein Getriebe (5) und mindestens eine Kupplung (3, 14) umfasst.
Um den Betrieb des Hybridfahrzeugs, insbesondere im Hinblick auf den Energieverbrauch und/oder eine sportliche Fahrweise, zu verbessern, ist die Hilfselektromaschine (15) als Starteinrichtung zum Starten der Brennkraftmaschine (2) ausgeführt.
Um den Betrieb des Hybridfahrzeugs, insbesondere im Hinblick auf den Energieverbrauch und/oder eine sportliche Fahrweise, zu verbessern, ist die Hilfselektromaschine (15) als Starteinrichtung zum Starten der Brennkraftmaschine (2) ausgeführt.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Hybridfahrzeug mit einem Triebstrang, der eine Brennkraftmaschine, eine Hauptelektromaschine, eine Hilfselektromaschine, ein Getriebe und mindestens eine Kupplung umfasst. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Hybridfahrzeugs.
- Aus dem
US-Patent US 7,343,193 B2 ist ein Antriebssystem für ein Hybridfahrzeug bekannt, das einen Hauptmotor und einen Hilfsmotor umfasst, die, wenn sie nicht im Betrieb sind, von einem Getriebe und einem Verbrennungsmotor jeweils getrennt werden können. - Aufgabe der Erfindung ist es, den Betrieb eines Hybridfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere im Hinblick auf den Energieverbrauch und/oder eine sportliche Fahrweise, zu verbessern.
- Die Aufgabe ist bei einem Hybridfahrzeug mit einem Triebstrang, der eine Brennkraftmaschine, eine Hauptelektromaschine, eine Hilfselektromaschine, ein Getriebe und mindestens eine Kupplung umfasst, dadurch gelöst, dass die Hilfselektromaschine als Starteinrichtung zum Starten der Brennkraftmaschine ausgeführt ist. Bei der Hauptelektromaschine handelt es sich vorzugsweise um eine elektrische Traktionsmaschine, mit der das Hybridfahrzeug in einem elektrischen Fahrbetrieb angetrieben werden kann. Bei der als Starteinrichtung ausgeführten Hilfselektromaschine handelt es sich vorzugsweise um eine Anlassvorrichtung, die zum Anlassen der Brennkraftmaschine dient, aber nicht zum Antreiben des Hybridfahrzeugs. Das liefert den Vorteil, dass durch die Hauptelektromaschine kein Startdrehmoment zum Starten der Brennkraftmaschine vorgehalten werden muss. Dadurch kann der Elektro-Fahrbereich des Hybridfahrzeugs auf einfache Art und Weise deutlich erweitert werden.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hybridfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Starteinrichtung als Starter-Generator, insbesondere als Riemen-Starter-Generator oder als 12 Volt-Anlasser, ausgeführt ist. Alternativ kann die Starteinrichtung zum Beispiel als Hydraulikantrieb ausgeführt sein.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hybridfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptelektromaschine und die Hilfselektromaschine unterschiedlichen Getriebeeingangswellen eines Doppelkupplungsgetriebes zugeordnet sind. Das Doppelkupplungsgetriebe umfasst zum Beispiel ein erstes Teilgetriebe zum Darstellen der geraden Gänge und ein zweites Teilgetriebe zum Darstellen der ungeraden Gänge. Der Hilfselektromaschine ist vorzugsweise eine separate Kupplung zugeordnet, um die Hilfselektromaschine bei Bedarf von der zugeordneten Getriebeeingangswelle abzukoppeln.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hybridfahrzeugs ist dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Ölpumpe antriebsmäßig mit der Hilfselektromaschine verbunden ist. Die mechanische Ölpumpe dient vorzugsweise zur Versorgung einer Getriebehydraulik.
- Bei einem Verfahren zum Betreiben eines vorab beschriebenen Hybridfahrzeugs ist die oben angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass die Hilfselektromaschine zum Antrieb von mindestens einem Nebenaggregat verwendet wird, wenn die Brennkraftmaschine nicht betrieben wird oder wenn ein mechanischer Antrieb des Nebenaggregats durch die Brennkraftmaschine energetisch ungünstig ist. Damit eröffnen sich neue Freiheitsgrade einer energetisch optimalen Betriebsstrategie des Hybridfahrzeugs.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektromaschine von der Brennkraftmaschine abgekoppelt wird, bevor ein Beschleunigungsvorgang durchgeführt wird. Durch das Abkoppeln der Hilfselektromaschine wird die Motorträgheit reduziert, so dass eine dynamischere Beschleunigung erfolgen kann. Bei der bevorzugten Ausführung der Hilfselektromaschine als Starter-Generator kann mittels der Hilfselektromaschine weiterhin elektrische Energie erzeugt werden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine beziehungsweise die der Hilfselektromaschine zugeordnete Getriebeeingangswelle inklusive der zugehörigen Trägheiten beim Starten durch die Hilfselektromaschine beschleunigt wird, bevor eine der Brennkraftmaschine zugeordnete Kupplung geschlossen wird, um die Brennkraftmaschine durch die Hilfselektromaschine zu starten. Das liefert den Vorteil, dass der Drehimpuls der Hilfselektromaschine für einen schnelleren Start der Brennkraftmaschine genutzt werden kann. Um die Drehimpulskapazität zu erhöhen, kann eine zusätzliche Drehmasse an die Hilfselektromaschine angebunden werden.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass eine beziehungsweise die der Hilfselektromaschine zugeordnete Kupplung beim Schalten und/oder Beschleunigen geöffnet bleibt. Dadurch kann die Synchronbelastung reduziert beziehungsweise eine dynamischere Beschleunigung des Hybridfahrzeugs erreicht werden.
