WO2015169276A1 - Antrieb für eine mobile vorrichtung, mobile vorrichtung und steuerungsverfahren - Google Patents

Antrieb für eine mobile vorrichtung, mobile vorrichtung und steuerungsverfahren Download PDF

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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a drive for a particular autonomously acting mobile device, comprising a drive shaft and an internal combustion engine connected to the drive shaft.
  • the invention also relates to a mobile device, in particular a multicopter, with at least one such drive.
  • the present invention comprises a control method for a drive.
  • Mobile devices exist as air, water and / or land vehicles.
  • Autonomously operating aircraft of mobile robots are, for example, so-called multicopters. These have several independently driven and down-acting propellers.
  • Internal combustion engine is the storage of the required energy inexpensive, easy and with a high energy density possible.
  • Devices in particular of robotics, for example in a multicopter, as proved disadvantageous, as an internal combustion engine to a changed requirement of torque and / or speed due to design responds with a delay. Since in many applications of mobile robots, for example, to achieve the flight stability in a multicopter, a possible delay-free response of the drive to a changed requirement of torque and / or speed is required, are used for the drive electric machines.
  • the disadvantage of the range and / or the running time of an electric machine is due to further developments and optimizations of
  • the invention has for its object to provide for a mobile device the ability to quickly, so within less than a second to provide a required setpoint torque and / or speed and at the same time to achieve a high range and / or running time of the device. This object is achieved with a device according to the features of
  • the basis of the invention is to connect an internal combustion engine with an actuator.
  • the internal combustion engine is assisted by the actuator with a drive power.
  • the internal combustion engine and the actuator thus provide so long together the required drive power until the internal combustion engine alone can provide the target value.
  • Actuator is the internal combustion engine or the entire drive of the device extremely delay, without limiting the benefits of the internal combustion engine.
  • a comparatively small capacity of the electric energy storage is required by the only needs-based operation of the actuator, whereby its own weight is comparatively low.
  • an electric machine which is preferably a brushless DC motor.
  • the electric machine can also be operated as a generator. It is particularly favorable that the internal combustion engine and the actuator are gearless coupled to the drive shaft. This makes it possible at the
  • Drive shaft immediately the desired speed and / or torque level to provide and to realize the drive light and compact.
  • a design can be realized by an axial arrangement of the internal combustion engine and the actuator.
  • the invention provides a drive which is superior to today's drive units in almost every respect in the respective field of use.
  • the invention makes it possible to provide a drive which has a good power-to-weight ratio, a long operating range and / or runtime, high efficiency and high reliability, because at least in the short term the operation of the mobile device depends exclusively on the
  • the low risk of failure allows high reliability, for example, in passenger, since in case of failure, such as
  • the actuator ensures safe emergency operation of the drive.
  • an accurate and fast control is essential for the desired low latency.
  • the invention enables several operating states for the drive. The basic operating conditions are described below.
  • the control is the setpoint of
  • the actuator can be operated as a generator by the drive power of the internal combustion engine is increased. Due to the generator operation of the actuator, the electrical (intermediate) memory, such as an accumulator or a capacitor, filled, so that sufficient electrical energy is kept ready for the next acceleration request. In the case of a required increase in performance, the regulation changes the
  • the actuator is operated as a motor. This happens until the setpoint is reached again or until the internal combustion engine alone provides the setpoint. For the motor Operation, the actuator is powered from the electrical (intermediate) memory with energy.
  • the control can increase the performance of the
  • the actuator is operated as a generator, so that torque and / or speed remain unchanged at the drive shaft.
  • This operating state serves to fill the electrical storage.
  • the regulation of the device or the drive can also be set up for a charge and discharge management of the memory.
  • the control uses the actuator, which then in the lower speed range a large
  • the invention provides an invasive control for an internal combustion engine which alone can not accomplish the latency requirements as one
  • the actuator coupled to the internal combustion engine can provide the same or higher power than the internal combustion engine over a short period of a few minutes, the actuator is unable to achieve the performance of the internal combustion engine over a long period of time. This is especially true in the different energy density of the different ones
  • Internal combustion engine and a preferably electric actuator allows a control which enables the internal combustion engine to meet even the requirements of a micro-copter.
