Hybridantriebe bieten einige Potenziale zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauches und zur Erhöhung der Fahrdynamik. Um aber mit nur einer kleinen E-Maschine diese Potenziale tatsächlich realisieren zu können, muss diese je nach Betriebspunkt variabel auf den Antriebsstrang wirken. Ein stufenloses Getriebe kann so eine variable Ankopplung ermöglichen. Vorgestellt wird ein E-CVT für über 500 Nm Eingangsdrehmoment mit zwei leistungsverzweigten Fahrbereichen und einem 30 kW - Hybridsystem bestehend aus einer E-Maschine und einem Speicher. Die Kombination eines stufenlosen Umschlingungsgetriebes mit einem Planetengetriebe zu einem leistungsverzweigten Getriebe mit 2 Fahrbereichen ist seit langem bekannt. Sie ermöglicht eine weitgehende Entlastung des CVT in den sehr häufig genutzten Übersetzungsbereichen im Overdrive. Dadurch erhöhen sich die Drehmomentkapazität und der Wirkungsgrad. Außerdem steigt die Lebensdauer des CVT, weil in repräsentativen Lastkollektiven beide Scheibensätze deutlich gleichmäßiger belastet werden. Mit reibschlüssigen Schaltelementen stellen die Fahrbereichswechsel in solchen stufenlosen Multimode-Getrieben heute kein Problem mehr dar. In Prototypen werden solche Umschaltungen aber bereits auch mit sehr klein bauenden Zahnkupplungen komfortabel erledigt. In so eine 2-Bereichs-CVT-Struktur lässt sich nun auch geschickt eine kleine E-Maschine mit großer Wirkung integrieren. Im ersten Fahrbereich für Underdrive-Übersetzungen wirkt sie über das CVT mit hoher Übersetzung auf den Abtrieb. Im zweiten Fahrbereich für Overdrive Übersetzungen wirkt sie direkt auf den Abtrieb. Insgesamt lässt sich die E-Maschine so auslegen, dass sie trotz weitgehender Drehzahlsenkung am Getriebeeingang fast immer in einem Drehzahlbereich läuft, bei dem sie ein hohes Leistungspotenzial hat. Angepasst an das Leistungspotenzial des Speichers lässt sich so ein kompakter, aber optimal wirkender Hybridantrieb darstellen. Die Verbrauchseinsparungen liegen auf dem gleichen Niveau, das auch stufenlos elektrisch leistungsverzweigte Vollhybridantriebe mit deutlich größeren E-Maschinen erreichen. Durch die optimale Anbindung der E-Maschine und die dadurch mögliche hohe Boostwirkung erreicht das Fahrzeug mit E-CVT sogar bessere Beschleunigungs- und Elastizitätswerte als das Fahrzeug mit HSD. Das E-CVT ist außerdem wesentlich besser als das HSD-Konzept für den Betrieb mit Dieselmotoren oder aufgeladenen Ottomotoren geeignet, die ihr maximale Drehmoment schon bei niedrigen Motordrehzahlen erreichen. Erste konstruktive Umsetzungen dieses E-CVT-Konzeptes zeigen, dass es z.B. für einen Standardantrieb ohne Probleme in die z.B. durch Automatikgetriebe definierten Bauräume passt.
Hybrid drivelines offer some potentials to reduce fuel consumption and to increase driving dynamic. But to realize these potentials actually with only one small e-motor, this electrical machine should operate variably onto the driveline. A CVT can enable such a variable coupling. An E-CVT for more than 500 Nm input torque with two powersplitted driving modes and a 30 kW - hybrid system consisting of one e-motor and an accumulator will be presented.
E-CVT - Hybridantrieb mit Umschlingungs-CVT
2006
20 Seiten, 7 Bilder, 3 Tabellen, 15 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch