DE2943554C2 - - Google Patents

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DE2943554C2
DE2943554C2 DE2943554A DE2943554A DE2943554C2 DE 2943554 C2 DE2943554 C2 DE 2943554C2 DE 2943554 A DE2943554 A DE 2943554A DE 2943554 A DE2943554 A DE 2943554A DE 2943554 C2 DE2943554 C2 DE 2943554C2
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Germany
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Paulus Dipl.-Ing. Heidemeyer
Werner 3180 Wolfsburg De Zantopp
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HEIDEMEYER, PAULUS, DIPL.-ING., 38442 WOLFSBURG, D
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Volkswagen AG
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    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antrieb für Fahrzeuge, insbe­ sondere Kraftfahrzeuge, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art sowie Verfahren zum Betrieb solcher Hybrid-Antriebe.
Hybrid-Antriebe dieser Art sind beispielsweise aus der DE-OS 21 33 485 sowie aus der CH-PS 2 22 098 bekannt. Hybrid-Antriebe dieser Art weisen gegenüber solchen Hybrid-Antrieben, bei denen ein die Antriebsachse antreibender Elektromotor wahlweise aus einem elektrischen Energie­ speicher oder durch einen von einer Brennkraftmaschine angetriebenen elektrischen Generator gespeist wird, den wesentlichen Vorteil auf, daß eine einzige elektrische Maschine zugleich als Antriebsmotor, als Generator zum Laden des elektrischen Energiespeichers oder auch als Anlaßmotor für die Brennkraftmaschine Verwendung findet. Brenn­ kraftmaschine, Elektromaschine und Antriebsachse des Fahrzeuges sind bei solchen Hybrid-Antrieben in Reihe geschaltet, wobei zwischen Brenn­ kraftmaschine und Elektromaschine einerseits sowie zwischen Elektro­ maschine und Antriebsachse andererseits je eine Trennkupplung zwischen­ geschaltet ist, wobei je nach Bedarf entweder keine, nur eine von beiden oder beide Trennkupplungen in Eingriff sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Betriebsverhalten eines Hybrid-Antriebs der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu verbessern und gleichzeitig dessen Kraftstoffverbrauch zu senken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Patentanspruchs 1 gelöst. Wesentliche und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Dadurch, daß die Brennkraftmaschine erfindungsgemäß ohne Schwungrad ausgebildet und die für ihren Betrieb erforderliche Schwungmasse integrierter Bestandteil der rotierenden Massen des Antriebes zwischen den Trennstellen der beiden Trennkupplungen ist, ergibt sich nicht nur eine für das Beschleunigen und für den Energieverbrauch des Gesamtfahrzeuges an sich bereits vorteilhafte Gewichtsreduzierung, sondern auch die Möglichkeit, die Brennkraftmaschine während der Fahrt in geeigneten Betriebsphasen periodisch ab- und wieder zuzuschalten, was mit einer weiteren, wesentlichen Kraftstoffreduzierung verbunden ist. Durch die schwungradlose Ausbildung der Brennkraftmaschine bleibt diese zum einen nahezu unverzögert stehen, wenn die Trennkupplung zwischen Brennkraftmaschine und Elektromaschine außer Eingriff gebracht wird, und zum anderen kann sie danach durch Wiederankuppeln an die rotierende Elektromaschine aufgrund ihrer geringen Massen im wesent­ lichen ruckfrei wieder angeworfen werden. Das Zusammenarbeiten der Elektro- sowie der Brennkraftkomponente erfolgt effektiver und spon­ taner. Durch die vorgeschlagene Ausbildung des Hybrid-Antriebs ergeben sich für diesen einige besonders vorteilhafte Betriebsverfahren. So ist es in vorteilhafter Weise möglich, in energiesparender- und umwelt­ freundlicher Weise ausschließlich mit der Elektromaschine anzufahren und die Brennkraftmaschine erst nach Erreichen einer Mindestdrehzahl unter Einsatz der in den rotierenden Massen zwischen den beiden Trenn­ kupplungen gespeicherten kinetischen Energie anzuwerfen und sehr schnell auf die Drehzahl der Elektromaschine zu beschleunigen. Das Schwungrad der Brennkraftmaschine eines aus Brennkraftmaschine und Elektromaschine aufgebauten Hybrid-Antriebs durch die Masse des Läuferteils der Elektro­ maschine zu ersetzen, ist an sich bereits bekannt (DE-OS 24 00 760). Bei dieser bekannten Anordnung ist die Elektromaschine als Scheiben­ läufer-Motor aufgebaut, der nicht nur als elektrischer Antriebsmotor wirkt, sondern gleichzeitig Kupplungsaufgaben übernimmt. Im Gegensatz zum Anmeldungsgegenstand besteht der entscheidende Unterschied, daß dort die mit der Brennkraftmaschine zusammenwirkende Schwungmasse der Elektromaschine in das brennkraftmaschinenseitige Kupplungsteil (der Elektromaschine) integriert ist, so daß auch beim Trennen der als Kupplung wirkenden Elektromaschine die Schwungmasse stets mit der Brennkraftmaschine starr verbunden bleibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.
