DE10152487A1

DE10152487A1 - Verfahren zur Erhöhung der Temperatur an Nebenaggregaten und/oder in Fahrgastinnenräumen in einer Antriebsvorrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Nutzkraftwagen und Antriebsvorrichtung

Info

Publication number: DE10152487A1
Application number: DE10152487A
Authority: DE
Inventors: Robert Mueller
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 2001-10-24
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2002-02-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beeinflussung der Temperatur eines Heizsystems für Nebenaggregate und/oder einen Fahrgastraum in einer Antriebsvorrichtung eines Fahrzeuges DOLLAR A - mit einer Verbrennungskraftmaschine; DOLLAR A - mit wenigstens einem, wenigstens mittelbar mit wenigstens einem Antriebsrad koppelbaren Elektromotor; DOLLAR A - mit einer mechanisch mit der Verbrennungskraftmaschine koppelbaren und im Traktionsbetrieb als Generator betreibbaren elektrischen Maschine; DOLLAR A - mit einer elektrischen Kopplung zwischen den Elektromotoren und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine; DOLLAR A - mit einem Heizsystem zur wenigstens mittelbaren Aufheizung an Nebenaggregaten und/oder einem Fahrgastinnenraum; DOLLAR A - mit einer mit der elektrischen Kopplung wenigstens im Bremsbetrieb zur Aufladung koppelbaren Energiespeichereinrichtung. DOLLAR A Die Erfindung ist gekennzeichnet durch das folgende Merkmal, DOLLAR A bei welchen bei Bedarf das Heizsystem wenigstens mittelbar mit der Energiespeichereinrichtung zur Erhöhung der Temperatur gekoppelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Temperatur an Nebenaggregaten und/oder im Fahrgastinnenraum in einer Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ferner eine Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzkraftfahrzeug, im Einzelnen mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 4.

Diese elektrische Antriebssysteme sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Der Sonderdruck G 1407 der J. M. Voith GmbH verdeutlicht beispielhaft in dieselelektrisches Antriebssystem für Nutzfahrzeuge, insbesondere für Stadtbusse. Dieses umfaßt mindestens einen, mit wenigstens einem Antriebsrad wenigstens mittelbar koppelbaren Elektromotor, welcher vorzugsweise als Transfersalflußmaschine ausgeführt ist, und welcher jeweils von einer Wechselrichtereinheit mit elektrischer Leistung versorgt wird. Des weiteren ist eine im Traktionsbetrieb als Generator betreibbare elektrische Maschine vorgesehen, welche ebenfalls vorzugsweise als Transfersalflußmaschine ausgeführt sein kann, und die mechanisch mit einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einem Dieselmotor, koppelbar ist. Zur Erzeugung der elektrischen Leistung wird der Generator dabei ebenfalls über einen Wechselrichter angesteuert, vorzugsweise einen Vierquadranten-Wechselrichter. Für die Vorgabe der Sollwerte für die Radmotoren, das heißt die mit den Rädern gekoppelten Elektromotoren, sowie die Drehzahlsteuerung der Verbrennungskraftmaschine ist eine übergeordnete Fahrsteuerung vorgesehen, welche unter anderem in der Lage ist, den Fahrerwunsch auszuwerten.

Die Wechselrichter für den oder auch die Radmotoren und den Generator sind über einen Wechselrichterzwischenkreis miteinander gekoppelt. Hierbei besteht auch die Möglichkeit, die Wechselrichter zu einer einheitlichen Baugruppe zusammenzufassen.

Die Energieversorgung der Radmotoren erfolgt in dieser dieselelektrischen Ausführung über den Dieselmotor-Generatorsatz. Des weiteren ist für hybride Antriebssysteme die Systemerweiterung durch das Vorsehen einer Energiespeichereinrichtung in Form einer Batterie möglich. Ein weitere dieselelektrische Antriebsvorrichtung in Form eines Zentralmotorenantriebs ist beispielsweise aus dem Voith-Druck G 1483 11.96 1.000 BA/MSW bekannt. Dieser beschreibt ebenfalls einen dieselelektrischen Antrieb mit einer Verbrennungskraftmaschine, eine mit der Verbrennungskraftmaschine wenigstens mittelbar koppelbare und im normalen Traktionsbetrieb als Generator betreibbare elektrische Maschine sowie zwei mit der elektrischen Maschine elektrisch gekoppelte Fahrmotoren, deren Abtriebswellen über ein Summiergetriebe und einer mit der Abtriebswelle des Summiergetriebes gekoppelten Gelenkwelle mit dem Achsantrieb verbunden sind. Dabei treibt die Verbrennungskraftmaschine die als Generator betreibbare elektrische Maschine zur Erzeugung elektrischer Leistung an. Diese Leistung speist die elektrischen Fahrmotoren, die über das Summiergetriebe miteinander gekoppelt sind. Der Generator und die Elektromotoren erfordern jeweils eine separate Leistungselektronik, die vorzugsweise über einen Gleichspannungszwischenkreis gekoppelt ist. Der Ausgang des Summiergetriebes treibt hier mittels einer üblichen Gelenkwelle eine mechanische Niederflurachse an. Dabei übernimmt die Einheit aus Generator und Elektromotoren die Funktion eines elektrischen Getriebes.

Derartige dieselelektrische Konzepte werden vorallem für den Einsatz in Stadtbussen konzipiert. Bei diesen erfolgt die Heizung des Fahrzeuginnenraumes, das heißt des Fahrgastraumes, in der Regel über den Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine, in den die Verbrennungskraftmaschine die bei der Verbrennung anfallende Verlustwärme einspeist. Üblicherweise weisen Stadtbusse noch eine Zusatzheizung auf, mittels derer es möglich ist, den Kühlmittelkreislauf des Dieselmotors zusätzlich aufzuheizen, falls die vom Dieselmotor erzeugte Abwärme nicht ausreichend ist, um die gewünschte Temperatur im Fahrzeuginnenraum zu halten oder zu erzielen. Dies wird erforderlich, da an kalten Wintertagen die Abwärme der Verbrennungskraftmaschine oft nicht ausreicht und auch längere Standzeiten bei Stadtbussen, zum Beispiel an Endhaltestellen, eine entsprechende Abkühlung bewirken.

Neben der Verlustleistung der Verbrennungskraftmaschine wird bei Stadtbussen mit Automatgetriebe und Retarder auch die im Retarder anfallende Bremsleistung während eines Bremsvorganges eingespeist, was die Energiebilanz bezüglich der Fahrzeugaufheizung verbessert. Es ist bekannt, in Stadtbussen mit dieselelektrischem Antrieb ein System mit wassergekühlten Bremswiderstand einzusetzen, wobei die im Bremswiderstand während des Bremsvorganges anfallende Leistung in den Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine eingespeist wird. Eine derartige Betriebsweise ist jedoch nur im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise beim generatorischen Antrieb der als Fahrmotoren fungierenden Elektromotoren möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Realisierung der Aufheizung von Nebenaggregaten und/oder eines Fahrgastinnenraumes eines Fahrzeuges mittels einer Antriebsvorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß der genannte Nachteil vermieden wird. Im Einzelnen soll eine zusätzliche Heizmöglichkeit geschaffen werden, welche sich durch einen geringen konstruktiven und steuerungstechnischen Aufwand auszeichnet. Es wird dabei angestrebt, ein bereits vorhandenes System zu nutzen, so daß keinerlei zusätzliche Aggregate eingesetzt werden müßten.

Des weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine entsprechende Antriebsvorrichtung zu gestalten.

Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 und des Anspruchs 4 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.

Eine Antriebsvorrichtung weist wenigstens eine Verbrennungskraftmaschine, wenigstens einen, wenigstens mittelbar mit wenigstens einem Antriebsrad koppelbaren Elektromotor, sowie eine, in Kraftflußrichtung im Traktionsbetrieb betrachtet als Generator betreibbare elektrische Maschine, welche mechanisch mit der Verbrennungskraftmaschine koppelbar ist, auf. Die als Generator betreibbare elektrische Maschine und der beziehungsweise die Elektromotoren sind über eine elektrische Kopplung miteinander verbunden. Des weiteren ist eine Energiespeichereinrichtung vorgesehen, welche mit der elektrischen Kopplung koppelbar ist und wenigstens im Bremszustand über diese aufladbar ist. Zusätzlich ist ein Heizsystem für Nebenaggregate und/oder einen Fahrgastinnenraum des Fahrzeuges vorgesehen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß bei Bedarf das Heizsystem wenigstens mittelbar mit der Energiespeichereinrichtung koppelbar ist und von dieser gespeist werden kann.

Eine derartige Lösung ermöglicht es in vorteilhafter Weise auf die übliche Zusatzheizung in Fahrzeugen zu verzichten, welche in der Regel zusätzliche Energie benötigt. Vielmehr wird die ansonsten genutzte Bremsenergie, welche über die Energiespeichereinrichtung zwischengespeichert wird, zeitlich versetzt zur Fahrzeugheizung vor allem bei Fahrzeugstillstand oder bei Bedarf während des Betriebszustandes Fahren verwendet. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es somit, mit kaum merklichen oder ohne zusätzlichen Aufwand, die Energiebilanz des Antriebssystems zu optimieren. Unter dem Begriff "bei Bedarf" ist dabei der Zustand zu verstehen, daß entweder im Fahrzeugstillstand eine Temperatur eingestellt wird und/oder gehalten, beziehungsweise im Zustand Fahren und/oder Bremsen die Temperatur der Nebenaggregate und/oder im Fahrgastinnenraum auf eine gewünschte Temperatur einstellbar ist beziehungsweise gehalten werden kann.

Die Aufheizung des Heizsystems kann dabei direkt durch Kopplung mit der Energiespeichereinrichtung oder indirekt über ein weiteres System, beispielsweise einen Kühlmittelkreislauf erfolgen. Die Leistungsversorgung erfolgt dabei direkt von der Energiespeichereinrichtung oder indirekt über die Kopplung mit dem Spannungszwischenkreis.

