DE102006057857B4 - Device and method for operating a motor vehicle with a plurality of drive units - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit mehreren Antriebseinheiten (1a, 8a, 8b), mit mindestens einem Ausgleichsgetriebe, welches eine Antriebswelle (4) und zwei Abtriebswellen (2, 3) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass jede der zwei Abtriebswellen (2, 3) über einen Teil ihrer Längserstreckung einen ersten Rotor (6) bildet, der von einem zweiten Rotor (7) umfasst ist, wobei der erste Rotor (6) und der zweite Rotor (7) je eine Antriebseinheit (8a, 8b) bilden und der erste Rotor (6) und der zweite Rotor (7) gegenläufig zueinander rotieren.Device for operating a motor vehicle having a plurality of drive units (1a, 8a, 8b), with at least one differential, which comprises a drive shaft (4) and two output shafts (2, 3), characterized in that each of the two output shafts (2, 3) forms over a part of its longitudinal extent a first rotor (6) which is surrounded by a second rotor (7), wherein the first rotor (6) and the second rotor (7) each form a drive unit (8a, 8b) and the first Rotor (6) and the second rotor (7) rotate in opposite directions.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit mehreren Antriebseinheiten.The present invention relates to an apparatus and a method for operating a motor vehicle with a plurality of drive units.
Es ist bekannt, zum Antrieb von Fahrzeugen Anordnungen mehrerer unterschiedlicher Antriebseinheiten vorzusehen. Diese Antriebseinheiten können sowohl wechselweise, als auch gemeinsam betrieben werden. Insbesondere gewinnen sogenannte Hybridantriebssysteme, bestehend aus einer Anordnung mindestens einer elektrischen Maschine, einer Verbrennungskraftmaschine und Mitteln zur Speicherung elektrischer Energie, zunehmend an Bedeutung. Die elektrischen Maschinen eines solchen Hybridantriebssystems können dabei generatorisch, zur Speicherung elektrischer Energie oder motorisch, zur Entlastung der Verbrennungskraftmaschine oder zum alleinigen Antrieb des jeweiligen Fahrzeuges betrieben werden.It is known to provide for driving vehicles arrangements of several different drive units. These drive units can be operated both alternately, as well as together. In particular, so-called hybrid drive systems, consisting of an arrangement of at least one electric machine, an internal combustion engine and means for storing electrical energy, are becoming increasingly important. The electric machines of such a hybrid drive system can be operated as a generator, for storing electrical energy or motor, to relieve the internal combustion engine or the sole drive of the respective vehicle.
Weiterhin ist es bekannt, dass die Traktion und die fahrdynamischen Eigenschaften eines Kraftfahrzeuges durch eine gezielte Verteilung der Drehmomente an den einzelnen Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges positiv beeinflusst werden können.Furthermore, it is known that the traction and the driving dynamics of a motor vehicle can be positively influenced by a specific distribution of the torques on the individual drive wheels of the motor vehicle.
Vorbekannt aus der
Eine gezielte Verteilung der Drehmomente an den einzelnen Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges ist mittels dieser kompakten Antriebsanordnung jedoch nicht möglich.However, a targeted distribution of the torques on the individual drive wheels of the motor vehicle is not possible by means of this compact drive arrangement.
