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WO2008052909A1 - Antriebsstrang für hybridfahrzeug - Google Patents

Antriebsstrang für hybridfahrzeug Download PDF

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WO2008052909A1
WO2008052909A1 PCT/EP2007/061358 EP2007061358W WO2008052909A1 WO 2008052909 A1 WO2008052909 A1 WO 2008052909A1 EP 2007061358 W EP2007061358 W EP 2007061358W WO 2008052909 A1 WO2008052909 A1 WO 2008052909A1
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WO
WIPO (PCT)
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electric machine
combustion engine
internal combustion
clutch
drive
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2007/061358
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Schuler
Uwe Tellermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a drive train for a hybrid vehicle comprising an internal combustion engine and an electric machine.
  • the separation serves to not have to rotate the engine when switched off.
  • the separation is usually carried out by a separating clutch (friction clutch).
  • the connected electric machine can accelerate the engine from rest to a speed at which the engine can be ignited.
  • the electric machine thus serves as a starter and as a prime mover. In the function as a starter part of the drive power is diverted from the electric machine
  • the clutch between the internal combustion engine and the electrical machine is used to separate the internal combustion engine during electric driving and recuperation 30. This is necessary in order not to entrain the internal combustion engine, ie not to decelerate the electric drive by the friction torque of the internal combustion engine. At the same time, an additional internal combustion engine would result in additional wear. To improve the overall efficiency of the engine is turned off in this case. From the same Grand, the engine is switched off even during prolonged vehicle stoppages.
  • the friction clutch is used to bring the 5 internal combustion engine during the starting phase to a certain speed.
  • the electric machine is not used to start the
  • the drive train according to the invention ensures a constant operation of the electric machine even when starting the internal combustion engine. As a result, no torque drops occur because the drive torque of the electric machine does not have to be used for the start of the internal combustion engine.
  • the dog clutch can be dimensioned significantly weaker than a comparable friction clutch, which at the same time results in increased robustness and durability. Furthermore, no thermal stresses occur.
  • connection between the internal combustion engine and the electric machine serves to transmit mechanical energy from the internal combustion engine to the electric machine for generating electrical energy, ie rotational energy, and for transmitting mechanical energy from the electric motor to the internal combustion engine to start this.
  • the electric machine serves only to generate drive energy and derived from the internal combustion engine mechanical
  • L 0 convert energy into electrical, i.
  • the electric machine also had to take over the function of the starter.
  • the use as a starter requires according to the prior art, the use of a clutch that can compensate for speed differences. By eliminating this task, the detachable connection between
  • L 5 combustion engine and electric machine are provided as a dog clutch, since the elimination of the function as a starter speed adjustments omitted that are performed during the starting process.
  • a powertrain for a hybrid vehicle which couples an internal combustion engine with an electric machine, wherein the clutch either firmly connects the electric machine to the internal combustion engine or completely separates it from the internal combustion engine.
  • a dog clutch is used for this purpose.
  • this is preferably equipped with a starting element, for example an electric starter.
  • a starting element for example an electric starter.
  • the engine is not coupled to the electric machine and further includes devices to be started, such as a starter. As soon as the starting process is finished, the starter is not coupled to the electric machine and further includes devices to be started, such as a starter. As soon as the starting process is finished, the starter is not coupled to the electric machine and further includes devices to be started, such as a starter. As soon as the starting process is finished, the starter is not coupled to the electric machine and further includes devices to be started, such as a starter. As soon as the starting process is finished, the starter.
  • the electric machine preferably also has a control that brings the electric machine to the same speed as the internal combustion engine.
  • a control can be provided which measures the speed of the electric machine, which provides the drive energy, and the
  • Speed difference can connect the engine with the electric machine without having to change the speed of the electric machine used to drive the vehicle. In this way, to couple the internal combustion engine, the output of the vehicle, i. the drive wheels, not to be separated from the 5 electric machine.
  • a further clutch can be provided between the electric machine and the output, which decouples the electric machine when starting the internal combustion engine from the transmission, in which case the
  • L 0 electric machine can be brought by means of a control to the speed of the internal combustion engine. Once the speeds are equal or the electric machine is synchronized with the engine, the dog clutch can establish a fixed mechanical connection between the engine and the electric machine, without having to overcome speed differences.
  • the electric machine can be connected together with the engine again to the output, for example to the transmission, via the additional coupling.