In der einzigen Figur ist in stark schematisierter Weise ein Hybrid- Antrieb in Reihenanordnung mit der zugehörigen Regelungsanordnung dargestellt.
Bei diesem Antrieb ist die Brennkraftmaschine mit 1, die Elektromaschine mit 2 und die angetriebene Achse des Fahrzeuges mit 6 beziffert. Die Läuferwelle der mit einem elektrischen Energiespeicher 7 elektrisch verbundenen Elektromaschine 2 ist über eine erste Trenn­ kupplung 5 und über ein Übersetzungsgetriebe 3 mit der angetriebenen Achse 6 sowie über eine zweite Trennkupplung 4 mit der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine 1 verbunden. Nach den betrieblichen Erforder­ nissen und/oder dem Wunsch des Fahrzeugführers können die beiden Trennkupplungen 4 bzw. 5 mittels der nur schematisch angedeuteten Stellglieder 17 bzw. 18 in und außer Eingriff gebracht werden. Mit Vorteil können dabei elektro-pneumatische Stellglieder 18 eingesetzt werden, welche über Magnetventile 17 o. ä. angesteuert werden.
Die Brennkraftmaschine 1 ist ohne das sonst übliche Schwungrad aus­ gebildet. Die für den Betrieb der Brennkraftmaschine zwingend er­ forderliche Schwungmasse ist in die rotierenden Massen des Antriebs zwischen den Trennstellen der beiden Trennkupplungen 4 und 5 integriert worden. Je nach den baulichen Gegebenheiten kann die erforderliche Schwungmasse zumindest teilweise im rotierenden Teil der Elektromaschine 2 oder aber zumindest teilweise im mit der Elektromaschine verbundenen Teil zumindest einer der beiden Trennkupplungen 4 bzw. 5 integriert sein. Im allgemeinen dürfte jedoch die rotierende Läufermasse der Elektromaschine 2 bereits für einen ordnungsgemäßen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 ausreichen. Die schwungradlose Ausbildung der Brennkraftmaschine bedeutet, daß diese infolge ihrer geringen Masse sehr schnell und ruckfrei aus dem Stillstand heraus auf eine be­ stimmte Drehzahl beschleunigt werden kann, also sehr spontan reagiert. Andererseits bleibt sie bei Leerlast und Fortfall der wirksamen Schwung­ masse selbst bei eingeschalteter Zündung und ausreichender Kraftstoff­ zufuhr nahezu unverzögert stehen. Das gilt ebenfalls für Motoren mit nicht dauernd positivem Drehkraftdiagramm. Bei Motoren mit dauernd positivem Drehkraftdiagramm, z. B. bei 6-Zylinder-Motoren, wird mit Vorteil die Kraftstoffzufuhr unterbrochen. Ein Nichtabschalten der Zündung während des Stillsetzvorganges auf die Drehzahl Null hat dabei den entscheidenden Vorteil, daß keine unverbrannten Kraftstoffanteile oder höhere Schadstoffemissionen erzeugt werden.