  • the drive is not limited to a simple propeller, but can also be designed as a propeller turbine air jet engine. Furthermore, the drive can also be equipped with jet engines to further increase the drive power. In the context of this invention, an internal combustion engine should also be understood to mean turbines or jet engines.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a drive, in particular for a propeller
  • Fig. 2 is a schematic representation of the characteristics of different machines
  • Fig. 3 is a schematic representation of a control of the drive.
  • FIG. 1 shows a drive 1 for a mobile device 2, for example an aircraft, with a propeller 3.
  • the drive 1 comprises a drive shaft 4, an internal combustion engine 5 connected to the drive shaft 4 and an actuator 6.
  • the actuator 6 is an electric machine 16 a stator 7 and a rotor 8.
  • the stator 7 is rotatably connected to the device 2.
  • the rotor 8 is rotatably connected to the drive shaft 4.
  • the internal combustion engine 5 and the actuator 6 are gearless coupled to the drive shaft 4.
  • the actuator 6 is used to influence the torque and / or speed of the drive shaft 4, in particular while the internal combustion engine 5 does not provide a required setpoint torque and / or speed. This makes it possible to operate the drive 1 with a low latency and at the same time long range or runtime. In the case of the different deceleration behavior of
  • a flexible or rigid coupling 9 is arranged in the drive shaft 4 between the internal combustion engine 5 and the actuator 6, which can be made separable for maintenance purposes.
  • the internal combustion engine 5 has a crankshaft 17. Deviating from the illustrated arrangement, the order of the internal combustion engine 5 and the actuator 6 may also be reversed, so that the internal combustion engine 5 the
  • Propeller 3 is arranged adjacent.
  • FIG. 2 shows in a diagram the characteristics of different machines.
  • Diagrams are on the horizontal axis 10, the time and on the vertical axis 11, the speed specified. With a solid line, the requirement 12 of the speed is shown, which at the time t 0 of an output value A to a new setpoint S changes. With a dashed line, the characteristic curve 13 is one operated alone
  • Internal combustion engine 5 shown. It does not respond to the request between times t 0 and t i, and flatly approaches set point S between times t 1 and t 2.
  • the behavior of internal combustion engine 5 between times t 0 andreci is called a delay or latency.
  • the characteristic curve 14 of a solely operated electric machine 16 is shown. This shows a largely instantaneous, immediate response to the requirement 12.
  • Figure 3 shows schematically a control method for a drive 2 with a
  • Internal combustion engine 5 significantly influenced by the electric machine 16.
  • the resulting in a generator operation of the electric machine 16 electrical energy is collected in an electrical energy storage 18 and taken for a motorized operation of the electric machine 16 therefrom.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb (1) für eine insbesondere autonom agierende mobile Vorrichtung (2), umfassend eine Antriebswelle (4), eine mit der Antriebswelle (4) verbundene Verbrennungskraftmaschine (5) und einen Stellantrieb (6) zur Beeinflussung von Drehmoment und/oder Drehzahl der Antriebswelle (4), wobei die Verbrennungskraftmaschine (5) und der Stellantrieb (6) getriebelos mit der Antriebswelle (4) gekoppelt sind.

Description

Antrieb für eine mobile Vorrichtung, mobile Vorrichtung und Steuerungsverfahren
Die Erfindung betrifft einen Antrieb für eine insbesondere autonom agierende mobile Vorrichtung, umfassend eine Antriebswelle und eine mit der Antriebswelle verbundene Verbrennungskraftmaschine. Die Erfindung betrifft auch eine mobile Vorrichtung, insbesondere einen Multicopter, mit wenigstens einem solchen Antrieb.
