CN104010856B - 机动车的混合动力驱动装置及其运行方法 - Google Patents

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Abstract

机动车的混合动力驱动装置(1)，其包括内燃机(2)、电机(3)和变速器(4)，其中，变速器(4)设计成具有两个部分变速器(5、6)的多级换档变速器，两个部分变速器各具有单独的输入轴(7、8)和共同的输出轴(9)，其中，第一部分变速器(5)的第一输入轴(7)能联接到内燃机(2)上并能与其分离，其中，第二部分变速器(6)的第二输入轴(8)牢固地与电机(3)联接，其中，两个输入轴(7、8)能通过部分变速器(5、6)的形状锁合换档元件选择性地与共同的输出轴(9)联接，其中，给第一输入轴(7)如下地配属有多个离合器(10、11)，即，当摩擦锁合或形状锁合的第一离合器(10)和在第一离合器(10)与第一部分变速器(5)之间串联的摩擦锁合的第二离合器(11)均闭合时，内燃机(2)联接到第一输入轴(7)上并因此联接到第一部分变速器(5)上，而当至少一个离合器(10、11)打开时，内燃机(2)与第一输入轴(7)分离并因此与第一部分变速器分离，给第二输入轴(8)如下地配属有形状锁合换档元件(13)，即，当形状锁合换档元件(13)闭合时，电机(3)联接到在离合器(10、11)之间延伸的轴区段(14)上。

Description

机动车的混合动力驱动装置及其运行方法
技术领域
本发明涉及机动车的混合动力驱动装置。此外本发明还涉及运行这种混合动力驱动装置的方法。
背景技术
由DE 198 50 549 A1公知一种具有混合动力驱动装置的机动车，其中，混合动力驱动装置包括内燃机、电机和设计成双离合变速器的变速器。DE 198 50 549 A1的混合动力驱动装置的双离合变速器具有两个部分变速器，它们各具有单独的输入轴和共同的输出轴，其中，根据该现有技术，给每个输入轴配属有摩擦锁合离合器，以便将内燃机联接在相应的部分变速器的相应输入轴上。根据DE 198 50 549 A1的双离合变速器的部分变速器具有形状锁合换档元件，两个输入轴能够通过所述形状锁合换档元件选择性地与共同的输出轴联接。电机与至少一个部分变速器的至少一个输入轴联接。
发明内容
由此出发，本发明任务在于实现机动车的新型混合动力驱动装置和用于驱动这种混合动力驱动装置的方法。
该任务通过如下混合动力驱动装置解决。该混合动力驱动装置包括内燃机、电机和变速器，其中，变速器设计成具有两个部分变速器的多级换档变速器，这两个部分变速器各具有单独的输入轴和共同的输出轴，其中，第一部分变速器的第一输入轴能联接到内燃机上并能与其分离，其中，第二部分变速器的第二输入轴牢固地与电机联接，并且其中，两个输入轴能通过部分变速器的形状锁合的换档元件选择性地与共同的输出轴联接，其特征在于，给第一部分变速器的第一输入轴如下地配属有多个离合器，即，当摩擦锁合或形状锁合的第一离合器和在第一离合器与第一部分变速器之间串联的摩擦锁合的第二离合器均闭合时，混合动力驱动装置的内燃机联接到第一输入轴上并因此联接到第一部分变速器上，而当至少一个离合器打开时，内燃机与第一输入轴分离并因此与第一部分变速器分离；给第二部分变速器的第二输入轴如下地配属有形状锁合的换档元件，即，当形状锁合的换档元件闭合时，混合动力驱动装置的电机又联接到在离合器之间延伸的轴区段上。
根据本发明给第一输入轴如下地配属有多个离合器，即，当摩擦锁合或形状锁合的第一离合器和在其与第一部分变速器之间串联的摩擦锁合的第二离合器均闭合时，内燃机联接到第一输入轴上并因此联接到第一部分变速器上，而当至少一个离合器打开时，内燃机与第一输入轴分离并因此与第一部分变速器分离，其中，给第二输入轴如下地配属有形状锁合换档元件，即，当形状锁合换档元件闭合时，电机联接到在离合器之间延伸的轴区段上。
