DE102012106877A1

DE102012106877A1 - Leistungsstruktur eines hybridsystems

Info

Publication number: DE102012106877A1
Application number: DE102012106877A
Authority: DE
Inventors: Jong Ho Lee; Seok Joon Kim
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-06-13
Also published as: US20130150197A1; KR20130066225A; JP2013121836A; CN103158528A

Abstract

Bereitgestellt ist eine Leistungsstruktur eines Hybridsystems. Insbesondere die Leistungsstruktur eines Hybridsystems, welches einen ein Sonnenzahnrad (101), einen Träger (103) und ein Hohlrad (102) aufweisenden Planetengetriebeteil (180) aufweist, sowie einen ersten mit dem Sonnenzahnrad (101) verbundenen Motor (110), einen zweiten mit dem Hohlrad (102) verbundenen Motor (120), einen Verbrennungsmotor (131) und eine Bremse (132), die mit dem Träger (103) verbunden sind, um ein Hybridfahrzeug zum Zeitpunkt des EV-Fahrens mit zwei Motoren zu betreiben, wodurch eine Fahrleistung verbessert und ein EV-Bereich vergrößert werden, ohne die Motorgröße zu vergrößern, wodurch eine Treibstoffeffizienz verbessert wird.

Description

QUERVERWEIS ZU BEZOGENER ANMELDUNG
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Anmeldung Nr. 10-2011-0132962 , eingereicht am 12. Dezember 2011, deren gesamter Inhalt via Bezugnahme hierin mit aufgenommen ist.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energie- bzw. Leistungsstruktur bzw. Antriebsleistungseinrichtung bzw. eine Antriebsleistung bereitstellende Einrichtung bzw. Antriebsenergieeinrichtung (kurz: Leistungstruktur) eines Hybridsystems, und insbesondere eine Leistungsstruktur eines Hybridsystems, welche eine Reise- bzw. Fahrgeschwindigkeit eines Elektrofahrzeugs (EV, abgeleitet vom englischen Begriff „electric vehicle”) erhöht, ohne eine Motorgröße eines Hybridfahrzeugs zu vergrößern, um eine Treibstoffeffizienz zu verbessern.
Beschreibung bezogener Technik
Im Allgemeinen ist ein Hybridfahrzeug so ausgestaltet, dass es einen Verbrennungsmotor bzw. einen Motor, einen Elektromotor und eine Batterie aufweist, und ist so ausgestaltet, dass es, um eine Treibstoffeffizienz zu verbessern, zu einem Fahrzeugbeschleunigungszeitpunkt einen Betriebspunkt eines Verbrennungsmotors durch einen leistungsunterstützten oder leistungsunterstützenden Elektromotor an eine optimale Betriebslinie annähert, bei welcher ein Treibstoffverbrauch minimiert ist.
Das Hybridfahrzeug wird eingeteilt in ein Hybridfahrzeug von seriellem Typ, welches einen Elektromotor durch Verwenden von Leistung betreibt, welche erzeugt wird, indem es einem Verbrennungsmotor ermöglicht wird, einen Generator anzutreiben, und ein Hybridfahrzeug von parallelem Typ, welches eine Verbrennungsmotorlast reduziert, indem es einem Elektromotor ermöglicht, einen Teil einer Verbrennungsmotorlast zu teilen, Wird eine Leistungsübertragung eines Hybridfahrzeugs gemäß der bezogenen Technik beschrieben, wird Leistung von einer Antriebswelle (beispielsweise einer Kurbelwelle) eines Verbrennungsmotors an ein Sonnenzahnrad und ein Hohlrad mit Innenverzahnung (kurz: Hohlrad) mittels eines Trägers eines das Sonnenzahnrad, den Träger und das Hohlrad aufweisenden Planetengetriebes übertragen.
In diesem Fall treibt die an des Sonnenzahnrad übertragene Leistung einen Generator an, und die Leistung, die durch den Generator erzeugt wird, treibt einen Antriebsmotor an oder wird in einer Batterie gespeichert bzw. lädt eine Batterie auf.
Darüber hinaus sind ein Drehmoment des Zahnkranzes und eine Antriebskraft des Antriebsmotors miteinander durch einen ein Ausgleichsgetriebe gekoppelt, um Räder, welche auf beiden Seiten des Ausgleichsgetriebes montiert sind, zu rotieren bzw. zu drehen.
Das Hybridfahrzeug gemäß der bezogenen Technik weist jedoch eine Beschränkung beim Betrieb eines Antriebsmotors auf, was zu einer Verschlechterung des Fahrverhaltens bzw. der Fahrleistung führt.