In einer vorteilhaften Ausführung ist das Heizsystem wenigstens mittelbar mit dem Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt, das heißt die Aufheizung der Nebenaggregate und/oder des Fahrgastinnenraumes erfolgt über den Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine. Zur Erhöhung der Temperatur im Heizsystem ist ein entsprechendes Mittel vorgesehen, beispielsweise in Form eines sogenannten Bremswiderstandes, welcher entweder unmittelbar im Kühlmittelkreislauf integriert ist, d. h. von diesem gekühlt wird oder aber mit diesem wenigstens mittelbar gekoppelt ist. Der Bremswiderstand ist des weiteren wenigstens mittelbar mit der Energiespeichereinrichtung gekoppelt. Die Kopplung kann dabei entweder direkt über eine elektrische Verbindung, sozusagen durch Anordnung parallel zum normalen Antriebsstrang oder aber über den Spannungszwischenkreis, das heißt die elektrische Kopplung zwischen den Elektromotoren und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine erfolgen. Bei Bedarf wird im ersten Fall lediglich der Bremswiderstand sowie die Energiespeichereinrichtung angesteuert, während im zweiten Fall auch die Wechselrichtereinheiten, welche den Elektromotoren beziehungsweise dem Generator zugeordnet sind, angesteuert werden müssen.

Die Antriebsvorrichtung umfaßt dazu vorrichtungsmäßig eine Verbrennungskraftmaschine, wenigstens einen, wenigstens mittelbar mit wenigstens einem Antriebsrad koppelbaren Elektromotor, eine mit der Verbrennungskraftmaschine mechanisch koppelbare und im Traktionsbetrieb als Generator betreibbare elektrische Maschine sowie eine elektrische Kopplung zwischen der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und den Elektromotoren. Des weiteren ist ein Heizsystem für Nebenaggregate und/oder den Fahrgastinnenraum vorgesehen. Zusätzlich ist der Antriebsvorrichtung eine Energiespeichereinrichtung zugeordnet, welche wenigstens zur Aufladung im Bremsbetrieb mit der elektrischen Kopplung zwischen Generator und Elektromotoren verbindbar ist. Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, mit welchen eine Temperaturerhöhung im Heizsystem über die Energiespeichereinrichtung erfolgen kann.

Das Heizsystem kann dabei direkt über die Energiespeichereinrichtung angesteuert werden oder aber mittelbar, beispielsweise im Falle der Kopplung des Heizsystems mit einem Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine. Im letztgenannten Fall sind Mittel vorgesehen, welche unmittelbar eine Erhöhung der Temperatur im Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine bewirken. Die Möglichkeit der Erwärmung des Heizsystems über den Kühlmittelkreislauf der Verbrennungsmaschine ist als konventionelle Lösung bereits bekannt und findet als bevorzugte Ausführung in Stadtbussen Verwendung.

Zur wenigstens mittelbaren Erhöhung der Temperatur im Heizsystem kann ein mit dem Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine gekoppelter Bremswiderstand vorgesehen werden. Theoretisch denkbar ist auch die Verwendung mehrerer Bremswiderstände. Die Ansteuerung des Bremswiderstandes kann auch in diesem Fall entweder direkt, das heißt unabhängig von der elektrischen Kopplung zwischen Elektromotor und Generator, über die Energiespeichereinrichtung erfolgen oder aber indirekt über den zwischen Elektromotor und Generator vorhandenen Spannungszwischenkreis. Im letztgenannten Fall ist eine entsprechende Ansteuerung der Wechselrichtereinheiten zur Realisierung der Aufheizfunktion, d. h. der Einstellung am Bremswiderstand erforderlich, da ansonsten gleichzeitig entweder die Antriebsräder oder aber der Generator angetrieben werden.

Eine bevorzugte Ausführungsvariante besteht darin, ein System mit einer Energiespeichereinrichtung zu nutzen, wobei die Energiespeichereinrichtung gleichzeitig zum Anlassen beziehungsweise Starten der Verbrennungskraftmaschine verwendet wird. Die Energiespeichereinrichtung wird dabei während eines Bremsvorganges geladen, so daß die für den Anlaßvorgang benötigte Energie sozusagen aus der kinetischen Energie des Fahrzeuges rekupiert wird. Vorzugsweise wird neben der Aufladung der Energiespeichereinrichtung während des Bremsvorganges eine Aufladung auch während des Betriebes ermöglicht. Dies erfolgt im einfachsten Fall durch entsprechende Ansteuerung der Wechselrichtereinheiten sowie der Kopplung zwischen dem Bremswiderstand und dem elektrischen Zwischenkreis.

Des weiteren wird in einer vorteilhaften Ausführung während des Betriebes des Fahrzeuges wenigstens eine, den aktuellen Bewegungs- und/oder Fahrzustand des Fahrzeuges wenigstens mittelbar charakterisierende Größe fortlaufend erfaßt und ausgewertet. Ergibt die Auswertung der den Fahrzustand charakterisierenden Größen, daß diese zu einem Stillstand des Fahrzeuges führen, erfolgt automatisch eine Abschaltung der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere des Dieselmotors. Dabei kann es sich vorzugsweise um eine Reduzierung oder Abstellung der Kraftstoffzufuhr beziehungsweise eine Beeinflußung des Leistungsstellgliedes der Verbrennungskraftmaschine derart handeln, daß keine Antriebsleistung mehr erzeugt wird. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Verbrennungskraftmaschine vom Antriebsstrang zu entkoppeln, beispielsweise durch eine entsprechende schaltbare Kupplung zwischen der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und der Verbrennungskraftmaschine. Ein Anlaß- beziehungsweise Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere des Dieselmotors, durch die im normalen Traktionsbetrieb als Generator betreibbare elektrische Maschine erfolgt bei einer bestimmten minimalen Drehzahl, deren Größe jedoch auch über der Leerlaufdrehzahl festlegbar ist. Für diesen Zweck wird die der elektrischen Kopplung zugeordnete Energiespeichereinrichtung, welche vorzugsweise als Batterie ausgeführt ist, mit einer wesentlich geringeren Spannung U_BATT < < U_EK (Zwischenkreisspannung) direkt mit dem Spannungszwischenkreis verbunden und nach dem Start beziehungsweise Anlaßvorgang wieder von der elektrischen Kopplung getrennt. Das Aufladen der Energiespeichereinrichtung, vorzugsweise der Batterie erfolgt ebenfalls über die elektrische Kopplung. Diese Ansteuerung beinhaltet den Vorteil der Realisierung eines Anlaßvorganges ohne zusätzliche separate Elemente aufgrund der vorhandenen gespeicherten kinetischen Energie. Des weiteren kann durch die vorzeitige Abschaltung der Verbrennungskraftmaschine bei einem Hinweis auf einen kommenden Stillstand des Fahrzeuges unter Ausnutzung der im Fahrzeug noch vorhandenen beziehungsweise eingeprägten Energie der Kraftstoffverbrauch wesentlich verringert werden.

Als die den Bewegungs- und/oder Fahrzustandes des Fahrzeuges wenigstens mittelbar charakterisierenden Größen können beispielsweise die aktuelle Fahrgeschwindigkeit, die Gaspedalstellung, die Schaltpositionen des Tastenschalters, die Türbetätigung des Fahrzeuges, die Geschwindigkeit der Freigabe des Gaspedals sowie die Geschwindigkeit beziehungsweise die Art und Weise der Bremsbetätigung fungieren. Theoretisch ist es auch denkbar, lediglich nur eine den Fahrzustand charakterisierende Größe zu ermitteln. Vorzugsweise werden jedoch wenigstens zwei Signale für die den Fahrzustand charakterisierenden Größen ausgewertet, wobei auch Zusammenhänge zwischen beiden Signalen Berücksichtigung finden können.

Ein Beispiel dafür wäre die Auswertung der Geschwindigkeit, mit welcher der Fahrer das Gaspedal beziehungsweise den Gashebel freigibt bei gleichzeitiger Berücksichtigung der Art und Weise der Betätigung des Bremspedals.

Zur Realisierung der einzelnen Funktionen, insbesondere der Aufladung der Batterie und des Anlaßvorganges der Verbrennungskraftmaschine, ist die Ankopplung der Energiespeichereinrichtung an den Spannungszwischenkreis mittels entsprechender Mittel vorzusehen. Dazu werden wenigstens ein Element zur Reduzierung der Zwischenkreisspannung U_EK auf U_BATT sowie ein Schaltelement zum wahlweisen Trennen und Verbinden der Energiespeichereinrichtung im Zwischenkreis vorgesehen. Die Ankopplung der Energiespeichereinrichtung an den Spannungszwischenkreis kann beispielsweise über ein Gleichrichterelement in Form eines Thyristors erfolgen. Das Zünden des Thyristors erfolgt dann beispielsweise über die Fahrsteuerung. Die Löschung wiederum erfolgt ebenfalls automatisch, wenn die Zwischenkreisspannung die Batteriespannung überschreitet.

Die Aufladung der Batterie kann aus dem Zwischenkreis mit einer einfachen Chopperlösung zur Reduzierung der Zwischenkreisspannung auf die Ladespannung der Batterie erfolgen.

Für den Fall, daß das Mittel zur Erhöhung der Temperatur am Heizsystem ebenfalls von der Energiespeichereinrichtung über den Zwischenkreis angesteuert wird, kann die in der Kopplung integrierte Schaltungseinrichtung genutzt werden. Des weiteren müßten jedoch die Wechselrichterbaueinheiten, welche den Elektromotoren sowie der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine zugeordnet sind, angesteuert werden.

Zur Realisierung der Ansteuerung der einzelnen Aggregate ist dem Antriebssystem eine Steuervorrichtung zugeordnet, welche wenigstens eine Steuereinrichtung umfaßt, die wenigstens einen Eingang und Ausgang aufweist. Die Eingang ist mit einer Einrichtung zur Erfassung einer die aktuelle Temperatur des Heizsystems wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe gekoppelt. Der Ausgang ist mit einer Einrichtung zur Ansteuerung der Kopplung zwischen Energiespeichereinrichtung und dem Mittel zur wenigstens mittelbaren Beeinflussung der Temperatur T im Heizsystem verbunden. Je nach Kopplung der Energiespeichereinrichtung mit dem Mittel zur wenigstens mittelbaren Beeinflussung der Temperatur T im Heizsystem ist entweder nur eine Ausgangsgröße als Stellgröße erforderlich oder mehrere. Bei direkter Kopplung der Energiespeichereinrichtung mit dem Mittel zur wenigstens mittelbaren Beeinflussung der Temperatur T im Heizsystem und Anordnung des Mittels frei von einer Kopplung zum Spannungszwischenkreis parallel zu diesem kann eine Ausgangsgröße genügen. Bei Kopplung des Mittels zur wenigstens mittelbaren Beeinflussung der Temperatur T im Heizsystem über den Spannungszwischenkreis mit der Energiespeichereinrichtung sind zusätzlich Stellgrößen zur Ansteuerung der einzelnen Wechselrichtereinheiten der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und der Elektromotoren entsprechend der gewünschten Betriebsweise erforderlich.