  • a second coupling element provided as a further coupling, which a converter, a proportional clutch or a
  • Double clutch includes. This second coupling element is between the electrical
  • Machine and the transmission provided and has the function of speed differences between the electric machine or internal combustion engine and transmission, in particular
  • Figure 1 shows a drive train according to the invention, which is used between the unit and output.
  • 1 shows an inventive drive train is shown, which connects an internal combustion engine, an electric machine and a transmission of a vehicle.
  • 1 shows an internal combustion engine 2, the one of
  • L 0 tank 4 is fed.
  • the internal combustion engine generates mechanical rotational energy at an output shaft 6.
  • a dog clutch 8 is connected on the one hand with the internal combustion engine and on the other hand with an electric machine 10.
  • the electric machine is electrically connected to an inverter 12, which in turn is connected to a battery 14.
  • the battery 14 can thus generate electrical energy
  • Machine used In this way energy stored in the battery is used to drive.
  • Combustion engine 2 which generates electrical rotational energy, thus flows
  • Battery 14 is used so that the mechanical energy of the internal combustion engine can be converted by the electric machine and the inverter, and thereby
  • the electric machine 10 is connected via a second coupling element 16 to a transmission 18.
  • the transmission 18 is in turn connected to the wheels 20 of the vehicle. While driving, the vehicle due to the mass and 30 of the speed kinetic energy, which can be transmitted during braking operations of the wheels 20 via the gear 18 and the second coupling element 16 to the electric machine 10. This in turn can convert the so transmitted kinetic energy of the vehicle into electrical energy and feed the inverter 12 with this energy, which in turn charges the battery 14. Thus, kinetic energy to be degraded during braking can be stored in the battery 14.
  • the electric machine converts the power generated by the engine 5 into electric power to be stored, converts stored electrical energy into mechanical drive energy, and converts the kinetic energy of the vehicle during braking into electrical energy to be stored.
  • the internal combustion engine 2 is an auto-starting engine. If this is possible
  • the jaw clutch provided between the engine 2 and the electric machine completely separates the two axles and thus allows a free starting operation of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has a constant speed, which can be achieved, for example, by the fuel flow to the engine
  • L 5 is kept constant.
  • the internal combustion engine is throughout
  • the electric machine 10 is controlled to also have this speed. If the vehicle is in motion, preferably the transmission 18 is also regulated in such a way that the electric machine operates at the corresponding speed, without the
  • the internal combustion engine 2 can be controlled in such a way that it approaches a certain rotational speed which corresponds to the actual rotational speed of the electric machine which is in
  • the dog clutch can establish a fixed mechanical connection between the electric machine and the internal combustion engine.
  • a dog clutch can be used, since via the gear 18 and / or the second coupling element 16 according to the corresponding control speed synchronism between the engine and electric machine can be produced.
  • the only case where a difference occurs between the internal combustion engine and the electric machine would be the starting of the internal combustion engine by the electric machine.
  • the internal combustion engine is designed as a self-starter, for example by coupling a starter module, instead of a 5-consuming friction clutch, which has a high wear, an inexpensive
  • L 0 electric machine 10 and gear 18 is provided.
  • sufficient mechanical energy is generated by the internal combustion engine in order to drive the vehicle and to produce electrical energy via the electric machine, which is stored in the battery 14 via the inverter 12.
  • the electric machine 10 operates as a generator.
  • the internal combustion engine 2 can be switched off.
  • the electric machine 10 generates mechanical driving energy from the electric energy stored in the battery 14, which is transmitted to the wheels 20 via the second clutch member via the transmission 18
  • the electric machine 10 operates as a generator which receives mechanical energy via the wheels 20, the transmission 18 and the second clutch element 16 and stores this energy in the battery 14 via the inverter 12 in electrical form. According to the invention, the electric machine essentially operates in these functional areas and
  • any two-state binary clutch can be used which selectively completely connects or completely disconnects two shafts from each other, and the mechanical clutch can be released when there is substantially rotational speed synchronism between the shafts
  • Such a clutch does not have to compensate for speed differences be furnished. Furthermore, it is not necessary that such a coupling can absorb energy, such as thermal energy, which results from the adaptation of different speeds.
  • the coupling can be positive and does not have to do any friction work. 5
  • the second coupling element is preferably provided for adjusting speed differences and preferably comprises a converter, a proportional clutch and / or a double clutch.