Die Information, die in diesem Hintergrundabschnitt bereitgestellt wird, dient nur dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds dieser Erfindung und sollte nicht so interpretiert werden, als würde hiermit anerkannt oder vorgeschlagen, dass diese Information den dem Fachmann bekannten Stand der Technik darstellt.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung zielen darauf ab, eine Leistungsstruktur eines Hybridsystems bereitzustellen, und insbesondere die EV-Fahrgeschwindigkeit zu erhöhen, ohne eine Motorgröße eines Hybridfahrzeugs zu vergrößern, um eine Treibstoffeffizienz zu verbessern.
Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Leistungsstruktur eines Hybridsystems einen Planetengetriebeteil aufweisen, welcher ein Sonnenzahnrad bzw. Sonnenrad aufweist, sowie einen Träger bzw. Steg, ein Hohlrad mit Innenverzahnung (kurz: Hohlrad), einen ersten mit dem Sonnenzahnrad verbundenen Motor, einen zweiten mit dem Hohlrad verbundenen Motor und einen Verbrennungsmotor bzw. einen Motor und eine mit dem Träger verbundene Bremse.
Der erste Motor ist direkt mit dem Sonnenzahnrad verbunden, und der zweite Motor ist direkt mit dem Hohlrad verbunden.
Der erste Motor ist ein Motor/Generator.
Wenn ein Fahrzeug in einem EV-(abgeleitet vom englischen Begriff „electric vehicle”, auf Deutsch „Elektrofahrzeug”)Betriebszustand ist, dient der erste Motor als Motor, und wenn das Fahrzeug in einen HEV-(abgeleitet vom englischen Begriff „hybrid electric vehicle”, auf Deutsch „Hybrid-Elektrofahrzeug”)Betriebszustand eintritt, dienen der erste Motor und der zweite Motor jeweils als ein Generator und als ein Motor.
Der erste Motor und der zweite Motor sind elektrisch mit einer Batterie verbunden.
Der zweite Motor ist mit einem Getriebe bzw. Differenzialgetriebe (kurz: Getriebe) verbunden, welches mit Rädern eines Fahrzeugs gekoppelt bzw. verbunden ist.
Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorzüge, welche anhand der beigefügten Zeichnungen ersichtlich sind, bzw. genauer erläutert werden. Zusammen mit der „Detaillierten Beschreibung^„ dienen sie der Erläuterung bestimmter Prinzipien der vorliegenden Erfindung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches eine Leistungsstruktur eines Hybridsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches einen Leistungsfluss einer Leistungsstruktur eines Hybridsystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches einen Leistungsfluss einer Leistungsstruktur eines Hybridsystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Konfigurationsdiagramm, welches einen Leistungsfluss einer Leistungsstruktur eines Hybridsystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
Es ist zu verstehen, dass die beigefügten Zeichnungen nicht zwangsläufig maßstabsgerecht sind, und dass sie eine etwas vereinfachte Darstellung der Eigenschaften bilden, die die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Spezifische Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie z. B. spezifische Abmessungen, Ausrichtungen, Positionierungen und Formen, werden teilweise auch durch die geplante Nutzung und Anwendungsumgebung bestimmt.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen durchgängig gleiche oder ähnliche Teile der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird nun detailliert Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Beispiele werden durch die beigefügten Zeichnungen und den Text unten erläutert. Auch wenn die Erfindung im Zusammenhang mit beispielhaften Ausführungen erläutert wird, wird damit in keiner Weise die Erfindung auf die Ausführungsbeispiele eingeschränkt. Sondern die Erfindung soll abgesehen von den als Beispiel angeführten Ausführungsformen auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Entsprechungen und andere Ausführungsformen abdecken, insofern innerhalb des von den Ansprüchen definierten Schutzumfangs liegend.
