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Title:
DRIVE SYSTEM FOR MOTOR VEHICLES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/007280
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drive system for motor vehicles, comprising in particular, an internal combustion engine (13) as the main drive in the drivetrain (10) of a motor vehicle, auxiliary systems (19) of the motor vehicle which are to be driven and an auxiliary drivetrain (11) which is coupled to the main drivetrain and comprising an electric unit which operates as a starter generator (20). In order to optimise the power ouput and the fuel consumption of a drive system of this type, the invention is characterised in that the auxiliary drivetrain (11) has its own auxiliary system drive (22) which can be coupled to the starter generator (20) and that the auxiliary system drive (22) and the starter generator (20) can be coupled both individually and jointly to the powered axle (17) of the motor vehicle, with or without the main drive (13), in order to propel said motor vehicle.

Inventors:
AHNER PETER (DE)
ACKERMANN MANFRED (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/002347
Publication Date:
February 01, 2001
Filing Date:
July 19, 2000
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
AHNER PETER (DE)
ACKERMANN MANFRED (DE)
International Classes:
B60K5/08; B60K6/48; B60K17/02; B60K17/04; B60K25/00; B60K25/02; B60W10/02; B60W10/30; F02B73/00; F02N7/10; F02N11/04; B60W20/00; (IPC1-7): B60K25/00; F02N7/10; B60K6/04; F02B73/00
Foreign References:
DE19953940A12000-05-25
DE19705610A11997-12-04
DE19750497A11999-01-28
DE3522988A11986-06-26
DE19750497A11999-01-28
DE19705610A11997-12-04
DE19852941A1998-11-17
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Claims:
Ansprüche
1. Antriebssystem fur Kraftfahrzeuge, mit insbesondere einer Brennkraftmaschine (13) als Hauptantrieb, einer Fahrkupplung (15), einem Fahrzeuggetriebe (16) und mindestens einer Antriebsachse (17) im Hauptantriebsstrang (10), ferner mit einem Nebenantriebsstrang (11) und mit Nebenaggregaten (19), die im Nebenantriebsstrang (11) angeordnet sein können, wobei der Nebenantriebsstrang (11) mit dem Hauptantriebsstrang koppelbar ist und mit einer als Starter Generator (20) arbeitenden elektrischen Maschine, dadurch gekennzeichnet, da$ der Nebenantriebsstrang (11) einen eigenen Nebenaggregateantrieb (22) aufweist, der mit dem StarterGenerator (20) koppelbar ist, und daS der Nebenaggregateantrieb (22) und der StarterGenerator (20) sowohl einzeln als auch gemeinsam mit oder ohne Hauptantrieb (13) zum Antrieb des Kraftfahrzeugs mit dessen Antriebsachse (17) koppelbar ist.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da6 der Hauptantrieb (13) bzw. Nebenaggregateantrieb (22) vom jeweils eingeschalteten Antrieb (13 bzw. 20 bzw. 22) des Kraftfahrzeugs abkoppelbar ist.
3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daS der Hauptantrieb und der Nebenaggregateantrieb (22) jeweils eine Brennkraftmaschine ist und die Leistung des Nebenaggregateantriebs (22) kleiner als die Halfte der Leistung der Brennkraftmaschine (13) im Hauptantriebsstrang (10) ist.
4. Antriebssystem nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, da6 der Nebenaggregateantrieb (22) zum Starten uber eine Schaltkupplung (21) mit dem Starter Generator (20) gekoppelt ist.
5. Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da8 der Hauptantrieb (13) zum Starten mit dem laufenden Nebenaggregateantrieb (22) koppelbar ist.
6. Antriebssystem nach einem der vorherigen Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daS der Nebenaggregateantrieb (22) und der StarterGenerator (20) uber ein Zwischengetriebe (18) mit dem Hauptantriebsstrang (10) verbunden sind.
7. Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daS das Zwischengetriebe (18) eingangsseitig mit dem StarterGenerator (20) verbunden ist und ausgangsseitig sowohl uber die Fahrkupplung (15) vom Fahrzeuggetriebe (16) als auch uber eine Hilfskupplung (14) vom Hauptantrieb (13) im Hauptantriebsstrang (10) abkoppelbar ist.
8. Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daS beim Starten des Nebenaggregateantriebs (22) die Fahrkupplung (15) und die Hilfskupplung (14) im Hauptantriebsstrang (10) geöffnet sind.
9. Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daS zum Direktstart des Nebenaggregateantriebs (22) die Fahrund die Hilfskupplung (15,14) geöffnet und die Schaltkupplung (21) geschlossen ist.
10. Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Impulsstart des Nebenaggregateantriebs (22) die Hilfs, die Fahrund die Schaltkupplung (14,15,21) geöffnet sind und da8 die Schaltkupplung (21) erst nach einem Hochlaufen des StarterGenerators (20) zu schließen ist.
11. Antriebssystem nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, da6 mittels Temperaturerfassung des Nebenaggregateantriebs (22) dessen Startvorgang zwischen Direktstart und Impulsstart temperaturabhangig umsteuerbar ist.
12. Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, da8 zum Direktstart des Hauptantriebes (13) bei laufendem Nebenaggregateantrieb (22) die Fahrkupplung (15) geöffnet und die Hilfskupplung (14) sowie die Schaltkupplung (21) geschlossen sind.
13. Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daL zum Impulsstart des Hauptantriebs (13) bei laufendem Nebenaggregateantrieb (22) die Fahrkupplung (15) offen, die Schaltkupplung (21) geschlossen und die Hilfskupplung (14) erst nach einem Hochlaufen des Zwischengetriebes (18) zu schließen ist.
14. Antriebssystem nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, da6 mittels Temperaturerfassung des Hauptantriebes (13) dessen Startvorgang zwischen Direktstart und Impulsstart temperaturabhangig umsteuerbar ist.
15. Antriebssystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daS sowohl beim Direktstart als auch beim Impulsstart des Hauptantriebs (13) der StarterGenerator (20) im Motorbetrieb mit zugeschaltet ist.
16. Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daL der StarterGenerator (20) und die Schaltkupplung (21) zum Starten des Nebenaggregateantriebs (22) tuber eine fernbedienbare elektrische Steuerung und Versorgung 12 ansteuerbar sind.
17. Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dal der StarterGenerator (20) und die Schaltkupplung (21) zum Starten des Nebenaggregateantriebs (22) beim Offnen der Fahrertur uber einen Turkontakt (26) ansteuerbar ist.
18. Antriebssystem nach einem der vorherigen Anspruche, dadurch gekennzeichnet, da$ bei sehr geringem Fahrleistungsbedarf und ausreichender Batterieladung mittels der elektrischen Steuerung und Versorgung (12) nur der StarterGenerator (20) zum Kraftfahrzeugantrieb verwendet ist.
19. Antriebssystem nach einem der vorherigen Anspruche, dadurch gekennzeichnet, da6 bei geringem Fahrleistungsbedarf nur der Nebenaggregateantrieb (22) zum Kraftfahrzeugantrieb verwendet ist.
20. Antriebssystem nach einem der vorherigen Anspruche, dadurch gekennzeichnet, da$ bei hohem Fahrleistungsbedarf Nebenaggregateantrieb (22) und Hauptantrieb (13) gemeinsam zum Kraftfahrzeugantrieb verwendet sind.
21. Antriebssystem nach einem der vorherigen Anspruche, dadurch gekennzeichnet, da6 bei kurzzeitigem Höchstfahrleistungsbedarf sowohl Nebenaggregateantrieb (22) und Hauptantrieb (13) als auch der StarterGenerator (20) im Motorbetrieb zum Kraftfahrzeugantrieb verwendet sind.
22. Antriebssytem nach einem der Anspruche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daL die Auswahl der Betriebsart des Kraftfahrzeugantriebes zwischen Hauptantrieb (13) und/oder Nebenaggregateantrieb (22) und/oder StarterGenerator (20) uber eine elektrische Steuerung und Versorgung (12) erfolgt.
23. Antriebssystem nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daL die Auswahl der Betriebsart in Abhangigkeit von der Stellung des Gaspedals des Kraftfahrzeuges erfolgt, die uber einen Gaspedalsensor (25) erfaSt ist.
24. Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Anspruche, da6 die Nebenaggregate (19) entweder mechanisch durch den Nebenantriebsstrang (11) oder elektrisch antreibbar sind.
Description:
Antriebssystem fur Kraftfahrzeuge Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem fur Kraftfahrzeuge mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.

Stand der Technik Bei den weitaus meisten Kraftfahrzeugen ist in deren Antriebssystem als Hauptantrieb eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die uber eine Fahrkupplung und ein Fahrzeuggetriebe mit einer oder mehreren Antriebsachsen im Hauptantriebsstrang gekoppelt ist. Ferner werden in Kraftfahrzeugen in zunehmendem MaSe Nebenaggregate wie Pumpen, Kompressoren, Klimaanlagen sowie elektrische Verbraucher wie beispielsweise Stellantriebe verwendet, welche-aber einen Nebenantriebsstrang betrieben werden, der mit dem Hauptantriebsstrang des Kraftfahrzeugs gekoppelt ist.