  • the dog clutch 8 preferably forms a positive connection, after the rotational speed of the internal combustion engine 2 with the rotational speed of the electric machine 10 substantially coincides.
  • the internal combustion engine is preferably an internal combustion engine with conventional L 5 starter or a direct-starting internal combustion engine, for example, a
  • the speed control of the internal combustion engine may be provided with a control that measures the current speed, compares with the target speed, and accordingly throttles or adjusts the fuel supply from the tank.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug zur mechanischen Kopplung eines Verbrennungsmotors (2) mit einer elektrischen Maschine (10) mit einer Kupplung (8), die den Verbrennungsmotor (2) auswählbar vollständig mit der elektrischen Maschine (10) selektiv verbindet, oder von dieser vollständig trennt. Vorteilhaft ist die Kupplung als Klauenkupplung ausgebildet. Zwischen elektrischer Maschine (10) und Getriebe (18) ist vorteilhafter ein Anfahrelement (16) vorgesehen, das als Proportionalkupplung, Doppelkupplung oder Wandler ausgeführt ist.

Description

5 Beschreibung
Titel
Antriebsstrang für Hybridfahrzeug
L O
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine umfasst. In verschiedenen
L 5 Fahrsituation eines Hybridfahrzeugs, z.B. Rollen, Rekuperieren (generatorisches
Bremsen) und elektrisches Fahren ist es aus energetischen Gründen von Vorteil, den Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang zu trennen. Die Trennung dient dazu, den Verbrennungsmotor in abgeschaltetem Zustand nicht mitdrehen zu müssen. Die Trennung erfolgt üblicherweise durch eine Trennkupplung (Reibkupplung). Durch proportionales,
_ 0 d.h. kontinuierliches oder impulsartiges Schließen der Trennkupplung kann die angeschlossene elektrische Maschine den Verbrennungsmotor aus der Ruhe auf eine Drehzahl beschleunigen, bei der der Verbrennungsmotor gezündet werden kann. Die elektrische Maschine dient somit als Anlasser und als Antriebsmaschine. In der Funktion als Anlasser wird ein Teil der Antriebsleistung aus der elektrischen Maschine abgezweigt
_ 5 und dem Verbrennungsmotor für die Startphase zugeführt. Dies führt beim Anlassen zu
Drehzahleinbrüchen.
Die Kupplung zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine wird dazu verwendet, den Verbrennungsmotor bei elektrischem Fahren und beim Rekuperieren 30 abzutrennen. Dies ist erforderlich, um den Verbrennungsmotor nicht mitschleppen zu müssen, d.h. um den elektrischen Antrieb nicht durch das Reibmoment des Verbrennungsmotors abzubremsen. Gleichzeitig würde sich bei einem mitlaufenden Verbrennungsmotor ein zusätzlicher Verschleiß ergeben. Zur Verbesserung des Gesamtwirkungsgrads wird der Verbrennungsmotor in diesem Fall abgestellt. Aus dem gleichen Grand wird der Verbrennungsmotor auch bei längeren Fahrzeugstillständen ausgeschaltet.
Gemäß dem Stand der Technik wird die Reibkupplung genutzt, um den 5 Verbrennungsmotor während der Startphase auf eine bestimmte Drehzahl zu bringen.
Dies kann durch einen geregelten bzw. proportionalen oder einen impulsartigen Startvorgang geschehen. Daher ist eine Kupplung erforderlich, welche Drehzahlunterschiede anpassen und sowohl die Energiebeträge (beispielsweise thermische Belastung) als auch die notwendige mechanische Belastung aufnehmen kann. L O
Offenbarung der Erfindung
Erfmdungsgemäß wird die elektrische Maschine nicht zum Starten des
L 5 Verbrennungsmotors verwendet, so dass die entsprechende Kupplung zum Anlassen des
Verbrennungsmotors entfallen beziehungsweise vereinfacht werden kann. Erfindungsgemäß wird eine kostengünstige Kupplung verwendet, die die Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine vollständig trennt oder formschlüssig vorsieht, nachdem der Verbrennungsmotor angelassen wurde, eine
_ 0 konstante Drehzahl aufweist und mit der elektrischen Maschine synchronisiert werden kann. Der erfindungsgemäße Antriebsstrang gewährleistet auch beim Anlassen des Verbrennungsmotors einen konstanten Betrieb der elektrischen Maschine. Dadurch treten keine Drehmomenteinbrüche auf, da das Antriebsdrehmoment der elektrischen Maschine nicht für den Start des Verbrennungsmotors genutzt werden muss.
