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DE10012494A1 - Drive train for hybrid drive vehicle has pole wheel variable slip clutch providing propulsion motor, generator and starter motor functions - Google Patents

Drive train for hybrid drive vehicle has pole wheel variable slip clutch providing propulsion motor, generator and starter motor functions

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Publication number
DE10012494A1
DE10012494A1 DE10012494A DE10012494A DE10012494A1 DE 10012494 A1 DE10012494 A1 DE 10012494A1 DE 10012494 A DE10012494 A DE 10012494A DE 10012494 A DE10012494 A DE 10012494A DE 10012494 A1 DE10012494 A1 DE 10012494A1
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DE
Germany
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drive
electric machine
combustion engine
internal combustion
generator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE10012494A
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German (de)
Inventor
Walter Schopf
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Abstract

The drive train has an electric motor supplied from the onboard electrical network coupled to the drive train in addition to the IC engine or in place of the IC engine, with alternate operation of the motor as a generator, driven by the engine, for supplying current to the onboard electrical network and as a starter motor for the engine. A flywheel (2) incorporated in the drive train is provided by 2 pole wheels (6,8) coupled via a variable magnetic field for acting as a variable slip clutch and configured for providing the electric motor, generator and starter motor functions.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a drive train for a motor vehicle with hybrid drive according to the preamble of Claim 1.

Sie ist vorrangig KFZ-Konzeptionen für den innerstädtischen Einsatz und unteren bis mittleren KFZ- Leistungsklassen zugedacht.It is primarily automotive concepts for inner-city use and lower to medium-sized automotive Performance classes intended.

Zum Stande der TechnikThe state of the art 1) Zwei-Massen-Schwungrad1) Dual mass flywheel

Der Erfindungssgedanke betrifft im wesentlichen eine Abwandlung dieser bekannten und bewährten mechanischen Komponente im KFZ-Antriebsstrang in eine Elektromaschine mit erweiterten Nutzef­ fekten für eine ökologisch und wirtschaftlich orientierte Automobiltechnik.The idea of the invention relates essentially to a modification of these known and proven mechanical component in the motor vehicle powertrain in an electric machine with extended utility effects for an ecologically and economically oriented automotive technology.

Zwei-Massen-Schwungräder haben sich wegen der damit erzielbaren Geräusch- und Komfortverbes­ serung und der Reduzierung von Belastungsspitzen im Antriebsstrang bewährt und eingeführt, mit zunehmender Akzeptanz in allen, auch in den unteren, davon bisher meist ausgesparten Leistungs­ klassen.Two-mass flywheels have become different because of the noise and comfort that can be achieved with them and the reduction of load peaks in the drive train have been tried and tested increasing acceptance in all, including in the lower, of which previously mostly recessed performance great.

Aufgabe und Ziel vorliegender Erfindung ist eine erweiterte Ausgestaltung des Zwei-Massen-Schwung­ rades bei Erhalt seiner bekannten vorteilhaften Wirkungsweisen zu einer auch anderen vorteilhaften Zwecken dienenden Einrichtung, vor allem zur erhöhten Bordstromerzeugung und Drehzahlwandlung zur Schaffung optimaler, wirtschaftlicher und ökologisch günstiger Betriebsbedingungen für den Verbrennungsmotor.The object and aim of the present invention is an expanded embodiment of the two-mass swing rades on receipt of its known advantageous modes of action to another advantageous Purpose device, especially for increased on-board power generation and speed conversion to create optimal, economical and ecologically favorable operating conditions for the Internal combustion engine.

Bekannt sind Einrichtungen an Hybridsystemen, die die Drehschwingungsamplituden des Verbren­ nungsmotors auf elektrischem Wege glätten. Dies wird im Zusammenhang mit bekannten "Startergeneratoren" praktiziert und z. B. in DE 40 15 701 beschrieben. Ausführung und Wirkungsweise solcher Einrichtungen unterscheiden sich von vorliegender erfindungsgemäßen Ausgestaltung grundlegend dadurch, daß ihre "glättende Wirkung" auf elektrischen Wege erfolgt. Durch eine generatorische Beziehung von einer rotierenden Basis der Kurbelwelle zu einer festen Statorbasis werden drehschwingungabhängige Elektroenergiespitzen gewonnen, die phasenverschoben zur Vergleichmässigung des Kraftflusses im Antriebsstrang diesem wieder zugeführt werden. In vorliegender Lösung dagegen wird die "Glättung" auf dynamische Weise bewirkt, in dem Belastungsspitzen im Strang nach Art des bekannten ZMS gedämpft werden, bei der jedoch die Koppelung der Massen auf elektromagnetischer Basis bewirkt wird, wobei desweiteren die Ungleichförmigkeitsdifferenzen zwischen beiden rotierenden Massensystemen 6, 9, 11 und 8, 10, 12, bzw. zwischen den Generatorbasen 8/10,11/12 zur Stromerzeugung ausgenutzt werden. Devices are known on hybrid systems that smooth the torsional vibration amplitudes of the combustion engine by electrical means. This is practiced in connection with known "starter generators" and z. B. described in DE 40 15 701. The design and mode of operation of such devices differ fundamentally from the present configuration according to the invention in that their "smoothing effect" takes place electrically. A generator-related relationship from a rotating base of the crankshaft to a fixed stator base produces torsional vibration-dependent electrical energy peaks which are shifted out of phase in order to equalize the power flow in the drive train. In the present solution, on the other hand, the "smoothing" is effected in a dynamic manner, in which load peaks in the strand are damped in the manner of the known DMF, but in which the masses are coupled on an electromagnetic basis, furthermore the nonuniformity differences between the two rotating mass systems 6 , 9, 11 and 8, 10, 12, or be used between the bases generator 8/10 min, 11/12 for power generation.

2) Elektroantrieb2) Electric drive

Dieser nimmt bei den innovativen Bestrebungen der KFZ-Branche nach ökologisch vorteilhaften KFZ- Antriebslösungen eine bedeutende Stellung ein. Nach ersten euphorischen Aktivitäten jedoch hat, wie aus Auswertungen von Flottenversuchen mit Elektrofahrzeugen und aus Symposiumsergebnissen dies­ bezüglich kompetenter Kreise hervorgeht, der Favorit "reiner Elektroantrieb" an Zukunftsperspektive eingebüßt. Dies vor allem wegen der leidlichen (z. Z. noch) beschränkten Energiespeicherfähigkeit und des damit verbundenen eingeschränkten Aktionssradius, auch ist die Schadstoffemission bei der Strom­ herstellung ins Kalkül zu ziehen. Als wirtschaftlicher und ökologischer Kompromiß erscheint der Trend zum Hybridantrieb aus Brennkraft- und Elektromaschine sinnvoll, wovon auch in verschiedenen neuen KFZ-Kreationen des Marktes bereits Gebrauch gemacht wird. Damit lassen sich weitgehend der Sicherheit dienende Leistungsbedürfnisse realisieren, der Verbrennungsmotor kann weitgehend in verbrauchs- und schadstsoffemissionsgünstigen Betriebsbereichen betrieben werden, so, daß vor allem die Abgasbelastung in Ballungsgebieten damit erheblich gemindert werden kann.This takes part in the innovative efforts of the automotive industry for ecologically advantageous automotive Drive solutions occupy an important position. After initial euphoric activities, however, has how this from evaluations of fleet tests with electric vehicles and from symposium results in terms of competent circles, the favorite "pure electric drive" emerges from a future perspective lost. This is mainly due to the reasonable (currently still) limited energy storage capacity and the associated restricted range of action, also is the pollutant emissions from electricity to consider manufacturing. The trend appears as an economic and ecological compromise useful for hybrid drive from internal combustion engine and electric machine, of which also in various new ones Automotive creations of the market are already being used. This allows the Realize safety-related performance needs, the internal combustion engine can largely in operating and fuel-efficient operating areas are operated, so that above all the exhaust gas pollution in conurbations can thus be significantly reduced.

