DE10001436A1

DE10001436A1 - Antriebsanordnung für wenigstens ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betrieb der Antriebsanordnung

Info

Publication number: DE10001436A1
Application number: DE10001436A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Schustek; Ullrich Hesse; Daniel Damson; Hans-Ruediger Weiss; Klaus-Peter Schnelle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 2000-01-15
Publication date: 2000-08-17
Also published as: DE50006561D1; KR20010042290A; KR100671181B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für wenigstens ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs, mit einer Brennkraftmaschine, wenigstens einem Zusatzmotor und einem Getriebe sowie ein Verfahren einer derartigen Antriebsanordnung. DOLLAR A Es ist vorgesehen, dass das Getriebe (16) ein Planetengetriebe (32) ist, das mit der Brennkraftmaschine (12) und dem wenigstens einen Zusatzmotor (13) über jeweils eine Eingangswelle (18, 20) sowie mit dem Nebenaggregat (22) über eine Ausgangswelle (24) wirkverbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für we nigstens ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkma len sowie ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Antriebsanordnung mit den im Oberbegriff des An spruchs 13 genannten Merkmalen.

Stand der Technik

Antriebsanordnungen der gattungsgemäßen Art sind be kannt und werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt. Eine Brennkraftmaschine dient dabei übli cherweise als Antriebsaggregat für das Kraftfahrzeug. Daneben kann die Brennkraftmaschine zum Betrieb zahl reicher Nebenaggregate genutzt werden. Derartige Ne benaggregate müssen häufig in einem bestimmten Dreh zahlbereich betrieben werden, so dass bekannt ist, über ein zwischengeschaltetes Getriebe eine entspre chende Übersetzung zu ermöglichen. Da jedoch eine Leistungsanforderung der Nebenaggregate zumeist unab hängig von der Leistungsanforderung des Antriebsag gregates ist, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen Zusatzmotor zum Betrieb der Nebenaggregate in dem Kraftfahrzeug zu integrieren. Der Zusatzmotor liefert damit unabhängig von einer fahrdynamischen Situation des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment, das zum Betrieb der Nebenaggregate genutzt werden kann. Der Zusatzmotor kann dabei eine zweite Brennkraftmaschine sein, aber auch als elektrische Maschine ausgelegt sein.

Es ist ferner bekannt, ein unterstützendes Drehmoment zum Betrieb der Nebenaggregate durch die Brennkraft maschine zur Verfügung zu stellen. Dabei ist aller dings die Brennkraftmaschine bei den bekannten Anord nungen direkt mit einem Startergenerator gekuppelt, das heißt, ein Drehmoment der Brennkraftmaschine wird zunächst in eine elektrische Leistung gewandelt und zum Betrieb von nicht elektrischen Nebenaggregaten muss diese wieder in eine mechanische Leistung trans formiert werden. Insgesamt ergibt sich damit nur ein sehr ungünstiger Wirkungsgrad.

Die Nachteile bekannter Antriebsanordnungen zeigen sich insbesondere beim Betrieb von Klimakompressoren. So ist es zwar bekannt, derartige Kompressoren direkt über die Brennkraftmaschine zu betreiben, jedoch muss in diesem Fall eine Leistungsauslegung des Kompres sors entsprechend einer Leerlaufdrehzahl der Brenn kraftmaschine erfolgen. Einerseits führt dies zu überdimensionierten Klimakompressoren, und anderer seits hat es sich als ungünstig erwiesen, Nebenaggre gate dieser Art direkt der Brennkraftmaschine zuzu ordnen. So können beispielsweise bei einem Beschleu nigungsvorgang oder in einer Startphase der Brenn kraftmaschine Drehmomentsanforderungen des Klimakom pressors den fahrdynamischen Betrieb oder Start stö ren. Zur Abhilfe ist es daher bekannt, einen zweiten Klimakompressor, der elektrisch betrieben wird, in dem Kraftfahrzeug zu integrieren. Der elektrische An trieb erfolgt üblicherweise über den Startergenerator als auch über die Bordnetzbatterie. Neben dem erhöh ten Materialaufwand ist jedoch nachteilig, dass ein Wandlungswirkungsgrad des Startergenerators als auch ein Lade- und Entladungswirkungsgrad der Bordnetzbat terie energetisch nicht optimal sind und damit letzt endlich zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch führen.