25
Die Komplexität einer Klauenkupplung ist wesentlich geringer als die einer gemäß dem Stand der Technik verwendeten Reibkupplung. Da während des Einkopplungs- bzw. Schließvorgangs der Klauenkupplung bei synchronisierten Drehzahlen so gut wie keine Drehzahldifferenzen ausgeglichen werden müssen, erfolgen keine Energieeinträge in die
30 Kupplung. Daher kann die Klauenkupplung deutlich schwächer dimensioniert werden als eine vergleichbare Reibkupplung, wobei sich gleichzeitig eine erhöhte Robustheit und Lebensdauer ergibt. Ferner treten keinerlei thermische Belastungen auf.
Gemäß dem Stand der Technik dient die Verbindung zwischen Verbrennungsmotor und 35 elektrischer Maschine zum Übertragen mechanischer Energie vom Verbrennungsmotor zur elektrischen Maschine zur Erzeugung von elektrischer Energie, d.h. Rotationsenergie, sowie zum Übertragen mechanischer Energie vom Elektromotor an den Verbrennungsmotor, um diesen anzulassen.
5 Im Gegensatz hierzu sieht die Erfindung vor, die Verbindung zwischen
Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine nur zum Erzeugen elektrischer Energie zu verwenden, die von der elektrischen Maschine aus mechanischer Energie umgewandelt wird. In gleicher Weise dient erfindungsgemäß die elektrische Maschine nur dazu, Antriebsenergie zu erzeugen und die vom Verbrennungsmotor stammende mechanische
L 0 Energie in elektrische umzusetzen, d.h. als Generator zu arbeiten, wohingegen im Stand der Technik die elektrische Maschine ferner die Funktion des Anlassers übernehmen musste. Insbesondere die Verwendung als Anlasser erfordert gemäß dem Stand der Technik die Verwendung einer Kupplung, die Drehzahlunterschiede ausgleichen kann. Durch den Wegfall dieser Aufgabe kann die lösbare Verbindung zwischen
L 5 Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine als Klauenkupplung vorgesehen werden, da mit dem Wegfall der Funktion als Anlasser Drehzahlanpassungen entfallen, die während des Anlassprozesses durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß wird daher ein Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug vorgesehen, der _ 0 einen Verbrennungsmotor mit einer elektrischen Maschine koppelt, wobei die Kupplung die elektrische Maschine mit dem Verbrennungsmotor entweder fest verbindet oder von dieser vollständig trennt. Erfindungsgemäß wird hierzu eine Klauenkupplung verwendet.
Um den Verbrennungsmotor anzulassen, wird dieser vorzugsweise mit einem _ 5 Anfahrelement, beispielsweise einem elektrischen Anlasser, ausgestattet.
Während des Anlassens ist der Verbrennungsmotor nicht mit der elektrischen Maschine gekoppelt und weist ferner Vorrichtungen auf, um gestartet werden zu können, beispielsweise einen Anlasser. Sobald der Anlassvorgang beendet ist, hat der
30 Verbrennungsmotor eine konstante Drehzahl, die beispielsweise mittels einer Steuerung eingestellt wird. Die elektrische Maschine weist vorzugsweise ebenso eine Steuerung auf, die die elektrische Maschine auf die gleiche Drehzahl wie den Verbrennungsmotor bringt. Alternativ kann auch eine Regelung vorgesehen werden, die die Drehzahl der elektrischen Maschine misst, welche die Antriebsenergie bereitstellt, und die den
35 Verbrennungsmotor auf die gleiche Drehzahl regelt, so dass die Klauenkupplung ohne - A -
Drehzahldifferenz den Verbrennungsmotor mit der elektrischen Maschine verbinden kann, ohne die Drehzahl der zum Antrieb des Fahrzeugs eingesetzten elektrischen Maschine ändern zu müssen. Auf diese Weise muss zum Ankoppeln des Verbrennungsmotors der Abtrieb des Fahrzeugs, d.h. die Antriebsräder, nicht von der 5 elektrischen Maschine getrennt werden.