Ferner ist es bekannt, zur Verringerung der Umweltbelastung Hybridantriebe in Kraftfahrzeugen zu verwenden, wobei das Antriebssystem sowohl eine Brennkraftmaschine als auch eine elektrische Maschine fur den wahlweisen Antrieb des Kraftfahrzeuges aufweist. Auch dort liegen Brennkraftmaschine und elektrische Maschine im

Hauptantriebsstrang des Kraftfahrzeuges, wobei lediglich die Brennkraftmaschine zum Antrieb der Nebenaggregate verwendet wird.

Aus der DE 197 50 497 A1 ist ferner bekannt, die Nebenaggregate im Kraftfahrzeug uber ein Zwischengetriebe mit dem Hauptantrieb des Kraftfahrzeuges zu betreiben, wobei die Nebenaggregate auch eine elektrische Maschine als Starter-Generator aufweisen, welche einerseits zum Starten der Brennkraftmaschine im Hauptantriebsstrang als elektrischer Motor und andererseits zur Versorgung des Kraftfahrzeug-Bordnetzes zum Laden einer Akkumulatorbatterie im Generatorbetrieb arbeitet.

Derartige Fahrzeugkonzepte, die insbesondere hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs optimiert werden, erfordern unter anderem ein Abschalten der Brennkraftmaschine im Hauptantriebsstrang beim Stehen des Fahrzeugs an Ampeln, d. h. einen Start-Stop-Betrieb sowie ein Abschalten oder Auskuppeln der Brennkraftmaschine in Schubphasen, d. h. im Schwung-Nutz-Betrieb. Dies bedeutet gegenuber herkömmlichen Fahrzeugen eine etwa 10-fache Startzyklenzahl von 400.000 bis 600.000 Startzyklen. Die zusatzlichen Startzyklen sind im wesentlichen Wiederholstarts, d. h. Starts bei betriebswarmer Brennkraftmaschine. Fur diese Wiederholstarts wird ein besonders schneller und gerauscharmer Start verlangt. Andererseits wird bei diesen Kraftfahrzeugen aus Komfortgrunden gegenuber herkömmlichen Fahrzeugen eine bis zu 5-fach höhere Generatorleistung gefordert, zumal elektrisch angesteuerte und betriebene Nebenaggregate verbrauchsgunstiger arbeiten. Hier werden Generatorleistungen von mehr als 5kW gewunscht. Zu dem wird diese Leistung teilweise bereits im Leerlauf der Brennkraftmaschine, d. h. fur Kurbelwellendrehzahlen von

kleiner 700 U/min. gefordert, was mit den heute ublichen Klauenpolgeneratoren nicht realisierbar ist.

Um die Startanforderungen und die Leistungsanforderungen im Generatorbetrieb mit einem sog. Starter-Generator erfullen zu können, ist es aus der DE 197 05 610 Al bekannt, zur Reduzierung der Startleistung einen sog. Impulsstart anzuwenden und fur extrem niedrige Starttemperaturen weiterhin einen konventionellen, zusatzlichen Starter einzusetzen.

Hinsichtlich der Ladebilanz sind jedoch Konzepte mit einem Starter-Generator zum Starten der Brennkraftmaschine im Hauptantriebsstrang im Kaltstart-sowie im Start-Stop- Betrieb auSerst kritisch, zumal bei hoher elektrischer Bordnetzleistung nicht voraussehbar ist, welche Fahr-und Verbrauchszyklen bewaltigt werden mussen. Noch ungunstiger ist die Situation bei der Forderung nach einer Klimaanlage bei stehendem Fahrzeug, da der konventionelle Klimakompressor aus der Akkumulatorbatterie des Kraftfahrzeugs betrieben werden mute. Dies erfordert eine kostenintensive Bauart mit hoher Kapazitat und Leistungsfahigkeit, was wieder zu einer tendenziellen Erhöhung des Kraftstoffverbrauches fuhrt.

Ferner ist in der alteren Anmeldung DE 198 529 41.4 bereits vorgeschlagen, die Nebenaggregate durch einen zusatzlichen Nebenaggregateantrieb, ausgefuhrt als kleinere Brennkraftmaschine, anzutreiben, wobei diese Nebenaggregate auch einen Starter-Generator mit enthalten, der im Generatorbetrieb einerseits zur Versorgung des Kraftfahrzeugbordnetzes, und andererseits im Motorbetrieb zum Starten des Nebenaggregateantriebs verwendet wird. Der Hauptantrieb wird dabei uber eine Kupplung vom

Nebenaggregateantrieb gestartet und sodann wieder vom Nebenaggregateantrieb abgekoppelt.