- Für den Fall das die Hilfselektromaschine entsprechend leistungsfähig ausgeführt ist, kann diese auch für einen Dynamikeingriff an der Brennkraftmaschine verwendet werden. So kann eine Drehzahlregelung der Brennkraftmaschine, beispielsweise beim Start oder beim Schalten, und/oder eine Dynamiksteigerung, zur wenigstens teilweisen Kompensation der Trägheit der Brennkraftmaschine, erreicht werden.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
-
1 eine stark vereinfachte Darstellung eines Triebstrangs eines Hybridfahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und -
2 einen Triebstrang eines Hybridfahrzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Doppelkupplungsgetriebe. - In
1 ist ein Triebstrang1 eines Hybridfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine2 stark vereinfacht dargestellt. Die Brennkraftmaschine2 ist über eine Kupplung3 mit einem Getriebe5 koppelbar. Das Getriebe5 ist unter Zwischenschaltung einer Hauptelektromaschine8 mit Antriebsrädern des Hybridfahrzeugs antriebsmäßig verbindbar, wie durch einen Pfeil10 angedeutet ist. - Die Brennkraftmaschine
2 ist über einen Riementrieb12 und unter Zwischenschaltung einer weiteren Kupplung14 mit einer Hilfselektromaschine15 koppelbar. Die Hilfselektromaschine15 ist antriebsmäßig mit einem mechanisch angetriebenen Klimakompressor16 verbunden. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist die Hilfselektromaschine15 als Starteinrichtung oder Anlassvorrichtung für die Brennkraftmaschine2 ausgeführt. Zu diesem Zweck ist die Hilfselektromaschine15 als Riemen-Starter-Generator, als 12-Volt-Anlasser oder als Hydraulikantrieb ausgeführt. - Durch die erfindungsgemäße Anbindung der Hilfselektromaschine
15 an die Brennkraftmaschine2 kann die Hilfselektromaschine15 auf einfache Art und Weise durch die Kupplung14 von der Brennkraftmaschine2 getrennt werden. Das liefert den Vorteil, dass Nebenaggregate, wie der mechanisch angetriebene Klimakompressor16 , durch die Hilfselektromaschine15 angetrieben werden kann, wenn die Brennkraftmaschine still steht und ansonsten kein Antrieb dieser Nebenaggregate erfolgen kann. - Die Nebenaggregate, wie der Klimakompressor
16 , werden auch dann durch die Hilfselektromaschine15 angetrieben, wenn ein rein mechanischer Antrieb der Nebenaggregate energetisch weniger günstig wäre. Durch das Abkoppeln der Hilfselektromaschine15 von der Brennkraftmaschine2 kann darüber hinaus die Motorträgheit reduziert werden, so dass eine dynamischere Beschleunigung durchgeführt werden kann. - In
2 ist ein Triebstrang21 eines Hybridfahrzeugs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Durch einen Pfeil22 ist ein Drehmoment angedeutet, das durch eine Brennkraftmaschine bereitgestellt wird. Der Triebstrang21 umfasst eine Doppelkupplung23 mit einem integrierten Drehschwingungsdämpfer24 . Die Doppelkupplung23 gehört zu einem Doppelkupplungsgetriebe25 , das ein erstes Teilgetriebe26 für die ungeraden Gänge eins, drei, fünf, sieben sowie den Rückwärtsgang und ein zweites Teilgetriebe27 für die geraden Gänge zwei, vier und sechs umfasst. - Das erste Teilgetriebe
26 des Doppelkupplungsgetriebes25 umfasst eine erste Getriebeeingangswelle31 , die über eine erste Kupplung33 der Doppelkupplung23 antriebsmäßig mit der Brennkraftmaschine22 verbindbar ist. Das zweite Teilgetriebe27 umfasst eine zweite Getriebeeingangswelle32 , die als Hohlwelle ausgeführt und über eine zweite Kupplung34 der Doppelkupplung23 antriebsmäßig mit der Brennkraftmaschine22 verbindbar ist. - Die beiden Teilgetriebe
26 und27 des Doppelkupplungsgetriebes25 sind antriebsmäßig mit einer Antriebsachse36 verbindbar, über die, wie durch Pfeile37 ,38 angedeutet ist, ein Drehmoment in Antriebsräder des Hybridfahrzeugs eingeleitet werden kann. Durch einen weiteren Pfeil39 ist angedeutet, dass das Doppelkupplungsgetriebe25 antriebsmäßig mit einer weiteren Achse des Hybridfahrzeugs verbunden sein kann. - Der Triebstrang