Alternativ oder in Kombination hierzu kann zwischen der elektrischen Maschine und dem Abtrieb eine weitere Kupplung vorgesehen werden, die die elektrische Maschine beim Anlassen des Verbrennungsmotors von dem Getriebe entkoppelt, wobei dann die
L 0 elektrische Maschine mittels einer Steuerung auf die Drehzahl des Verbrennungsmotors gebracht werden kann. Sobald die Drehzahlen gleich sind bzw. die elektrische Maschine mit dem Verbrennungsmotor synchronisiert ist, kann die Klauenkupplung eine feste mechanische Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor und der elektrischen Maschine herstellen, ohne Drehzahldifferenzen überwinden zu müssen. Nach bestehender
L 5 Verbindung kann die elektrische Maschine zusammen mit dem Verbrennungsmotor wieder an den Abtrieb, beispielsweise mit dem Getriebe, über die weitere Kupplung verbunden werden.
Erfindungsgemäß wird zwischen der elektrischen Maschine und dem Getriebe, welches
_ 0 die Fahrzeugräder antreibt, ein zweites Kupplungselement als weitere Kupplung vorgesehen, welches einen Wandler, eine Proportionalkupplung oder eine
Doppelkupplung umfasst. Dieses zweite Kupplungselement ist zwischen der elektrischen
Maschine und dem Getriebe vorgesehen und hat die Funktion, Drehzahldifferenzen zwischen elektrischer Maschine bzw. Verbrennungsmotor und Getriebe, insbesondere
_ 5 beim Anfahren, auszugleichen.
Zeichnungen
30 Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigt: Figur 1 Einen erfindungsgemäßen Antriebsstrang, der zwischen Aggregat und Abtrieb eingesetzt ist.
5 Ausführungsformen der Erfindung
In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Antriebsstrang dargestellt, der einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine und ein Getriebe eines Fahrzeugs miteinander verbindet. Die Figur 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 2, der von einem
L 0 Tank 4 gespeist wird. Der Verbrennungsmotor erzeugt an einer Abtriebswelle 6 mechanische Rotationsenergie. Eine Klauenkupplung 8 ist zum Einen mit dem Verbrennungsmotor und zum Anderen mit einer elektrischen Maschine 10 verbunden. Die elektrische Maschine ist elektrisch mit einem Wechselrichter 12 verbunden, welcher wiederum mit einer Batterie 14 verbunden ist. Die Batterie 14 kann so elektrische Energie
L 5 an den Wechselrichter 12 weitergeben, der diese Energie zum Antreiben der elektrischen
Maschine verwendet. In dieser Weise wird in der Batterie gespeicherte Energie zum Antrieb verwendet.
Ist die elektrische Maschine 10 über die Klauenkupplung 8 mit dem
_ 0 Verbrennungsmotor 2 verbunden, der elektrische Rotationsenergie erzeugt, so fließt
Strom von der elektrischen Maschine zu dem Wechselrichter, der diesen Strom umwandelt. Der vom Wechselrichter umgewandelte Strom wird zum Laden der
Batterie 14 verwendet, sodass die mechanische Energie des Verbrennungsmotors von der elektrischen Maschine und dem Wechselrichter umgewandelt werden kann, und dadurch
_ 5 in der Batterie 14 gespeichert werden kann.
Weiterhin ist die elektrische Maschine 10 über ein zweites Kupplungselement 16 mit einem Getriebe 18 verbunden. Das Getriebe 18 ist wiederum mit den Rädern 20 des Fahrzeugs verbunden. Während der Fahrt weist das Fahrzeug auf Grund der Masse und 30 der Geschwindigkeit eine kinetische Energie auf, wobei diese bei Bremsvorgängen von den Rädern 20 über das Getriebe 18 und dem zweiten Kupplungselement 16 an die elektrische Maschine 10 übertragen werden kann. Diese kann wiederum die so übertragene kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umwandeln und den Wechselrichter 12 mit dieser Energie speisen, welcher wiederum die Batterie 14 auflädt. Somit kann bei Bremsvorgängen abzubauende kinetische Energie in der Batterie 14 gespeichert werden.
Zusammenfassend wandelt die elektrische Maschine die vom Verbrennungsmotor 5 erzeugte Leistung in zu speichernde elektrische Leistung um, wandelt gespeicherte elektrische Energie in mechanische Antriebsenergie um, und wandelt die kinetische Energie des Fahrzeugs beim Bremsen in zu speichernde elektrische Energie um.