Weiterhin sind Planetengetriebe bekannt, bei denen wenigstens ein Planetenrad um ein feststehendes Son nenrad kreist. Wahlweise kann ein Abtrieb bei Plane tengetrieben über eine Ausgangswelle erfolgen, die mit dem Planetenrad und/oder dem Sonnenrad wirkver bunden ist. In das Planetengetriebe greifen ferner zwei Eingangswellen, die unabhängig voneinander ein Drehmoment übertragen, aus dem das Drehmoment der Ausgangswelle resultiert. Durch eine geeignete Aus legung des Planetengetriebes kann eine Übersetzung der Eingangsdrehzahlen der Eingangswellen zur Aus gangsdrehzahl der Ausgangswellen gewählt werden. Eine Ausgestaltung des Abtriebs ist in hohem Maße variabel und kann beispielsweise über ein Hohlrad, das mit dem Planetenrad wirkverbunden ist, erfolgen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung hat den Vor teil, dass ein Betrieb der Nebenaggregate sowohl über den wenigstens einen Zusatzmotor als auch über die Brennkraftmaschine erfolgen kann. In bestimmten Fahr situationen, beispielsweise während des Starts oder eines Überholvorgangs, kann das Drehmoment für den Betrieb der Nebenaggregate größtenteils durch den Zu satzmotor zur Verfügung gestellt werden, während im normalen Fahrbetrieb, beispielsweise ab einer be stimmten Drehzahl der Brennkraftmaschine, der Betrieb überwiegend über das von der Brennkraftmaschine zur Verfügung gestellte Drehmoment erfolgt. Ein solcher Betrieb kann dadurch verwirklicht werden, dass das Getriebe ein Planetengetriebe ist und das mit der Brennkraftmaschine und dem wenigstens einen Zusatz motor über jeweils eine Eingangswelle sowie mit dem Nebenaggregat über eine Ausgangswelle wirkverbunden ist.

Der Zusatzmotor kann eine zweite Brennkraftmaschine sein, die beispielsweise nur im Stand in Betrieb ge setzt wird. Über eine Ausgangswelle des Planetenge triebes werden nicht notwendigerweise alle Nebenag gregate, wie beispielsweise ein Generator, der Kli makompressor, eine Servopumpe oder eine Wasserpumpe, betrieben. Im Fahrbetrieb kann der Antrieb über den Fahrmotor energetisch vorteilhaft erfolgen. Dieses System hat energetische Vorteile, da der differen tielle Wirkungsgrad als Verhältnis von erforderlicher Antriebsleistung für die Nebenaggregate zu dem zu sätzlichen Kraftstoffverbrauch insgesamt höher liegt. Der Zusatzmotor kann auch eine elektrische Maschine sein, wie insbesondere ein Startergenerator der Brennkraftmaschine. Es ist demnach möglich, über den Startergenerator in bestimmten Betriebssituationen beispielsweise den Klimakompressor zu betreiben.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass zum wirkungsgradopti mierten Betrieb von Nebenaggregaten häufig geringere Drehzahlen, als sie durch die Brennkraftmaschine vor gegeben sind, benötigt werden. Mittels einer Überset zung des Planetengetriebes kann dies in einfacher Weise verwirklicht werden. Das Planetengetriebe kann insbesondere Bestandteil eines Fahrzeuggetriebes sein. Besonders vorteilhaft ist dies bei einem Ge triebe mit insgesamt zwei elektrischen Maschinen und zwei Planetengetrieben möglich. Hierbei wird das Ne benaggregat von einer der vorhandenen Getriebewellen angetrieben.

Der Betrieb der Antriebsanordnung kann vorteilhaft derart erfolgen, dass

a) das Getriebe ein Planetengetriebe ist, mit zu mindest zwei Eingangswellen und zumindest einer Ausgangswelle, wobei von der Brennkraftmaschine und dem wenigstens einen Zusatzmotor über je weils eine der Eingangswellen ein Drehmoment auf die Ausgangswelle und nachfolgend auf das Neben aggregat übertragen wird und
b) der Antriebsanordnung eine Steuerungseinrichtung zugeordnet ist, die eine Drehzahl der Ausgangs welle erfasst und die in Abhängigkeit der Dreh zahl das Drehmoment des wenigstens einen Zusatz motors regelt.

Ist der wenigstens eine Zusatzmotor eine elektrische Maschine, so kann das Moment auch negativ werden, in dem diese dann als Generator arbeitet. Die Drehzahl der Ausgangswelle der Antriebsanordnung kann mittels eines Sensors erfasst werden und in einer geeigneten Steuerungseinrichtung ausgewertet werden. Nachfolgend kann dann in Abhängigkeit von der erfassten Drehzahl der Zusatzmotor gesteuert werden. Durch eine solche Anordnung kann der Betrieb des Nebenaggregates inner halb eines vorgegebenen eingegrenzten Drehzahlbe reichs (Sollbereich) oder bei einer vorgegebenen Drehzahl (Sollwert) erfolgen.

Bei Kraftfahrzeugen kann der Betrieb einer solchen Antriebsanordnung beispielsweise derart erfolgen, dass in Abhängigkeit von einer Grunddrehzahl oder mittleren Drehzahl der Brennkraftmaschine eine Kraft übertragung des Zusatzmotors gesteuert wird. Liegt beispielsweise die Drehzahl der Ausgangswelle der An triebsanordnung unterhalb eines Grenzwertes, so er folgt eine zusätzliche Kraftübertragung über die Ein gangswelle des Zusatzmotors. Ist die Drehzahl größer als der Grenzwert, so wird ein Krafteintrag des Zu satzmotors reduziert. Im letzteren Fall kann, sofern es sich bei dem Zusatzmotor um eine elektrische Ma schine handelt, diese mit Hilfe geeigneter Stellmit tel als Generator oder elektrische Bremse auch mit Drehrichtungsumkehr betrieben werden und so eine auf tretende Schlupfleistung der Brennkraftmaschine in elektrische Energie gewandelt werden.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das zu betrei bende Nebenaggregat ein Klimakompressor ist. Zum ei nen kann durch die Entkopplung von der Leerlaufdreh zahl der Brennkraftmaschine eine Dimensionierung des Klimakompressors geringer ausgelegt werden. Verluste, wie sie heute bei geregelten Klimaverdichtern im Teillastgebiet auftreten, können vermieden werden. Zum anderen birgt die Abstützung des von dem Klima kompressor benötigten Drehmomentes durch den Zusatz motor weitere Vorteile beim Betrieb des Kraftfahr zeugs in bestimmten Fahrtsituationen. So kann der Klimakompressor durchgehend betrieben werden, auch wenn die Brennkraftmaschine infolge eines kraftstoff sparenden Start-Stop-Betriebs abgeschaltet wird. Wei terhin kann bei besonders hohen Leistungsanforderun gen des Antriebsaggregates an die Brennkraftmaschine die Leistung des Zusatzmotors entsprechend erhöht werden, so dass kurzfristig die volle Leistung der Brennkraftmaschine zum Antrieb des Kraftfahrzeugs ge nutzt werden kann. In dem Falle, in dem der Zusatzmo tor eine elektrische Maschine ist (insbesondere ein Startergenerator), kann eine Standklimatisierung oder Vorkühlung des Kraftfahrzeugs erfolgen.

Eine Steuerung des Zusatzmotors kann vorteilhafter weise in Abhängigkeit von einer Fahrsituation (zum Beispiel Stillstand, Fahrt) und einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine (zum Beispiel ausgeschaltet, läuft) erfolgen. Steht beispielsweise das Fahrzeug und ist die Brennkraftmaschine abgeschaltet, so wird zunächst über einen Getriebesteller ein Leerlauf ge schaltet. Anschließend erfolgt der Antrieb des Neben aggregats (zum Beispiel Klimakompressor) über die elektrische Maschine (zum Beispiel Startergenerator). Bei Klimakompressoren hat es sich insofern als vor teilhaft erwiesen, eine Maximaldrehzahl und/oder eine Drehzahlspreizung zwecks störungsfreiem Betrieb zu begrenzen. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Stirnradstufe und/oder einer dem Klimakompressor vor geschalteten, umschaltbaren Übersetzung realisiert werden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung er geben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungs beispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher er läutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer er sten Antriebsanordnung mit einer elektri schen Maschine als Ersatzmotor;

Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch ein Getriebe einer Antriebsanordnung;

Fig. 3 ein Drehzahldiagramm für eine erfindungsge mäße Antriebsanordnung;

Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf eine zweite Antriebsanordnung mit einer zweiten Brennkraftmaschine als Zusatzmotor und

Fig. 5 ein Prinzipschaltbild einer Antriebsanord nung mit einem Fahrzeuggetriebe mit zwei Elektromaschinen, einer Brennkraftmaschine und einem Klimakompressor als Zusatzaggre gat.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer Antriebsanordnung 10 in einem ersten Ausfüh rungsbeispiel dargestellt, wobei die Antriebsanord nung 10 aus einer Brennkraftmaschine 12, einer elek trischen Maschine 14 als ein Zusatzmotor 13 und einem Getriebe 16 besteht. Die Brennkraftmaschine 12 ist über eine Eingangswelle 18 und die elektrische Ma schine 14 über eine Eingangswelle 20 mit dem Getriebe 16 verbunden. Ferner ist ein Nebenaggregat 22 darge stellt, das über eine Ausgangswelle 24 und eine Freilaufkupplung 23 mit dem Getriebe 16 wirkverbunden ist. Mittels eines Sensors 26 kann eine Drehzahl der Ausgangswelle 24 erfasst werden und über eine Daten leitung 28 zu einer Steuerungseinrichtung 30 über mittelt werden, von der aus ein Betrieb der elek trischen Maschine 14 gesteuert werden kann.

Der Betrieb des Nebenaggregates 22 soll nach Möglich keit bei einer günstigen Drehzahl (Sollwert) oder in einem günstigen Drehzahlbereich (Sollbereich) der Ausgangswelle 24 erfolgen. Mittels der Antriebsanord nung 10 kann dieser Drehzahlbereich in einfacher Weise und mit einem insgesamt günstigen Wirkungsgrad verwirklicht werden. Der Drehzahlbereich weist einen oberen und unteren Grenzwert auf.

Zunächst wird ein Drehmoment von der Brennkraftma schine 12 über die Eingangswelle 18 auf das Getriebe 16 übertragen und von dem Getriebe 16 nachfolgend an die Ausgangswelle 24 weitergegeben. Ist die Drehzahl der Ausgangswelle 24 geringer als der untere Grenz wert, so wird zusätzlich ein Drehmoment mittels der elektrischen Maschine 14 über die Eingangswelle 20 auf das Getriebe 16 übertragen. Übersteigt die Dreh zahl der Ausgangswelle 24 den oberen Grenzwert, so wird zum einen eine überschüssige Leistung der Brenn kraftmaschine 12 als Schlupfleistung abgegeben, und zum anderen wird eine ungewünschte Kraftübertragung durch die elektrische Maschine 14 unterbunden. Im letzteren Fall kann jedoch auch die Schlupfleistung zur Erzeugung von elektrischer Energie genutzt wer den, indem die elektrische Maschine 14 mittels geeig neter Stellmittel als ein Generator betrieben wird. Weiterhin kann die elektrische Maschine 14 auch als eine elektrische Bremse betrieben werden.

Mittels der Steuerungseinrichtung 30 kann zum einen die Drehzahl der Ausgangswelle 24 über den Sensor 26 erfasst sowie geregelt werden. Zum anderen dient die Steuerungseinrichtung 30 der Einstellung eines Be triebszustandes der elektrischen Maschine 14. Wie be reits erläutert, kann die elektrische Maschine 14 dann wahlweise als Generator oder als Antrieb ge schaltet werden.