Wirtschaftliche und effiziente Lösungen setzen voraus, daß der momentanen Fahrsituation angepasst, der jeweils günstigste Antrieb - zumindest eine ausgewogene Kombination aus beiden - zum Einsatz kommt, wofür die praktischen, konstruktiven und funktionellen Voraussetzungen geschaffen sein müssen. Hierzu gehört auch das Betreiben des Verbrennungsmotors in seinen wirtschaftlich und ökologisch optimalen Kennfeldbereichen. Dies wird beim herkömmlichen Einsatz, wo meist weitgehend nur nach Fahrgeschwindigkeitsaspekten seine Drehzahl bestimmt wird, ungenügend gewürdigt. Hierzu sei erwähnt, daß herkömmliche Brennkraftmaschinen im KFZ-Einsatz in Kennfeldbereichen betrieben werden können, die spezifische Verbräuche zwischen ca. 260 und 700 g/KWh aufweisen, wobei das Optimum bei Nennlast und meist im mittleren Motordrehzahlbereich liegt. Wie durch bekannte Einsatz- Häufigkeitszyklen untermauert wird, fallen - auch konzeptionsbedingt - nur selten die idealen Betriebs­ bereiche des Verbrennungsmotors mit seiner Einsatzhäufigkeit zusammen.Economical and efficient solutions require that they are adapted to the current driving situation, the cheapest drive - at least a balanced combination of both - is used comes what the practical, constructive and functional requirements are created for have to. This also includes operating the internal combustion engine in its economical and ecologically optimal map areas. This is in conventional use, where mostly largely its speed is only determined according to driving speed aspects, insufficiently appreciated. For this it should be mentioned that conventional internal combustion engines are used in vehicle map areas that have specific consumption between approx. 260 and 700 g / KWh, whereby the Optimal at nominal load and usually in the medium engine speed range. As by known operational Frequency cycles are underpinned, rarely fall - also due to the design - the ideal operation areas of the internal combustion engine together with its frequency of use.

Durch ein ausgewogenes symbiotisches Zusammenspiel von Brennkraft- und Elektromaschine, wobei die Ladebedürfnisse und -Aktivitäten und die Antriebsaktivitäten der Elektromaschine so abgestimmt sind, daß der Verbrennungsmotor weitgehend nur unter seinen optimalen Betriebsbedingungen betrieben wird, lässt sich die Wirtschaftlichkeit des gesamten KFZ-Antriebes steigern bzw. optimieren. Da auch bezüglich der Abgasemissionen die Brennkraftmaschine günstige und ungünstige Kennfeldbereiche auf­ weist, ist in gleicher Weise dieses ökologische Kriterium zu berücksichtigen.Through a balanced symbiotic interplay between internal combustion engine and electric machine, whereby the charging needs and activities and the drive activities of the electric machine are coordinated in this way are that the internal combustion engine operated largely only under its optimal operating conditions the cost-effectiveness of the entire motor vehicle drive can be increased or optimized. There too the internal combustion engine has favorable and unfavorable map areas with regard to the exhaust gas emissions this ecological criterion must be taken into account in the same way.

Aufgabe und Ziel vorliegender Erfindung ist daher desweiteren die Schaffung konstruktiv vorteilhafter Ausbildungs,- Anordnungs,- Einsatz- und Steuerungsweisen für die im Antriebsstrang beteiligten Aggregate und Komponenten mit wirtschaftlichen und ökologisch günstigen Betriebsbedingungen. The object and aim of the present invention is therefore also to create constructively more advantageous Training, - arrangement, - use and control methods for those involved in the drive train Units and components with economical and ecologically favorable operating conditions.  

3) Nachladen der Bordbatterie3) Recharge the on-board battery

Dieses Problem wird bei nach neuzeitlichen Erkenntnissen und Aspekten konzipierten Verbrennungs- Elektromotor-Hybridantrieben (gemäß der Einsatzkriterien unter 2)) - neben den meist verbleibenden herkömmlichen stationären Ladebedürfnissen (während Betriebspausen) - erst recht relevant.. Eine elementare Voraussetzung für ein wirtschaftliches Energietransformieren und -Speichern ist, daß im Moment eines intensiven Nachladens der Verbrennungsmotor in seinem optimalen Verbrauchskenn­ feld (wie bereits unter 2) abgehandelt) betrieben wird. Üblicher- bzw. herkömmlicherweise wird nach subjektivem Ermessen durch "Gasgeben" der Verbrennungsmotorbetriebszustand bestimmt. Bei modernen Fahrzeugkonzeptionen übernimmt das Motormanagement weitgehend ein Bordkomputer, natürlich unter Vorgabe einer Fahrgeschwindigkeit durch den Fahrer (mittels elektronischem Gaspedal) oder durch einen Tempomat. Dies bedingt, daß herkömmlicherweise die Verbrennungsmotordrehzahl weitgehend von den Geschwindigkeitsanforderungen oder -Geboten bestimmt wird. Wird nun je nach spontanen Nachladebedarf dem Verbrennungsmotor weitere Leistung zum Generatorantreiben (Laden) abverlangt, liegt bei der weitgehend auf die Fahrgeschwindigkeit eingeregelten Motordrehzahl selten ein optimaler Verbrauch des Verbrennungsmotors vor.This problem is solved with combustion engines designed according to modern knowledge and aspects. Electric motor hybrid drives (according to the application criteria under 2)) - in addition to the mostly remaining ones conventional stationary charging needs (during business breaks) - even more relevant .. An elementary prerequisite for economical energy transformation and storage is that at the moment of intensive recharging, the internal combustion engine in its optimal consumption characteristic field (as already dealt with under 2) is operated. More or more will be subjectively judged by "accelerating" the engine operating condition. At modern vehicle concepts, the engine management largely takes over an on-board computer, of course, given a driving speed by the driver (using an electronic accelerator pedal) or with a cruise control. This conventionally requires engine speed is largely determined by the speed requirements or requirements. Now depending on spontaneous recharging of the internal combustion engine requires additional power to drive the generator (charging) demanded, is rarely due to the engine speed largely regulated to the driving speed optimal consumption of the internal combustion engine.

Wie bereits die im vorangehenden Absatz angeführten Wirtschaftlichkeitsrelationen (ca 700/260 g/kWh Treibstoffverbrauch) des Verbrennungsmotors erkennen lassen, werden Verluste, die durch elektrische Einrichtungen, die der Unterstützung des verbrennungsmotorischen Antriebes und zu dessen optimalem Betreiben dienen, entstehen können, weit mehr als kompensiert und sind daher als kleineres Übel akzeptabel!Like the profitability relationships mentioned in the previous paragraph (approx. 700/260 g / kWh Fuel consumption) of the internal combustion engine, losses are caused by electrical Facilities that support the internal combustion engine drive and its optimal To serve, to be able to arise, far more than compensated and are therefore a lesser evil acceptable!

Außer den Batterielade- und Nachladedürfnissen die dem Elektroantrieb nenerell eigen sind, kommen, bedingt durch aktuelle Entwicklungstrends, weitere gesteigerte Strom-Versorgungsbedürfnisse hinzu. Elektrische Lenk- und Bremssysteme, elektrisch angetriebene Nebenaggregate, gesteigerte Klimati­ sierungsanforderungen und sonstige, dem Komfort dienende motorische Hilfsantriebe verlangen in Zukunft erhöhte Bordstromversorgungen.In addition to the battery charging and recharging needs that are inherent in the electric drive, due to current development trends, further increased electricity supply needs. Electric steering and braking systems, electrically powered ancillaries, increased climate sation requirements and other comfort auxiliary motor drives require in Future increased on-board power supplies.

Wie aus jungen Forschungsberichten der einschlägigen Industrie hervorgeht, lassen sich mittels rechner­ unterstützten Steuerungen und Beeinflussungen die Abläufe des elektrochemischen Prozesses in Bat­ terien, deren Leistungsfähigkeiten, was sowohl die Lade- als auch Abgabekapazitäten und -Geschwin­ digkeiten betrifft, um ein Vielfaches gegenüber dem Herkömmlichen steigern. Diese Vorzüge sollten und können beim KFZ-Elektroantrieb generell, und wegen der hohen spontanen spezifischen Anforder­ ungen bei Hybridantrieben insbesondere, nutzbringend ausgeschöpft werden. Hierzu bedarf es lei­ stungsstärkerer Bordstromerzeugungseinrichtungen (einer neuen Dimension).As can be seen from recent research reports from the relevant industry, computers can be used controls and influences supported the processes of the electrochemical process in Bat teries, their capabilities, which both loading and unloading capacities and speed concerns concerns to increase many times over the conventional. These advantages should and can in general with the automotive electric drive, and because of the high spontaneous specific requirements Solutions in hybrid drives in particular, can be exploited to advantage. This requires lei more powerful on-board power generation facilities (a new dimension).