Weiterhin umfasst die vorliegende Erfindung ein Steuerungsverfahren für einen Antrieb. Mobile Vorrichtungen gibt es als Luft-, Wasser- und/oder Landfahrzeuge. Autonom agierende Luftfahrzeuge der Mobilrobotik sind beispielsweise sogenannte Multicopter. Diese haben mehrere unabhängig voneinander angetriebene und nach unten wirkende Propeller.
Üblicherweise werden Vorrichtungen der Mobilrobotik von Elektromaschinen angetrieben. Diese haben jedoch den Nachteil, dass die Speicherung der für die Elektromaschine benötigten Energie aufwendig, kostenintensiv und mit einem hohen Eigengewicht verbunden ist. Um eine hohe Reichweite oder Laufzeit einer mobilen Vorrichtung zu erreichen, ist es bekannt, eine Verbrennungskraftmaschine als Antrieb zu verwenden. Bei der
Verbrennungskraftmaschine ist die Speicherung der benötigten Energie preiswert, einfach und mit einer hohen Energiedichte möglich.
Jedoch hat sich die Verwendung von Verbrennungskraftmaschinen bei mobilen
Vorrichtungen, insbesondere der Robotik, beispielsweise bei einem Multicopter, als nachteilig erwiesen, da eine Verbrennungskraftmaschine auf eine geänderte Anforderung von Drehmoment und/oder Drehzahl bauartbedingt mit einer Verzögerung reagiert. Da bei vielen Anwendungen der Mobilrobotik, beispielsweise zum Erreichen der Flugstabilität bei einem Multicopter, eine möglichst verzögerungsfreie Reaktion des Antriebes auf eine geänderte Anforderung von Drehmoment und/oder Drehzahl erforderlich ist, werden für den Antrieb Elektromaschinen eingesetzt. Der Nachteil bei der Reichweite und/oder der Laufzeit bei einer Elektromaschine wird durch Weiterentwicklungen und Optimierungen der
Elektromaschine und/oder des Energiespeichers reduziert. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine mobile Vorrichtung die Möglichkeit zu schaffen, schnell, also innerhalb weniger als einer Sekunde, einen angeforderten Sollwert von Drehmoment und/oder Drehzahl bereitzustellen und zugleich eine hohe Reichweite und/oder Laufzeit der Vorrichtung zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen der
Ansprüche 1 und 7 und/oder mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruches 9 gelöst. Die weitere Ausgestaltung der Erfindung ist den Unteransprüchen zu entnehmen.
Grundlage der Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Stellantrieb zu verbinden. In dem Zeitraum der Verzögerung der Verbrennungskraftmaschine zwischen einer Anforderung und der Bereitstellung des angeforderten Sollwertes von Drehmoment und/oder Drehzahl wird die Verbrennungskraftmaschine von dem Stellantrieb mit einer Antriebsleistung unterstützt. Die Verbrennungskraftmaschine und der Stellantrieb liefern also so lange gemeinsam die erforderliche Antriebsleistung, bis die Verbrennungskraftmaschine alleine den Sollwert bereitstellen kann. Durch die Verwendung des zusätzlichen
Stellantriebes wird die Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise der gesamte Antrieb der Vorrichtung extrem verzögerungsarm, ohne die Vorteile der Verbrennungskraftmaschine einzuschränken. Zudem ist durch den lediglich bedarfsweisen Betrieb des Stellantriebes eine vergleichsweise geringe Kapazität des elektrischen Energiespeichers erforderlich, wodurch dessen Eigengewicht vergleichsweise gering ist.
Als Stellantrieb wird eine Elektromaschine eingesetzt, welche vorzugsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor ist. Die Elektromaschine kann auch als Generator betrieben werden. Besonders günstig ist es, dass die Verbrennungskraftmaschine und der Stellantrieb getriebelos mit der Antriebswelle gekoppelt sind. Hierdurch ist es möglich, an der
Antriebswelle unverzüglich das gewünschte Drehzahl- und/oder Drehmoment-Niveau bereitzustellen und den Antrieb leicht und kompakt zu realisieren. Beispielsweise kann eine solche Bauform durch eine axiale Anordnung der Verbrennungskraftmaschine und des Stellantriebes realisiert werden. Die Erfindung liefert einen Antrieb, welcher den heutigen Antriebseinheiten in fast jeder Hinsicht in dem jeweiligen Einsatzgebiet überlegen ist. So ermöglicht die Erfindung, einen Antrieb bereitzustellen, welcher ein gutes Leistungsgewicht, eine hohe Reichweite und/oder Laufzeit, einen hohen Wirkungsgrad und eine hohe Ausfallsicherheit aufweist, weil zumindest kurzfristig der Betrieb der mobilen Vorrichtung ausschließlich von der
Verbrennungskraftmaschine oder dem Stellantrieb aufrechterhalten werden kann.