1 bis 4 betreffen eine Leistungsstruktur eines Hybridsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 1 ein Konfigurationsdiagramm ist, welches eine Leistungsstruktur eines Hybridsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 bis 4 sind Konfigurationsdiagramme, welche einen Leistungsfluss einer Leistungsstruktur eines Hybridsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben.
Wie in 1 bis 4 dargestellt, weist eine Leistungsstruktur eines Hybridsystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zum Verbessern einer Fahrleistung eines Hybridfahrzeugs einen ersten Motor 110 auf, der mit einem Sonnenzahnrad 101 eines Planetengetriebeteils 180 verbunden ist, sowie einen zweiten Motor 120, der mit einem Hohlrad mit Innenverzahnung (kurz: Hohlrad) 102 verbunden ist, und einen Verbrennungsmotor bzw. einen Motor 131 und eine Bremse 132, die mit einem Träger bzw. Steg 103 verbunden sind.
Hierin wird im Folgenden jede Komponente der Leistungsstruktur des Hybridsystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Zuerst weist die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Planetengetriebeteil 180 auf. Das Sonnenzahnrad 101, des Hohlrad 102 und der Träger 103 des Planetengetriebeteils 180 sind mit dem ersten Motor 110, dem zweiten Motor 120, dem Verbrennungsmotor 131 und der Bremse 132 verbunden, und der zweite mit dem Hohlrad 102 verbundene Motor 120 ist zum Abgeben bzw. Abführen von Leistung mit einem Getriebe bzw. Differenzialgetriebe (kurz: Getriebe) 150 verbunden.
Wie in 1 dargestellt, ist der Planetengetriebeteil 180 so ausgestaltet, dass er das Sonnenzahnrad 101, den Träger 103 und das Hohlrad 102 aufweist.
Der erste Motor 110 ist bei dem des Sonnenzahnrad 101, den Träger 103 und das Hohlrad 102 aufweisenden Planetengetriebeteil 180 mit dem Sonnenzahnrad 101 verbunden anstelle eines Antriebsteils und eines Abtriebsteils.
Der zweite Motor 120 ist mit dem Hohlrad 102 verbunden, welches der bzw. das Abtriebsteil ist, und ist mit dem unten beschriebenen Getriebe 150 verbunden.
In dieser Ausgestaltung steuern bzw. regeln der erste Motor 110 und der zweite Motor 120, die in dem Hybridfahrzeug montiert sind, einen optimalen Verbrennungsmotorbetriebspunkt, was den größten Vorteil des Hybridsystems darstellt. Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zwei Motoren aufweisen, um den Betriebspunkt zu steuern bzw. zu regeln, wodurch eine Fahrleistung verbessert wird.
Der Träger 103, welcher der bzw. das Antriebsteil ist, ist mit dem eine Fahrzeugantriebsleistung erzeugenden Verbrennungsmotor 131 verbunden, um die Leistung des Verbrennungsmotors 131 aufzunehmen bzw. zu erhalten.
Darüber hinaus ist der Träger 103 auch mit der Bremse 132 verbunden und steuert bzw. beeinflusst das Antreiben des mit dem Sonnenzahnrad 101 verbundenen ersten Motors 110 und des mit dem Hohlrad 102 verbundenen zweiten Motors 120.
Derweil können der erste Motor 110 und der zweite Motor 120 mit einer Batterie 140 verbunden sein, um den ersten Motor 110 und den zweiten Motor 120 zu betreiben.
Darüber hinaus ist der mit dem Hohlrad 102, welches das bzw. ein treibendes Teil bzw. Antriebsteil ist, verbundene zweite Motor 120 mit dem Getriebe 150 verbunden, welches mit Rädern eines Fahrzeugs verbunden ist, um eine Leistungsabgabe durch das Hohlrad 102 an das Getriebe 150 zu übertragen, wodurch er das Fahrzeug antreibt.
Hierin wird im Folgenden für die Leistungsstruktur des Hybridsystems gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jede Betriebsartwandlung unten beschrieben.