Bei der vorteilhaften Ausführungsvariante mit Nutzung der Energiespeichereinrichtung zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine ist ein weiterer Eingang vorgesehen. Dieser ist in diesem Fall wenigstens mittelbar mit einer Erfassungseinrichtung für eine den aktuellen Fahrzustand wenigstens mittelbar charakterisierende Größe verbunden. Diese Erfassungseinrichtung kann beispielsweise in Form eines Sensors ausgeführt sein und entsprechend der Art der zu ermittelnden Größe an der entsprechenden Stelle im Fahrzeug angeordnet werden. Denkbar ist beispielsweise eine Anordnung des Sensors im Bereich der anzutreibenden Räder zur Erfassung der aktuellen Fahrgeschwindigkeit. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Sensor im Bereich des Gaspedals anzuordnen, um die Geschwindigkeit der Freigabe beziehungsweise den Verstellweg dessen zu ermitteln. Des weiteren ist es denkbar, als Erfassungseinrichtung eine Einrichtung zu verwenden, die ein Größe, welche den Stillstand des Fahrzeuges anzeigt beziehungsweise eine Anfahrmöglichkeit signalisiert. Denkbar ist hierbei auch die Erfassung des Signals zur Türbetätigung in Bussen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, festzustellen, wo sich das Fahrzeug gerade befindet, um aufgrund der Erfahrung im Dauerbetrieb eine vorausschauende Abstellung der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere des Dieselmotors zu bewirken. Auch ermöglicht die moderne Nachrichtentechnik mittels Telematik über einen Verkehrsleitrechner die Erfassung einer Information über die aktuelle Verkehrsdichte und eventuelle Staumöglichkeiten. Denkbar ist des weiteren auch die Erfassung mehrerer, den aktuellen Fahr- und Bewegungszustand charakterisierenden Größen. Dementsprechend viele Eingänge sind vorzusehen. Die Erfassungseinrichtung beziehungsweise die Erfassungseinrichtungen sind mit den Eingängen der Steuereinrichtung gekoppelt. In der Steuereinrichtung erfolgt dann eine Auswertung hinsichtlich des zu erwartenden Fahrzustandes, wobei im Hinblick auf einen Stillstand des Fahrzeuges am Ausgang der Steuereinrichtung eine Stellgröße ausgegeben wird, welche auf das Leistungsstellglied der Verbrennungskraftmaschine dahingehend wirkt, daß diese zum Stillstand gebracht wird. Zur erneuten Inbetriebnahme des Antriebssystems muß dann die Verbrennungskraftmaschine wieder gestartet werden. Dies erfolgt nach Stillstandszeiten durch Nutzung der im normalen Traktionsbetrieb als Generator betreibbaren elektrischen Maschine als Anlaß- beziehungsweise Startvorrichtung. Die Verwendung der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine zum Anlaß- beziehungsweise Startvorgang bietet den Vorteil, daß diese für entsprechend hohe Belastungen ausgelegt ist, während die Verwendung eines konventionellen Anlassers bezüglich der Lebensdauer für derartig Dauerbelastungen aus einem Start-Stop-Betrieb mit einer hohen Anzahl von Startvorgängen nicht ausgelegt ist.

Die Inbetriebnahme des Antriebssystems erfolgt durch Ansteuerung eines Mittels zur Aktivierung oder Unterbrechung der Kopplung zwischen der Energiespeichereinrichtung und der elektrischen Kopplung zwischen den Elektromotoren und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine. Zu diesem Zweck ist ein weiterer Ausgang der Steuervorrichtung mit den Mitteln zur Kopplung beziehungsweise Entkopplung der Energiespeichereinrichtung mit der elektrischen Kopplung von Elektromotoren und elektrischer Maschine verbunden. Das erneute Anfahren wird dann durch ein Signal über eine Steuervorrichtung, vorzugsweise die Fahrsteuerung realisiert. Die Mittel zur Kopplung der Energiespeichereinrichtung, insbesondere der Batterie, mit der Kopplung zwischen den Elektromotoren und der elektrischen Maschine sind dabei vorzugsweise als Schalteinrichtung ausgeführt. Die als Zwischenkreis ausgeführte elektrische Kopplung weist dabei eine Spannung U_BATT auf. Über den Zwischenkreis wird dabei durch entsprechende Ansteuerung der Wechselrichtereinheiten die elektrische Maschine als Motor zum Antrieb beziehungsweise zum Starten der Verbrennungskraftmaschine genutzt. Hat die Verbrennungskraftmaschine die entsprechende Drehzahl erreicht, erfolgt eine Trennung der Energiespeichereinrichtung, insbesondere der Batterie, über die Schalteinrichtung, von der als Zwischenkreis ausgeführten elektrischen Kopplung. Daß allein die als Generator im Traktionsbetrieb betreibbare elektrische Maschine von der Energiespeichereinrichtung angetrieben wird, kann entweder durch Ansteuerung der einzelnen Wechselrichterelemente im Spannungszwischenkreis, d. h. der elektrischen Kopplung, oder über entsprechende Stromrichtereinheiten, welche lediglich bei bestehender Kopplung zwischen der Energiespeichereinrichtung und dem Zwischenkreis aktiviert werden, realisiert werden. Die konkrete Ausführung liegt dabei im Ermessen des Fachmannes.

Bei Inbetriebnahme des Antriebssystems erfolgt dann ein Zünden des Thyristors über die Fahrsteuerung. Die Außerbetriebnahme des Thyristors erfolgt automatisch, wenn die Spannung im Wechselrichterzwischenkreis die Batteriespannung überschreitet.

Die Aufladung der Energiespeichereinrichtung, insbesondere der Batterie, aus dem Spannungszwischenkreis kann allgemein beispielsweise mit einer einfachen Chopperlösung zur Reduzierung der Zwischenkreisspannung auf die Ladespannung der Batterie erfolgen. Der Ladevorgang kann ebenfalls mit der Steuervorrichtung beziehungsweise der Fahrsteuerung realisiert werden. Dazu ist es vorteilhaft, wenn der Ladezustand vorerst ermittelt wird und ein Signal für den aktuellen Ladezustand der Batterie beziehungsweise der Energiespeichereinrichtung der Steuervorrichtung zugeführt wird. Bei einem auftretenden Bremsvorgang, wobei ein Signal für die Bremsbetätigung am Eingang der Steuereinrichtung anliegt, wird in Abhängigkeit vom Ladezustand der Batterie entschieden, ob über den Generator Energie in den Spannungszwischenkreis und damit dann der Batterie zugeführt wird oder nicht. Eine andere Möglichkeit besteht darin, generell Energie in den Spannungszwischenkreis einzuspeisen, und den aktuellen Spannungswert des Spannungszwischenkreises ständig zu überwachen und bei Überschreitung eines bestimmten, für den Bremsvorgang charakteristischen Wertes, am Eingang der Steuereinrichtung entweder ein Signal für die Größe des ermittelten Spannungswertes oder ein allgemeines Signal im Hinblick auf das Vorliegen eines Bremsvorganges anzulegen.

Die Steuervorrichtung, welche zur Ansteuerung der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine genutzt wird, kann auch zur Ansteuerung des Mittels zur Erhöhung der Temperatur eines Nebenaggregates beziehungsweise des Fahrgastinnenraumes genutzt werden. Vorzugsweise sind die Steuereinrichtungen in einer gemeinsamen Steuervorrichtung, welche vorzugsweise der Fahrsteuerung entspricht, integriert. Denkbar ist jedoch auch die einzelnen Steuereinrichtungen nebeneinander als einzelne Baugruppen einzusetzen und diese mit einer zentralen Steuer beziehungsweise Regelvorrichtung zu koppeln, wobei bestimmte Ausgangsgrößen der zentralen Steuer- und Regelvorrichtung wiederum als Eingangsgrößen der einzelnen Steuereinrichtungen dienen.

Weitere Eingangsgrößen der der Antriebsvorrichtung zugeordneten Steuervorrichtung sind eine gewünschte einzustellende beziehungsweise zu haltende Temperatur T im Heizsystem beziehungsweise eine diese wenigstens mittelbar charakterisierende Größe. Die aus den Eingangsgrößen gebildete Ausgangsgröße ist eine Stellgröße zur Beaufschlagung eines Stellgliedes zur Beeinflussung des Mittels zur wenigstens mittelbaren Erhöhung der Temperatur im Heizsystem.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in einer Vielzahl von dieselelektrischen Antriebssystemen einsetzbar. Dabei ist es unerheblich, ob es sich um einen Einzelradantrieb handelt, wobei die Antriebsmotoren unmittelbar im Bereich der anzutreibenden Räder angeordnet werden, oder lediglich ein Antriebsmotor vorgesehen wird, welcher wenigstens zwei oder auch mehrere Räder gleichzeitig antreibt, beispielsweise über ein Differential, wobei der Antriebsmotor entweder in Kraftflußrichtung im Traktionsbetrieb dem Differential vorgeschaltet ist und in räumlicher Anordnung zentral, das heißt in der Mitte der die Räder verbindenden Achse vorgesehen ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Elektromotor räumlich im Bereich eines anzutreibenden Rades anzuordnen und über ein, dem Elektromotor unmittelbar zugeordnetes Differential eine Leistungsaufteilung auf die beiden Räder vorzunehmen. Es sind auch dieselelektrische Antriebseinheiten denkbar, bei welchen die Elektromotoren in räumlicher Nähe zum Generator angeordnet sind und mit diesen sowie den Wechselrichterbaueinheiten eine elektrische Getriebebaueinheit bilden. In diesem Fall wird die Leistung vom Elektromotor beziehungsweise bei Einsatz mehrerer Elektromotoren, welche über ein Summiergetriebe miteinander gekoppelt sind, von diesem bzw. der Abtriebswelle des Summiergetriebes auf einen Wellenstrang und damit ein mit dem Wellenstrang gekoppeltes Differential auf die einzelnen Antriebsräder übertragen.