Erfindungsgemäß ist der Verbrennungsmotor 2 ein selbststartfähiger Motor. Falls dieser
L 0 angelassen werden soll, trennt die zwischen dem Verbrennungsmotor 2 und der elektrischen Maschine vorgesehene Klauenkupplung die beiden Achsen vollständig und erlaubt so einen freien Startvorgang des Verbrennungsmotors. Nach Beendigung des Startvorgangs hat der Verbrennungsmotor eine konstante Drehzahl, die sich beispielsweise erreichen lässt, indem der Kraftstofffluss zum Verbrennungsmotor
L 5 konstant gehalten wird. Vorzugsweise ist der Verbrennungsmotor während der gesamten
Startphase, bis die konstante Drehzahl erreicht ist, lastfrei. Die elektrische Maschine 10 wird derart gesteuert, dass sie diese Drehzahl ebenfalls aufweist. Befindet sich das Fahrzeug in Fahrt, so wird vorzugsweise ebenfalls das Getriebe 18 derart geregelt, dass die elektrische Maschine mit der entsprechenden Drehzahl arbeitet, ohne die
_ 0 Geschwindigkeit des Fahrzeugs wesentlich ändern zu müssen. Dies kann auch mittels der zweiten Kupplung 16 vorgesehen werden, die eine Drehzahldifferenz zwischen elektrischer Maschine 10 und Getriebe 18 ermöglicht. Alternativ oder in Kombination hierzu kann der Verbrennungsmotor 2 derart gesteuert werden, dass dieser eine bestimmte Drehzahl anfährt, die der aktuellen Drehzahl der elektrischen Maschine, die in
_ 5 dieser Phase zum Antrieb verwendet wird, entspricht. Läuft der Verbrennungsmotor synchron mit der elektrischen Maschine, d.h. besteht keine Drehzahldifferenz, so kann die Klauenkupplung eine feste mechanische Verbindung zwischen elektrischer Maschine und Verbrennungsmotor herstellen.
30 Statt einer herkömmlichen Reibkupplung kann eine Klauenkupplung verwendet werden, da über das Getriebe 18 und/oder das zweite Kupplungselement 16 gemäß der entsprechenden Steuerung Drehzahlsynchronität zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine hergestellt werden kann. Der einzige Fall, in dem eine Differenz zwischen Verbrennungsmotor und elektrischer Maschine auftritt, wäre das Anlassen des Verbrennungsmotors durch die elektrische Maschine. Da jedoch erfindungsgemäß der Verbrennungsmotor als Selbststarter ausgeführt ist, beispielsweise durch Ankoppeln eines Startermoduls, kann statt einer 5 aufwändigen Reibkupplung, die einen hohen Verschleiß aufweist, eine preiswerte
Klauenkupplung verwendet werden.
Arbeitet der Verbrennungsmotor, so wird über die Klauenkupplung 8 und das zweite Kupplungselement 16 eine feste Verbindung zwischen Verbrennungsmotor 2,
L 0 elektrischer Maschine 10 und Getriebe 18 vorgesehen. Üblicherweise wird in diesem Fall von der Verbrennungsmaschine ausreichend mechanische Energie erzeugt, um zum Einen das Fahrzeug anzutreiben und zum Anderen über die elektrische Maschine elektrische Energie herzustellen, die über den Wechselrichter 12 in der Batterie 14 gespeichert wird. In diesem Fall arbeitet die elektrische Maschine 10 als Generator.
L 5
Ist in der Batterie 14 ausreichend Energie vorhanden, so kann der Verbrennungsmotor 2 abgestellt werden. In diesem Fall erzeugt die elektrische Maschine 10 aus der elektrischen Energie, die in der Batterie 14 gespeichert ist, mechanische Antriebsenergie, die über das zweite Kupplungselement über das Getriebe 18 an die Räder 20 übertragen
_ 0 wird. Soll die Geschwindigkeit des Fahrzeugs verringert werden, so arbeitet die elektrische Maschine 10 als Generator, der mechanische Energie über die Räder 20, das Getriebe 18 und das zweite Kupplungselement 16 erhält und diese Energie in der Batterie 14 über den Wechselrichter 12 in elektrischer Form speichert. Erfindungsgemäß arbeitet die elektrische Maschine im Wesentlichen in diesen Funktionsbereichen und
_ 5 arbeitet nicht in der Funktion als Anlasser. Durch Wegfall dieser Funktion kann, wie oben beschrieben, auf eine Drehzahlanpassung zwischen elektrischer Maschine 10 und Verbrennungsmotor 2 verzichtet werden, da über Getriebe 18 und zweites Kupplungselement 16 bzw. die Steuerungen der elektrischen Maschine und der Verbrennungsmotor Drehzahlsynchronität hergestellt werden kann.