Insbesondere das geringe Ausfallrisiko ermöglicht eine hohe Betriebssicherheit, zum Beispiel beim Personenflug, da im Falle eines Ausfalles, beispielsweise der
Verbrennungskraftmaschine, der Stellantrieb einen sicheren Notbetrieb des Antriebes gewährleistet.
Bei der Erfindung ist eine exakte und schnelle Regelung essentiell für die angestrebte geringe Latenz. Die Erfindung ermöglicht mehrere Betriebszustände für den Antrieb. Die grundlegenden Betriebszustände sind im Folgenden beschrieben.
Bei einer erforderlichen Leistungsminderung wird die Regelung den Sollwert von
Drehmoment und/oder Drehzahl erhalten oder einstellen, indem der Stellantrieb die
Antriebswelle bremst und dabei eine Generatorleistung nutzbar ist. Aber auch bei konstanter Drehzahl der Antriebswelle kann der Stellantrieb als Generator betrieben werden, indem die Antriebsleistung der Verbrennungskraftmaschine erhöht wird. Durch den generatorischen Betrieb des Stellantriebes wird der elektrische (Zwischen-) Speicher, beispielsweise ein Akkumulator oder ein Kondensator, gefüllt, sodass ausreichend elektrische Energie für die nächste Beschleunigungsanforderung bereitgehalten ist. Bei einer erforderlichen Leistungssteigerung wird mittels der Regelung der geänderte
Sollwert von Drehmoment und/oder Drehzahl dadurch eingestellt, dass der Stellantrieb die Antriebswelle oder die Verbrennungskraftmaschine beschleunigt. Falls mittels der Regelung eine unerwünschte Abweichung des gemessenen Istwertes der Drehzahl der
Verbrennungskraftmaschine oder der Antriebswelle von dem Sollwert erfasst wird, wird der Stellantrieb als Motor betrieben. Dies geschieht so lange, bis der Sollwert wieder erreicht ist oder bis die Verbrennungskraftmaschine allein den Sollwert bereitstellt. Für den motorischen Betrieb wird der Stellantrieb aus dem elektrischen (Zwischen-) Speicher mit Energie versorgt.
Auch ohne eine Änderung des Sollwertes von Drehmoment und/oder Drehzahl an der Antriebswelle kann die Regelung eine Leistungssteigerung bei der
Verbrennungskraftmaschine vorsehen, wobei zugleich im selben Maß der Stellantrieb generatorisch betrieben wird, sodass Drehmoment und/oder Drehzahl an Antriebswelle unverändert bleiben. Dieser Betriebszustand dient dazu, den elektrischen Speicher aufzufüllen. Die Regelung der Vorrichtung oder des Antriebes kann auch für ein Lade- und Entlade-Management des Speichers eingerichtet sein.
Bei einem Fehlerfall, also wenn eine der beiden im Antrieb befindlichen Komponenten (Stellantrieb oder Verbrennungskraftmaschine) ausfällt, ist die andere Komponente in der Lage, ausreichend Leistung an die Antriebswelle abzugeben, um einen sicheren Notbetrieb zu gewährleisten.
Zum Anlassen des Antriebes, insbesondere der Verbrennungskraftmaschine, nutzt die Regelung den Stellantrieb, welcher dann im unteren Drehzahlbereich ein großes
Drehmoment erzeugt.