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Im Einzelnen ist darin folgendes dargestellt:

Fig. 1a und 1b verdeutlichen in schematisch vereinfachter Darstellung eine Antriebsvorrichtung mit Zuordnung eines Heizsystems zur Energiespeichereinrichtung, wobei das anzusteuernde Mittel zur wenigstens mittelbaren Erhöhung der Temperatur am Heizsystem frei von einer Kopplung zum Spannungszwischenkreis zwischen den Elektromotoren und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine ist und eine Anordnung mit Kopplung des Mittels zur wenigstens mittelbaren Erhöhung der Temperatur des Heizsystems über den Spannungszwischenkreis an die Energiespeichereinrichtung;

Fig. 2a bis 2c verdeutlichen Grundausführungen dieselelektrischer Antriebskonzepte, bei welchen die erfindungsgemäße Lösung zum Einsatz kommen kann;

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführung eines dieselelektrischen Antriebssystems, bei welchem die Energiespeichereinrichtung neben der zusätzlichen Heizfunktion auch die Anlaßfunktion der Verbrennungskraftmaschine übernimmt.

Die Fig. 1 verdeutlicht schematisch eine Ausführung einer erfindungsgemäß gestalteten Antriebsvorrichtung 1. Diese dient der Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Grundprinzips. Die Antriebsvorrichtung 1 umfaßt mindestens einen, wenigstens ein Antriebsrad 2 wenigstens mittelbar antreibenden Elektromotor 3, welcher vorzugsweise als Transfersalflußmaschine ausgeführt ist. Im dargestellten Fall wird jeder Elektromotor 3 von jeweils einer Wechselrichtereinheit 4 mit elektrischer Leistung versorgt. Des weiteren ist eine, im Traktionsbetrieb, das heißt im Betriebszustand "Fahren" bei Kraftübertragung von einer Verbrennungskraftmaschine 6 auf die Räder 2 als Generator betreibbare elektrische Maschine 5, nachfolgend als Generator bezeichnet, vorgesehen, welche ebenfalls vorzugsweise als Transfersalflußmaschine ausgeführt ist, und die mechanisch mit der Verbrennungskraftmaschine 6 koppelbar ist. Zur Erzeugung der elektrischen Leistung wird der Generator 5 durch eine Wechselrichtereinheit, vorzugsweise einen Vierquadranten-Wechselrichter 7 angesteuert. Die Wechselrichtereinheiten 4 und 7 für die mit den Antriebsrädern verbunden Elektromotoren 3 und den Generator 5 sind über einen Spannungszwischenkreis 8 miteinander gekoppelt. Der Spannungszwischenkreis 8, welcher vorzugsweise als Gleichspannungszwischenkreis ausgeführt ist, ist über eine Ansteuereinrichtung 9 mit einer Energiespeichereinrichtung 10 in Form einer Batterie koppelbar. Diese Ansteuereinrichtung 9 umfaßt dabei wenigstens eine Schalteinrichtung 11, welche ein An- oder Entkoppeln der Energiespeichereinrichtung 10 vom Spannungszwischenkreis 8 ermöglicht. Des weiteren kann, in Abhängigkeit der Kopplung an den Spannungszwischenkreis eine Spannungsrichtereinheit 12 vorgesehen werden, welche in der Verbindung zwischen dem Spannungszwischenkreis 8 und der Energiespeichereinrichtung 10 in der Ansteuereinrichtung 9 angeordnet ist.

Die Antriebsvorrichtung umfaßt des weiteren ein Heizsystem 13. Dem Heizsystem 13 sind Mittel 14 zur wenigstens mittelbaren Beeinflussung, insbesondere Erhöhung der Temperatur im Heizsystem 13 zugeordnet. Diese sind über die Ansteuereinrichtung 9 mit der Energiespeichereinrichtung 10 entsprechend der Fig. 1a koppelbar.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß bei Bedarf, entweder in Abhängigkeit von einem Fahrerwunsch, ein Signal für eine gewünschte Temperatur T an einem ersten Eingang 15 einer zentralen Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16, welche vorzugsweise der zentralen Fahrsteuerung entspricht, anliegen kann oder aber ein bestimmter fest vordefinierbarer gewünschter Temperaturwert, welcher in der zentralen Steuer- bzw. Regelvorrichtung 16 hinterlegt sein kann, als Sollwert fungiert. Die Sollwertvorgabe kann des weiteren auch aus in der zentralen Steuer- und Regelvorrichtung 16 hinterlegten Kennfeldern in Abhängigkeit von der Außentemperatur und der Temperatur im Fahrgastinnenraum erfolgen. Der erste Eingang ist entsprechend der ersten Variante dazu mit einer Einrichtung 48 zur Vorgabe der gewünschten Temperatur T gekoppelt. Aus dieser Größe kann dann eine Stellgröße Y zur wenigstens mittelbaren Ansteuerung einer, die Temperatur T im Heizsystem 13 wenigstens mittelbar beeinflussenden Größe gebildet werden. Eine weitere denkbare Möglichkeit besteht darin, bei Bedarf automatisch die entsprechende Temperatur T im Heizsystem 13 durch Regelung einzustellen, wobei dazu an der zentralen Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16 an einem weiteren Eingang 17 ein Signal für eine die Temperatur T im Heizsystem wenigstens mittelbar charakterisierenden Ist- Größe anliegt. Der Wert dieser Größe kann beispielsweise die direkt mittels eines Sensors, beispielsweise eines Temperatursensors 18 im Heizsystem 13 erfaßte Temperatur T verdeutlichen. Die zentrale Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16 bildet dann aus der oder den Eingangsgrößen eine Stellgröße Y, welche an einem ersten Ausgang 19 der zentralen Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16 ausgegeben wird, und wenigstens mittelbar an der Kopplung zwischen Energiespeichereinrichtung 10 und dem Mittel 14 wirksam wird. Die Ansteuerung der Energiespeichereinrichtung 10 erfolgt dabei vorzugsweise über die Ansteuereinrichtung 9, welche der Energiespeichereinrichtung 10 vorgeschalten ist. Die Ansteuereinrichtung 9 bewirkt dann, daß die Energiespeichereinrichtung 10 die Mittel 14 zur Erhöhung der Temperatur im Heizsystem 13 entsprechend beaufschlagt, so daß die Mittel die elektrische Energie in entsprechende Wärmeenergie umsetzen können.

Die Mittel 14 zur Erhöhung der Temperatur im Heizsystem 13 können entsprechend der Kapazität der Energiespeichereinrichtung 10 unter Auslegung der Kopplung, hier über die Ansteuereinrichtung 9 mit einer bestimmten elektrischen Leistung versorgt werden. Dabei können bezüglich der Energieversorgung über die Energiespeichereinrichtung 10 im wesentlichen drei Grundzustände unterschieden werden. In einem ersten Grundzustand dient die Energiespeichereinrichtung 10 lediglich der Bereitstellung von elektrischer Leistung am Spannungszwischenkreis 8. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn über die Energiespeichereinrichtung 10 die als Generator betreibbare elektrische Maschine 5 zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 6 dient. Ein zweiter Grundzustand ist dadurch gekennzeichnet, daß die volle von der Energiespeichereinrichtung 10 bereitstellbare elektrische Leistung den Mitteln 14 zur Erhöhung der Temperatur im Heizsystem 13 zugeführt wird. Der dritte Zustand ist durch eine Leistungsaufteilung zwischen der Beaufschlagung des Spannungszwischenkreises 8 und den Mitteln 14 zur wenigstens mittelbaren Beeinflussung, insbesondere Erhöhung der Temperatur im Heizsystem 13 gekennzeichnet. In diesem Fall umfaßt die Ansteuereinrichtung 9 des weiteren ein Mittel 20 zur Aufteilung der von der Energiespeichereinrichtung 10 bereitstellbaren elektrischen Leistung auf den Spannungszwischenkreis 8 und die Mittel 14 zur Erhöhung der Temperatur im Heizsystem 13. Die Bestimmung der erforderlichen Leistungsanteile kann dadurch ebenfalls über die zentrale Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16 erfolgen, welche als Eingangsgröße entweder wenigstens eine die Temperatur im Heizsystem 13 wenigstens mittelbar charakterisierende Größe oder einen Fahrerwunsch nach einer Erhöhung der Temperatur im Heizsystem und damit eine der Nebenaggregate und/oder des Fahrgastinnenraumes und der erforderlichen elektrischen Leistung zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 6 nach erfolgtem Stillstand, das heißt bei Vorliegen eines weiteren Eingangssignales an der zentralen Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16, hier mit 22 bezeichnet, welche eine, eine Wiederinbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine anzeigende oder wenigstens mittelbar charakterisierende Größe verdeutlicht. Dabei können bezüglich der Leistungsaufteilung entsprechend der von der Energiespeichereinrichtung 10 bereitstellbaren Leistung Prioritäten gesetzt werden. Dies kann dazu führen, daß zuerst wenigstens die Verbrennungskraftmaschine 6 über die als Generator betreibbare elektrische Maschine 5 anzulassen ist, während dem Heizsystem 13 nur eine untergeordnete Bedeutung zugesprochen wird. Weitere vier Grundzustände verdeutlichen die Leistungsübertragung aus dem Spannungszwischenkreis 8 zur Energiespeichereinrichtung 10 (vierter Grundzustand) oder zum Mittel 14 (fünfter Grundzustand; im Betriebszustand "Fahren" oder "Bremsen" einsetzbar) oder eine Leistungsaufteilung zwischen der Energiespeichereinrichtung 10 und den Mitteln 14, welche vorallem für den Betriebszustand "Bremsen" in Betracht gezogen werden kann (sechster Grundzustand) oder eine Entkoppelung sowohl der Energiespeichereinrichtung 10 als auch des Mittels 14 vom Zwischenkreis. Die entsprechenden Grundschaltstellungen sind in der Schalteinrichtung 11 eingetragen. Zur Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung sind lediglich die ersten vier Grundzustände und der letzte Grundzustand erforderlich. Die Speisung des Heizsystems 13 während des Betriebes aus dem Spannungszwischenkreis 8 kann als Sonderfunktion zusätzlich vorgenommen werden.

Die in der Fig. 1a verdeutlichte Ausführung dient lediglich zur Erläuterung des Grundprinzips der erfindungsgemäßen Ausführung. Weitere Ausführungen sind denkbar. Die Fig. 1b verdeutlicht dabei eine, entsprechend der Fig. 1a modifizierte Ausführung einer Antriebsvorrichtung 1.1b, wobei der Grundaufbau im wesentlichen dem in der Fig. 1a beschriebenen entspricht, weshalb für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, jedoch hier die Mittel 14 über den Spannungszwischenkreis 8.1 mit der benötigten elektrischen Leistung beaufschlagt werden, während in der Fig. 1a das Heizsystem 13 beziehungsweise die Mittel 14 zur Erhöhung der Temperatur am Heizsystem 13 parallel zum Spannungszwischenkreis 8 angeordnet sind, wobei keine Kopplung zwischen diesen besteht. In der Fig. 1a sind somit die Mittel 14 zur Erhöhung der Temperatur im Heizsystem 13 nicht mit dem Spannungszwischenkreis 8 und damit dem Antriebsstrang zwischen Verbrennungskraftmaschine 6 und den Rädern 2 gekoppelt.

In der Fig. 1b erfolgt, wie bereits ausgeführt, die Anbindung der Mittel 14 zur Erhöhung der Temperatur im Heizsystem 13 an die Energiespeichereinrichtung 10 über die elektrische Kopplung zwischen der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5 und dem Elektromotor 3, dem Spannungszwischenkreis 8. Die Kopplung zwischen dem Spannungszwischenkreis 8 und den Mitteln 14 zur Erhöhung der Temperatur am Heizsystem 13 wird hier mit 23 bezeichnet. Zur Realisierung einer, entsprechend dem dritten Grundzustand erforderlichen Leistungsaufteilung der von der Energiespeichereinrichtung 10 bereitstellbaren elektrischen Leistung auf die als Generator betreibbare elektrische Maschine 5 sowie die Mittel 14 zur Erhöhung der Temperatur im Heizsystem 13 sowie zur Speisung über die Energiespeichereinrichtung 10 ist in der Kopplung 23 zwischen dem Spannungszwischenkreis 8 und den Mitteln 14 eine Einrichtung zur Ansteuerung der Mittel 14, hier mit 25 bezeichnet, vorgesehen. Diese Einrichtung 25 zur Ansteuerung der Mittel 14 ist mit einem weiteren dritten Ausgang 26 der zentralen Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16 gekoppelt. Über einen vierten Ausgang 27 ist die, der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5 zugeordnete Wechselrichtereinheit 7 ansteuerbar. Zur Realisierung des ersten Grundzustandes, das heißt der Nutzung der von der Energiespeichereinrichtung 10 bereitstellbaren elektrischen Leistung zum Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 6 wird die gesamte zur Verfügung stehende elektrische Leistung der Energiespeichereinrichtung 10 der im Traktionsbetrieb als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5 zugeführt, welche in diesem Zustand als Motor zum Antrieb der Verbrennungskraftmaschine 6 fungiert. Im Fahrbetrieb, das heißt bei Leistungsübertragung von der Verbrennungskraftmaschine 6 zu den Antriebsrädern 2 kann ein Teil der von der Energiespeichereinrichtung 10 zur Verfügung stellbaren elektrischen Leistung zusätzlich in den Spannungszwischenkreis 8 eingespeist werden und bei entsprechender Ansteuerung der Ansteuereinrichtung 25 und den einzelnen Wechselrichtereinheiten 4 und 7 nur den Mitteln 14 zur Erhöhung der Temperatur im Heizsystem 13 zugeführt werden. Des weiteren besteht bei entsprechender Ansteuerung der Wechselrichtereinheiten 4 und 7 und des Stellgliedes 25 die Möglichkeit, die von der Energiespeichereinrichtung 10 bereitstellbare elektrische Leistung auf den Generator 5 und das Heizsystem 13 aufzuteilen.

Des weiteren besteht die Möglichkeit, jeweils durch entsprechende Ansteuerung der Schalteinrichtung in der Steuereinrichtung 9 die Energiespeichereinrichtung 10 vom Spannungszwischenkreis zu entkoppeln.

Beide Ausführungen entsprechend den Fig. 1a und 1b weisen zusätzliche Mittel auf, die vorzugsweise in der Ansteuereinrichtung 9 der Energiespeichereinrichtung 10 angeordnet sind und zu einer Energiespeicherung im Bremsbetrieb dienen. In diesem Fall wird die über die Räder 2 an die elektrischen Maschinen 3 eingeleitet mechanische Leistung, welche durch den generatorischen Betrieb der Elektromotoren 3 im Bremsbetrieb in elektrische Leistung umgewandelt wird, der Energiespeichereinrichtung 10 bei Kopplung dieser mit dem Spannungszwischenkreis 8 zugeführt. Dies erfolgt durch die entsprechende Ansteuerung der Wechselrichtereinheiten 7 der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5 und/oder der Wechselrichtereinheit 4, welche den elektrischen Maschinen 3 zugeordnet sind sowie der Schalteinrichtung 11. Die Ansteuerung erfolgt dabei vorzugsweise ebenfalls über die zentrale Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16.

Es besteht theoretisch die Möglichkeit, für die einzelnen Steuer- und/oder Regelaufgaben jeweils eine separate Steuer- und/oder Regelvorrichtung vorzusehen, welche miteinander durch eine übergeordnete zentrale Steuer- und/oder Regelung miteinander verknüpft werden können. Die einzelnen Steuer- und/oder Regelvorrichtungen sind in diesem Fall als separate Baugruppen ausgeführt, welche mit einer zentralen Steuer- und/oder Regelbaugruppe gekoppelt sind, oder in dieser integriert werden können. Vorzugsweise wird jedoch für die Steuer- und/oder Regelaufgaben eine zentrale Steuer- und/oder Regeleinrichtung verwendet, welche eine Vielzahl von Eingängen aufweist, um die einzelnen Ist- und/oder Sollgrößen zu erfassen beziehungsweise die entsprechenden zur Verarbeitung dieser Größen erforderlichen Signale zu empfangen und mit einer entsprechenden Anzahl von Ausgängen versehen ist, die mit den entsprechenden anzusteuernden Einrichtungen koppelbar sind. Die zentrale Steuer- und/oder Regelvorrichtung ist dann vorzugsweise in Form eines Mikroprozessors ausgeführt, in welchem durch Durchlaufen entsprechender Routinen die einzelnen Stellgrößen gebildet werden können. Die konkrete Auswahl der entsprechenden Steuer- und/oder Regelvorrichtungen und deren Verknüpfung, ob als einzelne Baueinheiten oder als eine zentrale Baueinheit, liegt im Ermessen des Fachmannes.

Die erfindungsgemäße Lösung zur Speisung des Heizsystems 13 über die Energiespeichereinrichtung 10 ist für jegliche Art dieser elektrischen Antriebe geeignet. Beispielhaft sind in den Fig. 2a und 2b zwei mögliche Ausführungen eines Antriebssystems beziehungsweise einer Antriebsvorrichtung 1.2a und 1.2b dargestellt.

Die Fig. 1a und 1b verdeutlichen die Möglichkeit der Ausführung als Einzelradantrieb. In diesem Fall dient jeder Elektromotor 3 jeweils dem Antrieb eines Rades 2. Dabei besteht die Möglichkeit, den Elektromotor 3, wie in den Fig. 1a und 1b auch dargestellt, jeweils einem Rad 2 zuzuordnen. Es besteht jedoch in diesem Fall auch die hier nicht dargestellte Ausführungsmöglichkeit, nur einen Elektromotor 3 einem Rad 2 unmittelbar zuzuordnen und zwischen dem Elektromotor 3 und der Radnabe ein Verteilergetriebe vorzusehen, welches die vom Elektromotor 3 abgegebene Leistung auf das Rad 2 und das diesen auf einer gedachten geometrischen Achse gegenüberliegende Rad aufteilt. Das Verteilergetriebe ist dabei vorzugsweise in Form wenigstens eines Differentials ausgeführt. Der Antrieb erfolgt über einen Elektromotor 3.

Demgegenüber ist in der Fig. 2a eine Möglichkeit dargestellt, bei welcher der Elektromotor 3.2a zum Achsantrieb dient. Dieser ist in Kraftflußrichtung im Traktionsbetrieb der Fahrzeugachse 30 vorgeschalten und steht über ein Differential 31 mit den Rädern 2.12a und 2.22a in Triebverbindung. Die vom Elektromotor 3.2a abgegebene elektrische Leistung wird somit über das Differential 31 auf die Räder aufgeteilt.

Die in den Fig. 1a, 1b und 2a dargestellten Möglichkeiten der Zuordnung des Elektromotors beziehungsweise der Elektromotoren 3 zu den einzelnen Rädern 2 zeichnen sich durch eine erhebliche räumliche Entfernung zwischen dem Elektromotor und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5 aus. Die Fig. 2b verdeutlicht daher eine Möglichkeit, welche es erlaubt, die als Generator betreibbare elektrische Maschine 5 und wenigstens einen Elektromotor 3 zu einer Baueinheit 32 zusammenzufassen. Der Elektromotor ist hier mit 3.2b bezeichnet, die als Generator betreibbare Maschine mit 5.2b. Die Wechselrichter der einzelnen elektrischen Antriebsaggregate, das heißt des Elektromotors 3.2b und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5.2b sind in einer Wechselrichterbaugruppe 33 zusammengefaßt. Die einzelnen Wechselrichter sind hiermit 4.2b für den Elektromotor 3.2b und 7.2b für die als Generator betreibbare elektrische Maschine 5.2b bezeichnet. Die Zusammenfassung der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5.2b, der Wechselrichterbaueinheit 33 und der elektrischen Maschine 3.2b zu einer Saugruppe 32 wird auch als sogenanntes elektrisches Getriebe bezeichnet. Die Leistungsübertragung von dem Elektromotor 3.2b auf die Achse 30.2b erfolgt über einen Wellenstrang 34, welcher vorzugsweise in Form einer Gelenkwelle 49 ausgeführt ist.

Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung der bereitstellbaren elektrischen Leistung ist in der Fig. 2c dargestellt. Diese verdeutlicht eine weitere Ausführung eines elektrischen Getriebes. Dieses ist hier mit 35 bezeichnet. Das elektrische Getriebe 35 umfaßt die als Generator betreibbare elektrische Maschine 5.2c, einen Spannungszwischenkreis 8.2c sowie zwei Elektromotoren 3.12c und 3.22c, deren erzeugte mechanische Leistung im Traktionsbetrieb über ein Summiergetriebe 37 zusammengeführt wird. Den Elektromotoren 3.12c und 3.22c sind jeweils eine Wechselrichtereinheit 4.12c und 4.22c zugeordnet. Die der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5.2c zugeordnete Wechselrichtereinheit ist hier mit 7.2c bezeichnet. Die Wechselrichtereinheiten 4.12c, 4.22c und 7.2c dienen der Ansteuerung der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5.2c und der einzelnen Elektromotoren 3.12c und 3.22c. Der somit hergestellte Spannungszwischenkreis 8.2c ist ein Gleichspannungszwischenkreis.

Der Ausgang des Summiergetriebes 37 ist über einen Wellenstrang, hier dem Wellenstrang 38 mit der Achse 30.2c und damit den Rädern 2.12c und 2.22c koppelbar.

