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Torquesplit-Hybrid: Technische Beschreibung Drucken E-Mail

Der Torquesplit Hybridantriebsstrang besteht aus einem Doppelkupplungsgetriebe (GETRAG PowerShift ®), an das eine E-Maschine (BOSCH) angekoppelt ist sowie der Leistungselektronik (BOSCH). Das Doppelkupplungsgetriebe eignet sich besonders für die Hybridisierung, da es bauartbedingt über einen hohen Wirkungsgrad und eine große Übersetzungsvariabilität verfügt. 

Schematische Darstellung des Torquesplit-Hybrid

 

Das kommerzielle Risiko ist mit diesem Ansatz der Hybridisierung für den OEM und die Zulieferer geringer, da das Basisgetriebe auch ohne Hybridisierung im Fahrzeug verwendet werden kann. Die Leistungen und Momente der E-Maschine sind den jeweiligen Zielsetzungen anpassbar, ohne das Basisgetriebe verändern zu müssen. 
Torquesplit-Hybrid für Frontquer Anwendungen    

   

Die elektrischen Komponenten sind mit unterschiedlichen Basisgetrieben kombinierbar. Das GETRAG PowerShift® Getriebe ermöglicht die Anbindung der E-Maschine auf mehrere Arten. Außer der Anordnung der E-Maschine zwischen Motor und Getriebe kann die E-Maschine bei einem Doppelkupplungsgetriebe mit einem oder - schaltbar - mit beiden Teilgetrieben gekoppelt werden. Dieses als „Torque-Split“ Hybrid bezeichnete System eröffnet zusätzliche Freiheitsgrade in der Betriebsstrategie, da der Motor und die E-Maschine mit unterschiedlichen Drehzahlen und damit in ihren jeweiligen wirkungsgradoptimalen Arbeitsbereichen arbeiten können. 

Torquesplit-Hybrid Getriebe 

 

Dadurch lässt sich der Aufwand für den elektrischen Speicher reduzieren und die Reichweite vergrößern. Beim „Torque-Split“ Hybrid sollte eine hoch drehende E-Maschine verwendet werden, da sie bei gleicher Leistung leichter als eine E-Maschine ist, die mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors läuft. Durch eine geeignete Wahl der Übersetzung bei der Ankopplung der hoch drehenden E-Maschine lässt sich der Drehzahlbereich der E-Maschine einfach an den eines Diesel- oder Ottomotors anpassen. 

 

Der große Vorteil dieser Variante ist, dass der herkömmliche Antriebsstrang. Als Basis für diese „Torque-Split“ Hybridlösung dient ein GETRAG PowerShift® Getriebe (hier ein 6-Gang DCT mit 250Nm Drehmomentkapazität und trockener Doppelkupplung).  Ein separater Motorgenerator (SMG) wurde achsparallel zum Getriebe angeordnet und durch eine neuartige elektromagnetische Schalteinheit (EMAGS) mit einem der beiden Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes verbunden. Dadurch sind unterschiedliche Übersetzungen für die Anbindung der E-Maschine wählbar, wodurch sich die E-Maschine auf einem optimalen Betriebsbereich halten lässt und bei Bedarf abkoppelbar ist. Dies ergibt einige bedeutende Vorteile: Die Full Hybrid Funktionalität ist mit nur einer E-Maschine möglich (Boosten, Rekuperieren, rein elektrisch Fahren), da die elektrische Leistung unabhängig von der Größe des Verbrennungsmotors ist. Der Betrieb von Verbrennungs- und E-Motor ist auf verschiedenen Drehzahlniveaus möglich, was jeweils optimale Betriebspunkte zulässt und sich verbrauchssenkend auswirkt. Es werden leichtere und weniger komplexe elektrische Komponenten eingesetzt und es gibt viele Gleichteile zur nicht hybridisierten Variante des Getriebes. 

PowerShift Getriebe von GETRAG 

 

Der separate Motorgenerator (SMG) hat bauartbedingt große Vorteile gegenüber anderen Konzepten. Durch die achsparallele Anordnung zum Getriebe ist es möglich, unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse in der Anbindung ans Getriebe zu wählen und so Hochdrehzahlkonzepte zu verwirklichen und eine einfache Abkopplung vom mechanischen Antriebsstrang zu realisieren. Dies optimiert die Betriebspunkte für den Motor und erhöht gleichzeitig die Lebensdauer. Das Spitzendrehmoment ist über die aktive Länge der Maschine (50-200mm) skalierbar und reicht von 70-
120 Nm.

 Hochdrehzahl E-Maschine

 

Bosch - HybridtechnikDie Leistungselektronik stellt das Bindeglied zwischen Batterie und Elektromotor dar. Die Regelung des Drehmomentes der E-Maschine wird mit dem Inverter und die Versorgung des 14V-Bordnetzes mit dem DC/DCWandler sichergestellt.

 Die Steuergerätearchitektur basiert auf der bewährten BOSCH - Motorsteuerung. Die Einbindung in das Sicherheitskonzept des Fahrzeugs erfolgt über eine Spannungs- und Drehmomentüberwachung im Mikrocontroller des Inverters. Durch die hohe Leistungsdichte der integrierten Leistungselektronik (Inverter+DC/DC-Wandler) wird die Anzahl der Schnittstellen reduziert und damit eine einfache Fahrzeugapplikation ermöglicht.

 Leistungselektronik von Bosch

 

Hauptvorteile :
  • Konventionelles Getriebe mit höchstem Wirkungsgrad
  • Große Getriebespreizung und flexible Gangstufung
  • Permanentmagnet Synchronmaschine mit Hochdrehzahlkonzept steigert die Leistungsdichte gegenüber konventionellen E-Maschinen
  • Große Anzahl an Betriebsmodi bietet Optimierungspotential für Verbrauch und auch für Sportlichkeit
  • Modularer, flexibler Aufbau für konventionelle und hybridisierte Systeme möglich

 

Quelle: GETRAG / BOSCH 



 

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