Vorbekannt aus der
Entsprechend dieser Ausführung können die elektrischen Maschinen als Bremsen generatorisch betrieben werden, wobei jedoch die Bremswirkung mit sinkender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und somit sinkender Drehzahl der elektrischen Maschinen abnimmt. Eine Umwandlung der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges in elektrische Energie ist daher im Bereich kleiner Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges nur unzureichend möglich. Darüber hinaus ist diese Anordnung wenig kompakt und beansprucht vergleichsweise viel Bauraum. Entsprechend dieser Ausführung können die elektrischen Maschinen weiterhin als Antrieb motorisch betrieben werden, jedoch ist eine stets wünschenswerte Erhöhung des zur Verfügung stehenden Drehmomentes der elektrischen Maschinen bei gleicher Getriebeübersetzung nur durch eine Vergrößerung der elektrischen Maschinen erreichbar.According to this embodiment, the electric machines can be operated as regenerative brakes, but the braking effect decreases with decreasing speed of the motor vehicle and thus decreasing speed of the electric machines. A conversion of the kinetic energy of the motor vehicle into electrical energy is therefore insufficiently possible in the region of low speed of the motor vehicle. In addition, this arrangement is not very compact and takes up comparatively much space. According to this embodiment, the electric machines can continue to be operated as a motor drive, however, an always desirable increase in the available torque of the electric machines with the same gear ratio can only be achieved by increasing the size of the electric machines.
Vorbekannt aus der
Vorbekannt aus der
Vorbekannt aus der
Vorbekannt aus der
Vorbekannt aus der
Aufgabetask
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Betrieb von Kraftfahrzeugen mit mehreren Antriebseinheiten bereitzustellen, welche neben der Möglichkeit, die Traktion und die fahrdynamischen Eigenschaften des Kraftfahrzeuges gezielt beeinflussen zu können, auch bei kleiner Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges eine möglichst vollständige Rückgewinnung der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges erlaubt, wenig Bauraum beansprucht und darüber hinaus eine Erhöhung des zur Verfügung stehenden Drehmomentes der Antriebseinheiten bei gleichen Abmessungen der Antriebseinheiten ermöglicht.It is an object of the present invention to provide a device for operating motor vehicles with multiple drive units, which in addition to the ability to influence the traction and dynamic properties of the motor vehicle targeted, even at low speed of the motor vehicle as complete as possible recovery of kinetic energy of the motor vehicle allowed, requires little space and also allows an increase in the available torque of the drive units with the same dimensions of the drive units.
Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereitzustellen. Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1 und 11 gelöst.It is another object of the invention to provide a method for operating a motor vehicle by means of the device according to the invention. These objects are achieved by the characterizing features of
Erfindungsgemäß bildet jede der zwei Abtriebswellen eines Ausgleichsgetriebes eines Kraftfahrzeuges über einen Teil ihrer Längserstreckung einen ersten Rotor, der von einem zweiten Rotor umfasst ist, wobei der erste Rotor und der zweite Rotor eine Antriebseinheit bilden und der erste Rotor und der zweite Rotor gegenläufig zueinander rotieren. Damit der erste Rotor und der zweite Rotor gegenläufig zueinander rotieren, wird der zweite Rotor über Mittel zur Drehrichtungsumkehr entweder von dem Ausgleichskorb des Ausgleichsgetriebes oder von den zwei Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes angetrieben, wobei der erste Rotor dadurch, dass jede der zwei Abtriebswellen über einen Teil ihrer Längserstreckung einen ersten Rotor bildet, in der Rotationsrichtung der zwei Abtriebswellen rotiert.According to the invention, each of the two output shafts of a differential gear of a motor vehicle over a part of its longitudinal extent forms a first rotor, which is covered by a second rotor, wherein the first rotor and the second rotor form a drive unit and the first rotor and the second rotor rotate in opposite directions. In order that the first rotor and the second rotor rotate in opposite directions to each other, the second rotor is driven via means for reversing either from the compensation cage of the differential gear or from the two output shafts of the differential gear, wherein the first rotor in that each of the two output shafts over part of their Longitudinal extension forms a first rotor rotates in the direction of rotation of the two output shafts.
Die Antriebseinheiten sind dabei bevorzugt als elektrische Maschinen ausgeführt, die motorisch und/oder generatorisch betrieben werden können. Dabei ist der erste Rotor beispielsweise mit Permanentmagneten und der zweite Rotor mit Windungen versehen, welche zusammen einen Synchronmotor oder -generator bilden, wobei die Windungen des zweiten Rotors über Schleifkontakte mit Mitteln zum Steuern und Speichern von elektrischer Energie stehen.The drive units are preferably designed as electrical machines that can be operated by motor and / or generator. In this case, the first rotor is provided, for example with permanent magnets and the second rotor with windings, which together form a synchronous motor or generator, wherein the windings of the second rotor via sliding contacts with means for controlling and storing electrical energy.
