Die einfachste Möglichkeit für die Bereitstellung von elektrischen Hybridgetrieben liegt in der Anbindung von einer E-Maschine (EM) an eine vorhandene Getriebestruktur. Der auf der Kurbelwelle sitzende Starter-Generator bietet dabei eine Vielzahl von hybriden Zusatzfunktionen, wie die Bordnetzversorgung, das Starten des Verbrennungsmotors, das Boosten und das Rekuperieren von Bremsenergie. Durch die Abkopplung des Verbrennungsmotors (VM) ist ein rein elektrischer Fahrbetrieb möglich. Der Nachteil dieser Variante ist die hohe Eckleistung der EM. Die Anbindung einer EM über eine zusätzliche Planetenstufe mit Schaltelementen führt durch eine Übersetzung zwischen EM und VM zu einer Reduzierung der Drehmomentbelastung beim Starten des VMs und gleichzeitig zu einer Verringerung der Eckleistung und der Baugröße der EM. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit eines mechanisch elektrisch leistungsverzweigten Anfahrens aus Neutral, wodurch der hybride Funktionsumfang gegenüber einem direkt auf der Kurbelwelle sitzenden Starter-Generator vergrößert wird. Die Nutzung schon vorhandener Wellen von Planetenstufen in Automatikstrukturen für die Ankopplung einer EM bietet ein großes Potenzial für viele hybride Zusatzfunktionen bei möglichst geringem Bauraum. Die Vielfalt und die Güte dieser Funktionen sind von der Welle der untersuchten Getriebestruktur abhängig. Durch die Integration einer weiteren Welle in eine vorhandene Automatikstruktur kann durch die Veränderung der neuen Standübersetzung gezielt auf die Relativdrehzahlen der EM in den verschiedenen Schaltzuständen des Getriebes und auf die Übersetzungen der EM zum An- und Abtrieb eingewirkt werden. Gut geeignete Standübersetzungen können teilweise nur durch Ersatzgetriebe oder aufgrund von Bindbarkeitsproblemen gar nicht dargestellt werden. Für einen permanenten, stufenlos leistungsverzweigten Fahrbetrieb müssen zwei EMn unter Verwendung von drei- oder vierwelligen Planetengetriebe mit dem Antriebstrang gekoppelt werden. Durch bestimmte Standübersetzungen in diesen Planetenstrukturen können die Belastungen im elektrischen Zweig des Hybridgetriebes minimiert werden. Mehrbereichsgetriebe reduzieren die Belastungen an den EMn weiter, jedoch steigt der mechanische Koppelaufwand. Unter Beachtung der Eigenschaften der verschiedenen Anbindungsvarianten zweier EMn können neue Getriebestrukturen mit zwei und mehr Fahrbereichen unter Verwendung des vorgestellten Algorithmus erstellt werden.
Einsatz von Elektromotoren im hybriden Antriebsstrang
2004
23 Seiten, 22 Bilder, 8 Quellen
Conference paper
German
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