Die Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht des Getriebes 16 der Antriebsanordnung 10. Das Getriebe 16 ist da bei ein Planetengetriebe 32 mit einem Sonnenrad 34 und den Planetenrädern 38. Das Sonnenrad 34 ist fest mit der Eingangswelle 20 der elektrischen Maschine 14 verbunden und weist eine Zahnung auf, die in eine komplementäre Zahnung der Planetenräder 38 greift. Weiterhin weist das Planetengetriebe 32 einen Träger 36 auf, der einerseits mit den Planetenrädern 38 und andererseits mit einer Riemenscheibe 46, die eine Zahnung 48 hat, wirkverbunden ist. Mittels eines hier nicht dargestellten Zugmittels (Riemens) wird das Drehmoment der Brennkraftmaschine 12 auf die Riemen scheibe 46 und nachfolgend auf die Planetenräder 38 übertragen.

Ferner ist den Planetenrädern 38 ein Hohlrad 40 mit geeigneter Zahnung zugeordnet, welches fest mit einer weiteren Riemenscheibe 42 verbunden ist, die eine Zahnung 44 aufweist. Über ein hier nicht dargestell tes weiteres Zugmittel (Riemen), das auf der Riemen scheibe 42 sitzt, erfolgt eine Kraftübertragung auf die hier ebenfalls nicht dargestellte Eingangswelle 24 des Nebenaggregats 22.

Anstelle der Riemenscheiben 42, 46 können auch geeig nete Zahnräder für die Kraftübertragung zwischen dem Planetengetriebe 32 und der Brennkraftmaschine 12 be ziehungsweise dem Nebenaggregat 22 eingesetzt werden. Weiterhin ist die Anzahl der Planetenräder 38 varia bel, und durch eine geeignete Auslegung des Planeten getriebes 32 kann eine gewünschte Übersetzung ver wirklicht werden.

Neben dem in Fig. 2 dargestellten Abtrieb, bei dem das Sonnenrad 34 über die Planetenräder 38 nur indi rekt das Drehmoment der Eingangswelle 20 der elektri schen Maschine 14 überträgt, sind auch Getriebe 16 denkbar, bei denen eine direkte Kraftübertragung von dem Sonnenrad 34 und eine indirekte Kraftübertragung von den Planetenrädern 38 über das Sonnenrad 34 ver wirklicht sind. In diesem Fall ist ein hier nicht dargestelltes Zahnrad mit dem Sonnenrad 34 und der Ausgangswelle 24 in geeigneter Weise wirkverbunden. Damit können auch mehrere Nebenaggregate 22 unter we nigstens zwei Übersetzungen angetrieben werden. Er folgt der Abtrieb über die Planetenräder 38, so sind Übersetzungen in einem Bereich von zirka 1,25 bis 1,67 und bei einem Abtrieb über das Sonnenrad 34 sind Übersetzungen von zirka 2,5 bis 6 bevorzugt.

Die Fig. 3 zeigt in zwei beispielhaften Diagrammen, wie eine Steuerung und/oder Regelung der elektrischen Maschine 14 in der Antriebsanordnung 10 erfolgen kann. In dem oberen Diagramm ist eine Drehzahl 50 der Ausgangswelle 24 des Antriebsaggregates 10 eingetra gen. Der Wert 50 der Drehzahl kann selbstverständlich entsprechend den Erfordernissen des zu betreibenden Nebenaggregates 22 gewählt werden. Ausgehend von ei ner Grunddrehzahl 52 der Brennkraftmaschine 14, die hier beispielhaft bei 1000 U/min liegt, erstreckt sich eine Gerade 54 bis zu einer maximalen Drehzahl 56 der Brennkraftmaschine 14. Um die Drehzahl 50 der Ausgangswelle 24 konstant zu halten, muss daher ent weder eine Leistung zugeführt oder weggenommen wer den. Im letzteren Fall kann die überschüssige Leis tung als eine Schlupfleistung ungenutzt bleiben, oder sie kann dazu benutzt werden, einen Generator anzu treiben. Da die Zufuhr der Leistung unterhalb der Drehzahl 50 über die elektrische Maschine 14 erfolgt, ist es besonders vorteilhaft, diese derart auszule gen, dass sie oberhalb der Drehzahl 50 als Generator betrieben werden kann.