Um das Zusammenspiel der einzelnen Stell-, Schalt- und Steuerglieder aufeinander abzustimmen und miteinander zu koordinieren, ist eine zentrale elektronische Regeleinrichtung 11 vorgesehen, die im Aus­ führungsbeispiel lediglich schematisch angedeutet ist. Diese zen­ trale elektronische Regeleinrichtung führt entsprechend den ihr zu­ geführten Steuersignalen und/oder Istwert- bzw. Sollwert-Signalen den Stellgliedern 17, 18 der beiden Trennkupplungen sowie den Stell- und Steuergliedern 14, 15, 16 der Brennkraftmaschine 1 bzw. der Elektromaschine 2 zu deren Betätigung bzw. Aussteuerung notwendige Steuersignale zu.
Das Anfahren des mit dem Hybrid-Antrieb ausgerüsteten Fahrzeuges er­ folgt in bekannter Weise ausschließlich mit Hilfe der Elektromaschine 2, wozu die zweite Trennkupplung 4 durch entsprechende Steuerungs­ maßnahmen außer Eingriff gebracht ist. Der dadurch von ihrer Schwung­ masse getrennten Brennkraftmaschine 1 wird während dieses Anfahrvor­ ganges zumindest kein Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter 23 zuge­ führt. Im allgemeinen wird auch die Zündung noch ausgeschaltet bleiben. Je nach Art der eingesetzten Elektromaschine sowie der gewählten Regelungsart - eine Feldregelung oder kombinierte Anker/Feld­ regelung - werden während des Anfahrvorganges entweder nur die zweite Trennkupplung 4 oder aber beide Trennkupplungen 4 und 5 außer Eingriff gebracht. Im ersten Falle ist die Elektromaschine 2 über die in Eingriff befindliche erste Trennkupplung 5 sowie das Getriebe 3 mit der Antriebsachse 6 verbunden, so daß sie - aus­ gehend vom Stillstand - unter Last hochlaufen muß. Da ist nur bei Vorliegen einer Ankerstrom- bzw. Ankerspannungsregelung möglich. Im zweiten Falle, wenn beide Trennkupplungen außer Eingriff gebracht sind, wird allein die Elektromaschine 2 aus dem Stillstand heraus hochgefahren, also im Leerlauf, da sie von der Antriebsachse 6 ge­ trennt ist. In diesem Falle ist es auch möglich, die Drehzahl der Elektromaschine in bekannter Weise mittels einer reinen Feldregelung zu verstellen, da der untere Drehzahlbereich lastfrei entsprechend der Maschinenkennlinie durchlaufen wird. Wenn das Fahrzeug anschließend rein elektrisch angetrieben werden soll, wird nach Hochlaufen der Elektromaschine 2 die erste Trennkupplung 5 in Eingriff gebracht und damit die Verbindung zwischen Antriebsachse 6 und der motorisch arbei­ tenden Elektromaschine hergestellt. Die gewünschte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges wird in gewohnter Weise durch Betätigung eines Fahr­ pedals 8 eingestellt, welches der zentralen elektronischen Regelein­ richtung 11 über eine nur schematisch dargestellte elektrische Schalt­ vorrichtung 20 ein der Fahrpedal-Auslenkung proportionales Steuersignal zugeführt. Die zentrale elektronische Regeleinrichtung 11 bildet daraus ein entsprechendes Stellsignal für die Steuereinrichtung 16 der Elektro­ maschine 2. Durch Einsatz eines mit der ersten Trennkupplung 5 zu­ sammenwirkenden mechanischen Schaltgetriebe oder eines stufenlosen Getriebes kann die Anpassung und die Abstimmung zwischen Elektro­ maschine und Antriebsachse weiter verbessert bzw. verfeinert werden.