Mit der Erfindung wird angestrebt, das Antriebssystem fur Kraftfahrzeuge im Hinblick auf den jeweiligen Fahrleistungsbedarf einerseits und den Leistungsbedarf zum Antrieb der Nebenaggregate andererseits zu optimieren.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Antriebssystem fur Kraftfahrzeuge mit den im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen hat den Vorteil, daB mit dem Hauptantrieb, dem Nebenaggregateantrieb und dem Starter-Generator drei Komponenten zur Optimierung der Leistungsbilanz im Kraftfahrzeug, insbesondere zur Optimierung des Kraftstoffverbrauchs sowohl einzeln als auch in Kombination sowohl fur den Fahrantrieb des Kraftfahrzeuges als auch zur Versorgung der Nebenaggregate einsetzbar sind. Mit diesem Antriebskonzept ist ab einem mittleren Fahrleistungsbedarf insbesondere eine leistungsstarke Brennkraftmaschine im Hauptantriebsstrang und zum Antrieb der Nebenaggregate insbesondere eine Brennkraftmaschine kleinerer Leistung einzusetzen. Dieser Nebenaggregateantrieb dient ferner zum Start der Brennkraftmaschine im Hauptantriebsstrang oder als Fahrantrieb bei niedrigem Leistungsbedarf sowie zur Unterstutzung der Brennkraftmaschine im Hauptantriebsstrang bei sehr hohem Fahrleistungsbedarf (Kick Down). Mit der erfindungsgemaSen Lösung können sowohl Komfortanforderungen wie Standklimaanlagen, schneller gerauscharmer Start und hohe elektrische Bordnetzleistung, als auch ein stark reduzierter Kraftstoffverbrauch durch die Auswahl der optimalen Betriebsart wesentlich kostengunstiger als bei Kraftfahrzeugen mit Hybridantrieben realisiert werden. Das erfindungsgemäBe Antriebssystem erlaubt immer ein flexibles

Antriebs-und Bordnetzmanagement, so daS einerseits die Akkumulatorbatterie des Kraftfahrzeugs als elektrischer Energiespeicher relativ klein dimensioniert werden und andererseits immer die vom Wirkungsgrad und von den Abgasemissionen gunstigste Kombination der drei Antriebe ausgewahlt werden kann.

Fahrzeuge mit dem erfindungsgemaSen Antriebssystem haben eine erhöhte Betriebszuverlassigkeit und einen erhöhten Komfort. Bei Ausfall des Hauptantriebes bleibt die Mobilitat des Fahrzeuges durch den Nebenaggregateantrieb-wenn auch in eingeschranktem Umfang-erhalten.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den ubrigen, in den Unteranspruchen genannten Merkmalen.

Um das Mitschleppen von abgeschalteten Antrieben zu vermeiden, ist in vorteilhafter Weise bei abgeschaltetem Hauptantrieb bzw. Nebenaggregateantrieb dieser abgeschaltete Antrieb vom jeweils eingeschalteten Antrieb des Kraftfahrzeuges abkoppelbar.

So ist es im Hinblick auf die Abstufung der Leistung der drei Antriebe besonders vorteilhaft, wenn der Nebenaggregateantrieb eine weitere Brennkraftmaschine ist, deren Leistung kleiner als die Halfte der Leistung der Brennkraftmaschine im Hauptantriebsstrang ist.

Bei dieser Abstufung ist in vorteilhafter Weise zum Starten des Nebenaggregateantriebs dieser uber eine Schaltkupplung mit dem Starter-Generator zu koppeln. Desweiteren ist in zweckmaSiger Weise zum Starten des Hauptantriebs dieser mit dem laufenden Nebenaggregateantrieb zu koppeln.

Eine kostengünstige Ausfuhrung ergibt sich, indem der Nebenaggregateantrieb und der Starter-Generator uber ein Zwischengetriebe mit dem Hauptantriebsstrang verbunden ist.

Eine optimale Krafteinkopplung vom Starter-Generator zum Starten des Nebenaggregateantriebs uber die Schaltkupplung ergibt sich, indem das Zwischengetriebe eingangsseitig mit dem Starter-Generator verbunden ist und ausgangsseitig sowohl uber die Fahrkupplung vom Fahrzeuggetriebe als auch uber eine Hilfskupplung von der Brennkraftmaschine im Hauptantriebsstrang abkoppelbar ist.