Erfindungsgemäß ist der zweite Rotor mit einem Hohlrad kraft- oder formschlüssig verbunden, wobei das Hohlrad eine umlaufende Innenverzahnung aufweist und über Planetenräder, die als Mittel zu Drehrichtungsumkehr wirken, von dem Ausgleichskorb des Ausgleichsgetriebes oder von den zwei Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes angetrieben wird, wobei die Planetenräder drehbar und ortsfest an dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes angeordnet sind, so dass der erste Rotor und der zweite Rotor gegenläufig zueinander rotieren.According to the invention, the second rotor is positively or non-positively connected to a ring gear, wherein the ring gear has a circumferential internal toothing and planetary gears, which act as a means to reversing direction, is driven by the compensation cage of the differential gear or by the two output shafts of the differential gear, wherein the planet gears are rotatably and fixedly arranged on the housing of the differential gear, so that the first rotor and the second rotor rotate in opposite directions to each other.
Erfindungsgemäß vorteilhaft wird durch die gegenläufige Rotation des ersten und des zweiten Rotors auch bei kleiner Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges eine hohe Relativgeschwindigkeit zwischen dem ersten und dem zweiten Rotor ermöglicht, so dass auch bei kleiner Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges eine möglichst vollständige Rückgewinnung der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges möglich ist. Mit anderen Worten kann erfindungsgemäß einer sinkenden Bremswirkung mit sinkender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und somit sinkender Drehzahl der elektrischen Maschinen entgegengewirkt werden.According to the invention, a high relative speed between the first and the second rotor is made possible by the opposite rotation of the first and the second rotor even at low speed of the motor vehicle, so that as complete as possible recovery of the kinetic energy of the motor vehicle is possible even at low speed of the motor vehicle. In other words, according to the invention, a sinking braking effect can be counteracted with decreasing speed of the motor vehicle and thus decreasing speed of the electric machines.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es vorgesehen, den zweiten Rotor von seinem Antrieb zu entkoppeln, wodurch die gegenläufige Rotation der beiden Rotoren aufgehoben und allein der erste Rotor relativ zu dem zweiten Rotor bewegt wird, welcher nunmehr nicht mehr angetrieben als Stator wirkt. Durch diese Entkopplung kann einem möglichen Wirkungsgradverlust bei hoher Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges entgegengewirkt werden. Vielmehr kann auf vorteilhafte Weise gezielt, beispielsweise bei sinkender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges oder bei steigender Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges, der zweite Rotor zugeschaltet oder entkoppelt werden. Diese Entkopplung erfolgt beispielsweise durch eine Aufhebung der kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung des zweiten Rotors mit dem Hohlrad. Bevorzugt ist es vorgesehen, den zweiten Rotor nach der Entkopplung von seinem Antrieb abzubremsen und beispielsweise mittels einer Kupplung mit dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes drehfest zu verbinden.In an advantageous embodiment of the present invention, it is provided to decouple the second rotor from its drive, whereby the opposing rotation of the two rotors is canceled and only the first rotor is moved relative to the second rotor, which now no longer driven as a stator acts. By this decoupling can a possible loss of efficiency at high speed of the motor vehicle be counteracted. Rather, can be selectively switched on or decoupled in an advantageous manner, for example, with decreasing speed of the motor vehicle or with increasing speed of the motor vehicle, the second rotor. This decoupling takes place for example by a repeal of the non-positive and / or positive connection of the second rotor with the ring gear. Preferably, it is provided to decelerate the second rotor after decoupling from its drive and to connect, for example by means of a coupling with the housing of the differential gear rotatably.