Der Antrieb des Fahrzeuges ausschließlich mittels der Elektromaschine 2 erfolgt mit Vorteil auf solchen Strecken, auf denen es auf geringe Emissionen und möglichst geräuschfreies Fahren ankommt, z. B. im inner­ städtischen Verkehr. Hierbei werden alle Vorteile des reinen Elektrobe­ triebes ausgenutzt, d. h. insbesondere auch, daß beim Abbremsen des Fahr­ zeuges in bekannter Weise zunächst eine Umsteuerung der Elektro­ maschine aus dem motorischen in den generatorischen Betrieb erfolgt, um zumindest einen Teil der abzubremsenden kinetischen Energie des Fahrzeuges in Form elektrischer Energie in den elektrischen Energie­ speicher 7 zurückzuspeisen. Das Bremspedal 19 des Fahrzeuges ist zu diesem Zweck in an sich bekannter Weise sowohl mit einem Hauptbrems­ zylinder 21 eines üblichen hydraulischen Bremssystems des Fahrzeuges als auch mit einer elektrischen Schalteinrichtung 22 verbunden, mit der bei Betätigung des Bremspedals über die zentrale elektronische Regeleinrichtung 11 eine Umsteuerung der Elektromaschine in ihren generatorischen Betrieb bewirkt wird, wobei Hauptbremszylinder 21 und elektrische Schalteinrichtung 22 so abgestimmt und angeordnet sind, daß zunächst nur die elektrische Schalteinrichtung und erst später der Hauptbremszylinder wirksam wird. Die elektrische Schalteinrichtung 22 kann dabei mit Vorteil so ausgebildet sein, daß der elektronischen Schalteinrichtung 11 ein mit dem Druck des Bremspedals 19 zunehmendes Steuersignal zugeführt wird, welches zunächst die Umsteuerung in den Ge­ neratorbetrieb und danach das Ineingriffbringen der zweiten Trennkupplung bewirkt. Wenn nach erfolgtem rein elektrischen Anfahren zu einem späteren Zeit­ punkt, wenn eine Mindestdrehzahl der zwischen den beiden Trenn­ kupplungen 4 und 5 wirksamen Schwungmassen erreicht ist, die Brenn­ kraftmaschine 1 - alleine oder im Zusammenwirken mit der Elektro­ maschine 2 - als Antriebsmaschine eingesetzt werden soll, dann wird nach entsprechender Befehlsgabe des Fahrzeughalters von der zentralen elektronischen Regeleinrichtung 11 bei eingeschalteter Zündung sowie bei entsprechender Kraftstoffzufuhr zum Gemischbildner 14 die zweite Trennkupplung 4 in Eingriff gebracht, wodurch die Brennkraftmaschine 1 gestartet und aufgrund ihrer geringen Massen sehr schnell auf die Dreh­ zahl der Elektromaschine hinaufbeschleunigt wird. Je nach den An­ forderungen der gefahrenen Strecke und der Umwelt hat der Kraftfahrzeug­ lenker nun die Möglichkeit nach Bedarf oder nach Wunsch entweder gleich­ zeitig die Brennkraftmaschine 1 und die dazu in Reihe liegende Elektro­ maschine 2 als Antriebsmaschine auszunutzen, oder nur noch mit der Brennkraftmaschine 1 als Antriebsmaschine weiterzufahren. Bei anstei­ gender Fahrbahn und/oder bei Beschleunigungsphasen wird die Elektro­ maschine 2 in bekannter Weise - ein Drehmoment addierend - elektromo­ torisch, d. h. als gleichzeitig wirkende Antriebsmaschine, und auf Gefällestrecken und/oder bei Verzögerungsphasen - den elektrischen Energiespeicher 7 speisend - generatorisch betrieben werden. Falls der elektrische Energiespeicher 7 bereits seine volle Speicher­ kapazität aufweist, ist es natürlich auch möglich, die Elektro­ maschine 2 elektrisch vom elektrischen Energiespeicher 7 zu trennen und den rotierenden Läufer lediglich als Schwungmasse für die Brenn­ kraftmaschine 1 auszunutzen.