利用根据本发明的混合动力驱动装置可以实现在应用唯一的电机并因此取消第二电机的情况下利用大量混合动力功能，例如在打开的离合器上无拖拽损耗的纯电动行驶、至少若干换档元件通过电机的主动同步、内燃机在机动车静止状态中通过电机启动、内燃机通过电机由纯电动行驶开始的无牵引力中断的启动、由电机的发电机式运行和因此电机的负荷运行开始的无延迟的起动或缓行、在电机用作动力换档元件的内燃机式行驶的情况下执行动力换档以及在纯电动行驶必要时在内燃机同时启动的情况下执行动力换档。此外，还可以提供增压和能量回收作为混合动力功能。
当第一离合器设计成形状锁合离合器时，能执行这些功能的大多数功能。然而，若干功能要求将第一离合器设计成摩擦锁合离合器。
此外，该任务还通过如下用于运行这种混合动力驱动装置的根据本发明的方法解决。
优选的是，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器闭合且形状锁合的换档元件打开的情况下执行变速器的第一部分变速器的实际档位至变速器的第二部分变速器的目标档位的换档，首先同步并随后挂入第二部分变速器的目标档位，接着，在电机上建立负载并在内燃机上卸除负载以及在需要时打开至少一个离合器，接下来，挂出第一部分变速器的实际档位，同步并闭合换档元件，随后在电机上卸除负载并在内燃机上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器。
优选的是，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器闭合且形状锁合的换档元件打开的情况下执行变速器的第一部分变速器的实际档位至变速器的第二部分变速器的目标档位的换档，首先同步并随后挂入第二部分变速器的目标档位，接着，在电机上建立负载并在内燃机上卸除负载以及在需要时至少打开摩擦锁合的第二离合器，接下来，挂出第一部分变速器的实际档位，同步并闭合换档元件，随后在电机上卸除负载并在内燃机上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器。
优选的是，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器闭合且形状锁合的换档元件闭合的情况下执行变速器的第二部分变速器的实际档位至变速器的第一部分变速器的目标档位的换档，首先在混合动力驱动装置的电机上建立负载并在混合动力驱动装置的内燃机上卸除负载，打开形状锁合的换档元件以及在需要时打开至少一个离合器，接下来，同步并随后挂入第一部分变速器的目标档位，接下来，在混合动力驱动装置的电机上卸除负载并在混合动力驱动装置的内燃机上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器。
优选的是，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器闭合且形状锁合的换档元件闭合的情况下执行变速器的第二部分变速器的实际档位至变速器的第一部分变速器的目标档位的换档，首先在混合动力驱动装置的电机上建立负载并在混合动力驱动装置的内燃机上卸除负载，打开形状锁合的换档元件以及在需要时至少打开摩擦锁合的第二离合器，接下来，同步并随后挂入第一部分变速器的目标档位，接下来，在混合动力驱动装置的电机上卸除负载并在混合动力驱动装置的内燃机上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器。
优选的是，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器闭合且形状锁合的换档元件打开的情况下执行变速器的第一部分变速器的实际档位至变速器的第一部分变速器的目标档位的换档，首先在第二部分变速器中同步并挂入中间档位，随后在混合动力驱动装置的电机上建立负载并在混合动力驱动装置的内燃机上卸除负载以及在需要时打开至少一个离合器，接下来，挂出第一部分变速器的实际档位以及同步并挂入第一部分变速器的目标档位，随后为了确保负载从混合动力驱动装置的电机过渡回混合动力驱动装置的内燃机而在电机上卸除负载并在内燃机上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器。