Mittels einer Temperaturerfassung am Nebenaggregateantrieb ist dessen Startvorgang temperaturabhangig zwischen einem Direktstart und einem Impulsstart umsteuerbar. Zum Direktstart des Nebenaggregateantriebs ist die Fahrkupplung und die Hilfskupplung im Hauptantriebsstrang geöffnet und die Schaltkupplung im Nebenantriebsstrang ist geschlossen.

Zum Impulsstart des Nebenaggregateantriebs ist die Fahrkupplung und die Hilfskupplung im Hauptantriebsstrang geöffnet und die Schaltkupplung im Nebenantriebsstrang ist erst nach dem Hochlaufen des Starter-Generators schlagartig zu schließen.

Auch der Startvorgang fur die Brennkraftmaschine im Hauptantriebsstrang des Kraftfahrzeugs ist mittels einer Temperaturerfassung temperaturabhangig zwischen einem Direktstart und einem Impulsstart umsteuerbar, wobei dieser Startvorgang auch noch temperaturabhangig wahlweise durch den Starter-Generator und/oder durch den Nebenaggregateantrieb erfolgt. Zum Direktstart des Hauptantriebs bei laufendem Nebenaggregateantrieb ist die Fahrkupplung geöffnet und die Hilfskupplung sowie die Schaltkupplung sind geschlossen. Zum Impulsstart des Hauptantriebs bei laufendem Nebenaggregateantrieb ist die Fahrkupplung offen, die Schaltkupplung ist geschlossen und

die Hilfskupplung wird erst nach einem Hochlaufen des Zwischengetriebes schlagartig geschlossen.

Zeichnung Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung naher erlautert.

Die Figur zeigt in schematischer Darstellung ein erfindungsgemä$es Antriebssystem fur Kraftfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine im Hauptantriebsstrang, und einem Starter-Generator sowie einem Nebenaggregateantrieb im Nebenantriebsstrang.

Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels Aus der Figur ist ein Antriebssystem fur Kraftfahrzeuge erkennbar, welches aus einem Hauptantriebsstrang 10 und einem Nebenantriebsstrang 11 sowie einer gemeinsamen elektrischen Steuerung und Versorgung 12 im Bordnetz des Kraftfahrzeuges besteht. Der Hauptantriebsstrang enthält eine Brennkraftmaschine 13 als Hauptantrieb, eine Hilfskupplung 14 am Abtrieb der Brennkraftmaschine 13, eine Fahrkupplung 15 und ein nachgeordnetes, herkömmliches Fahrzeuggetriebe 16, dessen Ausgangswelle mit einer Antriebsachse 17 des Kraftfahrzeugs fest verbunden ist.

Zwischen der Fahrkupplung 15 und der Hilfskupplung 14 im Hauptantriebsstrang 10 befindet sich ein Zwischengetriebe 18, welches den Hauptantriebsstrang 10 mit dem Nebenantriebsstrang 11 verbindet. Im Nebenantriebsstrang 11 befinden sich, sofern nicht elektrisch angetrieben, mindestens ein anzutreibendes und gegebenenfalls auch bei abgeschaltetem Hauptantrieb oder stehendem Fahrzeug arbeitendes Nebenaggregat 19, wie beispielsweise eine

Kuhlwasserpumpe, eine Olpumpe fur den Schmiermittelkreislauf des Kraftfahrzeugs, eine Punmpe fur die Servolenkung sowie ein Kompressor fur eine Klimaanlage. Diese Nebenaggregate 19, sowie der Starter-Generator 20 und der Nebenaggregateantrieb 22 können zur besseren Drehzahlanpassung an ihren optimalen Betriebsbereich oder aus Bauraumgrunden mittels Ubersetzungsgetriebe mit dem Nebenantriebsstrang 11 verbunden sein. Auch das Zwischengetriebe 18 kann zu diesem Zweck mit einer Ubersetzung versehen sein. Sind die Nebenaggregate 19 elektrisch angetrieben, entfallt die mechanische Kopplung 27. Die Nebenaggregate erhalten dann ihre Energiezufuhr uber die elektrische Verbindung 28. Ferner befindet sich im Nebenantriebsstrang 11 ein mit dem Zwischengetriebe 18 fest verbundener Starter-Generator 20, an dem uber eine Schaltkupplung 21 ein Nebenaggregateantrieb 22 gekoppelt ist. Als Nebenaggregateantrieb 22 dient hier eine weitere Brennkraftmaschine, deren Leistung kleiner als die Halfte der Leistung der Brennkraftmaschine 13 im Hauptantriebsstrang 10 ist. Die elektrische Steuerung und Versorgung 12 zist-aber elektrische Leitungen unter anderem mit der Hilfskupplung 14, der Fahrkupplung 15, der Schaltkupplung 21, mit dem Starter-Generator 20 und zum Teil mit den Nebenaggregaten 19 verbunden. Sie ist ferner zur Temperaturerfassung mit der Brennkraftmaschine 13 und dem Nebenaggregateantrieb 22 verbunden. Desweiteren ist an der elektrischen Steuerung und Versorgung 12 im Bordnetz des Kraftfahrzeuges eine Akkumulatorbatterie 23 als elektrischer Energiespeicher, eine Fernbedienung 24, ein Gaspedalsensor 25 sowie ein Turkontakt 26 in der Fahrertur des Kraftfahrzeuges angeschlossen.