2 ist ein Diagramm, welches einen Leistungsfluss zum Zeitpunkt eines Startens eines Motors in einer SV-Betriebsart zeigt. Das Hybridfahrzeug wird in einer EV-Betriebsart gefahren, welche zu einem Zeitpunkt des anfänglichen Startens eines Fahrzeugs direkt Leistung von einem Motor überträgt. In diesem Fall dreht der erste Motor 110 im Leerlauf in dem Zustand, in welchem der Verbrennungsmotor 131 während des EV-Betriebszustands stoppt, ohne Leistung zu erzeugen. Wenn indes während des Fahrens im EV-Betriebszustand begonnen wird, den Verbrennungsmotor in einem Hybridelektrofahrzeug-(HEV, abgeleitet vom englischen Begriff „hybrid electric vehicle”)Betriebszustand zu betreiben, wird der erste Motor 110 in einen Generator umgewandelt, um den Verbrennungsmotor 131 auf eine für einen Verbrennungsmotorstart tolerierbare bzw. zulässige Drehzahl bzw. Geschwindigkeit zu beschleunigen und dann den Verbrennungsmotor 131 zu starten.
3 ist ein Diagramm, welches einen Leistungsfluss zum Zeitpunkt der Umwandlung der EV-Betriebsart in die HEV-Betriebsart zeigt. Wenn in die HEV-Betriebsart eingetreten wird, nachdem der Verbrennungsmotor 131 startet, dienen der erste Motor 110 und der zweite Motor 120 jeweils als ein Generator und als ein Motor, um eine Steuerung bzw. Regelung auszuführen, um mit E-CVT (CVT ist abgeleitet vom englischen Begriff „continuously variable transmission”, auf Deutsch „stufenloses Getriebe”, E-CVT steht für ein elektronisch gesteuertes stufenloses Getriebe) zu fahren bzw. E-CVT zu betreiben, das heißt, dass der Motor-Betriebspunkt beim optimalen Betriebspunkt ist. Derweil ist der zweite Motor 120 direkt mit dem Abtriebsteil verbunden und dient demzufolge hauptsächlich als ein Motor zur Leistungsunterstützung.
4 ist ein Diagramm, welches einen Leistungsfluss zum Zeitpunkt eines Umwandelns der EV-Betriebsart in eine andere EV-Betriebsart zeigt. Wenn in der EV-Betriebsart nur mit dem zweiten Motor 120 angetrieben wird, ist eine Drehzahl bzw. Geschwindigkeit des zweiten Motors 120 wegen einer Steigung (beispielsweise einer Bergabfahrt) oder wegen einer erhöhten Fahrzeuggeschwindigkeit überhöht, was im Fall eines Unterdrehmoments zu einem Betätigen der Bremse 132 führt, so dass der Betrieb in einer anderen EV-Betriebsart erfolgt. Währenddessen können sowohl der erste Motor 110 als auch der zweite Motor 120 als eine Leistungsquelle genutzt werden. Wenn hierbei die Umwandlung in eine entgegengesetzte Betriebsart vollzogen wird, wird eine Steuerung bzw. Regelung ausgeführt zum Minimieren der zum Zeitpunkt der Betriebsartumwandlung verursachten Wirkung durch Konzentrieren des auf den ersten Motor 110 und den zweiten Motor 120 verteilten Drehmoments im zweiten Motor 120 und ein darauf folgendes Lösen der Bremse 132.
Die beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann, wie oben beschrieben, das EV-System betreiben, indem der erste Motor 110, der zweite Motor 120 und die Bremse 132 genutzt werden, um die Fahrleistung zu verbessern und um die EV-tolerierbare Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen, wodurch die Kraftstoffeffizienz verbessert wird.
Die Leistungsstruktur des wie oben beschrieben ausgeführten Hybridsystems der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist so ausgestaltet, dass sie aufweist: den das Sonnenzahnrad, den Träger und das Hohlrad aufweisenden Planetengetriebeteil, den ersten mit dem Sonnenzahnrad verbundenen Motor, den zweiten mit dem Hohlrad verbundenen Motor, den Verbrennungsmotor und die Bremse, die mit dem Träger verbunden sind, um das Hybridfahrzeug zum Zeitpunkt des EV-Fahrens mit zwei Motoren anzutreiben bzw. zu betreiben bzw. zu fahren, wodurch die Fahrleistung verbessert und der EV-Bereich vergrößert werden, ohne die Motorgröße zu vergrößern, wodurch die Treibstoffeffizienz verbessert wird.
Wie oben dargelegt, können die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung das Hybridfahrzeug zum Zeitpunkt des EV-Fahrens mit zwei Motoren antreiben bzw. betreiben bzw. fahren, um die Fahrleistung zu verbessern, und sie können den EV-Bereich vergrößern, ohne die Motorgröße zu vergrößern, um die Treibstoffeffizienz zu verbessern.
Bezugszeichenliste