优选的是，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器闭合且形状锁合的换档元件打开的情况下执行变速器的第一部分变速器的实际档位至变速器的第一部分变速器的目标档位的换档，首先在第二部分变速器中同步并挂入中间档位，随后在混合动力驱动装置的电机上建立负载并在混合动力驱动装置的内燃机上卸除负载以及在需要时至少打开摩擦锁合的第二离合器，接下来，挂出第一部分变速器的实际档位以及同步并挂入第一部分变速器的目标档位，随后为了确保负载从混合动力驱动装置的电机过渡回混合动力驱动装置的内燃机而在电机上卸除负载并在内燃机上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器。
优选的是，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器闭合且形状锁合的换档元件闭合的情况下执行第二部分变速器的实际档位至第二部分变速器的目标档位的换档，首先在电机上建立负载并在内燃机上卸除负载，打开形状锁合的换档元件以及在需要时打开至少一个离合器，随后同步并挂入第一部分变速器的中间档位，随后在电机上卸除负载并在内燃机上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器，接下来，挂出第二部分变速器的实际档位以及同步并挂入其目标档位，随后在电机上建立负载并在内燃机上卸除负载以及在需要时打开至少一个离合器，随后挂出第一部分变速器的中间档位，同步并挂入形状锁合的换档元件，接下来，在电机上卸除负载并在内燃机上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器。
优选的是，在通过电机牢固地联接到其输入轴上的第二部分变速器的纯电动行驶时，在离合器打开且换档元件打开的情况下如下地执行第二部分变速器的实际档位至第一部分变速器的目标档位的换档，即，在第一部分变速器中同步并挂入目标档位以及同样地同步并闭合换档元件，第二离合器如下程度地闭合，即，第二部分变速器无负载，其中，在第二部分变速器无负载的情况下挂出第二部分变速器中的实际档位并随后闭合第二离合器。
优选的是，在通过第一部分变速器纯电动行驶时，在离合器(10)打开、第二离合器闭合且换档元件闭合的情况下如下地执行第一部分变速器实际档位至第二部分变速器的目标档位的换档，即，首先使第二离合器进入滑差状态，随后同步并挂入第二部分变速器中的目标档位，随后，进一步打开第二离合器，在需要时打开换档元件，接下来在需要时挂出第一部分变速器中的实际档位。
优选的是，在通过电机牢固地联接到其输入轴上的第二部分变速器纯电动行驶时，在打开离合器且打开换档元件的情况下，在启动内燃机时如下地执行第二部分变速器的实际档位至第一部分变速器的目标档位的换档，即，在第一部分变速器中同步并挂入目标档位以及同样地同步并闭合换档元件，如下程度地闭合第二离合器，即，第二部分变速器无负载，其中，在第二部分变速器无负载的情况下挂出第二部分变速器中的实际档位，随后，第二离合器在负载情况下同步并在时间上交叠地通过闭合摩擦锁合的第一离合器来牵引发动内燃机，其中，在牵引发动内燃机之后，在需要时又打开第一离合器并接着闭合第二离合器。
优选的是，在通过第一部分变速器纯电动行驶时，在打开第一离合器、闭合第二离合器并闭合换档元件的情况下为了启动内燃机而使第二离合器进入滑差状态、在需要时提高电机的转速并通过闭合摩擦锁合的第一离合器来牵引发动内燃机。
优选的是，在机动车静止时，针对电机的发电机式运行闭合形状锁合的换档元件、在第一部分变速器中挂入起动档、在第二部分变速器中挂入空档、闭合第一离合器并最大直至其贴合点地闭合摩擦锁合的第一离合器，其中，针对接下来的起动或者缓行，超过贴合点地闭合摩擦锁合的第二离合器。