Nachfolgend wird nunmehr die Arbeitsweise des erfindungsgemä$en Antriebssystems naher beschrieben. Durch die Ansteuerung der drei vorerwahnten Kupplungen 14 und 15

ist das Zwischengetriebe 18 durch Offnen der Fahrkupplung 15 und der Hilfskupplung 14 vollstandig von der Brennkraftmaschine 13 als Hauptantrieb einerseits und von der Antriebsachse 17 andererseits entkoppelbar. So kann bei Stillstand des Fahrzeugs aber den Nebenaggregateantrieb 22 und den Starter-Generator 20 bei geschlossener Schaltkupplung 21 sowohl Strom erzeugt als auch mechanische Leistung an den Nebenaggregaten 19 abgegeben werden. Dadurch wird eine flexible und verbrauchsoptimale Versorgung elektrischer und anderer Verbraucher erreicht. Im normalen Fahrbetrieb werden dagegen die Nebenaggregate 19 vom Hauptantriebsstrang mit der Brennkraftmaschine 13 angetrieben und der Starter-Generator 20 wird im Bedarfsfall im Generatorbetrieb zur Ladung der Akkumulatorbatterie 23 betrieben, siehe auch in der Tabelle, Fall 1.

Der Nebenantriebsstrang 11 wird dagegen im Niedriglastbereich des Kraftfahrzeuges zu dessen Antrieb verwendet, indem dann bei geschlossener Fahrkupplung 15 und geöffneter Hilfskupplung 14 die Brennkraftmaschine 13 abgeschaltet und die Antriebsleistung des Kraftfahrzeugs vom Nebenaggregateantrieb 22 bei geschlossener Schaltkupplung 21 aufgebracht wird, Tabelle, Fall 2. Dadurch können fur einen genormten europaischen Fahrzyklus uber 30% Kraftstoffverbrauchseinsparung gegenüber dem Betrieb mit der Brennkraftmaschine 13 im Hauptantriebsstrang 10 erreicht werden.

Durch Abschalten der Brennkraftmaschine 13 im Leerlauf bzw.

Niedriglastbereich des Kraftfahrzeugs und bei entsprechenden Randbedingungen wie Ladekapazitat der Akkumulatorbatterie 23 kann ebenfalls der Nebenaggregateantrieb 22 abgeschaltet werden, so da6 bei offener Schaltkupplung 21 und offenen Kupplungen 14 und 15 lediglich der Starter-Generator 20 im Motorbetrieb den Antrieb der Nebenaggregate 19 ubernehmen

kann. Bei dieser Betriebsweise können bei Stillstand des Fahrzeugs Gerausche und Schwingungen des Fahrzeuges sowie Abgasemissionen deutlich gesenkt werden.

Bei rollendem Fahrzeug im Schubbetrieb werden je nach Leistungsbedarf im Kraftfahrzeugbordnetz und an den Nebenaggregaten 19 sowohl die Brennkraftmaschine 13 als auch der Nebenaggregateantrieb 22 ausgeschaltet und iiber die Kupplungen 14 bzw. 21 abgekuppelt. Dabei erfolgt weiterhin uber die Fahrkupplung 15 und das Zwischengetriebe 18 der Antrieb der Nebenaggregate 19 und des Startergenerators 20 im Generatorbetrieb zur Ladung der Akkumulatorbatterie 23, Tabelle, Fall 4. Bei einem hohen elektrischen Leistungsbedarf oder bei nicht ausreichend geladener Akkumulatorbatterie 23 kann hier jedoch uber die Schaltkupplung 21 der Nebenaggregateantrieb 22 noch zugeschaltet werden.