Den mechanischen Übertragungswegen, insbesondere den Wellensträngen 34 beziehungsweise 38 werden vorzugsweise Dämpfungseinrichtungen zugeordnet. Diese können in Form von Schwingungsdämpfern, das heißt Drehmomentübertragungseinrichtungen mit entsprechenden Dämpfungsgliedern, in die Wellenstränge 34 beziehungsweise 38 oder in Kraftflußrichtung im Traktionsbetrieb vor diesen, eingebaut werden oder aber in Form von sogenannten Schwingungstilgern in den mechanischen Übertragungswegen integriert werden. Die konkrete Ausgestaltung liegt im Ermessen des Fachmannes.

In der Fig. 3 ist beispielhaft einen bevorzugte Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung dargestellt. Der Grundaufbau entspricht auch hier im wesentlichen dem in den Fig. 1a und 1b beschriebenen. Die Antriebsvorrichtung ist hier mit 1.3 bezeichnet und umfaßt eine als Dieselmotor ausgeführte Verbrennungskraftmaschine 6.3, welche mechanisch mit einer in Kraftflußrichtung im Traktionsbetrieb betrachtet als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5.3 koppelbar ist. Die Kopplung kann dabei starr mit Integration entsprechender Dämpfungseinrichtungen, beispielsweise einer Drehmoment übertragenden Einrichtung in Form einer Kupplung mit entsprechenden Dämpfungsglied ausgeführt sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit die mechanische Kopplung zwischen der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5.3 und der Verbrennungskraftmaschine 6.3 lösbar, beispielsweise mittels einer schaltbaren Kupplung, zu realisieren. Die Antriebsvorrichtung 1.3 umfaßt des weiteren zwei Elektromotoren 3.13 und 3.23, welche jeweils zum Antrieb der Räder 2.13 und 2.23 dienen. Jedem Elektromotor, der vorzugsweise in Form einer Transfersalflußmaschine ausgeführt ist, ist jeweils eine Wechselrichterbaueinheit, eine Wechselrichterbaueinheit 4.13 für den Elektromotor 3.13 und eine Wechselrichterbaueinheit 4.23 für den Elektromotor 3.23 zugeordnet. Eine weitere Wechselrichterbaueinheit 7.3 ist der im Traktionsbetrieb als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5.3 zugeordnet. Die Elektromotoren 3.13 und 3.23 beziehungsweise deren Wechselrichterbaueinheiten 4.13 und 4.23 und die als Generator betreibbare elektrische Maschine 5.3 beziehungsweise der diesem zugeordnete Wechselrichter 7.3 sind elektrisch über einen sogenannten Spannungszwischenkreis 8.3 gekoppelt. Der Spannungszwischenkreis ist hier somit ebenfalls als Gleichspannungszwischenkreis ausgeführt. Des weiteren ist eine Energiespeichereinrichtung 10.3 vorgesehen, welche mit dem Gleichspannungszwischenkreis 8.3 koppelbar ist.

Der Verbrennungskraftmaschine 6.3 ist ein Kühlmittelkreislauf 40 zugeordnet. Dieser umfaßt eine Kühleinrichtung 41 in Form eines Kühlers, welche in der Zulaufleitung 42 der Verbrennungskraftmaschine 6.3 angeordnet ist. Des weiteren ist im Kühlmittelkreislauf 40 eine Wärmetauscheinrichtung 43 integriert. Diese Wärmetauscheinrichtung 43 kann dabei zur Heizung des Fahrgastinnenraumes genutzt werden, vorzugsweise ist der Kühlmittelkreislauf 40 über den Wärmetauscher 43 mit einem Heizmittelkreislauf 44, welcher mit dem Fahrgastinnenraum wenigstens mittelbar koppelbar ist, gekoppelt. Das Mittel zur wenigstens mittelbaren Erhöhung der Temperatur im Heizsystem, als welches hier der Heizmittelkreislauf 44 angesehen werden kann, ist hier in Form eines im Kühlmittelkreislauf 40 der Verbrennungskraftmaschine 6.3 integrierten Bremswiderstandes, welcher durch den Kühlmittelkreislauf 40 der Verbrennungskraftmaschine 6.3 gekühlt wird, integriert. Dieser ist hier mit 14.3 bezeichnet. Der Bremswiderstand 14.3, das heißt das Mittel zur wenigstens mittelbaren Beeinflussung der Temperatur im Heizsystem, hier dem Heizmittelkreislauf 44, ist über eine elektrische Kopplung 47 mit dem Spannungszwischenkreis 8.3 und damit über eine Ansteuereinrichtung 9.3 mit der Energiespeichereinrichtung 10.3 koppelbar.

Die vorliegende Antriebsvorrichtung wird vorzugsweise auch zur Realisierung des Anlassens der Verbrennungskraftmaschine 6.3 nach erfolgtem Stillstand über die Energiespeichereinrichtung 10.3 genutzt. Der Antriebsvorrichtung ist dazu eine Steuervorrichtung, hier die Steuervorrichtung 16.3 zugeordnet, welche wenigstens eine Steuervorrichtung 50 mit einer Steuereinrichtung 51 umfaßt. Die Steuereinrichtung 51 weist wenigstens einen ersten Eingang 52 und einen ersten Ausgang 53 auf. Vorzugsweise sind der Steuereinrichtung 51 eine Vielzahl von Eingängen zugeordnet, im dargestellten Fall des weiteren die Eingänge 54 und 56. Diese Eingänge sind mit Erfassungseinrichtungen, hier den Erfassungseinrichtungen 57, 58 und 59 gekoppelt, die der Ermittlung einer den Fahrzustand wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe ermöglichen. Die Erfassungseinrichtungen 57 bis 59 sind beispielsweise als Sensoren ausgeführt. Die Erfassungseinrichtung 57 kann dabei den Antriebsrädern 2.13 beziehungsweise 2.23 zugeordnet sein, und die Drehzahl der Antriebsräder als proportionale Größe zur aktuellen Fahrgeschwindigkeit erfassen. Die Erfassungseinrichtung 58 ist beispielsweise dem Betätigungspedal für die Bremseinrichtung zugeordnet und dient der Erfassung der Geschwindigkeit beziehungsweise der Intensität der Betätigung des Bremspedals. Die Erfassungseinrichtung 59 ist beispielsweise dem Gashebel beziehungsweise dem Gaspedal zugeordnet und dient der Erfassung der Geschwindigkeit, mit welcher der Fahrer den Gashebel beziehungsweise das Gaspedal freigibt. Diese Signale werden den Eingängen 52, 54 und 56 der Steuereinrichtung 51 zugeführt. Die Steuereinrichtung 51 umfaßt eine Einrichtung zur Auswertung der den Fahrzustand charakterisierenden Größen, wobei im Hinblick auf einen zu erzielenden Stillstand des Fahrzeuges eine Stellgröße am Ausgang 53 gebildet wird, welche am Leistungsstellglied der Verbrennungskraftmaschine 6.3, das heißt am Dieselmotor, wirksam wird. Diese Auswertung kann beispielsweise mittels Algorithmen oder aber durch Vergleiche mit abgespeicherten oder abspeicherbaren, ständig aktualisierbaren Kennwerten oder Kennfeldern erfolgen.

Eine andere, hier im Einzelnen nicht dargestellte Möglichkeit besteht darin, in der Steuereinrichtung 51 einen elektronischen Stadtplan zu hinterlegen, mittels welchem ständig nachvollzogen werden kann, wo sich das Fahrzeug gerade befindet, um aufgrund dauerhafter Erfahrungen in bezug auf Verkehrsstockungen entsprechend dem im Stadtplan hinterlegten Informationen eine Abstellung der Verbrennungskraftmaschine zu bewirken. Dies kann auch mittels Telematik durch einen Verkehrsleitrechner realisiert werden, welcher dabei noch weitere Informationen, wie insbesondere die Verkehrsdichte, auswerten kann.

Zur Wiederinbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine 6.3 ist der Steuereinrichtung 51 ein weiterer Eingang zugeordnet. Dieser ist hier mit 60 bezeichnet. Der Eingang 60 ist dabei mit einer Einrichtung zur Vorgabe eines Signals über eine Wiederinbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine 6.3 wenigstens mittelbar koppelbar. Da die Steuereinrichtung 51 Bestandteil einer Fahrsteuerung sein kann, kann daher dieser Eingang ebenfalls mit der Fahrersteuerung gekoppelt werden, wobei die Vorgabe des Wunsches nach dem Wiederanfahren über eine Betätigungseinrichtung erfolgt, welche mit einem Eingang der Fahrsteuerung verbunden ist. Die Steuervorrichtung 50 und damit auch die Steuereinrichtung 51 kann jedoch auch Bestandteil der Fahrsteuerung 16.3 sein. In diesem Fall ist der Eingang 60 der Steuereinrichtung 51 selbst mit der Betätigungseinrichtung wenigstens mittelbar gekoppelt. Des weiteren wird an einem weiteren zweiten Ausgang 61 der Steuervorrichtung 51 ein Signal zur Ansteuereinrichtung 9.3, insbesondere der in dieser integrierten Schalteinrichtung 63 ausgegeben, welches bewirkt, daß die Energiespeichereinrichtung 10.3 mit der elektrischen Kopplung in Form des Spannungszwischenkreises 8.3 verbunden wird. Zusätzlich werden Signale zur Ansteuerung der Wechselrichterbaueinheiten 4.13 und 4.23 bzw. 7.3 an den diesen zugeordneten Ausgängen 28.13 bzw. 28.23 und 27.3 ausgegeben. Über die Energiespeichereinrichtung 10.3 wird dann Energie in den Spannungszwischenkreis 8.3 eingespeist, welche zum Antrieb der im normalen Traktionsbetrieb als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5 genutzt wird. Dieser arbeitet dann in diesem Betriebszustand als Motor und treibt die Verbrennungskraftmaschine 6.3 an. Damit kann der Generator 5 als Starteinrichtung bei Inbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine 6.3 genutzt werden.

Damit während des Anfahrvorganges der Anteil der über die Schalteinrichtung 63 in dem Zwischenkreis 8.3 eingespeisten Energie lediglich zum Anfahren der Verbrennungskraftmaschine 6.3 genutzt wird, sind entsprechende, hier nicht dargestellte Einrichtungen im Zwischenkreis vorgesehen, die vorzugsweise während des Anfahrvorganges lediglich ein Einspeisen von Energie in den Generator 5 ermöglichen. Dies kann durch zusätzliche Einrichtungen im Zwischenkreis 8 realisiert werden oder aber durch die entsprechende Ansteuerung der einzelnen Wechselrichtereinheiten 4.13 und 4.32 beziehungsweise 7.3.