附图说明
由从属权利要求和如下说明得到本发明的优选改进方式。结合附图不局限于此地进一步说明了本发明的实施例。其中：
图1是机动车的根据本发明的混合动力驱动装置的图示；以及
图2是机动车的根据本发明的混合动力驱动装置的另一图示。
具体实施方式
图1和图2示出机动车的根据本发明的混合动力驱动装置1的优选实施方式，其中，混合动力驱动装置1包括内燃机2、电机3和变速器4。
变速器4设计成具有两个部分变速器5和6的多级换档变速器，其中，两个部分变速器5和6各具有单独的输入轴7或8和共同的输出轴9。
第一部分变速器5在图1的实施例中提供前进档“1”、“3”、“5”和“7”。第二部分变速器6在所示实施例中提供前进档“2”、“4”和“6”以及倒档“R”。
具有两个部分变速器5和6的变速器4根据图1具有多个组合成换档组件12的形状锁合换档元件，通过所述形状锁合换档元件两个部分变速器5和6的两个输入轴7和8的每一个均能够选择性地联接在变速器4的输出轴9上，其中，变速器4的输出轴9充当输出装置。
这里需要说明的是，在所示的优选实施例中，两个部分变速器5和6的两个输入轴7和8彼此同轴地布置。在此，电机3作用于第二部分变速器6的外部的输入轴8，即，在图1中直接地作用。然而，在第二部分变速器6的输入轴8和电机3之间也可以接入恒定传动比级。
内燃机2能联接到第一输入轴7上并因此连接到第一部分变速器5上以及与其分离，而电机3联接到第二输入轴8上并因此牢固地联接到第二部分变速器6上。
给第一部分变速器5的第一输入轴7配属有多个离合器10、11，即，两个串联的离合器10、11，其中，第一离合器10接在内燃机2和第二离合器11之间，第二离合器11接在第一离合器10和第一部分变速器5之间。
第一离合器10要么是摩擦锁合离合器10(参见图1)要么是形状锁合(formschlüssig)离合器10(参见图2)。第二离合器11是摩擦锁合(reibschlüssig)离合器11。
当两个串联的离合器10和11闭合时，内燃机2联接到第一输入轴7上并因此联接到第一部分变速器5上。而当至少一个离合器10和11打开时，内燃机2与第一输入轴7分离并因此与第一部分变速器5分离。
部分变速器6的第二输入轴8未配属摩擦锁合离合器，而是配属有形状锁合换档元件13，更确切地说以如下方式，即，当形状锁合换档元件13闭合时，电机3连接在离合器10和11之间延伸的轴区段14上，在第二离合器11闭合的情况下该轴区段14联接到第一输入轴7上，而当形状锁合换档元件13打开时，电机3与该轴区段14分离。
当形状锁合换档元件13和第一离合器10均闭合以及第二离合器11打开时，电机3联接到内燃机2上并因此内燃机2连同电机3一起联接到第二部分变速器6的第二输入轴8上，而其与第一部分变速器5的第一输入轴7分离。当形状锁合换档元件13和第二离合器11均闭合以及第一离合器10打开时，电机3不仅联接到第一部分变速器5的第一输入轴7上而且也联接到第二部分变速器6的第二输入轴8上。当两个离合器10、11闭合时，内燃机2联接到第一输入轴7上并因此联接到第一部分变速器5上，其中，在换档元件13闭合的情况下电机3联接到部分变速器5、6的两个输入轴7、8上，而在换档元件13打开的情况下仅联接到第二部分变速器6的第二输入轴8上。
利用根据本发明的混合动力驱动装置可以在打开的离合器无拖拽损耗的情况下，也当第一离合器10是摩擦锁合的时，实现纯电动行驶。为此，在第一部分变速器5中优选挂入空档，打开换档元件13，在第二部分变速器6中挂入档位，其中，两个离合器10和11的换档位置在这种纯电动行驶的情况中可以任意选择。电机3通过第二部分变速器6驱动，离合器10和11不随同转动，从而在纯电动行驶时不会在其上产生拖拽损耗。
此外，换档元件可以在根据本发明的混合动力驱动装置1中借助电机3来主动同步。这样可以实现，第二部分变速器6的组合成换档组件12的换档元件主动在电机3的转速调节运行中通过其来同步。