Soll bei stehendem Fahrzeug mit ausgeschalteter Brennkraftmaschine 13 eine Klimaanlage als eines der Nebenaggregate 19 betrieben werden, so wird ein mechanischer oder elektrischer Betrieb dadurch möglich, daL der Nebenaggregateantrieb 22 eingeschaltet ist, und uber die geschlossene Schaltkupplung 21 entweder der Starter- Generator 20 generatorisch und uber den Nebenantriebsstrang 11 die Klimaanlage mechanisch betrieben oder die Klimaanlage wird uber die im Starter-Generator 20 erzeugte elektrisch Energie elektrisch getrieben. Die Fahr-und Hilfskupplung 15,14 sind dabei offen, Tabelle, Fall 3. Gleiche Bedingungen fur den Betrieb von Nebenaggregaten 19 liegen bei einem Stop des Fahrzeugs an einer Ampel oder ahnlichen Situationen vor, Tabelle, Fall 5. Fur den Fall, da$ die Nebenaggregate 19 nicht mechanisch angetrieben werden, wird keine mechanische Kopplung 27 benotigt. Stattdessen erfolgt die Energieversorgung uber eine elektrische Verbindung 28.

Soll das Fahrzeug aus dem Stand heraus beschleunigt werden, vergleichbar ist eine Situation an einer Ampel, so ist es zur Gerausch-und Abgasverringung fur die Umgebung der Ampel vorteilhaft, wenn der Starter-Generator 20 einen Teil der Antriebsleistung erbringt, da dieser dann ohne Gerausch und Abgase wirkt. Gleichzeitig sind beispielsweise Brennkraftmaschine 13 und Nebenaggregateantrieb 22 eingeschaltet und alle drei Antriebsaggregate uber die Kupplung 14 und 21 miteinander bei zunachst offener Fahrkupplung 15 gekoppelt, Tabelle Fall 6, um dann uber die geschlossene Fahrkupplung 15 das Fahrzeug zu bewegen.

Erfordert dagegen der Leistungsbedarf des Kraftfahrzeuges das Zuschalten der Brennkraftmaschine 13, so wird der Nebenaggregateantrieb 22 vorzugsweise immer dann abgeschaltet, wenn sich durch die Zusatzlast der Nebenaggregate 19 der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 13 verbessert.

Die Brennkraftmaschine 13 und der Nebenaggregateantrieb 22 werden in enger Integration im Hinblick auf je einen gemeinsamen 01-und Kuhlwasserkreislauf und einen zusammengefuhrten Abgasstrang angeordnet, so daS eine Vorwarmung des Ols durch den Nebenaggregateantrieb 22 auch der spater zugeschalteten Brennkraftmaschine 13 zugute kommt. Zur Verbesserung der Abgaszusammensetzung kann die an sich bekannte Lambda-Sonde fur beide Antriebe genutzt werden, wobei diese auch im Start-Stop-Betrieb weiter auf ihrer optimalen Betriebstemperatur gehalten wird.

Bei dem hier beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel soll die Brennkraftmaschine 13 eine maximale Leistung von 150 kW aufweisen. Der Nebenaggregateantrieb 22 ist dagegen fur eine kleinere maximale Leistung von 12 kW ausgelegt. Der Starter- Generator 20 hat im Motorbetrieb eine maximale

Leistungsabgabe von 3 kW. Daraus ergibt sich fur die Brennkraftmaschine 13 und den Nebenaggregateantrieb 22 eine entsprechend dem Leistungsgefalle vergleichbare Abstufung der sog. Schleppmomente beim Starten der kalten bzw. der warmen Brennkraftmaschine 13 bzw. des Nebenaggregateantriebs 22. Das Warmschleppmoment des Nebenaggregateantriebs 22 liegt hier bei etwa 5 Newtonmeter, wogegen das Warmschleppmoment der Brennkraftmaschine 13 bei 50 Newtonmeter liegt.

Zum Start des erfindungsgemä$en Antriebssystemes wird zunachst der Nebenaggregateantrieb 22 dynamisch gestartet, d. h. abhangig von der gemessenen Temperatur des Nebenaggregateantriebs 22 wird dieser mit einem Direktstart oder mit einem Impulsstart durch den Starter-Generator 20 gestartet. Bei warmen Nebenaggregateantrieb 22 wird ein dynamischer Direktstart durchgefuhrt, indem die Fahrkupplung 15 und die Hilfskupplung 14 geöffnet sowie die Schaltkupplung 21 geschlossen und dann der Starter-Generator 20 im Motorbetrieb eingeschaltet wird. Der kalte Nebenaggregateantrieb 22 wird mit einem dynamischen Impulsstart gestartet, indem die Fahrkupplung 15, die Hilfskupplung 14 und die Schaltkupplung 21 geöffnet und der Starter-Generator 20 im Motorbetrieb eingeschaltet werden.