30
Statt einer Klauenkupplung kann jede binäre Kupplung mit zwei Betriebszuständen verwendet werden, die selektiv zwei Wellen miteinander vollständig verbindet oder vollständig voneinander trennt, wobei die mechanische Kupplung gelöst bzw. hergestellt werden kann, wenn im Wesentlichen Drehzahlsynchronität zwischen den Wellen
35 herrscht. Eine derartige Kupplung muss nicht zum Ausgleich von Drehzahldifferenzen eingerichtet sein. Ferner ist nicht erforderlich, dass eine solche Kupplung Energie aufnehmen kann, beispielsweise thermische Energie, die bei der Anpassung von verschiedenen Drehzahlen entsteht. Die Kupplung kann formschlüssig sein und muss keine Reibarbeit leisten. 5
Im Gegensatz hierzu wird das zweite Kupplungselement vorzugsweise zur Anpassung von Drehzahldifferenzen vorgesehen und umfasst vorzugsweise einen Wandler, eine Proportionalkupplung und/oder eine Doppelkupplung.
L 0 Die Klauenkupplung 8 bildet vorzugsweise eine formschlüssige Verbindung, nachdem die Drehzahl des Verbrennungsmotors 2 mit der Drehzahl der elektrischen Maschine 10 im Wesentlichen übereinstimmt.
Der Verbrennungsmotor ist vorzugsweise ein Verbrennungsmotor mit herkömmlichem L 5 Starter oder ein direktstartfähiger Verbrennungsmotor, der beispielsweise eine
Starterunterstützung aufweist. Die Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors kann mit einer Regelung vorgesehen werden, die die aktuelle Drehzahl misst, mit der Soll- Drehzahl vergleicht, und dementsprechend die Kraftstoffzufuhr aus dem Tank drosselt bzw. einstellt.

Claims

5 Patentansprüche
1. Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug zur mechanischen Kopplung eines Verbrennungsmotors (2) mit einer elektrischen Maschine (10), gekennzeichnet durch eine Kupplung (8), die den Verbrennungsmotor (2) auswählbar vollständig mit der
L 0 elektrischen Maschine (10) selektiv verbindet, oder von dieser vollständig trennt.
2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die Kupplung (8) eine Klauenkupplung umfasst.
L 5 3. Antriebsstrang nach Anspruch 1, mit: einem Anfahrelement (16), das mit der elektrischen Maschine (10) verbunden ist und wählbare Anteile der Antriebsleistung aus der elektrischen Maschine (10) auskoppelt.
4. Antriebsstrang nach Anspruch 3, wobei das Anfahrelement (16) einen Wandler, _ 0 eine Proportionalkupplung und/oder eine Doppelkupplung umfasst.
5. Antriebsstrang nach Anspruch 3, wobei das Anfahrelement (16) kontinuierlich wählbare Anteile der Antriebsleistung aus dem elektrischen Motor (10) auskoppelt.
_ 5 6. Antriebsstrang nach Anspruch 3, ferner umfassend: ein Getriebe (18), das die aus der elektrischen Maschine (10) ausgekoppelte Antriebsleistung an Antriebsräder (20) eines Hybridfahrzeugs überträgt und die Drehzahl der elektrischen Maschine (10) umsetzt.
30 7. Antrieb für Hybridfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor (2), einer elektrischen Maschine (10) und einem Antriebsstrang nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (2) selbststartfähig ist.
8. Antrieb nach Anspruch 7, ferner umfassend:
35 einen Anlasser, der mit dem Verbrennungsmotor (2) koppelbar verbunden ist.
9. Antrieb nach Anspruch 7, ferner umfassend eine Steuereinheit zur Steuerung der Drehzahl des Verbrennungsmotors (2).
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