Weitere(s) Aufgabe und Ziel vorliegender Erfindung ist daher die
Another object and aim of the present invention is therefore

  • - Schaffung von Einrichtungen und Managementsystemen zum wirtschaftlichen Betreiben der Antriebs- und der stromerzeugenden Maschinen, insbesondere des Verbrennungsmotors beim Fahrzeugantreiben mit gleichzeitigem "Nachladen" der Bordbatterie. - Creation of facilities and management systems for the economical operation of the drive and the power-generating machines, in particular the internal combustion engine when driving the vehicle with simultaneous "recharging" of the on-board battery.  
  • - Schaffung von Einrichtungen zur gesteigerten, leistungsstarken, auch spontanen Stromerzeugung, bei Ausschöpfung der gesteigerten Kapazitäten zukunftsorientierter spezifisch hoch belastbarer Batterien,- Creation of facilities for increased, powerful, also spontaneous electricity generation, at Exploitation of the increased capacities of future-oriented, specifically heavy-duty batteries,
  • - Schaffung von Einrichtungen zur Energierückgewinnung beim Bremsen und ihre Einbeziehung in das Batterie-Nachladesystem.- Creation of energy recovery facilities during braking and their inclusion in the Battery recharge system.

Die Aufgaben werden gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.The objects are achieved by the characterizing features of patent claim 1.

Unteransprüche enthalten zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.Subclaims contain useful developments of the invention.

Der Anmeldegegenstand wird nachstehend unter Verweis auf die Zeichnung erläutert. Hierfür zeigt Fig. 1 eine Schemadarstellung eines erfindungsgemäßen "Antriebsstranges für ein KFZ mit Hybrid­ antrieb, im wesentlichen bestehend aus einem Antriebsmotor 1, einem als Elektromaschine 2 ausge­ bildeten Zwei-Massen-Schwungrad, einem nachgeschalteten Getriebe 3 mit dem Fahrwerksantrieb 4 sowie eine zugeordnete elektronische Steuer- und Regeleinrichtung 45 und eine Leistungselektronik 46.The subject of the application is explained below with reference to the drawing. 1 this is shown in Fig. Is a schematic representation of a "power train according to the invention for a motor vehicle with hybrid drive, essentially consisting of a drive motor 1, an out as an electric machine 2 formed two-mass flywheel, a downstream transmission 3 to the running gear drive 4 and an associated electronic Control and regulating device 45 and power electronics 46 .

An der verlängerten Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1, oder einer daran gekoppelten Antriebs­ welle 5 der Elektromaschine 2 befindet sich ein antriebseitiges Polrad 6 mit einem oder mehreren Pol­ kränzen 9, 11. Auf der im gleichen Gehäuse 2 gelagerten Abtriebswelle 7, befindet sich das abtrieb­ seitige Polrad 8 mit seinen Polkränzen 10, 12. Die miteinder korrespondierenden Polkränze sind so geartet, daß die Polräder zueinander die Funktion
On the extended crankshaft of the internal combustion engine 1 , or a coupled drive shaft 5 of the electric machine 2 there is a drive-side magnet wheel 6 with one or more pole rings 9 , 11 . The output-side magnet wheel 8 with its pole rings 10 , 12 is located on the output shaft 7 mounted in the same housing 2 . The corresponding pole rings are designed so that the pole wheels function together

  • a) einer Elektromagnetkupplunga) an electromagnetic clutch
  • b) eines Generators, stromproduzierend sowohl bei Schlupf als auch bei Drehschwingungen zwischen den Polrädernb) a generator that produces electricity both in the event of slip and torsional vibrations between the magnet wheels
  • c) eines Motors, auch als Anlasser für den Verbrennungsmotor 1 c) an engine, also as a starter for the internal combustion engine 1

auszuüben vermögen. Sie stehen über Stromübertrager, (z. B. Schleifringe) 15, 16 und den Leiterpfaden are able to exercise. They stand above current transformers (e.g. slip rings) 15, 16 and the conductor paths

1717th

, ,

1919th

mit der Schalt- und Leistungselektronik with the switching and power electronics

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in Verbindung. Bevorzugt sind sie als Wechselstrom­ komponenten ausgeführt.in connection. They are preferred as alternating current components executed.

Für den Betriebsfall a) wobei ein synchroner Durchtrieb erfolgt, ist es vorteilhaft, grobgeteilt wirksame Polkränze einzusetzen, wobei innerhalb der Magnetfelder eine gewisse Verdrehelastizitäten vorliegt, ohne daß Felder geschnitten werden. Die Wirkung eines herkömmlichen Zwei-Massen-Schwungrades basiert auf der elektromagnetischen Koppelung des Zwei-Massenystems (der Massen beider Polrädern 6; 8 mit ihren Polkränzen 9, 11 und 10, 12). For the operating case a) where a synchronous drive takes place, it is advantageous to use roughly effective pole rings, with a certain torsional elasticity being present within the magnetic fields without fields being cut. The effect of a conventional two-mass flywheel is based on the electromagnetic coupling of the two-mass system (the masses of both pole wheels 6 ; 8 with their pole rings 9 , 11 and 10 , 12 ).

Für den kombinierten Betriebsfall a) und b), mit im wesentlichen synchronen Durchtrieb und Nutzung der sich aus den Drehschwingungen ergebenden relativen Verdrehungen zwischen den Polrädern 6 und 8 zur Stromerzeugung, sind Polkränze 11, 12 feingeteilt ausgebildet, so, daß innerhalb der Drehschwin­ gungsamplituden Feldschnitte erfolgen. Der so erzeugte Strom wird von der Leistungelektronik 46 verarbeitet bzw. an die Batterie weitergeleitet.For the combined operating case a) and b), with essentially synchronous through-drive and use of the relative rotations resulting from the torsional vibrations between the pole wheels 6 and 8 for power generation, pole rings 11 , 12 are finely divided so that field cuts within the torsional vibration amplitudes respectively. The electricity generated in this way is processed by power electronics 46 or passed on to the battery.

Für Betriebsfall b) mit intensivem Schlupf zum Zwecke
For operating case b) with intensive slip for the purpose

  • 1. 1.) einer beabsichtigten intensiven Stromerzeugung, oder1. 1.) an intended intensive power generation, or
  • 2. 2.) einer Drehzahlanpassung des Verbrennungsmotors 1 in einen verbrauchs- und, bzw. oder emis­ sionsgünstigen Betriebsbereich - wobei quasi als Nebeneffekt nützliche Stromerzeugung mit anfällt - kann eine Polkranzausführung wie für Betriebsfall a) eingesetzt werden.2. 2.) a speed adjustment of the internal combustion engine 1 in a consumption- and / or emission-favorable operating range - whereby as a side effect useful power generation also occurs - a polar ring design can be used as for operating case a).

Betriebsfall c) der motorische Betrieb zwischen den beiden Polrädern 6 und 8 dient vorrangig zur Erweiterung der Abtriebsdrehzahl, bzw. der Erzielung einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit bei verblei­ bendem Betreiben des Verbrennungsmotors 1 in einem verbrauchs- oder bzw. und emissionsgünstigen Betriebsdrehzahl- oder Leistungsbereich, der üblicherweise nicht im oberen Motordrehzahlbereich liegt.Operating case c) the motor operation between the two magnet wheels 6 and 8 is primarily used to expand the output speed, or to achieve a high vehicle speed while operating the internal combustion engine 1 in a fuel-efficient and / or emission-friendly operating speed or power range, which is usually is not in the upper engine speed range.

Desweiteren kann damit - vorausgesetzt es kommen als Reaktionsmoment blockierende Wirkungen ver­ brennungsmotorseitig zum Tragen - ein reiner Elektroantrieb damit bewirkt werden.Furthermore - provided that there are blocking effects as reaction moment ver on the combustion engine side - a purely electric drive can be achieved with it.