Im unteren Diagramm der Fig. 3 ist die Leistung der elektrischen Maschine 14 in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 12 dargestellt. Es wird deutlich, dass bis zu einem Punkt 58, in dem die Drehzahl der Brennkraftmaschine 12 unterhalb der Drehzahl 50 liegt, eine entsprechende Leistung durch die elektrische Maschine 14 beigesteuert wird. Über steigt die Drehzahl der Brennkraftmaschine 12 in dem Punkt 58 die Drehzahl 50 der Ausgangswelle 24, so wird die elektrische Maschine 14 hier derart geschal tet, dass sie als Generator betrieben werden kann. Um eine Überhitzung im Generatorbetrieb zu vermeiden, kann bei großen Drehzahlen der Brennkraftmaschine 12 die übertragene Leistung begrenzt werden und als Schlupfleistung ungenutzt bleiben, so dass eine Lei stungskurve 60 der elektrischen Maschine 14 bei höhe ren Drehzahlen der Brennkraftmaschine 12 degressiv verläuft. Eine Steuerung der elektrischen Maschine 14 kann - wie bereits erläutert - über die Steuerungs einrichtung 30 erfolgen.

Als zu betreibende Nebenaggregate 22 des Kraftfahr zeugs kommen beispielsweise in Frage ein Generator, eine Servopumpe, eine Wasserpumpe, eine Ölpumpe oder insbesondere auch ein Klimakompressor. Letzterer kann in seiner Dimensionierung kleiner ausgelegt werden als bei herkömmlichen Antriebsanordnungen, bei denen der Klimakompressor direkt über die Brennkraftmaschi ne 12 betrieben wird, denn ein Drehzahlbereich des Klimakompressors muss nicht auf eine Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine 12 abgestimmt werden. Um eine Vorkühlung oder Standkühlung des Kraftfahrzeugs zu ermöglichen, kann der Klimakompressor über die elek trische Maschine 14 betrieben werden. Die elektrische Leistung wird dabei über das Getriebe 16 in eine me chanische Leistung konvertiert. So kann beispielswei se bei einer Abschaltung der Brennkraftmaschine 12 infolge eines Start-Stop-Betriebs des Kraftfahrzeugs das von dem Klimakompressor benötigte Drehmoment durch die elektrische Maschine 14 bereitgestellt wer den und damit eine kontinuierliche Kühlung eines In nenraums des Kraftfahrzeugs gewährleistet werden.

Die Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine weitere Antriebsanordnung 10, bei der der Zu satzmotor 13 eine zweite Brennkraftmaschine 15 ist. Wie bereits erläutert, werden über die Eingangswellen 18, 20 die Drehmomente auf das Getriebe 16 übertragen und es resultiert ein Drehmoment für die Ausgangs welle 24, das zum Betrieb des Nebenaggregates 22 ge nutzt wird.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel sind insgesamt zwei Ne benaggregate 22 an das Getriebe 16 gekuppelt. So kann einerseits ein Generator 23 elektrische Energie lie fern, die in ein Bordnetz 25 eingespeist wird. Nach folgend kann die elektrische Energie zum Betrieb von elektrischen Nebenaggregaten 27 genutzt werden. Auf der anderen Seite wird über das Getriebe 16 auch der Klimakompressor 29 mit der betriebsnotwendigen Ener gie versorgt. Eine Steuerung der zweiten Brennkraft maschine 15 kann in gleicher Weise erfolgen wie be reits in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ge schildert. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist da her auf eine Darstellung der dazu notwendigen Steue rungseinrichtung 30 verzichtet worden.

Die Fig. 5 zeigt ein Prinzipschaltbild einer An triebsanordnung 10 mit einem speziellen Fahrzeugge triebe 74, einer Brennkraftmaschine 12 und einem hiermit betreibbaren Klimakompressor 70. Das Fahr zeuggetriebe 74 enthält wiederum ein Planetengetriebe 32, dem eine erste elektrische Maschine E1 zugeordnet ist. Es enthält ferner ein zweites Planetengetriebe mit einer zweiten elektrischen Maschine E2. Die Aus gangswellen 24 und 25 sind über mit Schiebemuffen S schaltbare Verzahnungen mit der Antriebswelle 27 des Fahrzeugantriebes verbunden. Weiterhin zeigt das Ge triebe 16 dieses Ausführungsbeispiels schematisch ei nen Getriebesteller 72 mit insgesamt drei Schiebemuf fen S. die es erlauben ein Übersetzungsverhältnis beziehungsweise einen Leerlauf einzustellen. Mit der gezeigten Anordnung lassen sich folgende Betriebsar ten realisieren:

