Für die Hybridisierung von Antriebssträngen stehen serielle, parallele und leistungsverzweigte Konzepte zur Verfügung. Für Hybrid-Personenkraftwagen mit elektrischen Traktionsleistungen von mehr als 10 kW konkurrieren die parallelen Hybridantriebskonzepte (mit konventionellen Getrieben) mit den leistungsverzweigten Bauformen. Der Kennungswandler letzterer Getriebeart ist in Form eines elektrischleistungsverzweigten Stufenlosgetriebes ausgeführt. Dabei werden zwei elektrische Maschinen als Variator und zur Darstellung der Hybridfunktionen genutzt. Resultierend aus den Fahrleistungsanforderungen müssen Überlast und ein breites Drehzahlspektrum von den Maschinen bereitgestellt werden. Zudem müssen Maschinen, Getriebe und die Regelung neben der Funktionalität auch den Komfort für den Kunden garantieren. Nach einer Differenzierung leistungsverzweigter Getriebestrukturen in Ein- und Mehrbereichsgetriebe wird vor allem auf die Berechnung und Parameterabhängigkeiten der Getriebe- und Fahrzeuggrößen eingegangen. Es werden die Leistungsmerkmale von stufenlosen Ein- und Mehrbereichsgetrieben mit ihren konzeptionell bedingten Größenordnungen gegenübergestellt und miteinander verglichen. Dazu wird auch ein Dual- Mode-Konzept mit einer Reihe von Vorteilen dargestellt und bekannte, zum Teil bereits in der Praxis realisierte Konzepte einbezogen. Zusätzlich sind Größe, typische Anforderungen und Bauformen der elektrischen Maschinen für diese Getriebe von besonderem Interesse, durch die maßgeblich der Gesamtwirkungsgrad und die Fahrleistungen des Getriebes beeinflusst werden. Im Beitrag werden exemplarisch die Besonderheiten der für diese Getriebe eingesetzten, hochtourigen Motoren dargestellt. Die Eignung der unterschiedlichen elektrischen Maschinen wird durch analytische Betrachtungen und Magnetkreisberechungen veranschaulicht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Maschinen für Mehrbereichsgetriebe mit zwei stufenlosen Fahrbereichen. Schließlich werden Regelungsstrukturen für verschiedene Antriebstopologien gezeigt und gegenübergestellt. Dabei liegt der Fokus auf Besonderheiten der leistungsverzweigten Topologien gegenüber parallelen Anordnungen. Bei leistungsverzweigten Anordnungen fordert die Gewährleistung der Stabilität des Systems unter bestimmten topologischen Gegebenheiten komplexere Regelungen. Die für die Stabilisierbarkeit maßgeblichen topologischen Gegebenheiten werden erörtert und abschließend eine mögliche Regelungsstruktur aufgezeigt.
Elektrisch leistungsverzweigte Stufenlosgetriebe für Hybridfahrzeuge
2006
36 Seiten, 26 Bilder, 15 Quellen
Conference paper
German
Elektrisch leistungsverzweigte Stufenlosgetriebe fuer Hybridfahrzeuge
Automotive engineering | 2006
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