Dadurch, dass der zweite Rotor mit einem Hohlrad kraft- oder formschlüssig verbunden ist, welches eine umlaufende Innenverzahnung aufweist und über Planetenräder von dem Ausgleichskorb des Ausgleichsgetriebes oder von den zwei Abtriebswellen des Ausgleichsgetriebes angetrieben wird, und die Planetenräder drehbar und ortsfest an dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes angeordnet sind, wird weiterhin erfindungsgemäß vorteilhaft eine Erhöhung des zur Verfügung stehenden Drehmomentes der motorisch oder generatorisch betriebenen elektrischen Maschinen ohne Vergrößerung der elektrischen Maschinen erreicht. Die Erhöhung des zur Verfügung stehenden Drehmomentes ist dabei auf eine Addition der Drehmomente der motorisch oder generatorisch betriebenen elektrischen Maschinen über die Planetenräder zurückzuführen, wobei sich das Drehmoment an dem Gehäuse des Ausgleichsgetriebes abstützt. Mit anderen Worten stoßen sich bei dem motorischen Betrieb der elektrischen Maschinen der erste und der zweite Rotor drehrichtungsgemäß voneinander ab und stellen den gleichen Drehmomentbetrag in unterschiedlichen Richtungen bereit. Durch die Planetenräder findet dabei eine Richtungsumkehr des Drehmomentes statt, so dass unter Berücksichtigung der vorliegenden Übersetzungsverhältnisse die Beträge des Drehmomentes des ersten und des zweiten Rotors addiert werden, wobei die Summe der Drehmomentbeträge zum Antrieb oder zum Abbremsen des Kraftfahrzeuges bereit stehen.Characterized in that the second rotor with a ring gear is positively or positively connected, which has a circumferential internal toothing and is driven by planetary gears of the balance basket of the differential gear or by the two output shafts of the differential gear, and the planet gears rotatably and fixedly to the housing of the differential gear are arranged, according to the invention advantageously achieved an increase in the available torque of the motor or generator operated electric machines without increasing the electrical machines. The increase in the available torque is due to an addition of the torques of the motor or generator operated electric machines via the planet gears, wherein the torque is supported on the housing of the differential gear. In other words, in the motor operation of the electric machines, the first and second rotors are rotationally deflected from each other and provide the same torque amount in different directions. In this case, a reversal of direction of the torque takes place by the planet gears, so that the amounts of the torque of the first and the second rotor are added taking into account the present gear ratios, the sum of the torque amounts for driving or decelerating the motor vehicle are ready.
Weiterhin ist es durch die erfindungsgemäße Vorrichtung auf vorteilhafte Weise möglich, gezielt die Traktion und die fahrdynamischen Eigenschaften des zu Grunde liegenden Kraftfahrzeuges zu beeinflussen. Dadurch, dass der erste Rotor und der zweite Rotor je Abtriebswelle eine Antriebseinheit in Form einer elektrischen Maschine bilden, ist eine vollkommen unabhängige Ansteuerung der beiden elektrischen Maschinen, entweder im motorischen oder im generatorischen Betrieb, möglich. Das bedeutet, dass eine Verteilung der Drehmomente an den einzelnen Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges einer oder mehrerer angetriebener Achsen über die bekannte Wirkungsweise des Ausgleichsgetriebes hinaus, in Form von frei wählbaren, positiven oder negativen Differenzdrehmomenten durch den Fluss elektrischer Leistung erfolgt. Das heißt, die Wirkungsweise des Ausgleichsgetriebes wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft erweitert, so dass nicht nur das Drehmoment einer ersten Antriebseinheit, etwa einer Verbrennungskraftmaschine, mittels des bekannten Ausgleichsgetriebes an die einzelnen Antriebsräder des Kraftfahrzeuges einer angetriebenen Achse verteilt werden kann. Vielmehr ist es erfindungsgemäß möglich, mittels der elektrischen Maschinen, die durch das erfindungsgemäße Zusammenwirken der beiden Rotoren gebildet werden, jedes einzelne Antriebsrad des Kraftfahrzeuges jeder angetriebenen Achse mit positiven oder negativen Differenzdrehmomenten durch den Fluss elektrischer Leistung, entsprechend dem motorischen oder dem generatorischen Betrieb der jeweiligen elektrischen Maschine, zusätzlich zu der Wirkung des bekannten Ausgleichsgetriebes zu beaufschlagen. So kann beispielsweise eine gezielte Beeinflussung des Giermomentes zur Erhöhung der Kurvengrenzgeschwindigkeit vorgenommen werden oder eine Erhöhung der Traktion bei unterschiedlichen Fahrbahnbedingungen an den Antriebsrädern. Insbesondere kann bei einem Kraftfahrzeug mit einer angetriebenen Vorderachse und mit einer angetriebenen Hinterachse eine gezielte Verteilung der Drehmomente an allen Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges erfolgen.Furthermore, it is possible by the device according to the invention in an advantageous manner, specifically to influence the traction and the driving dynamics of the underlying motor vehicle. Characterized in that the first rotor and the second rotor per output shaft form a drive unit in the form of an electric machine, a completely independent control of the two electrical machines, either in motor or generator operation, is possible. This means that a distribution of the torques at the individual drive wheels of the motor vehicle one or more driven axles beyond the known mode of operation of the differential gear, in the form of freely selectable, positive or negative differential torques by the flow of electrical power. That is, the operation of the differential gear is advantageously extended by the inventive device, so that not only the torque of a first drive unit, such as an internal combustion engine can be distributed by means of the known differential gear to the individual drive wheels of the motor vehicle of a driven axle. Rather, it is possible according to the invention, by means of the electrical machines, which are formed by the inventive interaction of the two rotors, each drive wheel of the motor vehicle each driven axle with positive or negative differential torques by the flow of electrical power, according to the motor or the generator operation of the respective electric machine, in addition to act on the effect of the known differential gear. Thus, for example, a targeted influencing of the yaw moment to increase the cornering limit speed can be made or an increase in traction at different road conditions on the drive wheels. In particular, in a motor vehicle with a driven front axle and with a driven rear axle, a targeted distribution of the torques on all drive wheels of the motor vehicle can take place.
Eine Beeinflussung der fahrdynamischen Eigenschaften ist zudem erfindungsgemäß vorteilhaft auch im Schubbetrieb des Kraftfahrzeuges, etwa bei einer Bergabfahrt, möglich. In diesem Fall kann beispielsweise durch den generatorischen Betrieb der einen elektrischen Maschine und den motorischen Betrieb der anderen elektrischen Maschine eine gezielte Verteilung der Drehmomente an den einzelnen Antriebsrädern des Kraftfahrzeuges einer Achse erreicht werden.An influencing of the driving dynamics properties is also advantageous according to the invention in overrun mode of the motor vehicle, such as in a downhill, possible. In this case, a specific distribution of the torques on the individual drive wheels of the motor vehicle of an axle can be achieved, for example, by the generator operation of the one electric machine and the motor operation of the other electric machine.
Für eine reine Verteilung der Drehmomente an den einzelnen Antriebsrädern einer angetriebenen Achse eines Kraftfahrzeuges kann der elektrische Leistungsfluss innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgen. Das heißt, im Falle des Betriebes einer elektrischen Maschine im generatorischen Betrieb wird die andere elektrische Maschine mittels der elektrischen Energie angetrieben, die durch die generatorisch betriebene, elektrische Maschine gewonnen wurde. Es ist folglich keine Speicherung von elektrischer Energie erforderlich.For a pure distribution of the torques on the individual drive wheels of a driven axle of a motor vehicle, the electrical power flow can take place within the device according to the invention. That is, in the case of operation of an electric machine in the generator mode, the other electric machine is driven by the electric power obtained by the generator-operated electric machine. Consequently, no storage of electrical energy is required.
Ebenfalls ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, beide elektrischen Maschinen im motorischen Betrieb, jedoch mit unterschiedlicher Drehrichtung, beispielsweise zum Einparken des Kraftfahrzeuges, zu betreiben.Likewise, it is advantageously possible according to the invention to operate both electric machines in motor operation but with different directions of rotation, for example for parking the motor vehicle.
Es wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung unwesentlich mehr Bauraum beansprucht, vielmehr ist der gesamte Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung im hohen Maße kompakt. Die elektrischen Maschinen sind vor Umwelteinflüssen geschützt in das Gehäuse des Ausgleichsgetriebes integriert. Eine Änderung der vorhandenen Struktur des Antriebsstranges, also der Anordnung einer Verbrennungskraftmaschine, eines Wechselgetriebes, einer Antriebswelle und eines Ausgleichsgetriebes ist erfindungsgemäß vorteilhaft nicht erforderlich.It is claimed by the inventive device insignificantly more space, Rather, the entire structure of the device according to the invention is highly compact. The electrical machines are protected against environmental influences integrated into the housing of the differential. A change in the existing structure of the drive train, so the arrangement of an internal combustion engine, a gearbox, a drive shaft and a differential gear according to the invention advantageously not required.
Außerdem ist eine stabile Anordnung und Ausrichtung der beiden Rotoren der jeweiligen elektrischen Maschine sichergestellt, so dass, im Sinne einer Steigerung des Wirkungsgrades der elektrischen Maschine, geringe Spaltmaße zwischen den Rotoren darstellbar sind.In addition, a stable arrangement and alignment of the two rotors of the respective electric machine is ensured, so that, in terms of increasing the efficiency of the electric machine, small gaps between the rotors can be displayed.
Es ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Verbindung zwischen der Antriebseinheit, etwa einer Verbrennungskraftmaschine, und dem Ausgleichsgetriebe über eine Antriebswelle mittels einer Kupplung trennbar ist. Dadurch kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Kraftfahrzeug allein mittels der elektrischen Maschinen generatorisch oder motorisch betrieben werden. Es ist ebenfalls möglich, die Kupplung als Freilauf auszuführen. In einer vorteilhaften Ausführung ist die Kupplung in das Gehäuse des Ausgleichsgetriebes integriert.It is further provided according to the invention that the connection between the drive unit, such as an internal combustion engine, and the differential gear via a drive shaft by means of a clutch is separable. As a result, by means of the device according to the invention, the motor vehicle can be operated solely by means of the electric machines as a generator or motor. It is also possible to perform the clutch as a freewheel. In an advantageous embodiment, the clutch is integrated in the housing of the differential gear.
Es ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung außerdem auf vorteilhafte Weise möglich, weitere Betriebsarten eines Hybridantriebes eines Kraftfahrzeuges darzustellen. So ist es möglich, durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschinen, im Sinne der Steigerung des Gesamtwirkungsgrades, eine Betriebspunktverschiebung einer Antriebseinheit, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine bei gleichzeitiger Aufladung der Mittel zum Speichern von elektrischer Energie, zu erreichen. Weiterhin können in Beschleunigungsphasen die einzelnen Antriebseinheiten, also eine Verbrennungskraftmaschine und die elektrischen Maschinen, zusammen betrieben werden. Darüber hinaus ist es möglich, Zugkraftunterbrechungen bei Schaltvorgängen durch den zeitweisen motorischen Betrieb der elektrischen Maschinen zu vermeiden.It is also advantageously possible with the device according to the invention to represent further operating modes of a hybrid drive of a motor vehicle. Thus, it is possible to achieve an operating point shift of a drive unit, for example an internal combustion engine with simultaneous charging of the means for storing electrical energy by the generator operation of the electrical machines, in the sense of increasing the overall efficiency. Furthermore, in acceleration phases, the individual drive units, ie an internal combustion engine and the electrical machines, can be operated together. In addition, it is possible to avoid traction interruptions in switching operations by the temporary motor operation of the electrical machines.