Mit Vorteil ist es möglich, das der Brennkraftmaschine 1 sowie der Elektromaschine 2 zugeordnete gemeinsame Fahrpedal 8 so auszubilden, daß innerhalb eines ersten Betätigungsbereiches I nur die eine der beiden Maschinen als Antriebsmaschine wirksam ist und daß innerhalb eines daran anschließenden zweiten Betätigungsbereiches II beide Maschinen gleichzeitig als Antriebsmaschinen wirksam sind. Dazu ist das Fahrpedal 8 im Ausführungsbeispiel mit einer schematisch ange­ deuteten elektrischen Schaltvorrichtung 20 ausgerüstet, deren Ausgangs­ signale der elektronischen Regeleinrichtung 11 als Steuersignale zuge­ führt sind. Die zwei vorerwähnten Betätigungsbereiche des Fahrpedales 8 können z. B. so gewählt sein, daß im Betätigungsbereich I nur die Elektromaschine 2 als Elektromotor wirksam ist, und im Betätigungs­ bereich II sowohl die Brennkraftmaschine als auch die Elektromaschine motorisch wirksam sind. Um die Variationsmöglichkeiten bezüglich des Einsatzes der Brennkraftmaschine sowie der Elektromaschine des Hybrid- Antriebes noch besser ausnutzen zu können, ist ein z. B. manuell be­ tätigbarer elektrischer Lastsystem-Umschalter 13 vorgesehen, welcher mit der zentralen elektronischen Regeleinrichtung 11 in Verbindung steht und durch dessen Betätigung die Zuordnung des ersten Betätigungs­ bereiches I des Fahrpedals 8 zur Brennkraftmaschine 1 bzw. zur Elektro­ maschine 2 vertauscht wird, wodurch sich in einfacher Weise die Möglich­ keit eröffnet, daß Fahrzeug im Bedarfsfalle zunächst mit der Brennkraft­ maschine zu betreiben.
Soll das Fahrzeug zunächst nur mit der Brennkraftmaschine 1 betrieben werden, dann wird diese in der Weise gestartet, daß bei außer Eingriff befindlichen Trennkupplungen 4 und 5 zunächst die Elektromaschine 2 auf eine Mindestdrehzahl beschleunigt wird und daß danach bei ein­ geschalteter Zündung sowie zugeschalteter Kraftstoffzufuhr zum Ge­ mischbildner 14 die zweite Trennkupplung 4 in Eingriff gebracht wird, wodurch die Brennkraftmaschine 1 gestartet wird. Da sie selbst schwungradlos ausgeführt ist, wird sie sehr schnell auf die Drehzahl der Elektromaschine beschleunigt. Wenn die Brennkraftmaschine 1, wie eben geschildert, bei stillstehendem Fahrzeug angelassen wird, ist es - zumindest bei Einsatz eines mechanischen Schaltgetriebes sowie eines stufenlosen Getriebes - erforderlich, die erste Trennkupplung 5 als Anfahrkupplung auszubilden, um das Fahrzeug aus dem Stillstand heraus zu beschleunigen. Mit Vorteil wird in diesem Falle die erste Trennkupplung als elektronisch regelbare Anfahrkupplung ausgebildet. In diesem Falle ist getriebe- sowie maschinenseitig der ersten Trenn­ kupplung 5 je eine Drehzahl-Erfassungsvorrichtung 9 bzw. 10 vorgesehen, deren Meßsignale n 1 und n 2 sowie zusätzlich ein Lastsignal der zentralen elektronischen Regeleinrichtung 11 als Istwerte zugeführt werden und von dieser nach Betätigung des Getriebeschalt- bzw. Wählhebels 12 des Ge­ triebes 3 in geeignete Stellsignale für das der Trennkupplung 5 zuge­ ordnete Stellglied 17/18 umgeformt werden, wodurch die erste Trenn­ kupplung 5 in bei Anfahrkupplungen üblicher Weise zum Eingriff gebracht wird.