Die Ladung der Energiespeichereinrichtung 10.3, das heißt der Batterie, erfolgt aus dem Spannungszwischenkreis 8.3, mittels einer einfachen Chopperlösung zur Reduzierung der Zwischenkreisspannung U_EK auf die Ladespannung der Batterie U_BATT. Der Ladevorgang der Batterie kann dabei ebenfalls mittels der Steuervorrichtung 50 bzw. der Steuereinrichtung 51 realisiert werden. Dazu weist diese Steuereinrichtung 51 einen weiteren Eingang 62 auf, welcher mit der Batterie gekoppelt ist und über welchen ein Signal in bezug auf den Ladezustand der Batterie der Steuereinrichtung 51 zugeführt wird. Da der Ladevorgang vorzugsweise nur im Betriebszustand Bremsen möglich sein soll, ist des weiteren erforderlich, ein Signal für den Betriebszustand Bremsen an der Steuereinrichtung 51 zu verarbeiten. Als dieses Signal kann beispielsweise das am Eingang 54 anliegende Signal gewertet werden. In der Steuereinrichtung 51 sind Mittel vorgesehen, welche in bezug auf den Ladezustand der Batterie entscheiden, ob die mittels der im Bremszustand als Generator betreibbaren Elektromotoren 3.13 und 3.23 erzeugte Bremsenergie der Batterie zuzuführen ist. Als dieses Mittel kann beispielsweise ein Differenzbildner 55 verwendet werden, welcher die Abweichung eines aktuellen Ladezustandes von einem vorgebbaren Soll- Ladezustand, welcher vom Fahrer vorgebbar oder aber in einem Speicher der Steuereinrichtung 51 bzw. der zentralen Fahrsteuer- und/oder Regelvorrichtung 16.3 hinterlegt ist, ermittelt und bei Überschreitung einer bestimmten vorgebbaren Größe für die Abweichung am Ausgang ein Signal für die Zuspeisung der Bremsenergie zur Batterie ausgibt, das heißt beispielsweise die entsprechenden Wechselrichtereinheiten 4.13 und 4.23 beziehungsweise 7.3 und die Schalteinrichtung 11.1 bzw. die Steuereinrichtung 9.3 entsprechend angesteuert werden.

Ein Laden der Energiespeichereinrichtung 10.3 kann auch im normalen Traktionsbetrieb durch Entnahme elektrischer Leistung aus dem Zwischenkreis 8.3 erfolgen. Vorzugsweise wird jedoch die Aufladung der Energiespeichereinrichtung 10.3 lediglich im Bremsbetrieb erfolgen.

Die Realisierung der Heizfunktion, das heißt der Erhöhung der Temperatur im Heizsystem, hier der Heizmitteltemperatur im Heizmittelkreislauf 44, erfolgt vorzugsweise lediglich in den Betriebszuständen, welche sich durch die Außerbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine 6.3 auszeichnen, beispielsweise während kürzerer Stillstandszeiten aber auch im normalen Traktionsbetrieb oder im Bremsbetrieb. Diese Möglichkeiten gelangen vorzugsweise in Nutzfahrzeugen, insbesondere Stadtbussen zum Einsatz. Es wäre jedoch zu berücksichtigen, daß vorzugsweise im dargestellten Ausführungsbeispiel die zum Anfahren des Fahrzeuges, das heißt zum Anfassen der Verbrennungskraftmaschine 6.3 erforderliche elektrische Leistung von der Energiespeichereinrichtung 10.3 noch erbracht werden kann. Der Ladezustand der Energiespeichereinrichtung 10.3 kann dabei ebenfalls über die Steuereinrichtung 51 überwacht werden.

In der Ansteuereinrichtung 9.3 sind demzufolge entsprechende Mittel beispielsweise in Form der Schalteinrichtung 63 vorzusehen, welche die Energiespeichereinrichtung 10.3 entweder direkt mit dem Zwischenkreis 8.3 koppeln oder entkoppeln. Zur alleinigen Realisierung der Ansteuerung der Mittel 14.3 über die elektrischen Kopplung 47 zum Bremssteller 45 zur wenigstens mittelbaren Beeinflussung der Temperatur T im Heizsystem 13.3, oder des Generators 5.3 oder beider gemeinsam müssen des weiteren die Stellglieder der einzelnen Aggregate, d. h. des dem Bremswiderstand 14.3 zugeordneten Bremsstellers 45, der einzelnen Wechselrichterbaueinheiten 7.3 bzw. 4.13 und 4.23 in entsprechender Weise angesteuert werden. Zur gewünschten Energieversorgung sind im Fall des Anlaßvorganges werden die Wechselrichtereinheiten 7.3 des Generators 5.3, 4.13 und 4.23 der Elektromotoren 3.13 und 3.23 sowie die Schalteinrichtung 63 und der Bremssteller 45 derart angesteuert, daß kenne Energie über die Kopplung 47 sowie an die Elektromotoren 3.13 und 3.23 übertragen wird. Der Bremssteller 45 wird dabei über einen Ausgang 64 der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 16 bzw. der Steuereinrichtung 51 angesteuert.

Die Erhöhung der Temperatur im Heizsystem, hier dem Heizmittelkreislauf 44 erfolgt über die Ansteuerung des Bremsstellers 45 sowie beispielsweise der Wechselrichtereinheiten 4.13 beziehungsweise 4.23 und 7.3 sowie der Ansteuereinrichtung 9.3. Zur Realisierung lediglich der Aufheizfunktion wird die Energiespeichereinrichtung 10.3 über den Zwischenkreis 8.3 mit dem Bremssteller 45 gekoppelt. Die Ansteuerung der Wechselrichtereinheiten erfolgt derart, daß weder Leistung an die Elektromotoren 3.13 bzw. 3.23 oder den Generator 5.3 übertragen wird. Der Bremssteller 45 bewirkt eine entsprechende Beaufschlagung des wassergekühlten Bremswiderstandes 14.3. Die Größe der am Ausgang 64 ausgegebenen Stellgröße B zur Ansteuerung des Bremsstellers 45 wird entsprechend der gewünschten einzustellenden Erwärmung vorgenommen. Ein derartiges Signal für eine gewünschte einzustellende Temperatur liegt beispielsweise am Eingang 65 der zentralen Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16.3 bzw. der Steuereinrichtung 51 an. Die Sollwertvorgabe kann auch, wie für die Fig. 1 bereits erläutert, aus dem Speicher der zentralen Steuer- und/oder Regelvorrichtung 16.3 bzw. der Steuereinrichtung 51 in Abhängigkeit bestimmter Istgrößen, beispielsweise der Außentemperatur und der aktuell ermittelten Isttemperatur T im Heizsystem 13.3 und/oder dem Kühlmittelkreislauf 40 der Verbrennungskraftmaschine 6.3 oder einer, die Temperatur im Heizsystem 13.3 wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe erfolgen. Das Signal für den gewünschten Sollwert liegt dann beispeilsweise am Eingang 65 der zentralen Steuer- und/oder Regelvorrichtung und/oder der Steuereinrichtung 51 an. Der aktuelle Istwert bzw. eine den Istwert wenigstens mittelbar charakterisierende Größe liegt am Eingang 66 an. Aus der Ist- und der Sollgröße werden Stellgrößen gebildet, welche entsprechend der gewünschten vorzusehenden Heizleistung die einzelen Aggregate ansteuern, im Einzelnen die Wechselrichterbaueinheiten 7.3, 4.13, 4.23 und der Bremssteller 14.3 sowie die Schafteinrichtung 63. Die Schalteinrichtung 63 umfaßt dazu wenigstens die folgen den drei Schaltstellungen - Kopplung Energiespeichereinrichtung 10.3 mit dem Spannungszwischenkreis 8.3 und Energieflußrichtung vom Spannungszwischenkreis 8.3 zur Energiespeichereinrichtung 10.3; Kopplung Energiespeichereinrichtung 10.3 mit dem Spannungszwischenkreis 8.3 und Energieflußrichtung von der Energiespeichereinrichtung 10.3 zum Spannungszwischenkreis 8.3; Entkoppelung der Energiespeichereinrichtung 10.3 vom Spannungszwischenkreis 8.3.

Im Anfahrzustand kann auch eine Leistungsaufteilung der von der Energiespeichereinrichtung 10.3 bereitstellbaren elektrischen Energie auf die als Generator betreibbare elektrische Maschine 5.3 sowie den Bremssteller 45 und damit das Mittel 14.3 zur Erhöhung der Temperatur des Heizsystemes, hier des Heizmittelkreislaufes 44, erfolgen. Die Aufteilung der bereitstellbaren elektrischen Leistung kann dabei nach Prioritätsgesichtspunkten vorgenommen werden. Diese Aufteilung erfolgt ebenfalls über die Ansteuerung der einzelnen Stellglieder.

Die dritte Möglichkeit, das heißt lediglich die Ansteuerung der des Generator betreibbaren elektrischen Maschine 5.3 zum Antrieb der Verbrennungskraftmaschine 6.3 wird ebenfalls durch entsprechende Ansteuerung der Ansteuereinrichtung 9.3, des Bremsstellers 45 sowie der einzelnen Wechselrichterbaueinheiten 4.13, 4.23 und 7.3 realisiert.

Entsprechend der Stellung des Bremsstellers 45 als Stellgröße für das Mittel 14.3 zur Erhöhung der Temperatur im Heizmittelkreislauf 44, wird der Widerstand des Bremswiderstandes erhöht. Die dort zu verwendete Energie wird in Wärme umgesetzt, welche dem Kühlmittelkreislauf 40 der Verbrennungskraftmaschine 6.3 zugeführt wird. Vorzugsweise ist der Wärmetauscher 43, welcher die Kopplung mit dem Heizmittelkreislauf 44 realisiert, in räumlicher Nähe in Durchflußrichtung hinter dem Bremswiderstand 14.3 angeordnet.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Varianten stellen Ausführungsvarianten sowie bevorzugte Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Lösung dar. Weitere Modifikationen bei Kenntnis des erfindungsgemäßen Grundgedanken sind denkbar und liegen im Ermessen des Fachmannes.