Ferner dient diese Elektromaschinenkomponente 6/9/10-8/11/12 als Anlasser für den Verbrennungs­ motor 1. Hierbei müssen die Ausführungen vor allem auch den Funktionsanforderungen dieses Ein­ satzes (hohe Losbrech- und Kippmomente aus dem Stillstand, ruckfrei ablaufendes Anschleppen)" gerecht werden.Further, this electric machine component is 6/9 / 10-8 / 11/12 as a starter for the combustion engine. 1 The designs must above all also meet the functional requirements of this application (high breakaway and tilting moments from standstill, smooth towing). "

Vorteilhaft erscheinen Polkranzausführungen an den Polrädern 6 und 8 derart, daß in ihrer Wirkung fein- und grobgeteilte Pole zu einer Baueinheit zusammengefasst sind. Dies kann z. B. dermaßen erfolgen, daß der Polkranz nur aus feingeteilten Polen besteht, wobei je nach Einsatzbedarf diese in Gruppen wirkungsmäßig elektrisch zu breiten Polschuhbasen geschaltet werden. Vorteilhaft gebietet sich hierzu eine Schalteinrichtung mittels elektronischer, in den Rotoren 6, 8 untergebrachten Leistungs­ schaltern 71, die von einem über die Übertragereinrichtung 15, 16 gesteuerten Bussystem durch die Steuereinrichtung 45 gemanagt werden.Polar ring designs on the pole wheels 6 and 8 appear to be advantageous in such a way that their effect is that finely and roughly divided poles are combined to form a structural unit. This can e.g. B. take place in such a way that the pole ring consists only of finely divided poles, depending on the application, these are effectively electrically connected in groups to wide pole shoe bases. Advantageously, there is a switching device by means of electronic power switches 71 housed in the rotors 6 , 8 , which are managed by the control device 45 from a bus system controlled by the transmitter device 15 , 16 .

Für den parallelen Einsatz beider unterschiedlichen Antriebssysteme, oder bevorzugt für das Antreiben durch einen Elektroantrieb alleine, weist das abtriebsseitige Polrad 8 einen weiteren Polkranz 13 auf, der mit einem gehäusefesten Polkranz 14 (Stator) eine weitere Elektromaschinenkomponente 13/14 bildet. Diese ist wiederum so ausgeführt, daß sie mehrere nachstehende Funktionen erfüllt:
For the parallel use of both different propulsion systems, or preferably for driving by an electric motor alone, the driven side flywheel 8 on a further Polkranz 13 which forms a housing-fixed Polkranz 14 (stator), a further electric machine component 13/14. This is in turn designed to perform several of the following functions:

  • - eines Elektromotors zum alleinigen oder zusätzlichen Antreiben des KFZ,- an electric motor for the sole or additional driving of the motor vehicle,
  • - eines Generator zum regenerativen Rückspeisen der Bremsenergie in das Bordnetz,A generator for regenerative feeding back of the braking energy into the vehicle electrical system,
  • - einer Blockiereinrichtung (abtriebsseitige Haltebremse) beim Anlassen des Verbrennungsmotors 1.- A blocking device (output-side holding brake) when starting the internal combustion engine 1 .

Das im Antriebsstrang anschließend angeordnete Getriebe 3 umfasst eine Kupplungseinrichtung 21/22/ 23/26, die alternativ auf Leerlauf geschaltet werden kann, über eine Reduzierstufe 24/25 oder ein redu­ zierendes Wendegetriebe 27/28/29 über ein CVT 31/32/33/34/35 und das nachfolgende Differentialge­ triebe 37 die Verbindung zum Fahrwerksantrieb 4 herstellt. Die im Kraftpfad angeordnete Blockier­ einrichtung 21/40 vermag nicht nur alternativ vorgenannte Blockieraufgabe der Elektromaschinen­ komponente 13/14, die Reaktionswirkung beim Anlassen des Verbrennungsmotor 1 zu auszuüben, sondern sie ist in ein (Wegfahrsperre-)Diebstahlsicherungssystem eingebunden. Verschiedene Sensoren 60, 61, 62 und Aktoren 22, 39 dienen dem Getriebemanagement im Zusammenspiel mit Steuereinrich­ tung 45 und Leistungselektronik 46, die mit weiteren solchen Elementen an Bord über Einzelleitungen oder Bussystemen 47, 48 in Verbindung steht.The subsequently arranged in the drive train transmission 3 includes a clutch means 21/22 / 23/26, which can be alternatively switched to idling, a reduction stage 24/25 or a redu ornamental end reversing gear 27/28/29 through a CVT 31/32/33 / 34/35 and the subsequent Differentialge gear 37, the connection to the landing gear actuator 4 is prepared. The arranged in the force path blocking means 21/40 can not only alternatively aforementioned blocking object of the electric machine component 13/14, the reaction effect upon starting the internal combustion engine 1 to perform, but it is integrated in a (immobilizer) anti-theft system. Various sensors 60 , 61 , 62 and actuators 22 , 39 are used for transmission management in conjunction with Steuereinrich device 45 and power electronics 46 , which is connected to other such elements on board via individual lines or bus systems 47 , 48 .

Dem Entwicklungstrend entsprechend weist die Schemadarstellung zwei unterschiedliche Bordnetzsy­ steme 49, 50 auf. Ihre Batterien 53, 54 sind zur Optimierung der in ihnen ablaufenden elektrochemischen Prozessen mit entsprechenden Sensoren 55, 56 und Aktoren 57, 58 ausgestattet, die ebenfalls von der Steuereinrichtung 46 gemanagt werden. Strommeßsensoren 51, 52 mit Spannungsanzapfungen - vorteil­ hafterweise auch mit Trenn-, bzw. Entlastungseinrichtungen zur Erfassung der Leerlaufspannung ermöglichen oder erleichtern die Bestimmung des Ladezustandes.In accordance with the development trend, the schematic representation has two different vehicle electrical systems 49 , 50 . Their batteries 53 , 54 are equipped with appropriate sensors 55 , 56 and actuators 57 , 58 to optimize the electrochemical processes running in them, which are also managed by the control device 46 . Current measuring sensors 51 , 52 with voltage taps - advantageously also with isolating or relief devices for detecting the open circuit voltage enable or facilitate the determination of the state of charge.

Mit dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang lassen sich im wesentlichen folgende Funktionsweisen und Vorteile erzielen:With the drive train according to the invention essentially the following functions and Achieve advantages:

Für den Betrieb in niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereichen bei niedrigem Leistungsbedarf, bevorzugt im innerstadtischen Verkehr, übernimmt vorzugsweise die Elektromaschinenkomponente 13/14 den Fahrantrieb. Bei Überschreiten einer vorbestimmten Leistungsmarge wird der Verbrennungsmotor 1 zugeschaltet, wobei die Elektromaschinenkomponente 9/10, 11/12 als Anlasser fingiert. Damit während des Anlassvorganges die als Abstützbasis wirkende Abtriebseite der Elektromaschine 2, und somit das Fahrzeug keine Geschwindigkeitsstöße erfährt, wird von der Regeleinrichtung 45 die Leistung der die Elektromaschinenkomponente 13/14 spontan entsprechend angepasst. Diese kann nach einem eingepräg­ ten Leistungsmuster oder, bzw. und unter Berücksichtigung von aus Geschwindigkeits,- Beschleuni­ gungs,- oder Drehmomentensensoren 61, 62 gewonnenen Istwerten erfolgen. Bei häufig wiederkehren­ den Belastungsspitzen bei sonst mäßigem Antriebsleistungsbedarf kann es vorteilhaft sein, den Ver­ brennungsmotor durchlaufen zu lassen. Hierzu ist vorteilhaft, die Steuereinrichtung mit adaptiven Erkennungs- und Speicherfähigkeiten auszustatten, wonach dieses Bereitschaftsstadium (prophylak­ tisch) hergestellt wird. Bei längeren solchen Betriebsweisen ist es vorteilhaft und geboten, um einerseits die Bordbatterie nachzuladen und andererseits den Verbrennungsmotor in einem verbrauchs- und emissionsgünstigen Kennfeld zu betreiben, die Elektromaschinenkomponente 9/10, 11/12 mit Schlupf generatorisch zu betreiben. Dabei obliegt es der Regeleinrichtung wiederum, aus dem vorliegenden Batterieladezustand und den momentanen Fahrleistungsanfordenungen die Betriebsweisen des Verbren­ nungsmotors 1 und der Elektromaschinenkomponenten 9/10, 11/12, 13/13 nach wirtschaftlichen und ökologischen Kriterien optimal festzulegen, zu schalten und einzuregeln.For operation in low driving speed ranges at low energy consumption, preferably in innerstadtischen transport, preferably takes on the electric machine component 13/14 to drive the vehicle. On exceeding a predetermined power margin of the internal combustion engine 1 is switched on, whereby the electric machine component 9/10, 11/12 fingiert as a starter. Thus, during the annealing process, the support base acts as a driven side of the electric machine 2, and thus the vehicle does not experience any speed bumps, the power is the electric machine component 13/14 spontaneously adjusted accordingly by the control device 45th This can take place according to an impressed power pattern or, and and taking into account actual values obtained from speed, acceleration, or torque sensors 61 , 62 . If the load peaks recur frequently with an otherwise moderate drive power requirement, it can be advantageous to let the internal combustion engine run through. To this end, it is advantageous to equip the control device with adaptive detection and storage capabilities, after which this standby stage (prophylactic) is established. For longer such operations, it is advantageous and necessary in order on the one hand to recharge the vehicle battery and on the other hand to operate the engine in a fuel consumption and emissions favorable characteristics field, the electric machines Component 9/10, 11 / to operate as a generator with slip 12th It will be for the control device, in turn, optimally set the operating modes of the Burn planning engine 1 and the electric machine components 9/10, 11/12, 13/13 according to economical and ecological criteria from the present battery charge state and the current Fahrleistungsanfordenungen to shift and regulate.