Die durch die schwungradlose Ausführung der Brennkraftmaschine 1 be­ gründeten spontanen Reaktionen auf Regelungsmaßnahmen machen sich be­ sonders vorteilhaft dann bemerkbar, wenn die Brennkraftmaschine bei fahrendem Fahrzeug zwecks Kraftstoffverbrauchssenkung in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrzeuges periodisch ab- und wieder zuge­ schaltet wird. Mit Vorteil kann nämlich bei solchen Betriebszuständen, in denen die zwischen den beiden Trennkupplungen 4 und 5 konzentrierte Schwungmasse der Brennkraftmaschine mit einer oberhalb einer Mindest­ drehzahl liegenden Drehzahl umläuft und in welchen die Brennkraft­ maschine das Fahrzeug nicht antreibt, d. h. im Schubbetrieb, zumin­ dest die zweite Trennkupplung 4 zwischen Brennkraftmaschine und Elektro­ maschinen außer Eingriff gebracht werden, wodurch die schwungradlose Brennkraftmaschine nahezu unverzögert stehenbleibt und andererseits die kinetische Energie der die Motorschwungmasse bildenden Drehmassen er­ halten bleibt. Dabei wird von der zentralen elektronischen Regeleinrichtung 11 gleichzeitig einer­ seits die Kraftstoffzufuhr zum Gemischbildner 14 unterbrochen und andererseits, sofern dies noch nicht geschehen ist, die Elektro­ maschine 2 elektrisch vom elektrischen Energiespeicher 7 getrennt. Sowie die Drehzahl der Schwungmasse auf die vorerwähnte Mindest­ drehzahl abgesunken ist, wird die zweite Trennkupplung 4 wieder in Eingriff gebracht und die Kraftstoffzufuhr zum Gemischbildner 14 wieder hergestellt, wodurch die Brennkraftmaschine in vorerwähnter Weise gestartet wird, ohne daß dabei im Fahrzeug ein den Komfort mindernder Ruck spürbar wird. Es ist natürlich auch denkbar, während dieser Betriebsphase nicht nur die zweite Trennkupplung 4, sondern gleichzeitig auch die erste Trennkupplung 5 außer Eingriff zu bringen.
Das Aus- und Wiedereinschalten der Brennkraftmaschine kann vorteil­ hafterweise dadurch geschehen, daß die zweite und ggf. auch die erste Trennkupplung 4 bzw. 5 selbsttätig außer Eingriff gebracht und die Brennkraftmaschine 1 durch Sperren der Kraftstoffzufuhr ausge­ schaltet wird, wenn das Fahrpedal 8 nicht betätigt wird, und daß die zweite Trennkupplung wieder in Eingriff gebracht und die Kraftstoffzufuhr wieder hergestellt wird, wenn das Fahrpedal wieder betätigt wird. Wenn insbesondere das Wiedereinschalten der Brennkraftmaschine über die Betätigung des Fahrpedals 8 veranlaßt wird, ist es in vorteilhafter Weise auch möglich, durch entsprechende Regelungsmaßnahmen dafür zu sorgen, daß die Schwungmassendrehzahl nicht unter die vorerwähnte Mindestdrehzahl absinkt. Das kann in der Weise geschehen, daß die Elektromaschine 2, wenn sowohl die erste als auch die zweite Trenn­ kupplung außer Eingriff gebracht ist, beim Absinken der Schwungmassen­ drehzahl auf die Mindestdrehzahl selbsttätig an den elektrischen Energiespeicher 7 angeschaltet, im Motorbetrieb auf eine oberhalb der Mindestdrehzahl liegende Drehzahl hochgefahren und sodann wieder vom elektrischen Energiespeicher abgeschaltet wird. Es ist bei außer Ein­ griff befindlichen Trennkupplungen auch möglich, die Elektromaschine 2 während dieser Zeit ständig am elektrischen Energiespeicher 7 ange­ schlossen zu lassen und im Motorbetrieb mit einer etwas oberhalb der Mindestdrehzahl liegenden Drehzahl zu betreiben. Die dabei auf­ tretenden Verluste sind sehr gering, da die Elektromaschine hierbei praktisch im Leerlauf betrieben wird.
Zweckmäßigerweise wird der Energieinhalt des elektrischen Energie­ speichers 7 kontinuierlich überwacht und beispielsweise über eine Anzeigevorrichtung 24 dem Fahrer signalisiert. Über die zentrale elektronische Regeleinrichtung 11 ist es möglich, z. B. in den Be­ triebsphasen, in denen das Fahrzeug ausschließlich mit der Elektro­ maschine angetrieben wird, bei Absinken des Energieinhalts auf einen Mindestwert selbsttätig die Brennkraftmaschine 1 zuzuschalten und die Elektromaschine 2 aus ihrem motorischen Betrieb herauszusteuern und je nach den Anforderungen der Fahrstrecke entweder zur Aufladung des Energiespeichers in den generatorischen Betrieb umzusteuern oder aber elektrisch vom elektrischen Energiespeicher 7 abzutrennen. Diese kontinuierliche Überwachung des Energieinhalts des elektrischen Energiespeichers ist wichtig, weil die Elektromaschine 2 nicht nur als Antriebsmaschine, sondern insbesondere auch als Anlaßmaschine für die Brennkraftmaschine benötigt wird und mindestens sichergestellt sein muß, daß die Elektromaschine zum Anlassen der Brennkraftmaschine aus dem Stillstand heraus auf die benötigte Mindestdrehzahl beschleunigt werden kann.