Die Erfindung ermöglicht eine invasive Regelung für eine Verbrennungskraftmaschine, welche alleinstehend nicht die Latenzanforderungen vollbringen kann wie eine
Elektromaschine. Der mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelte Stellantrieb kann zwar über eine kurze Zeitspanne von einigen Minuten dieselbe oder eine höhere Leistung bereitstellen als die Verbrennungskraftmaschine, jedoch ist der Stellantrieb über eine lange Zeitspanne nicht in der Lage, die Leistung der Verbrennungskraftmaschine zu erreichen. Dies ist insbesondere in der unterschiedlichen Energiedichte der verschiedenen
Speichersysteme begründet. Doch gerade die erfindungsgemäße Kombination von
Verbrennungskraftmaschine und einem vorzugsweise elektrischen Stellantrieb ermöglicht eine Regelung, welche die Verbrennungskraftmaschine in die Lage versetzt, sogar den Anforderungen eines Microcopters gerecht zu werden.
Der Antrieb ist dabei nicht auf einen einfachen Propeller beschränkt, sondern kann auch als ein Propellerturbinenluftstrahltriebwerk ausgeführt sein. Weiterhin kann der Antrieb auch mit Düsentriebwerken ausgestattet sein, um die Antriebleistung weiter zu erhöhen. Unter einer Verbrennungskraftmaschine sollen dabei im Sinne dieser Erfindung auch Turbinen oder Strahltriebwerke verstanden werden.
Die Erfindung lässt verschiedene Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Antriebes, insbesondere für einen Propeller; Fig. 2 eine schematische Darstellung der Kennlinien unterschiedlicher Maschinen; Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Steuerung des Antriebes.
Figur 1 zeigt einen Antrieb 1 für eine mobile Vorrichtung 2, beispielsweise ein Luftfahrzeug, mit einem Propeller 3. Der Antrieb 1 umfasst eine Antriebswelle 4, eine mit der Antriebswelle 4 verbundene Verbrennungskraftmaschine 5 und einen Stellantrieb 6. Der Stellantrieb 6 ist eine Elektromaschine 16 mit einem Stator 7 und einem Rotor 8. Der Stator 7 ist drehfest mit der Vorrichtung 2 verbunden. Der Rotor 8 ist drehfest mit der Antriebswelle 4 verbunden. Die Verbrennungskraftmaschine 5 und der Stellantrieb 6 sind getriebelos mit der Antriebswelle 4 gekoppelt. Der Stellantrieb 6 dient der Beeinflussung von Drehmoment und/oder Drehzahl der Antriebswelle 4, insbesondere während die Verbrennungskraftmaschine 5 einen geforderten Sollwert von Drehmoment und/oder Drehzahl nicht bereitstellt. Hierdurch ist es möglich, den Antrieb 1 mit einer geringen Latenz und zugleich hoher Reichweite oder Laufzeit zu betreiben. Um die bei dem unterschiedlichen Verzögerungsverhalten von
Verbrennungskraftmaschine 5 und Stellantrieb 6 auftretenden hohen Drehmomente zwischen den beiden Komponenten des Antriebes 1 übertragen zu können, ist in der Antriebswelle 4 zwischen der Verbrennungskraftmaschine 5 und dem Stellantrieb 6 eine elastische oder starre Kupplung 9 angeordnet, die zu Wartungszwecken trennbar ausgeführt sein kann. Die Verbrennungskraftmaschine 5 hat eine Kurbelwelle 17. Abweichend von der dargestellten Anordnung kann die Reihenfolge der Verbrennungskraftmaschine 5 und des Stellantriebes 6 auch umgekehrt sein, sodass die Verbrennungskraftmaschine 5 dem
Propeller 3 benachbart angeordnet ist.