Erst nach einem Hochlaufen des Starter-Generators 20 auf etwa 1000 bis 1500 U/min. wird dann die Schaltkupplung 21 zum Starten des Nebenaggregateantriebs 22 geschlossen.

Anschlie$end kann die kalte Brennkraftmaschine 13 gestartet werden. Hierbei ist ein schneller Impulsstart möglich, in dem die Summe der Antriebsmomente des Nebenaggregateantriebs 22 und des motorisch betriebenen Starter-Generators 20 und der Drehmomente der Schwungmassen des Zwischengetriebes 18 bei geöffneter Fahrkupplung 15 und geschlossener Schaltkupplung 21 mit dem Schlie$en der Hilfskupplung 14 auf die Brennkraftmaschine 13 des Hauptantriebstranges 10 wirkt

und so gestartet wird. Bei warmer Brennkraftmaschine 13 ist ferner ein Impulsstart mit dem Starter-Generator 20 allein möglich, der Nebenaggregateantrieb 22 ist gegebenenfalls dann abgeschaltet und die Schaltkupplung 21 geöffnet.

Das Antriebssystem erlaubt auch einen rein elektrischen Betrieb des Fahrzeugs bei sehr geringem Fahrleistungsbedarf, z. B. beim Rangieren. Hierbei ist nur der Starter-Generator 20 uber das Zwischengetriebe 18 und die Fahrkupplung 15 mit der Antriebsachse 17 des Fahrzeugs in Verbindung. Fur diesen Betrieb ist jedoch von der elektrischen Steuerung und Versorgung 12 sowohl der Ladezustand der Akkumulatorbatterie 23 als auch der Leistungsbedarf der Nebenaggregate 19 zu uberwachen, um notfalls den Nebenaggregateantrieb 22 noch starten zu können.

Die Fahrbereitschaft des Kraftfahrzeuges kann dadurch erhöht werden, da$ bereits beim Offnen der Fahrertur der Nebenaggregateantrieb 22 liber den Türkontakt 26 gestartet wird. Ferner ist vorgesehen, zum Vorheizen des Kraftfahrzeugs und des Ols in einem gemeinsamen Olkreislauf von Brennkraftmaschine 13 und Nebenaggregateantrieb 22 den Nebenaggregateantrieb 22 liber die Fernbedienung 24 zu starten, indem der Starter-Generator 20 und die Schaltkupplung 21 liber die fernbedienbare elektrische Steuerung und Versorgung 12 ansteuerbar sind.

Die Auswahl der Betriebsart des Kraftfahrzeug-Antriebes zwischen der Brennkraftmaschine 13 als Hauptantrieb, und/oder dem Nebenaggregateantrieb 22 und/oder dem Starter- Generator 20 erfolgt aber die elektrische Steuerung und Versorgung 12 in Abhangigkeit vom Leistungsbedarf des Kraftfahrzeugs. In einfachster Weise wird dabei die Auswahl der Betriebsart in Abhangigkeit von der Fahrpedalstellung des Kraftfahrzeugs durch den Gaspedalsensor 25

vorgenommenen. Die elektrische Steuerung und Versorgung 12 enthalt das gesamte Fahrzeug-und Batterie-Management zur Steuerung der drei Kupplungen 14,15 und 21 sowie des Starter-Generators 20. In der nachfolgenden Tabelle sind einige bevorzugte Zustande der Komponenten des erfindungsgemä$en Antriebssystems in Abhangigkeit von der jeweiligen Betriebsart aufgelistet. Dabei können jedoch Abweichungen von diesem Zustandsschema uber das Motormanagement abhangig vom Batteriezustand und den geforderten mechanischen und elektrischen Leistungen sehr flexibel erfolgen, ohne die niedrigen Verbrauchswerte zu gefahrden. Betriebs-Fahr-Hilfs-Schalt-Neben-Brenn-Starter- art Kupplung kupplung kupplung aggregat kraftma-generator 15 14 21 antrieb schine 13 20 22 Hohe zu zu offen aus Ein Genera- Teillast torisch bis Voll- Last (Fall 1) Niedrig-Niedrig-zu Offen zu ein Aus Nach LastBedarf (Fall 2) Klimaan-offen offen zu ein Aus Generato lage an, risch Fahrzeug steht (Fall 3) Rollen-Rollen-zu offen offen aus aus Generato desrisch Fahr- zeug, Schub (Fall 4) Ampel-offen offen zu ein aus Generato Stop risch (Fall 5) Ampel-offen zu zu ein Ein Motorisch Start (Fall 6)