Von Vorteil ist es auch, den Treibstoffvorrat im Kraftstoffbehälter 23 kontinuierlich zu überwachen und bei dessen Absinken auf einen Mindestwert die Brennkraftmaschine 1 unter Trennung der zweiten Trenn­ kupplung 4 abzuschalten und die Elektromaschine 2 in den motorischen Betrieb zu steuern, wenn dieser nicht bereits vorliegt.
Insbesondere auf längeren Gefällestrecken nützt man gerne die Brems­ wirkung der Antriebsmotoren aus, um die eigentliche Bremsanlage des Fahrzeuges nicht zu überlasten. Um diese Möglichkeit des Motorbremsens auf Gefällestrecken zu erhalten, ist es möglich, auf die elektronische Regeleinrichtung 11 eine z. B. manuell betätigbare, nicht weiter dar­ gestellte elektrische Schaltvorrichtung einwirken zu lassen, mittels der das selbsttätige Außereingriffbringen der beiden Trennkupplungen 4 und 5 sowie das selbsttätige Abschalten der Brennkraftmaschine erforderlichenfalls oberhalb einer Mindestdrehzahl willkürlich blockiert werden kann.
Der Vollständigkeit halber sei auch darauf hingewiesen, daß als Übersetzungsgetriebe auch ein automatisches Getriebe eingesetzt werden kann. In Verbindung mit der Trennkupplung 5 ergibt sich hierbei der wesentliche Vorteil, daß das Fahrzeug im Gegensatz zu üblichen Fahrzeugen mit automatischem Getriebe im Stand keinerlei Kriechneigung besitzt. Insgesamt ergibt sich infolge der vorge­ sehenen Maßnahmen ein Fahrzeug mit Hybrid-Antrieb, das sich durch eine besonders gute Regelspontanität und einen besonders geringen Kraftstoffverbrauch auszeichnet, der nicht nur durch die besondere Art der Betriebsweise, sondern auch durch die bewußte Einsparung von Gewicht durch Ausnutzung der sowieso vorhandenen Schwungmassen als Schwungrad für die Brennkraftmaschine begründet ist.

Claims (15)

1. Hybrid-Antrieb für ein Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug, mit einer aus einem elektrischen Energiespeicher speisbaren und ggf. in diesen Energiespeicher rückspeisenden Elektromaschine, die über eine erste Trennkupplung mit der Antriebsachse des Fahrzeuges und über eine zweite Trennkupplung mit einer zu ihr in Reihe liegenden Brennkraftmaschine in Verbindung steht, wobei je nach Bedarf keine, nur eine von beiden oder beide Trenn­ kupplungen in Eingriff sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraftmaschine (1) ohne Schwungrad ausgebildet und die für ihren Betrieb erforderliche Schwungmasse integrierter Bestandteil der rotierenden Massen des Antriebs zwischen den Trennstellen der beiden Trennkupplungen (4, 5) ist.
2. Hybrid-Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Schwungmasse zumin­ dest teilweise im mit der Elektromaschine (2) verbundenen Teil zumindest einer Trennkupplung (4 bzw. 5) integriert ist.
3. Hybrid-Antrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Brennkraftmaschine (1) sowie der Elektromaschine (2) ein gemeinsames Fahrpedal (8) zugeordnet ist, mit einem ersten Betätigungsbereich (I), in dem nur eine der beiden Maschinen als Antrieb wirksam ist, sowie mit einem daran an­ schließenden zweiten Betätigungsbereich (II), in dem beide Ma­ schinen (1, 2) als Antriebsmaschinen wirksam sind.
4. Hybrid-Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrpedal (8) mit einer elektrischen Schaltvorrichtung (20) in Verbindung steht, deren Ausgangssignale der elektronischen Regeleinrichtung (11) als Steuersignale zu­ geführt sind.