当电机3恰好充当行驶驱动装置时，第一部分变速器5的组合成换档组件12的换档元件以及形状锁合换档元件13可以不通过电机3同步。更确切地说，它们以其它方式同步，例如在第一离合器10闭合或摩擦锁合的第二离合器11部分地闭合的情况下通过内燃机2的转速调节来同步。
在机动车的静止状态时，在根据本发明的混合动力驱动装置中可以实现混合动力驱动装置的内燃机2的启动，更确切地说不仅是内燃机2的直接启动而且也可以是内燃机2的飞轮启动(Schwungstart)。在直接启动混合动力驱动装置的内燃机2的情况中闭合换档元件13，在第二部分变速器6中挂入空档。此外，在第一部分变速器5中挂入空档和/或打开第二离合器11。闭合第一离合器10。电机3驱动内燃机2以便牵引发动内燃机。当第一离合器10是摩擦锁合或形状锁合的，那么直接启动可用。
在机动车静止状态下，为了提供内燃机2的飞轮启动，同样闭合换档元件13并在第二部分变速器6中挂入空档。另外，又在第一部分变速器5中挂入空档和/或打开第二离合器11。此外，在这种情况下所需的摩擦锁合的第一离合器10最初就是打开的，其中，在打开摩擦离合器10的情况下电机3加速至规定的脉冲启动转速，以便在达到该规定的脉冲启动转速时闭合摩擦锁合的第一离合器10并在这种情况中通过飞轮启动来启动内燃机2。
此外，在根据本发明的混合动力驱动装置1中还可以实现无牵引力中断地由纯电动行驶开始的内燃机2的启动，更确切地说是在车速较小的情况下。为此，当通过第一部分变速器5利用在第一部分变速器5中挂入的档位纯电动行驶时在第二部分变速器6处于空档、形状锁合换档元件13闭合、在这种情况下所需的摩擦锁合的第一离合器10打开以及摩擦锁合的第二离合器11闭合的情况下，摩擦锁合的第二离合器11通过降低其传动能力而进入滑差状态并且当车速较低时根据需要提高电机3的转速。通过闭合摩擦锁合的第一离合器10可以启动内燃机2，其中，摩擦锁合的第二离合器11提供滑差分离，这是因为输出力矩仅与第二离合器11的传动能力有关。由此确保了舒适地启动内燃机2。随后，第二离合器11可以在负载下同步并闭合。
另外，在根据本发明的混合动力驱动装置1中还可以实现由电机3的发电机式运行并因此由电机3的负荷运行开始的无延迟起动。为此，在电机3的发电机式运行或负荷运行中闭合了形状锁合换档元件13，在第二部分变速器6中挂入有空档并在第一部分变速器5中挂入有起动档。此外，第一离合器10闭合并且第二离合器11打开或者最大直至其贴合点地闭合。在这种情况下，电机3发电机式运行地工作用以产生电能例如给车载网络供电或给机动车的电蓄能器充电。由电机3的负荷运行的状态出发，可以通过进一步闭合第二离合器11随时无延迟地通过第二离合器11来实现机动车的起动或缓行。当第一离合器10是摩擦锁合或者形状锁合的，那么此功能可用。
此外，在根据本发明的混合动力驱动装置中或在具有这种混合动力驱动装置的机动车中可以在电机3用作动力换档元件的情况下执行动力换档。可以在第一部分变速器5中无负载地换档期间在形状锁合换档元件13打开的情况下利用电机3通过第二部分变速器6的档位在机动车的输出装置上提供力矩。在第一部分变速器5中进行这种换档期间，在需要时打开其中一个离合器10或11，其中，优选打开摩擦锁合的第二离合器11，这是因为在第一部分变速器5中同步了较小的惯性质量。
仅当内燃机2通过第一部分变速器1提供输出力矩时，才在电机3作为动力换档元件参与的情况下在第二部分变速器6中实施动力换档。
具体而言，从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器10和11闭合且形状锁合换档元件13打开的情况下，为了保证利用电机3作为换档元件的动力换档而如下地执行第一部分变速器5的实际档位至第二部分变速器6的目标档位的换档，即，首先通过电机3在第二部分变速器6中同步并随后挂入目标档位。随后，为了保证负载从内燃机2过渡至电机3而在电机3上建立负载并在内燃机2上卸除负载，以及在需要时打开至少一个离合器10、11，优选打开摩擦锁合的第二离合器11。接下来，在第一部分变速器5中挂出实际档位并同步和闭合形状锁合换档元件13。随后，以如下方式执行负载从电机3过渡到内燃机2，即，在时间上交叠地在电机3上卸除负载并在内燃机2上建立负载以及在需要时闭合这些或每个离合器10、11。当第一离合器10是摩擦锁合或者形状锁合的，那么此功能可用。