Es ist weiterhin erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, mehrere Ausbaustufen eines kompakten Ausgleichsgetriebes darzustellen. So ist lediglich ein offenes Ausgleichsgetriebe umsetzbar oder aber ein aktives Ausgleichsgetriebe, welches erfindungsgemäß elektrische Maschinen umfasst. Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorteilhaft möglich, eine Ausbaustufe eines aktiven Ausgleichsgetriebes mit Hybridfunktionalität darzustellen, welches außerdem eine Kupplung umfasst.It is further advantageous according to the invention possible to represent several stages of a compact differential gear. Thus, only an open differential gear can be implemented or an active differential gear, which includes electric machines according to the invention. Furthermore, it is advantageously possible according to the invention to represent an expansion stage of an active differential with hybrid functionality, which also comprises a clutch.
Die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, dass elektrische Maschinen und Mittel zur Speicherung elektrischer Energie eingesetzt werden und dass ein Fluss elektrischer Leistung erfolgt. Vielmehr ist ebenfalls ein hydraulisches oder ein pneumatisches System mit geeigneten Leistungswandlern und Mitteln zum Speichern von Energie, etwa Hydropumpen und -speicher, einsetzbar. Es kann diesbezüglich ebenfalls ein System eingesetzt werden, dem eine Abfolge von Zustandsänderungen eines Mediums zu Grunde liegt, etwa ein Kreislauf mit geeigneten Mitteln zur Verdampfung, Speicherung, Expansion und Kondensation eines Mediums, beispielsweise Wasser.The present invention is not limited to the use of electrical machines and means for storing electrical energy and to the flow of electrical power. Rather, a hydraulic or a pneumatic system with suitable power converters and means for storing energy, such as hydraulic pumps and storage, can also be used. It can also be a system in this regard, based on a sequence of state changes of a medium, such as a circuit with suitable means for evaporation, storage, expansion and condensation of a medium, such as water.
Darüber hinaus ist erfindungsgemäß eine Steuereinheit vorgesehen, welche die Mittel zum Speichern elektrischer Energie und die einzelnen elektrischen Maschinen der angetriebenen Achsen miteinander verknüpft. Insbesondere steuert diese Einheit die elektrischen Maschinen in Abhängigkeit von weiteren Zustandsinformationen betreffend der Fahrdynamik des Kraftfahrzeuges, des Ladezustandes der Mittel zur Speicherung elektrischer Energie und der Zustandsgrößen aller Antriebseinheiten des Kraftfahrzeuges. Auf diese Weise können die elektrischen Maschinen einzeln oder alle elektrischen Maschinen zusammen, entweder generatorisch oder motorisch, betrieben werden. Oder aber eine Antriebseinheit, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine, wird von der angetriebenen Achse entkoppelt, um das Kraftfahrzeug ausschließlich elektrisch anzutreiben. Weiterhin wird durch die Steuereinheit die Kopplung und Entkopplung des zweiten Rotors von seinem Antrieb ermöglicht. Die Steuereinheit umfasst weiterhin Verbindungen zu Sensoren, die Informationen über den fahrdynamischen Zustand des Kraftfahrzeuges, den Ladezustand der Mittel zum Speichern elektrischer Energie und Zustandsgrößen aller Antriebseinheiten des Kraftfahrzeuges bereitstellen. Außerdem beinhaltet die Steuereinheit Mittel zur Berechnung und Speicherung von ein- und ausgehenden Zustandsinformationen sowie Mittel zur Ansteuerung aller Antriebseinheiten des Kraftfahrzeuges.In addition, a control unit is provided according to the invention, which links together the means for storing electrical energy and the individual electric machines of the driven axles. In particular, this unit controls the electric machines as a function of further status information relating to the driving dynamics of the motor vehicle, the state of charge of the means for storing electrical energy and the state variables of all drive units of the motor vehicle. In this way, the electrical machines can be operated individually or all electric machines together, either as a generator or as a motor. Or a drive unit, for example an internal combustion engine, is decoupled from the driven axle in order to drive the motor vehicle exclusively electrically. Furthermore, the coupling and decoupling of the second rotor from its drive is made possible by the control unit. The control unit further comprises connections to sensors, which provide information about the driving dynamics of the motor vehicle, the state of charge of the means for storing electrical energy and state variables of all drive units of the motor vehicle. In addition, the control unit includes means for calculating and storing incoming and outgoing status information and means for controlling all drive units of the motor vehicle.
Außerdem wird ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgeschlagen. Erfindungsgemäß werden dabei die Antriebseinheiten, welche den beiden Abtriebswellen zugeordnet sind, in Abhängigkeit von Zustandsinformationen weiterer Antriebseinheiten und/oder Informationen über den fahrdynamischen Zustand des Kraftfahrzeuges und/oder Informationen über den Ladezustand der Mittel zum Speichern elektrischer Energie und/oder eines Fahrerwunsches unabhängig voneinander generatorisch und/oder motorisch betrieben. Insbesondere ist es erfindungsgemäß vorgesehen, in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges die gegenläufige Rotation des ersten und des zweiten Rotors zueinander zu steuern. So kann bei sinkender Geschwindigkeit der Antrieb des zweiten Rotors zugeschaltet werden und bei steigender Geschwindigkeit entkoppelt werden.In addition, a method for operating a motor vehicle with the features of the device according to the invention is proposed. According to the invention, the drive units, which are assigned to the two output shafts, depending on status information of other drive units and / or information about the driving dynamics of the motor vehicle and / or information about the state of charge of the means for storing electrical energy and / or a driver's request independently generator and / or motorized. In particular, it is provided according to the invention, depending on the speed of the motor vehicle control opposing rotation of the first and the second rotor to each other. Thus, with decreasing speed, the drive of the second rotor can be switched on and decoupled with increasing speed.
Ausführungsbeispielembodiment
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles beschrieben.Further details of the invention will be described with reference to a schematically illustrated embodiment.
Hierbei zeigen:Hereby show:
Entsprechend
Ebenfalls ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung
Der zweite Rotor
Um die gegenläufige Rotation der beiden Rotoren
Bevorzugt ist es vorgesehen, den zweiten Rotor
Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, die Verbindung zwischen der Antriebseinheit
Gemäß
Außerdem ist in den
Auf Grundlage der Informationen über die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und/oder der Drehzahlen der Räder ist es nun möglich, in Abhängigkeit der Geschwindigkeit und/oder der Drehzahlen der Räder des Kraftfahrzeuges die gegenläufige Rotation des ersten Rotors
Weiterhin können auf Grundlage dieser Informationen die Antriebseinheiten
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- erfindungsgemäße Vorrichtunginventive device
- 1a1a
- Antriebseinheitdrive unit
- 22
- Abtriebswelleoutput shaft
- 33
- Abtriebswelleoutput shaft
- 44
- Antriebswelledrive shaft
- 55
- Ausgleichskorbbalance basket
- 66
- erster Rotorfirst rotor
- 77
- zweiter Rotorsecond rotor
- 8a, 8b8a, 8b
- Antriebseinheitdrive unit
- 99
- Hohlradring gear
- 9a9a
- Kupplungclutch
- 1010
- umlaufende Innenverzahnungcircumferential internal toothing
- 10a10a
- umlaufende Außenverzahnungcircumferential external toothing
- 1111
- Mittel zur Drehrichtungsumkehr, PlanetenräderMeans for reversing direction, planetary gears
- 11a11a
- Kupplungclutch
- 11b11b
- Sonnenradsun
- 1212
- Steuereinheitcontrol unit
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