- Bei fahrendem Fahrzeug und laufender Brennkraft maschine 12 erfolgt der Antrieb des Klimakompres sors 70 mechanisch, das heißt, das benötigte Dreh moment wird vom Fahrzeugantrieb über die Welle 24 zur Verfügung gestellt.
- Bei fahrendem Fahrzeug und ausgeschalteter Brenn kraftmaschine 12, zum Beispiel bei Brems- und Schwungenergienutzung, erfolgt der Antrieb des Klimakompressors 70 weiterhin rein mechanisch, das heißt, es wird das noch anliegende Moment der Welle 24 genutzt. Da weiterhin Kraftschluss mit einer Antriebswelle 27 der Fahrzeugräder vorliegt, wird das Fahrzeug abgebremst.
- Bei stehendem Fahrzeug und ausgeschalteter Brenn kraftmaschine 12 erfolgt der Antrieb des Klimakom pressors 70 über die erste elektrische Maschine E1, wobei zuvor durch den Getriebesteller 72 ein Leerlauf geschaltet wurde. Sofern hinreichende Energie durch eine Fahrzeugbatterie zur Verfügung gestellt werden kann, ist demnach bereits eine elektrische Standklimatisierung ohne zusätzliche Speicher oder Komponenten möglich.
- Bei stehendem Fahrzeug und laufender Brennkraft maschine 12 erfolgt der Antrieb des Klimakompres sors 70 mechanisch und elektrisch. Auch hier wird zuvor durch den Getriebesteller 72 ein Leerlauf geschaltet. Ein Antriebsmoment des Klimakompres sors 70 wird in diesem Fall durch die elektrische Maschine E1 abgestützt, untersetzt, mit der über das Planetengetriebe 32 gegebenen Übersetzung. So mit kann durch Wahl einer Drehzahl der elektri schen Maschine E1 eine Kompressordrehzahl bestimmt werden.

All diese Funktionen lassen sich durch an sich be kannte Komponenten, die meistens bereits vorhanden sind, realisieren. So ist beispielsweise bei Fahrzeu gen mit dem speziellen Getriebe 74 lediglich die Steuerung der elektrischen Maschine E1 und des Ge triebestellers 72 entsprechend anzupassen. Gegebenen falls können in letztgenannter Variante dem Klimakom pressor 70 noch weitere Elemente vorgeschaltet wer den, wie beispielsweise eine Stirnradstufe oder eine umschaltbare Übersetzung. Auf diese Weise kann eine maximale Drehzahl und eine Drehzahlspreizung der Kom pressordrehzahl begrenzt werden und so ein möglichst störungsfreier Betrieb sichergestellt werden.

Claims

1. Antriebsanordnung für wenigstens ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs, mit einer Brennkraftmaschine, wenigstens einem Zusatzmotor und einem Getriebe, da durch gekennzeichnet, dass das Getriebe (16) ein Pla netengetriebe (32) ist, das mit der Brennkraftmaschi ne (12) und dem wenigstens einen Zusatzmotor (13) über jeweils eine Eingangswelle (18, 20) sowie mit dem Nebenaggregat (22) über eine Ausgangswelle (24) wirkverbunden ist.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Zusatzmotor (13) eine zweite Brennkraftmaschine ist.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass der Zusatzmotor (13) eine elektrische Maschine (14) ist.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass die elektrische Maschine (14) ein Startergenerator der Brennkraftmaschine (12) ist.

5. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsanordnung (10) eine Steuerungseinrichtung (30) zugeordnet ist, die eine Drehzahl (50) der Ausgangswelle (24) erfasst und in Abhängigkeit von der Drehzahl (50) den Zusatz motor (13) regelt.

6. Antriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) einen Sensor (26) umfasst, der die Drehzahl (50) der Aus gangswelle (24) misst.

7. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sonnenrad (34) des Planetengetriebes (32) drehfest mit der Ein gangswelle (20) des Zusatzmotors (14) und ein Träger (36) für wenigstens ein Planetenrad (38) mit der Ein gangswelle (18) der Brennkraftmaschine (12) verbunden ist.

8. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenag gregat (22) ein Klimakompressor (70) ist.

9. Antriebsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, dass dem Klimakompressor (70) eine Stirn radstufe und/oder eine umschaltbare Übersetzung vor geschaltet ist.

10. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass das Nebenaggregat (22) ein Genera tor ist.

11. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine relativ kleine elektrische Maschine (14) eingesetzt wird, die bei mäßiger Leistungsanforderung einen weiten Regelbereich ermöglicht.

12. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, dass das Planetengetriebe (32), die elektrische Maschine (E1) und die Ausgangswelle (24) Bestandteile eines Fahrzeuggetriebes (74) sind.

13. Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung für wenigstens ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs, mit einer Brennkraftmaschine, wenigstens einem Zu satzmotor und einem Getriebe, dadurch gekennzeichnet, dass

a) das Getriebe (16) ein Planetengetriebe (32) ist mit zumindest zwei Eingangswellen (18, 20) und zumindest einer Ausgangswelle (24), wobei von der Brennkraftmaschine (12) und dem wenigstens einen Zusatzmotor (13) über jeweils eine der Eingangswellen (18, 20) ein Drehmoment auf die Ausgangswelle (24) und nachfolgend auf das Nebenaggregat (22) übertragen wird und
b) der Antriebsanordnung (10) eine Steuerungsein richtung (30) zugeordnet ist, die eine Drehzahl (50) der Ausgangswelle (24) erfasst und die in Abhängigkeit der Drehzahl (50) das Drehmoment des wenigstens einen Zusatzmotors (13) regelt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, dass der Steuerungseinrichtung (30) ein Sollwert oder ein Sollbereich für die Drehzahl (50) der Aus gangswelle (24) vorgegeben wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, dass der Zusatzmotor (13) eine elektrische Ma schine (14) ist, die auch als ein Generator oder elektrische Bremse betrieben werden kann und wenn aus dem von der Brennkraftmaschine (12) übertragenen Drehmoment eine Drehzahl (50) resultiert, die über dem Sollwert oder dem Sollbereich für die Drehzahl (50) der Ausgangswelle (24) liegt, die elektrische Maschine (14) als Generator betrieben wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, da durch gekennzeichnet, dass das Drehmoment des Zusatz motors (13) erhöht wird, wenn eine Leistungsanforde rung an die Brennkraftmaschine (12) in Folge eines Start- oder Beschleunigungsvorgangs des Kraftfahr zeugs erfolgt.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16, da durch gekennzeichnet, dass das Nebenaggregat (22) ein Klimakompressor (70) ist und der Zusatzmotor (13) eine erste elektrische Maschine (E1) eines Fahrzeug- Getriebes (74) ist, wobei in Abhängigkeit von einer Fahrsituation und einem Betriebszustand der Brenn kraftmaschine (12) folgende Betriebsarten realisiert werden können:

- bei fahrendem Fahrzeug und laufender Brennkraft maschine (12) erfolgt der Antrieb des Klimakom pressors (70) mechanisch;
- bei fahrendem Fahrzeug und ausgeschalteter Brenn kraftmaschine (12), (zum Beispiel bei Brems- oder Schwungenergienutzung), erfolgt der Antrieb des Klimakompressors (70) mechanisch;
- bei stehendem Fahrzeug und ausgeschalteter Brenn kraftmaschine (12) erfolgt der Antrieb des Klima kompressors (70) über die erste elektrische Ma schine (E1), wobei zuvor durch einen Getriebestel ler 72 ein Leerlauf geschaltet wird und
- bei stehendem Fahrzeug und laufender Brennkraftma schine (12) erfolgt der Antrieb des Klimakompres sors (70) mechanisch und elektrisch, wobei zuvor durch den Getriebesteller (72) ein Leerlauf ge schaltet wird.