Figur 2 zeigt in einem Diagramm die Kennlinien unterschiedlicher Maschinen. In dem
Diagramm sind auf der horizontalen Achse 10 die Zeit und auf der vertikalen Achse 11 die Drehzahl angegeben. Mit einer durchgezogenen Linie ist die Anforderung 12 der Drehzahl dargestellt, welche sich im Zeitpunkt t0 von einem Ausgangswert A auf einen neuen Sollwert S ändert. Mit einer gestrichelten Linie ist die Kennlinie 13 einer allein betriebenen
Verbrennungskraftmaschine 5 dargestellt. Diese zeigt zwischen den Zeitpunkten t0 und ti keine Reaktion auf die Anforderung und zwischen den Zeitpunkten ti und t2 eine flache Annäherung zum Sollwert S. Das Verhalten der Verbrennungskraftmaschine 5 zwischen den Zeitpunkten t0 und ^wird Verzögerung oder Latenz genannt. Mit einer gepunkteten Linie ist die Kennlinie 14 einer allein betriebenen Elektromaschine 16 dargestellt. Diese zeigt eine weitgehend verzögerungsfreie, unmittelbare Reaktion auf die Anforderung 12.
Figur 3 zeigt schematisch ein Steuerungsverfahren für einen Antrieb 2 mit einer
Verbrennungskraftmaschine 5. Bei einer Änderung eines Sollwertes S von Drehmoment und/oder Drehzahl an der Antriebswelle 4 wird von einer Regelung 15 eine Elektromaschine 16 als Stellantrieb 6 so lange betrieben und eine zusätzliche Antriebsleistung bereitgestellt, bis von der Verbrennungskraftmaschine 5 ohne die Unterstützung durch den Stellantrieb 6 der neue Sollwert S bereitgestellt wird. So wird, beispielsweise während der Latenz der Verbrennungskraftmaschine 5, die Bewegung der Kurbelwelle 17 der
Verbrennungskraftmaschine 5 maßgeblich von der Elektromaschine 16 beeinflusst. Die bei einem generatorischen Betrieb der Elektromaschine 16 anfallende elektrische Energie wird in einem elektrischen Energiespeicher 18 gesammelt und für einen motorischen Betrieb der Elektromaschine 16 aus diesem entnommen.

Claims

PATE N TAN SP RÜ C H E
1. Antrieb (1) für eine insbesondere autonom agierende mobile Vorrichtung (2), umfassend eine Antriebswelle (4), die zur Beeinflussung von Drehmoment und/oder Drehzahl der Antriebswelle (4) mit einer Verbrennungskraftmaschine (5) und/oder mit einem Stellantrieb (6) derart koppelbar ist, dass entweder das von der Verbrennungskraftmaschine (5) oder das von der Verbrennungskraftmaschine (5) gemeinsam mit dem Stellantrieb (6) erzeugte Drehmoment und/oder die Drehzahl in die Antriebswelle (4) einkoppelbar ist.
2. Antrieb (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die
Verbrennungskraftmaschine (5) unlösbar und/oder getriebelos mit der Antriebswelle (4) verbunden und dass der Stellantrieb (6) zuschaltbar ausgeführt ist.
3. Antrieb (1) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (6) eine Elektromaschine (16) ist
4. Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (4) zwischen der Verbrennungskraftmaschine (5) und dem
Stellantrieb (6) durch eine insbesondere elastische Kupplung (9) trennbar ist.
5. Antrieb (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (9) in axialer Richtung und/oder in Drehrichtung elastisch ausgeführt ist.
6. Antrieb (1)nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (5) und der Stellantrieb (6) axial zu der Antriebswelle (4) angeordnet sind.
7. Mobile Vorrichtung (2), insbesondere Multicopter, mit wenigstens einem Antrieb (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
8. Mobile Vorrichtung (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der
Stellantrieb (6) und die Verbrennungskraftmaschine (5) jeweils für die Bereitstellung des für zumindest einen Notbetrieb erforderlichen Sollwertes (S) von Drehmoment und/oder
Drehzahl an der Antriebswelle (4) eingerichtet sind.
9. Steuerungsverfahren für einen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 ausgeführten Antrieb (1), bei dem für eine Änderung eines Sollwertes (S) von Drehmoment und/oder Drehzahl an der Antriebswelle (4) die Antriebsleistung einer Elektromaschine (16) als Stellantrieb (6) so lange zusätzlich in die Antriebswelle (4) eingekoppelt wird, bis die von der Verbrennungskraftmaschine (5) erzeugte Antriebsleistung dem neuen Sollwert (S) entspricht.
10. Steuerungsverfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Reduzierung von Drehmoment oder Drehzahl die Elektromaschine (16) generatorisch betrieben, insbesondere die Verbrennungskraftmaschine (5) von der Elektromaschine (16) gebremst wird.
11. Steuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Erhöhung von Drehmoment oder Drehzahl die Elektromaschine (16) motorisch betrieben, insbesondere die Verbrennungskraftmaschine (5) von der
Elektromaschine (16) beschleunigt wird.
12. Steuerungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ladebetrieb die Verbrennungskraftmaschine (5) mit einer höheren als für den angeforderten Sollwert (S) erforderlichen Leistung und die
Elektromaschine (16) generatorisch betrieben wird, wobei mittels des Drehwiderstandes der Elektromaschine (16) der Sollwert (S) von Drehmoment und/oder Drehzahl an der
Antriebswelle (4) eingestellt wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105909377A (zh) * 2016-05-06 2016-08-31 王领军 一种共轴油电混合动力发动机
CN106184779A (zh) * 2016-09-19 2016-12-07 中电科芜湖钻石飞机设计研究院有限公司 一种混合动力飞机耦合***
CN113492973A (zh) * 2021-08-11 2021-10-12 北京韩品航通科技发展有限公司 无人航空器巡航混合动力***

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2516187A1 (fr) * 1981-11-09 1983-05-13 Hughes Helicopters Inc Perfectionnement des accouplements elastiques et procede perfectionne d'entrainement de deux arbres
DE3736110A1 (de) * 1987-10-26 1989-05-11 Porsche Ag Startanordnung fuer einen hubschrauber
DE102006056356A1 (de) * 2006-11-29 2008-06-05 Airbus Deutschland Gmbh Antriebsvorrichtung mit mehreren Energiewandlern für ein Flugzeug
EP2196392A2 (de) * 2008-12-12 2010-06-16 Honeywell International Inc. Hybridantrieb für unbemanntes Luftfahrzeug mit Manteltriebwerk
DE202013001622U1 (de) * 2013-02-20 2013-04-08 Göbler Hirthmotoren KG Hybridantrieb für ein unbemanntes Fluggerät
US20140010652A1 (en) * 2012-07-09 2014-01-09 Mcmaster University Hybrid powertrain system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2516187A1 (fr) * 1981-11-09 1983-05-13 Hughes Helicopters Inc Perfectionnement des accouplements elastiques et procede perfectionne d'entrainement de deux arbres
DE3736110A1 (de) * 1987-10-26 1989-05-11 Porsche Ag Startanordnung fuer einen hubschrauber
DE102006056356A1 (de) * 2006-11-29 2008-06-05 Airbus Deutschland Gmbh Antriebsvorrichtung mit mehreren Energiewandlern für ein Flugzeug
EP2196392A2 (de) * 2008-12-12 2010-06-16 Honeywell International Inc. Hybridantrieb für unbemanntes Luftfahrzeug mit Manteltriebwerk
US20140010652A1 (en) * 2012-07-09 2014-01-09 Mcmaster University Hybrid powertrain system
DE202013001622U1 (de) * 2013-02-20 2013-04-08 Göbler Hirthmotoren KG Hybridantrieb für ein unbemanntes Fluggerät

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105909377A (zh) * 2016-05-06 2016-08-31 王领军 一种共轴油电混合动力发动机
CN105909377B (zh) * 2016-05-06 2018-10-23 王领军 一种共轴油电混合动力发动机
CN106184779A (zh) * 2016-09-19 2016-12-07 中电科芜湖钻石飞机设计研究院有限公司 一种混合动力飞机耦合***
CN113492973A (zh) * 2021-08-11 2021-10-12 北京韩品航通科技发展有限公司 无人航空器巡航混合动力***

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