180: Planetengetriebeteil
101: Sonnenzahnrad bzw. Sonnenrad
102: Hohlrad mit Innenverzahnung (kurz: Hohlrad)
103: Träger bzw. Steg
110: erster Motor
120: zweiter Motor
131: Verbrennungsmotor bzw. Motor
132: Bremse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

KR 10-2011-0132962 [0001]

Claims

Eine Leistungsstruktur eines Hybridsystems, aufweisend: einen Planetengetriebeteil (180) aufweisend ein Sonnenzahnrad (101), einen Träger (103) und ein Hohlrad (102); einen ersten Motor (110), der mit dem Sonnenzahnrad (101) verbunden ist; einen zweiten Motor (120), der mit dem Hohlrad (102) verbunden ist; und einen Verbrennungsmotor (131) und eine Bremse (132), die mit dem Träger (103) verbunden sind.
Die Leistungsstruktur des Hybridsystems gemäß Anspruch 1, wobei der erste Motor (110) direkt mit dem Sonnenzahnrad (101) verbunden ist, und der zweite Motor (120) direkt mit dem Hohlrad (102) verbunden ist.
Die Leistungsstruktur des Hybridsystems gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der erste Motor (110) ein Motor/Generator ist.
Die Leistungsstruktur des Hybridsystems gemäß Anspruch 3, wobei: wenn ein Fahrzeug sich in einem EV- bzw. Elektrofahrzeug-Betriebszustand befindet, der erste Motor (110) als ein Motor dient; und wenn das Fahrzeug in einen HEV- bzw. Hybrid-Elektrofahrzeug-Betriebszustand eintritt, der erste Motor (110) und der zweite Motor (120) jeweils als ein Generator und ein Motor dienen.
Die Leistungsstruktur des Hybridsystems gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste Motor (110) und der zweite Motor (120) elektrisch mit einer Batterie (140) verbunden sind.
Die Leistungsstruktur des Hybridsystems gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der zweite Motor (120) mit einem Getriebe (150) verbunden ist, das an Räder eines Fahrzeugs gekoppelt ist.