Claims

1. Verfahren zur Beeinflussung der Temperatur eines Heizsystems für Nebenaggregate und/oder einen Fahrgastraum in einer Antriebsvorrichtung eines Fahrzeuges
mit einer Verbrennungskraftmaschine;
mit wenigstens einem, wenigstens mittelbar mit wenigstens einem Antriebsrad koppelbaren Elektromotor;
mit einer mechanisch mit der Verbrennungskraftmaschine koppelbaren und im Traktionsbetrieb als Generator betreibbaren elektrischen Maschine;
mit einer elektrischen Kopplung zwischen den Elektromotoren und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine;
mit einem Heizsystem zur wenigstens mittelbaren Aufheizung an Nebenaggregaten und/oder einem Fahrgastinnenraum;
mit einer mit der elektrischen Kopplung wenigstens im Bremsbetrieb zur Aufladung koppelbaren Energiespeichereinrichtung;
gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
bei welchen bei Bedarf das Heizsystem wenigstens mittelbar mit der Energiespeichereinrichtung zur Erhöhung der Temperatur gekoppelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Antriebsvorrichtung die folgenden weiteren Merkmale aufweist:
das Heizsystem ist wenigstens mittelbar mit einem Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine koppelbar;
mit einem Bremswiderstand, welcher wenigstens mittelbar mit dem Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist und dem ein Stellglied zugeordnet ist;
gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:
bei Bedarf wird der Bremswiderstand mit der Energiespeichereinrichtung gekoppelt und der Widerstand entsprechend einer zu erbringenden Heizleistung angesteuert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied des Bremswiderstandes mit dem Zwischenkreis zwischen der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und den Elektromotoren gekoppelt wird und die Elektromotoren beziehungsweise die als Generator betreibbare elektrische Maschine derart angesteuert werden, daß der von der Energiespeichereinrichtung erbringbare Leistungsanteil dem Bremswiderstand zugeführt und der Bremssteller entsprechend der zu erbringenden Heizleistung angesteuert wird.

4. Antriebsvorrichtung für Fahrzeuge

1. 4.1 mit einer Verbrennungskraftmaschine;
2. 4.2 mit wenigstens einem, wenigstens mittelbar mit wenigstens einem Antriebsrad koppelbaren Elektromotor;
3. 4.3 mit einer mit der Verbrennungskraftmaschine mechanisch koppelbaren und im Traktionsbetrieb als Generator betreibbaren elektrischen Maschine;
4. 4.4 mit einer elektrischen Kopplung zwischen dem Generator und dem Elektromotor;
5. 4.5 mit einem Heizsystem für Nebenaggregate und/oder den Fahrgastinnenraum;
6. 4.6 mit einer mit der elektrischen Kopplung koppelbaren Energiespeichereinrichtung und Mitteln zur Aufladung der Energiespeichereinrichtung im Bremsbetrieb;

gekennzeichnet durch das folgende Merkmal:

1. 4.7 es sind Mittel zur Zuführung von Energie aus der Energiespeichereinrichtung zum Heizsystem vorgesehen.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 5.1 das Heizsystem ist frei von einer Kopplung mit der elektrischen Kopplung zwischen der im Traktionsbetrieb als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und dem Elektromotor;
2. 5.2 die Mittel zur Zuführung von Energie aus der Energiespeichereinrichtung zum Heizsystem umfassen eine Schalteinrichtung mit wenigstens zwei Schaltstellungen zur wahlweisen, wenigstens mittelbaren Kopplung der Energiespeichereinrichtung mit der elektrischen Kopplung zwischen der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und dem Heizsystem - einer ersten Schaltstellung zur Kopplung der Energiespeichereinrichtung mit dem Heizsystem und einer zweiten Schaltstellung zur Kopplung der Energiespeichereinrichtung mit der elektrischen Kopplung zwischen der im Traktionsbetrieb als Generator betreibbaren elektrischen Maschine.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Schalteinrichtung eine weitere dritte Schaltstellung zur Entkoppelung der elektrischen Kopplung und des Heizsystems von der Energiespeichereinrichtung aufweist.

7. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung eine weitere Schaltstellung zur Leistungsaufteilung zwischen der elektrischen Kopplung zwischen der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und den Elektromotoren und dem Heizsystem aufweist.

8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 8.1 das Heizsystem ist wenigstens mittelbar mit der elektrischen Kopplung zwischen der im Traktionsbetrieb als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und dem Elektromotor gekoppelt;
2. 8.2 die Mittel zur Zuführung von Energie aus der Energiespeichereinrichtung zum Heizsystem umfassen eine Einrichtung zur wahlweisen An- oder Entkoppelung der Energiespeichereinrichtung von der elektrischen Kopplung und wenigstens eine Einrichtung zur Ansteuerung der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und/oder den Elektromotoren.

9. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 9.1 das Heizsystem ist wenigstens mittelbar mit einem der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten Kühlmittelkreislauf gekoppelt;
2. 9.2 es sind Mittel zur Beeinflussung der Temperatur des Kühlmittelkreislaufes der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen.

10. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 10.1 das Mittel zur Beeinflussung der Temperatur des Kühlmittelkreislaufes der Verbrennungskraftmaschine ist ein steuerbarer Widerstand, welcher wenigstens mittelbar mit dem Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist;
2. 10.2 dem steuerbaren Widerstand ist eine Stelleinrichtung zugeordnet.

11. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittei zur Beeinflussung der Temperatur im Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine elektrisch mit der Energiespeichereinrichtung koppelbar ist.

12. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur Beeinflussung der Temperatur im Kühlmittelkreislauf der Verbrennungskraftmaschine elektrisch mit der elektrischen Kopplung zwischen der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine und den Elektromotoren gekoppelt ist.

13. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 12, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 13.1 jedem Elektromotor ist wenigstens eine erste elektrische Wechselrichtereinheit und der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine eine weitere zweite Wechselrichtereinheit zugeordnet;
2. 13.2 die elektrische Kopplung erfolgt durch die Verbindung der Wechselrichtereinheiten über einen Spannungszwischenkreis.

14. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 14.1 mit einer Steuer- und/oder Regelvorrichtung umfassend mindestens eine Steuereinrichtung;
2. 14.2 die Steuer- und/oder Regelvorrichtung weist wenigstens einen Eingang zur Vorgabe einer gewünschten einzustellenden Temperatur auf;
3. 14.3 die Steuer- und/oder Regelvorrichtung weist wenigstens einen Ausgang zur Ansteuerung einer der Energiespeichereinrichtung zugeordneten Einrichtung zur An- oder Entkoppelung der Energiespeichereinrichtung von der elektrischen Kopplung oder der Schalteinrichtung auf.

15. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

1. 15.1 die Steuer- und/oder Regelvorrichtung weist einen weiteren Eingang auf, welcher mit einer Einrichtung zur Erfassung einer die Temperatur im Heizsystem wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe koppelbar ist;
2. 15.2 die Steuer- und/oder Regelvorrichtung umfaßt eine Vergleichseinrichtung;
3. 15.3 die Steuer- und/oder Regelvorrichtung umfaßt einen weiteren Ausgang, welcher mit einem Stellglied des Mittels zur wenigstens mittelbaren Beeinflussung der Temperatur im Heizsystem koppelbar ist.

16. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und/oder Regelvorrichtung wenigstens zwei weitere Ausgänge aufweist, welche mit der als Generator betreibbaren elektrischen Maschine beziehungsweise den Elektromotoren gekoppelt sind.

17. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 16, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 17.1 es sind Mittel zur Außerbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine bei einem beabsichtigten Fahrzeugstillstand vorgesehen;
2. 17.2 es sind Mittel zur Kopplung der Energiespeichereinrichtung mit einer Spannung U_BATT < = der in der elektrischen Kopplung anliegenden Spannung U_EK zum Starten der Verbrennungskraftmaschine nach dem Stillstand mit der elektrischen Kopplung zwischen den Elektromotoren und der als Generator im Traktionsbetrieb betreibbaren elektrischen Maschine und zur Unterbrechung der Verbindung zwischen der Energiespeichereinrichtung und der elektrischen Kopplung nach Beendigung des Startvorganges vorgesehen.

18. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 18.1 mit wenigstens einer am Fahrzeug angebrachten Überwachungs- beziehungsweise Erfassungseinrichtung zur fortlaufenden Ermittlung einer den Fahrzustand beziehungsweise den aktuellen Bewegungszustand wenigstens mittelbar charakterisierenden Größe;
2. 18.2 die Steuer- und/oder Regelvorrichtung umfaßt einen weiteren Eingang, der mit der Überwachungs- beziehungsweise Erfassungseinrichtung koppelbar ist;
3. 18.3 ein weiterer Ausgang der Steuer- und/oder Regelvorrichtung ist mit dem Leistungsstellglied der Verbrennungskraftmaschine koppelbar;
4. 18.4 die Steuer- und/oder Regelvorrichtung umfaßt eine Auswerteinrichtung, welche die an den Eingängen anliegenden Signale von den Überwachungs- beziehungsweise Erfassungseinrichtungen im Hinblick auf einen nachfolgenden beabsichtigten Fahrzeugstillstand auswertet;
5. 18.5 die Auswerteinrichtung bildet bei Vorliegen eines Auswertergebnisses im Hinblick auf einen folgenden Fahrzeugstillstand eine Stellgröße zur Außerbetriebnahme der Verbrennungskraftmaschine, welche dem Ausgang der Steuereinrichtung zugeführt wird;
6. 18.6 ein weiterer Ausgang ist mit den Mitteln zur Kopplung der Energiespeichereinrichtung mit der elektrischen Kopplung und Unterbrechung nach dem Stillstand des Fahrzeuges verbindbar.

19. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel zur wahlweisen Kopplung der Energiespeichereinrichtung mit der elektrischen Kopplung eine mittels einer Steuereinrichtung ansteuerbare Schalteinrichtung umfaßt.

20. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Kopplung der Energiespeichereinrichtung mit der elektrischen Kopplung und Unterbrechung nach dem Stillstand des Fahrzeuges der Schalteinrichtung oder der Einrichtung zur wahlweisen An- oder Entkoppelung der Energiespeichereinrichtung an die elektrische Kopplung den Mitteln zur Zuführung von Energie aus der Energiespeichereinrichtung zum Heizsystem entsprechen.

21. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Mittel zur Aufladung der Energiespeichereinrichtung während des Fahrvorganges und/oder eines Bremsvorganges aus der elektrischen Kopplung vorgesehen sind.

22. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und/oder Regelvorrichtung Bestandteil einer zentralen Fahrsteuerung ist.

23. Antriebssystem nach Anspruch 13 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und/oder Regelvorrichtung einer zentralen Fahrsteuerung untergeordnet ist.