5. Hybrid-Antrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein auf die elektronische Regelein­ richtung (11) einwirkender manuell betätigbarer Lastsystem-Um­ schalter (13) vorgesehen ist, durch dessen Betätigung die Zu­ ordnung des ersten Betätigungsbereiches (I) des Fahrpedals (8) zur Brennkraft- bzw. Elektromaschine (1 bzw. 2) vertauschbar ist.
6. Verfahren zum Betrieb eines Hybrid-Antriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen einer bestimmten Fahr­ geschwindigkeit und/oder einer vom Fahrer gewünschten Last die zweite Trennkupplung (4) in Eingriff gebracht und die Brennkraft­ maschine (1) dadurch angelassen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromaschine (2) bei außer Eingriff befindlichen Trennkupplungen (4, 5) auf eine Mindestdreh­ zahl beschleunigt wird, daß danach die zweite Trennkupplung (4) in Eingriff gebracht wird und daß nach dadurch ausgelöstem Starten der Brennkraftmaschine (1) auch die erste Trennkupplung (5) in Eingriff gebracht wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest die zweite Trennkupplung (4) bei solchen Betriebszuständen, in welchen die Brennkraft­ maschine (1) das Fahrzeug nicht antreibt (Schubbetrieb) und die Schwungmasse mit einer oberhalb einer Mindestdrehzahl liegenden Drehzahl umläuft, außer Eingriff gebracht, die Elektromaschine (2) elektrisch vom elektrischen Energiespeicher (7) getrennt und die Brennkraftmaschine (1) ohne Abschaltung der Zündung ausgeschaltet wird
und daß sie wieder in Eingriff gebracht und die Brennkraftmaschine (1) wieder eingeschaltet wird, wenn die Drehzahl der Schwungmasse auf die Mindestdrehzahl abgesunken ist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die zweite Trennkupplung (4) außer Eingriff gebracht und die Brennkraftmaschine (1) ohne Ab­ schaltung der Zündung ausgeschaltet wird, wenn das Fahrpedal (8) nicht betätigt wird und daß sie wieder in Eingriff gebracht und die Brennkraftmaschine (1) wieder zugeschaltet wird, wenn das Fahrpedal (8) wieder betätigt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Trennkupplungen (4, 5) außer Ein­ griff gebracht werden und daß die Elektromaschine (2) beim Absinken der Schwungmassendrehzahl auf die Mindestdrehzahl selbsttätig an den elektrischen Energiespeicher (7) angeschaltet, im Motorbetrieb auf eine oberhalb der Mindestdrehzahl liegende Drehzahl hochgefahren und sodann wieder vom elektrischen Energiespeicher (7) abgetrennt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß beide Trennkupplungen (4, 5) außer Ein­ griff gebracht werden und daß die an den elektrischen Energiespeicher (7) angeschlossene Elektromaschine (2) im Motorbetrieb mit einer etwas oberhalb der Mindestdrehzahl liegenden Drehzahl betrieben wird.
12. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Außereingriffbringen der Trenn­ kupplungen (4, 5) sowie das Abschalten der Brennkraftmaschine (1) erforderlichenfalls mittels eines vom Fahrer betätigbaren, auf die elektronische Regeleinrichtung (11) einwirkenden elektrischen Schaltanordnung oberhalb einer Mindestdrehzahl blockier­ bar ist.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Energieinhalt des elektrischen Energiespeichers (7) kontinuierlich überwacht wird und daß bei dessen Absinken auf einen Mindestwert selbsttätig die Brennkraft­ maschine (1) zugeschaltet und die Elektromaschine (2) aus ihrem motorischen Betrieb herausgesteuert wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibstoffvorrat der Brennkraft­ maschine (1) kontinuierlich überwacht wird und daß bei dessen Ab­ sinken auf einen Mindestwert selbsttätig die Elektromaschine (2) elektromotorisch betrieben und die Brennkraftmaschine (1) unter Trennung der zweiten Trennkupplung (4) abgeschaltet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Brennkraftmaschine (1) zumindest während des Stillsetzvorganges auf die Drehzahl Null nicht abgeschaltet wird.
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