Dem Betrieb im mittleren Fahrgeschwindigkeitsbereich sind als Antrieb je nach (meist steigungs- und zuladungsabhängigem) Antriebsleistungsbedarf sowohl der Verbrennungsmotor 1 als auch die Elektro­ maschinenkomponente 13/14 - oder im Beschleunigungsfall beide - vorgesehen. Erstenfalls wird die Elektromaschinenkomponente 9/10, 11/12 als Kupplung betrieben.The operation in the middle vehicle speed range is for driving according to (mostly slope and zuladungsabhängigem) drive power requirement of both the internal combustion engine 1 and the electric machine component 13/14 - or both in the case of acceleration - is provided. If the first electric machine component is / 9 operates / 10, 11 12 as a clutch.

Bei nicht vorhandenem Batterieladebedarf erscheint dafür der Betrieb des grobteilig wirkenden Pol­ kranzpaares 9/10 sinnvoll, bei dem sich innerhalb eines Polfeld-Wirkbereiches Drehschwingungsam­ plituden - analog den Verdrehwinkel beim federgekoppelten herkömmlichen Zwei-Massen-Schwungrad - entfalten können.In the absence of battery charging necessary for the operation appears the coarsely acting Pol wreath couple's 9/10 sense in which amplitudes within a pole field-effective range Drehschwingungsam - analogous to the angle of rotation during spring coupled conventional two-mass flywheel - can develop.

Bei Batterieladebedarf werden zusätzlich zu einer weitgehend synchronen Drehübertragung mittels grobteiliger Polschuhe feingestufte Polkränze 11/12 für eine generatorische Arbeitsweise aktiviert. Die aus den schwingungsbedingten Magnetfeldschnitten erzeugten Wechselspannungen werden in der Lei­ stungselektronik 46 verwert- bzw. speicherbar aufbereitet.In battery charging needs to be activated in addition to a substantially synchronous rotation transmission means of coarse pole pieces finely graduated Polkränze 11/12 for a regenerative operation. The alternating voltages generated from the vibration-induced magnetic field cuts are processed or stored in the power electronics 46 .

Eine vorteilhafte Erfassung- und Übertragungsweise der in wechselstromform gewonnen Elektrizität, besteht darin, daß bereits im Rotor 6 eine Umformung von Wechsel- in Gleichstrom durch eine mitro­ tierende entsprechende Gleichrichter-Komponente 71 erfolgt. Hierdurch können die gegenüber einfachen Schleifringen etwas problematischeren Kollektoren vermieden werden.An advantageous method of detection and transmission of the electricity obtained in alternating current form is that already in the rotor 6 a conversion of alternating current into direct current is carried out by a corresponding rectifier component 71 . This makes it possible to avoid the collectors, which are somewhat more problematic than simple slip rings.

Eine weitere Vereinfachung der Stromabführung aus den Rotoren besteht darin, daß bei der Betriebs­ weise "Kupplungsbetrieb plus Stromerzeugung aus den Drehschwingungen" die Kupplung mit Gleich­ strom aktiviert (erregt) wird, und die Wicklungsausbildung bzw. Schaltung der stromerzeugenden Pole dermaßen ist, daß die als Wechselstrom gewonnene Elektrizität dem Gleichstrom als Oberwelligkeit überlagert ist. Der somit über den gleichen Übertragerpfad 17 geleitete Wechselstrom(-Anteil) dürfte mit relativ geringem Geräteaufwand durch die Leistungselektronik 46 herauszufiltern und zu verwerten sein. Dabei sind Vorkehrungen derart zu trreffe, daß dieser gewonnene Strom die auch nach dynami­ schen Gesichtpunkten (bezüglich der Funktion des ZMS) eingeregelte Kupplungserregung nicht stört. Gegebenenfalls kann mit einer gezielt konstruktiv geschaffenen Sättigungsgrenze, oder durch eine ebenfalls im Rotor untergebrachte, und von extemer Warte beeinflußbare Steuerelektronik für die Kupplungserregung, diesem möglichen Störeffekt begegnet werden.A further simplification of the current dissipation from the rotors is that in the operating mode "clutch operation plus power generation from the torsional vibrations" the clutch is activated (excited) with direct current, and the winding formation or switching of the power-generating poles is such that the as AC electricity obtained is superimposed on the DC current as ripple. The alternating current (component) thus conducted via the same transformer path 17 should be able to be filtered out and utilized by the power electronics 46 with relatively little expenditure on equipment. Precautions are to be taken in such a way that this generated current does not disturb the clutch excitation regulated according to dynamic aspects (with regard to the function of the DMF). If necessary, this possible interference effect can be countered with a specifically designed saturation limit, or with control electronics for the clutch excitation, which is also accommodated in the rotor and can be influenced by an external control room.

Für den oberen Fahrgeschwindigkeitsbereich ist es ökonomisch und ökologisch vorteilhaft, den Ver­ brennungsmotor in seinem diesbezüglich günstigen Kennfeldbereichen, die nicht im obersten Betriebs­ drehzahlbereich liegen, bei seiner voller Auslastung zu betreiben. Über dessen Nennleistung hinausge­ hende Antriebsleistungsbedürfnisse können von einem seriell zugeschalteten Elektroantrieb, den Elek­ tromaschinenkomponenten 9/10, 11/12, gedeckt werden. Bei herkömmlicher üblicher Auslegung, daß die maximale Fahrgeschwindigkeit auch etwa die maximale Verbrennungsmotordrehzahl bedingt, setzt diese Empfehlung voraus, daß das nachgeschaltete Getriebe 31-35 nicht in seiner obereren Regel­ stellung, bzw. im größten Gang betrieben wird. Die sich daraus ergebende Drehzahldifferenz wird durch die ins Schnelle (motorisch) treibende Elektromaschinenkomponete 9/10, 11/12 bewirkt. Diese muß zwar das volle Drehmoment dieses Pfades aufbringen, aber nur die Leistung, die sich aus diesem Drehmoment und der ins Schnelle gerichteten Drehzahldifferenz ergibt. Sollten dabei oder auch bei nicht drehzahlsteigerndem Durchtrieb die Leistungsfähigkeit dieses Pfad überschreitende Antriebsleistungs­ bedürfnisse vorliegen, so kann mittels der weiteren als Motor betriebenen Elektromaschinenkomponente 13/14 weitere Antriebsleistung dem Antriebsstrang zugeführt werden.For the upper driving speed range, it is economically and ecologically advantageous to operate the internal combustion engine at its full capacity in its characteristic map areas which are favorable in this regard and which are not in the top operating speed range. Above its rated power building facing immediate drive power requirements can from a serially switched-electric drive, the Elek tromaschinenkomponenten be 9/10, 11/12, covered. In conventional conventional design that the maximum driving speed also causes the maximum internal combustion engine speed, this recommendation assumes that the downstream transmission 31-35 is not in its upper control position, or in the highest gear. The resulting speed differential is caused by the (motor) speed increasing driving Elektromaschinenkomponete 9/10, 11/12. This must apply the full torque of this path, but only the power that results from this torque and the rapid difference in speed. If doing or also in non-speed increasing drive-through path the performance of this border driving power needs are present, so 13/14 additional drive power can be supplied to the drive train by means of the further electric motor operated as a machine component.

Im Falle momentan mangelnder Stromreserven kann dabei dennoch - soweit es natürlich die installierte Verbrennungsmotorleistung bzw. der momentane vorliegende Antriebsleistungsbedarf zulässt - die meist volle, zumindest aber eine hohe Fahrgeschwindigkeit mittels des dann in seinem oberen Betriebs­ drehzahl und bei seinem Leistungsmaximum betriebenen Verbrennungsmotor 1 erreicht werden.In the event of a current lack of power reserves, it can still be achieved - as long as the installed internal combustion engine power or the current drive power requirement allows - the mostly full, but at least a high driving speed by means of the internal combustion engine 1 which is then operated in its upper operating speed and at its maximum power.