就此，第一部分变速器5的实际档位至第二部分变速器6的目标档位的换档结束，其中，随后根据运行策略的规定在内燃机2和电机3之间分配所要求的行驶力矩。
第一部分变速器5的实际档位至第二部分变速器6的目标档位的上述换档例如可以是变速器4的从前进档“1”至前进档“2”或从前进档“3”至前进档“4”或从前进档“5”至前进档“6”的换档。
为了在电机3作为换档元件参与的情况下在保证第二部分变速器6的实际档位至第一部分变速器5的目标档位的换档的情况下执行动力换档，从机动车内燃机式行驶出发地在离合器10和11闭合且形状锁合换档元件13闭合时首先以如下方式实现负载从内燃机2过渡至电机3，即，在时间上交叠地在电机3上建立负载，在内燃机2上卸除负载，打开形状锁合换档元件13以及在需要时打开至少一个离合器10、11，尤其是打开摩擦锁合的第二离合器11。接下来，同步并随后挂入第一部分变速器5的目标档位。接下来，以如下方式执行负载从电机3过渡回内燃机2，即，在时间上交叠地在电机3上卸除负载并在内燃机2上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器10和/或11。随后，可以在需要时挂出第二部分变速器6中的实际档位。当第一离合器10是摩擦锁合或者形状锁合的，那么此功能可用。
第二部分变速器6的实际档位至第一部分变速器5的目标档位的上述换档例如可以是变速器4的从前进档“2”至前进档“3”或从前进档“4”至前进档“5”或从前进档“6”至前进档“7”的换档。
为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器10和11闭合且形状锁合换档元件13打开的情况中在电机3作为换档元件参与的情况下执行第一部分变速器5的实际档位至第一部分变速器5的目标档位的动力换档，首先在第二部分变速器6中同步并挂入中间档位。随后通过在时间上交叠地在电机3上建立负载，在内燃机2上卸除负载以及通过在需要时打开至少一个离合器10、11，优选至少打开摩擦锁合的第二离合器11来执行负载从内燃机2过渡至电机3。接下来，在第一部分变速器5中挂入实际档位以及在第一部分变速器5中同步并挂入目标档位。接着，为了确保负载从电机3过渡回内燃机2而在时间上交叠地在电机3上卸除负载并在内燃机2上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器10、11。随后，在需要时可以在第二部分变速器6中挂出先前挂入的中间档位。当第一离合器10是摩擦锁合或者形状锁合的，那么此功能可用。
第一部分变速器5的实际档位至第一部分变速器5的目标档位的上述换档例如可以是从前进档“1”至前进档“3”或从前进档“3”至前进档“5”或从前进档“5”至前进档“7”的换档。在此，在第二部分变速器6中挂入作为中间档位的前进档“2”用于从前进档“1”至前进档“3”的换档。
为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器10、11闭合且形状锁合换档元件13闭合的情况下执行第二部分变速器6的实际档位至第二部分变速器6的目标档位的换档，首先在电机3上建立负载并在内燃机2上卸除负载，打开形状锁合换档元件13以及在需要时打开至少一个离合器10和/或11，以便实现负载从内燃机2过渡至电机3。接下来，同步并挂入第一部分变速器5的中间档位。随后，在电机3上卸除负载并在内燃机2上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器10和/或11，以便实现负载过渡回内燃机2。接下来，挂出第二部分变速器6的实际档位以及同步并挂入第二部分变速器6的目标档位。为了保证负载从内燃机2过渡至电机3，接下来在时间上交叠地再次在电机3上建立负载并在内燃机2上卸除负载以及在需要时打开至少一个离合器10和/或11。随后，挂出第一部分变速器5的中间档位，同步并挂入形状锁合换档元件13。接着，负载又从电机3过渡回内燃机2，其中，在时间上交叠地在内燃机2上建立负载，在电机3上卸除负载以及在需要时闭合相应的离合器10和/或11。当第一离合器10是摩擦锁合或者形状锁合的，那么此功能可用。
