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Werner Klement
Hybridfahrzeuge
Getriebetechnologie an Beispielen
Vorwort
6
Inhalt
8
Verwendete Formelzeichen
11
1 Definition Hybridfahrzeug
12
1.1 Funktionsumfang
12
1.1.1 Start-Stopp-System
13
1.1.2 Boosten
14
1.1.3 Rekuperation
14
1.1.4 Elektrisch Fahren
15
1.1.5 Lastpunktanhebung des Verbrennungsmotors
15
1.1.6 Schalten ohne Zugkraftunterbrechung
15
1.1.7 Allradantrieb
16
1.1.8 Segelbetrieb
16
1.1.9 Zusätzliche Möglichkeiten
17
1.2 Stand der Technik
17
2 Anforderungen Fahrzeuge
19
2.1 Definition Fahrzeug
19
2.2 Fahrwiderstände
19
2.2.1 Dynamische Widerstände
22
2.2.2 Leistungsanforderungen
23
3 Hybridkonfigurationen
27
3.1 Parallele Anordnungen
27
3.1.1 Anordnungen zwischen Motor und Getriebe
28
3.1.2 Anordnung nach Getriebe
30
3.1.3 Anordnung im Getriebe
31
3.2 Serielle Anordnungen
33
3.3 Leistungsverzweigte Hybride
35
3.4 Einteilung Hybride
37
3.5 Getriebe – Hybrid
38
4 Nutzen der Hybridfunktionen
40
4.1 Start-Stopp-Funktion
40
4.2 Boosten
41
4.3 Rekuperation
42
4.4 Elektrisch Fahren
44
4.5 Lastpunktverschiebung
46
4.6 Schalten ohne Zugkraftunterbrechung
48
4.7 Allradantrieb
49
4.8 Segelbetrieb
50
4.9 Plug-in-Lösungen
51
4.10 Allgemeine Anmerkungen
51
5 Leistungsfluss
53
5.1 Grundlagen Getriebetechnologie
53
5.2 Modellerweiterung mit E-Maschinen
56
5.2.1 Parallele Anordnung
56
5.2.2 Serielle Anordnung
57
5.2.3 Anordnung mit Leistungsverzweigung
58
5.2.4 Leistungsflüsse mit E-Maschinen
59
5.3 Getriebeelemente
61
5.4 Wirkungsgrad
65
6 Grundlagen Planetengetriebe
67
6.1 Einfacher Planetenradsatz
67
6.1.1 Drehzahlverhältnisse
70
6.1.2 Momentenverhältnisse
76
6.1.3 Leistungsfluss
80
6.2 Berechnung 8-P-Automat
81
6.3 Wirkungsgradberechnung von Planetengetrieben
90
7 Leistungsverzweigung
96
7.1 Grundlagen
96
7.2 Verteilgetriebe
99
7.2.1 Verteilgetriebe Variante 1
100
7.2.2 Verteilgetriebe Variante 2
105
7.3 Sammelgetriebe
108
7.3.1 Sammelgetriebe Variante 1
109
7.3.2 Sammelgetriebe Variante 2
112
8 Ausgeführte Konzepte
115
8.1 Toyota-Hybrid-System (THS)
115
8.1.1 Grundfunktionen Getriebe
117
8.1.2 Hybridfunktionen THS
132
8.1.2.1 Start-Stopp THS
132
8.1.2.2 Boosten THS
133
8.1.2.3 Rekuperation THS
136
8.1.2.4 Fahren rein elektrisch
138
8.1.2.5 Lastpunktverschiebung
140
8.1.2.6 Schaltung ohne Zugkraftunterbrechung
141
8.1.2.7 Allradantrieb
141
8.1.2.8 Segelbetrieb
142
8.1.3 Inline-Ausführungen THS
142
8.1.4 Prius 4 – Ausblick
145
8.2 Two-Mode-System
145
8.2.1 Grundfunktionen
146
8.2.2 Hybridfunktionen Two-Mode-Konzept
153
8.3 Ampera/Volt
157
9 Ausblick
161
9.1 Gesetzliche Vorgaben
161
9.2 Vorgaben Plug-in-Hybride
163
9.3 Bewertung Toyota/Parallel-Hybrid
165
10 Übungsaufgaben
167
11 Literatur
179
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