Die Steuer- und Regeleinrichtung 45 errechnet, schaltet und regelt für alle Betriebsbedingungen nach einem vorbestimmten Algorithmus die optimalen Aggregatekombinationen und -Leistungsflüsse unter Einbeziehung eines effizienten Bordstromgewinnungs- und Lademanagements. Letzterem obliegt auch eine stetige Erfassung der den elektrochemischen Prozeß in der Batterie bestimmenden Parameter mittels zweckentsprechenden Sensoren 55, 56, mit folglichen, die Leistungsfähigkeit und Wirtschaftlichkeit der Batterie 53, 54 beinflussenden Kommandogaben an zweckentsprechende Aktoren 57, 58.The control and regulating device 45 calculates, switches and regulates the optimal aggregate combinations and power flows for all operating conditions according to a predetermined algorithm, including efficient on-board power generation and charging management. The latter is also responsible for the continuous detection of the parameters determining the electrochemical process in the battery by means of appropriate sensors 55 , 56 , with the consequent commands to the appropriate actuators 57 , 58 that influence the performance and economy of the battery 53 , 54 .

Claims (13)

1. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, bestehend aus einem Verbrennungsmotor, einem Zwei-Massen-Schwungrad (ZMS), einer Trennkupplung und einem CVT oder einem Stufen-Schaltgetriebe oder -Schaltautomaten und dem damit angetriebenen Fahrwerk, mit einen auf den Antriebsstrang alternativ oder zusätzlich zum Verbrenungsmotor einwirkenden, vom Bordnetz gespeisten Elektromotor, der, von einer bordeigenen Steuer- und Regeleinrichtung gesteuert, nach vorbestimmten Kriterien auch als Generator betrieben werden kann und Strom in das Bordnetz liefert, der auch so geartet sein kann, daß Drehungleichförmigkeiten des Verbrennungsmotors zur Stromerzeugung genutzt werden, wobei diese Elektromaschine oder zumindest Komponenten davon auch so ausgebildet sind, daß sie als Anlasser für den Verbrennungsmotor dienen, gekennzeichnet dadurch, daß
  • - das Zwei-Massen-Schwungrad aus einen antriebs- und einem abtriebsseitigen Polrad (6, 8) besteht, die über steuer- und regelbare Magnetfelder miteinander in einer kraftschlüssigen Drehverbindung stehen,
wobei ihre Polkränze (9, 10; 11, 12) derartig ausgebildet sind, daß sie
  • - die Funktion einer Mitnehmerkupplung aufweisen, mit einer auf elektromagnetischem Wege regelbare Verdrehelastizität,
  • - bei gesteuertem relativen Schlupf zueinander die Funktion eines Generators aufweisen,
  • - bei kleinen Drehschwingungen zueinander diese Relativbewegungen nutzend, die Funktion eines Generators aufweisen,
  • - die Funktion eines Anlassers für den Verbrennungsmotor (1) ausüben, wobei bei absoluten Fahrzeug­ stillstand eine als Reaktionsbasis dienende, im abtriebseitigen Kraftpfad angeordnete Verdrehsperre (13/14, 40) zur Wirkung kommt,
  • - das abtriebsseitige Polrad (8) einen weiteren Polkranz (13) aufweist, der mit einem gehäusefesten Polkranz (14) eine weitere Elektromaschinenkomponente bildet, die sowohl als Generator als auch als Motor betreibbar ist,
  • - das dem als Elektromaschine ausgebildete Zwei-Massen-Schwungrad elektronische/elektrische Steuer (45)-, Schalt- und Umsetzerelemente (46) zugeordnet sind, die nach vorbestimmten Algorithmen
  • - die Elektromaschine (9/10, 11/12) als Trenn- oder Mitnehmerkupplung, Motor oder Generator, oder als Anlasser schalten und regeln,
  • - das Stromerzeugungs- und Batterie-Lademanagement übernehmen;
  • - ein die Effizienz der Batterie steigerndes Betriebsmangement für den Ablauf der elektrochemischen Vorgänge in der Battreie übernimmt,
  • - wobei die Steuer- und Regelfunktionen nach die Effizienz und Wirtschaftlichkeit optimierenden Aspekten und Parametern, auch nach selbst errechnenden Werten und Entscheidungen ablaufen.
1.Drivetrain for a motor vehicle with hybrid drive, consisting of an internal combustion engine, a two-mass flywheel (DMF), a separating clutch and a CVT or a multi-speed manual transmission or automatic gearbox and the chassis driven with it, with an alternative to the drive train or in addition to the internal combustion engine, powered by the on-board electrical system, which, controlled by an on-board control and regulating device, can also be operated as a generator according to predetermined criteria and supplies electricity to the on-board electrical system, which can also be of such a nature that rotational irregularities of the internal combustion engine to generate electricity are used, wherein this electric machine or at least components thereof are also designed so that they serve as a starter for the internal combustion engine, characterized in that
  • - The two-mass flywheel consists of an input and an output-side magnet wheel ( 6 , 8 ), which are connected to one another via controllable and controllable magnetic fields in a non-positive rotary connection,
wherein their pole rings ( 9 , 10 ; 11 , 12 ) are designed such that they
  • have the function of a driver clutch with a torsional elasticity that can be regulated by electromagnetic means,
  • have the function of a generator with controlled relative slip to one another,
  • - in the case of small torsional vibrations relative to one another, using these relative movements which have the function of a generator
  • - perform the function of a starter for the internal combustion engine (1) wherein, in absolute vehicle standstill serving as a reaction base, arranged in the output-side power path rotational block (13/14, 40) comes into action,
  • - The driven-side magnet wheel ( 8 ) has a further pole ring ( 13 ) which, with a pole ring ( 14 ) fixed to the housing, forms a further electrical machine component which can be operated both as a generator and as a motor,
  • - The two-mass flywheel electronic / electrical control ( 45 ), switching and converter elements ( 46 ), which are designed as an electric machine, are assigned according to predetermined algorithms
  • - switch the electric machine (9/10, 11/12) as separation or cam clutch, motor or generator or as a starter, and rules,
  • - take over power generation and battery charge management;
  • - takes over an operational management increasing the efficiency of the battery for the execution of the electrochemical processes in the battery,
  • - The control and regulation functions run according to aspects and parameters that optimize efficiency and economy, also according to self-calculated values and decisions.
2. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Polräder (6, 8) mindestens je ein miteinander korrespondierendes Polkranzpaar (9, 10) aufweisen, deren Magnetpole bevorzugt grobgeteilt und derart ausgeführt sind, daß sie die Funktion einer Elektro­ magnetkupplung aufweisen
  • - mit einer weitgehend schlupffreien Koppelung bzw. einem synchronen Umlauf beider Polräder (6, 8),
  • - wobei, bevorzugt über eine geregelte Intensität der Erregung, die Verdrehweichheit dieser Kupp­ lungsbasis innerhalb der einander zugeordneten Magnetpolfelder nach vorbestimmten Kriterien und Algerithmen variiert werden kann.
2. Drive train for a motor vehicle with hybrid drive, according to claim 1, characterized in that the pole wheels ( 6 , 8 ) each have at least one mutually corresponding pole ring pair ( 9 , 10 ), the magnetic poles are preferably roughly divided and designed such that they perform the function of Have electric magnetic coupling
  • - With a largely slip-free coupling or a synchronous rotation of both pole wheels ( 6 , 8 ),
  • - Wherein, preferably over a regulated intensity of excitation, the torsional softness of this hitch be base can be varied within the associated magnetic pole fields according to predetermined criteria and algorithms.
3. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Polräder (6, 8) mindestens ein miteinander korrespondierendes Polkranzpaar (9, 10) aufweisen das derart ausgeführt ist, daß es die Funktion eines Elektromotors erfüllt.3. Drive train for a motor vehicle with hybrid drive, according to claim 1, characterized in that the pole wheels ( 6 , 8 ) have at least one corresponding pair of pole rings ( 9 , 10 ) which is designed such that it fulfills the function of an electric motor. 4. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Polräder (6, 8) mindestens ein miteinander korrespondierendes Polkranzpaar (9, 10; 11, 12) aufweisen das derart ausgeführt ist, daß es die Funktion eines Generators erfüllt.4. Drive train for a motor vehicle with hybrid drive, characterized in that the pole wheels ( 6 , 8 ) have at least one corresponding pair of pole rings ( 9 , 10 ; 11 , 12 ) which is designed such that it fulfills the function of a generator . 5. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch 1, 2 und 4 dadurch gekennzeichnet, daß die Polräder (6, 8) mindestens ein miteinander korrespondierendes Polkranzpaar (11, 12) aufweisen deren Pole feingeteilt und derart ausgebildet sind, daß sie die Funktion eines Generators übernehmen, der durch Drehschwingungen verursachte Relativverdrehungen zwischen beiden Polradbasen (6, 8) zur Stromerzeugung ausnutzten.5. Drive train for a motor vehicle with hybrid drive, according to claim 1, 2 and 4, characterized in that the pole wheels ( 6 , 8 ) have at least one corresponding pair of pole rings ( 11 , 12 ) whose poles are finely divided and are designed such that they perform the function take over a generator, which uses torsional vibrations between the two magnet wheel bases ( 6 , 8 ) to generate electricity. 6. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß die Polräder (6, 8) mindestens ein miteinander korrespondierendes Polkranzpaar (9, 10) aufweisen, deren Pole derart ausgeführt sind, daß sie die Funktion eines Anlassers für den Verbrennungsmotor (1), mit den erforderlichen spezifischen Eigenschaften eines solchen, auszuüben vermögen.6. Drive train for a motor vehicle with hybrid drive, according to claim 1 and 3, characterized in that the pole wheels ( 6 , 8 ) have at least one mutually corresponding pole ring pair ( 9 , 10 ), the poles of which are designed such that they function as a starter for the internal combustion engine ( 1 ) with the required specific properties of such, can exercise. 7. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, daß die in ihrer Teilung unterschiedlich wirkenden Polkränze (9/10, 11/12)
  • - konstruktiv zu einer auf die Rotorlänge sich erstreckenden Baueinheit zusammengefasst sind,
  • - jeweils mehrere feingestufte Magnetpole auf schaltungstechnischem Wege (je nach Einsatzweise und Bedarf) zu einer als einheitlicher Polsschuh wirksamen Einheit zusammen gefasst sind.
7. The drive train for a motor vehicle with a hybrid drive according to claim 1 to 6 characterized in that the differently acting in their division Polkränze (9/10, 11/12)
  • are structurally combined to form a structural unit extending over the rotor length,
  • - Several finely graded magnetic poles are combined by circuitry (depending on the application and need) to form a unit that is effective as a uniform pole piece.
8. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch 1 und 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Polräder (6, 8) - bevorzugt im Inneren (mitrotierende) - elektronische Leistungsschalter (71) aufwei­ sen, die die Wicklungen mehrer feingeteilter Magnetpole
  • - zu je einem einheitlich wirkenden Polschuh zusammenschalten
  • - wobei die Schaltelemente (71) in einer Weise ausgeführt sind, daß die Polkränze (9, 10, 11, 12) "polum­ schaltbar" kombiniert und durch ein über die Drehübertrager 15, 16) zugeführtes Bussystem gesteuert werden.
8. Drive train for a motor vehicle with hybrid drive, according to claim 1 and 7, characterized in that the magnet wheels ( 6 , 8 ) - preferably inside (co-rotating) - electronic circuit breakers ( 71 ) sen that the windings of several finely divided magnetic poles
  • - connect to a pole shoe with a uniform appearance
  • - The switching elements ( 71 ) are designed in such a way that the pole rings ( 9 , 10 , 11 , 12 ) can be combined "switchable" and controlled by a bus system supplied via the rotary transmitters 15 , 16 ).
9. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß das abtriebsseitige Polrad (8) einen weiteren Polkranz (13) aufweist, der mit einem im Gehäuse (2) fest angeordneten, als Stator wirkenden Polkranz (14) eine weitere als Generator oder Motor betreibbare Elektromaschine bildet.9. Drive train for a motor vehicle with hybrid drive, according to claim 1, characterized in that the output-side magnet wheel ( 8 ) has a further pole ring ( 13 ) which with a fixed in the housing ( 2 ), acting as a stator pole ring ( 14 ) another electric machine that can be operated as a generator or motor. 10. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch 1 bis 7 und 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Polräder (6, 8) der Elektromaschine (2) mitrotierende Gleichrichterelemente (72) aufweisen, sowie zugeordnete Schaltelemente (73) die alternativ die Wicklungen der Pole über diei Gleichrichterelemente (72) oder direkt über Übertrager (15, 16) nach außen führen.10. Drive train for a motor vehicle with hybrid drive, according to claim 1 to 7 and 9 characterized in that the pole wheels ( 6 , 8 ) of the electric machine ( 2 ) have rotating rectifier elements ( 72 ), and associated switching elements ( 73 ) which alternatively the windings of the Lead the poles to the outside via the rectifier elements ( 72 ) or directly via transformers ( 15 , 16 ). 11. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch 1 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß in dem der Elektromaschinenkomponente (9/10, 11/12) nachfolgenden Treibpfad eine Blockiereinricht­ ung angeordnet ist, die so geartet und in ein derartiges Steuerkonzept einbezogen ist, daß sie beim Anlassen des Verbrennungsmotors (1) durch die Elektromaschinenkomponente (9/10, 11/12) bei stehenden Fahrzeug als Abstützbasis dient, wobei sie
  • - als eine blockierfähige Elektromaschinenkomponente (13/14) der Elektromaschine (2) ausgebildet ist,
  • - als eine mechanische (Verdreh)-Arretierung (40) ausgebildet ist, die ferner als Park,- bzw. Wegfahr­ sperre fungiert, bzw. in ein solches Sicherungssystem integriert ist.
11. The drive train for a motor vehicle with a hybrid drive according to claim 1 and 6 characterized in that where a Blockiereinricht disposed ung the electric machine component (9/10, 11/12) subsequent blowing path that is such and included in such a control concept, that they (9/10, 11/12), is used when starting the internal combustion engine (1) by the electric machine component in the stationary vehicle as a supporting base wherein they
  • - is designed as a blocking capable electric machine component (13/14) of the electric machine (2),
  • - As a mechanical (twist) lock ( 40 ) is formed, which also acts as a parking, - or immobilizer, or is integrated into such a security system.
12. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch 1 und weiterer vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromaschine (2) mit ihren als Motor oder Generator betreibbaren Komponenten (9/10, 11/12, 13/14) und den weiteren im Antriebsstrang angeordneten Aggregaten (innerhalb 2) eine Steuer und Regeleinrichtung (45) und eine Leistungselektronik (46) zugeordnet ist, die elektronische/elektrische Bauelemente derart aufweisen, daß sie im Zusammenspiel mit den mechanischen/elektrischen Kompo­ nenten und den daran angeordneten Sensoren und Aktoren folgende Funktionen aufweisen
  • a) Erkennung und Speicherung von Daten und Parameter über Fahrzeug- und Antriebsmotorbetriebs­ zustände und Kommandogaben durch den Fahrer, sowie über den Batterieladezustand, inclusiv Daten der die Lade- und Abgabefähigkeiten beeinflussenden elektrochemischen Prozesse in der Bordbatterie;
  • b) adaptive Erstellung von Betriebsstrukturen und deren Speicherung und die Zuordnung momentaner Betriebszustände;
  • c) Errechnung, Auswahl und Schaltung optimaler Aggregatekombinationen aus den unter a) und b) gefundenen und gespeicherten Betriebsdaten,
sowie Steuerung der Betriebsweise des Verbrennungsmotors (1) und der Elektromaschinenkompo­ nenten (9/10, 11/12, 13/14) unter Berücksichtigung des Batterie-Ladebedarfes nach vorgegebenen, auf wirtschaftliche und ökologische Aspekte und Belange abgestimmte Algorithmen, mit mindestens einer nachstehender Betriebsweisen und Funktionen:
  • - Antreiben durch Verbrennungsmotor (1) über die als reine Kupplung betriebene Elektromaschinenkomponente (9/10);
  • - Antreiben durch Verbrennungsmotor (1) über die als Generator (mit Schlupf) betriebene Elektroma­ schinenkomponente (9/10) mit Stromerzeugung/Batterieladen;
  • - Antreiben durch Verbrennungsmotor (1) über die als Kupplung und Generator betriebene Elektroma­ schinenkomponenten (9/10, 11/12), mit Stromerzeugen/Bat­ terieladen durch Generator-Komponente (11/12);
  • - Antreiben durch Verbrennungsmotor (1) über die als Kupplung und Generator fungierende Elektro­ maschinenkomponenten (9/10, 11/12) mit Stromerzeugung/- Laden durch Komponente (11/12) und dominant durch die als Generator betriebene Elektromaschinenkomponente (13/14);
  • - Antreiben durch Verbrennungsmotor (1) mit zusätzlichem seriellen Elektroantrieb durch die als Motor (drehzahlsteigernd) betriebenen Elektromaschinenkomponenteten (9/10, 11/12);
  • - Antreiben durch Verbrennungsmotor (1) über Kupplung (9/10, 11/12) mit zusätzlichem parallelen Elektroantrieb durch die als Motor betriebene Elektromaschinenkomponente (13/14);