21 umfasst des Weiteren eine Hauptelektromaschine48 , die über Zahnräder51 ,52 drehfest mit der zweiten Getriebeeingangswelle32 verbunden ist. Die Hauptelektromaschine48 ist, wie die Hauptelektromaschine8 bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel, als Traktionsmotor zum Antrieb der Antriebsräder des Hybridfahrzeugs ausgeführt. Die Hauptelektromaschine48 ;8 ist vorzugsweise als Hochvolt-Elektromaschine ausgeführt. - Über eine Kupplung
54 ist die erste Getriebeeingangswelle31 des Doppelkupplungsgetriebes25 mit einer Hilfselektromaschine55 koppelbar. Die Hilfselektromaschine55 ist antriebsmäßig mit mindestens zwei Nebenaggregaten56 ,58 verbunden. Bei dem Nebenaggregat56 handelt es sich vorzugsweise um einen mechanisch angetriebenen Klimakompressor. Bei dem Nebenaggregat58 handelt es sich vorzugsweise um eine mechanisch angetriebene Ölpumpe. Die Ölpumpe58 dient vorzugsweise zur Versorgung einer Getriebehydraulik mit Hydrauliköl. - Zum Starten der Brennkraftmaschine werden die Getriebeeingangswellen
31 ,32 vom Kraftfluss zu den Antriebsrädern des Hybridfahrzeugs getrennt. Die erste Kupplung33 der Doppelkupplung23 wird geschlossen, um die erste Getriebeeingangswelle31 antriebsmäßig mit der Brennkraftmaschine zu verbinden. - Die Getriebeeingangswelle
31 inklusive aller Trägheiten wird für einen Schwungstart mit Hilfe der Hilfselektromaschine55 beschleunigt, bevor die erste Kupplung33 geschlossen wird. Dadurch kann der Drehimpuls für einen schnelleren Start der Brennkraftmaschine benutzt werden. Um die Drehimpulskapazität zu erhöhen, kann eine zusätzliche Drehmasse an die Hilfselektromaschine55 angebunden werden. - Während eines Schaltvorgangs beziehungsweise während eines Beschleunigungsvorgangs wird die Kupplung
54 vorzugsweise geöffnet, um die Synchronbelastung gering zu halten beziehungsweise um eine dynamische Fahrzeugbeschleunigung zu erzielen. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- US 7343193 B2 [0002]
Claims (8)
- Hybridfahrzeug mit einem Triebstrang (
1 ;21 ), der eine Brennkraftmaschine (2 ), eine Hauptelektromaschine (8 ;48 ), eine Hilfselektromaschine (15 ;55 ), ein Getriebe (5 ;25 ) und mindestens eine Kupplung (3 ,14 ;23 ,54 ) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektromaschine (15 ;55 ) als Starteinrichtung zum Starten der Brennkraftmaschine (2 ) ausgeführt ist. - Hybridfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Starteinrichtung als Starter-Generator, insbesondere als Riemen-Starter-Generator oder als 12 Volt-Anlasser, ausgeführt ist.
- Hybridfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptelektromaschine (
48 ) und die Hilfselektromaschine (55 ) unterschiedlichen Getriebeeingangswellen (31 ,32 ) eines Doppelkupplungsgetriebes (25 ) zugeordnet sind. - Hybridfahrzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Ölpumpe (
58 ) antriebsmäßig mit der Hilfselektromaschine (55 ) verbunden ist. - Verfahren zum Betreiber eines Hybridfahrzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektromaschine (
15 ;55 ) zum Antrieb von mindestens einem Nebenaggregat (16 ;56 ,58 ) verwendet wird, wenn die Brennkraftmaschine (2 ) nicht betrieben wird oder wenn ein mechanischer Antrieb des Nebenaggregats (16 ;56 ,58 ) durch die Brennkraftmaschine (2 ) energetisch ungünstig ist. - Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfselektromaschine (
15 ;55 ) von der Brennkraftmaschine (2 ) abgekoppelt wird, bevor ein Beschleunigungsvorgang durchgeführt wird. - Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine beziehungsweise die der Hilfselektromaschine (
55 ) zugeordnete Getriebeeingangswelle (31 ) inklusive der zugehörigen Trägheiten beim Starten durch die Hilfselektromaschine (55 ) beschleunigt wird, bevor eine der Brennkraftmaschine (2 ) zugeordnete Kupplung (54 ) geschlossen wird, um die Brennkraftmaschine (2 ) durch die Hilfselektromaschine (55 ) zu starten. - Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine beziehungsweise die der Hilfselektromaschine (
15 ;55 ) zugeordnete Kupplung (14 ;54 ) beim Schalten und/oder Beschleunigen geöffnet bleibt.
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Applications Claiming Priority (1)
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