  • - reiner Elektroantrieb durch Elektromaschinenkomponente (13/14);
  • - reiner Elektroantrieb durch Elektromaschinenkomponente (9/10, 11/12) bei blockierten Verbrenungsmotor (1);
  • - reiner Elektroantrieb durch alle Elektromaschinenkomponenten (9/10, 11/12, 13/14);
  • - Stromerzeugen/Laden beim Bremsen durch generatorisches Betreiben der Elektromaschinenkomponente (13/14);
    • a) Leistungs- und Leistungsanteileregelung des Verbrennungsmotors (1) und der als Elektromotore betriebenen Elektromaschinenkomponenten (9/10, 11/12, 13/14), unter Einbeziehung fahrgeschwin­ digkeitsrelevanter Kriterien beim seriellen Einsatz der Elektromaschinenkomponente (9/10, 11/12), bewirkt durch eine angepasste Erregung der Elektromagnet-Kupplungsbasen (9/10, 11/12), vorteil­ hafterweise unter Abstimmung mit anderen für diese Übertragungselemente relevante Funktionskri­ terien;
    • b) Regelung der die Lade- und Abgabeeffizienz beeinflussenden elektrochemischen Batteriezustände;
    • c) Drehzahlregelung der motorisch betriebenen Elektromaschinenkomponenten (9/10, 11/12, 13/14) durch eine definierte Frequenzvorgabe durch zweckentsprechende Umsetzerelemente in der Leistungs­ elektronik (46), gesteuert durch Regeleinrichtung (45);
    • d) Auswahl und Einsatzweise der antreibenden Aggregate erfolgt unter Berücksichtigung von auf momentane Betiebszustände abgestimmte Erfordernisse weitgehend nach nachstehenden Prämissen:
  • - im unteren Fahrgeschwindigkeitsbereich und bzw. oder bei niedrigem Antriebsleistungsbedarf elektromotorischer Antrieb mittels der Elektromaschinenkomponenten
  • - vorrangig durch (13/14)
  • - bei gesteigerten Leistungsbedarf zusätzlich oder alternativ durch (9/10, 11/12)
  • - im mittleren und oberen Fahrgeschwindigkeits-Betriebsbereich Antrieb durch Verbrennungsmotor (1) in einem verbrauchs- und emissionsgünstigen Kennfeldbereich, mit Stromerzeugung/Laden durch generatorisch betriebene Elektromaschinenkomponenten insbesondere (9/10, 11/12), bei unausgeschöpf­ ter Verbrennungsmotorleistung oder akutem Batterienachladebedarf zusätzlich Stromerzeugung durch (13/14);
  • - im oberen Fahrgeschwindigkeits- und Leistungsbedarfsbereich Antrieb durch Verbrennungs- und Elektromotore, wobei
  • - bei ausreichender Antriebsleistung des in optimalen Kennfeldbereichen betriebenen Verbrennungs­ motors dieser alleine den Antrieb bewirkt,
  • - bei zusätzlicher erforderlicher Antriebsleistung oder einer erhöhten Antriebsdrehzahl Einsatz der Elektromaschinenkomponente (9/10, 11/12)
  • - bei höchstem Antriebsleistungsbedarf wird zusätzlich die Elektromaschinenkomponente (13/14) als Motor aktiviert.
12. The drive train for a motor vehicle with a hybrid drive according to claim 1, and further the above claims, characterized in that the electric machine (2) with their operable as a motor or generator components (9/10, 11/12, 13/14) and the further arranged in the drive train aggregates (within 2) a control and regulating device ( 45 ) and power electronics ( 46 ) is assigned, the electronic / electrical components have such that they interact with the mechanical / electrical components and the sensors and actuators arranged thereon have the following functions
  • a) Detection and storage of data and parameters about vehicle and drive engine operating states and commands given by the driver, as well as about the battery state of charge, including data of the electrochemical processes in the on-board battery that influence the charging and dispensing capabilities;
  • b) adaptive creation of operating structures and their storage and the assignment of current operating states;
  • c) Calculation, selection and switching of optimal combinations of units from the operating data found and saved under a) and b),
and controlling the operation of the internal combustion engine (1) and the Elektromaschinenkompo components (9/10, 11/12, 13/14) adapted taking into account the battery charge requirement according to predetermined, on economic and environmental issues and concerns algorithms, with at least one the following operations and functions:
  • - driving by the internal combustion engine (1) via the operated clutch as a pure electric machine component (9/10);
  • - driving by the internal combustion engine (1) via a generator (with slip) operated electromag schin component (9/10) with electricity / battery charging;
  • - driving by the internal combustion engine (1) machine components (9/10, 11/12) via the clutch and operated as a generator electromag, with electricity generating / Bat terieladen by generator component (11/12);
  • - driving by the internal combustion engine (1) machine components (9/10, 11/12), which functions as a clutch and generator electrical with electricity / - loading by component (11/12) and dominantly by the operated as a generator electric machine component (13/14) ;
  • - driving by the internal combustion engine (1) with an additional serial electric drive by a motor (speed-increasing) operated Elektromaschinenkomponenteten (9/10, 11/12);
  • - driving by the internal combustion engine (1) via coupling (9/10, 11/12) with an additional parallel electric drive by the engine operated as the electric machine component (13/14);
  • - pure electric drive by electric machine component (13/14);
  • - pure electric drive by electric machine component (9/10, 11/12) in the blocked Verbrenungsmotor (1);
  • - pure electric drive through all the electric machine components (9/10, 11/12, 13/14);
  • - power generating / load during braking by regenerative operation of the electric machine component (13/14);
    • a) performance and power components controlling the internal combustion engine (1) and operated as electric motors electric machine components (9/10, 11/12, 13/14), including fahrgeschwin digkeitsrelevanter criteria in the serial operation of electric machine component (9/10, 11/12) caused by an adapted excitation of the electromagnetic clutch bases (9/10, 11/12), advantageously enough, under coordination with other criteria pertinent to that transfer elements Funktionskri;
    • b) regulation of the electrochemical battery states influencing the charging and dispensing efficiency;
    • c) speed control of the motor operated electric machine components (9/10, 11/12, 13/14) by a defined frequency setting by appropriate converter elements in the power electronics (46) controlled by control means (45);
    • d) The selection and use of the driving units is largely carried out taking into account requirements tailored to the current operating conditions, based on the following premises:
  • - In the lower driving speed range and / or in the case of low drive power requirements, electric motor drive by means of the electrical machine components
  • - primarily by (13/14)
  • - additionally or alternatively, increased power demand by (9/10, 11/12)
  • - in the middle and upper vehicle speed operating range drive additionally by internal combustion engine (1) in a fuel consumption and emissions favorable performance range with power generation / load by a generator operated electric machine components, in particular (9/10, 11/12), wherein unausgeschöpf ter engine power or acute Batterienachladebedarf electricity by (13/14);
  • - In the upper driving speed and power requirement range drive by combustion and electric motors, whereby
  • - With sufficient drive power of the combustion engine operated in optimal map areas, this alone causes the drive,
  • - by additional required drive power or an increased drive speed operation of electric machine component (9/10, 11/12)
  • - with maximum power requirement drive the electric machine component (13/14) is activated as a motor in addition.
13. Antriebsstrang für ein KFZ mit Hybridantrieb, nach Anspruch (1, 12) und weiterer vorstehender Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den mechanischen/elektrischen Komponenten zugeordnete microprozessorgesteuerte Steuer- und Regeleinrichtung (45) und die Leistungselektronik (46)
  • - auch die Steuerung anderer bordeigener Einrichtungen übernimmt
  • - deren Steuer- und Regelfunktionen bzw. -Aufgaben von anderen bordeigenen Steuer- und Regelein­ richtungen mit ausgeführt werden.
13. Drive train for a motor vehicle with hybrid drive, according to claim (1, 12) and further preceding claims, characterized in that the microprocessor-controlled control and regulating device ( 45 ) assigned to the mechanical / electrical components and the power electronics ( 46 )
  • - also controls other on-board facilities
  • - whose control and regulating functions or tasks are carried out by other on-board control and regulating devices.
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