第二部分变速器6的实际档位至第二部分变速器6的目标档位的上述换档例如可以是从前进档“2”至前进档“4”或从前进档“4”至前进档“6”的换档。在此，在第一部分变速器5中挂入作为中间档位的前进档“3”用于从前进档“2”至前进档“4”的换档。
其它方法涉及在纯电动运行中的换档的执行。
为了在变速器4中执行在纯电动运行下的通过第二部分变速器6从第二部分变速器6的实际档位至第一部分变速器的5目标档位的换档尤其是拉上动力换档而从如下出发，即，两个离合器10和11最初是打开的，形状锁合换档元件13同样也是打开的。如果离合器10和11最初是未打开的，那么将它们打开。现在为了执行在纯电动运行下第二部分变速器6的实际档位至第一部分变速器5的目标档位的拉上动力换档，首先同步并挂入第一部分变速器5中的目标档位。接下来，同步并闭合形状锁合换档元件13。随后，通过第二离合器11以如下方式承受负载，即，优选连续提高其传动能力，更确切地说直至第二部分变速器6无负载，以便无负载地在第二部分变速器6中挂出实际档位。接下来，第二离合器11在负载下同步并完全闭合。利用该操作方法可以实现在纯电动运行下第二部分变速器6至第一部分变速器5的拉上动力换档。拉上换档和推回换档在其流程方面是相同的，仅变换了力矩的正负。以类似方式可以实现在纯电动运行下第二部分变速器6至第一部分变速器5的推回动力换档。当第一离合器10是摩擦锁合或者形状锁合的，那么此功能可用。
为了在通过第一部分变速器5纯电动行驶的情况下当第一离合器10打开，第二离合器11闭合，形状锁合换档元件13闭合，在第一部分变速器5中已挂入实际档位并在第二部分变速器6处于空档时执行第一部分变速器5的实际档位至第二部分变速器6的目标档位的换档，首先使摩擦锁合的第二离合器11通过降低其传动能力进入滑差状态，其中随后，同步和挂入第二部分变速器6中的目标档位。通过进一步降低第二离合器11的传动能力使其完全打开，从而负载通过第二部分变速器6传导。在需要时打开形状锁合换档元件13并接下来挂出第一部分变速器5中的实际档位。由此可以避免离合器10和11上的拖拽损耗。以这种方式优选执行在纯电动运行下第一部分变速器5的实际档位至第二部分变速器6的目标档位的拉回动力换档。类似地也可以执行第一部分变速器5至第二部分变速器6的推上动力换档。当第一离合器10是摩擦锁合或者形状锁合的，那么此功能可用。
此外，本发明涉及在变速器4中在纯电动运行下在同时启动内燃机2的情况下执行换档，即，拉上换档，其中，在初始状态下形状锁合换档元件13是打开的，在第二部分变速器6中挂入有档位，以便通过第二部分变速器6纯电动行驶，其中，两个在此所需的摩擦锁合离合器10和11优选是打开的。然后，在第一部分变速器5中同步并挂入目标档位，随后同样同步并闭合形状锁合换档元件13。通过连续提高摩擦锁合的第二离合器11的传动能力来实施通过摩擦锁合离合器11承受负载，更确切地说直至第二部分变速器6无负载，从而一旦第二部分变速器6无负载，则可以在第二部分变速器6中挂出实际档位。接下来，摩擦锁合的第二离合器11在负载情况下同步并在时间上交叠地闭合摩擦锁合的第一离合器10，以便牵引发动内燃机2。在此，利用电机3的惯性质量牵引发动内燃机2，其中，通过摩擦锁合的第二离合器11确保相对于输出装置的滑差分离。在牵引发动内燃机2至足够的启动转速之后，可以再次打开摩擦锁合的第一离合器10，从而内燃机2可以由自身的力继续启动过程。随后，摩擦锁合的第二离合器11又同步并随后闭合。
这里需要说明的是，变速器4的部分变速器5和6的档位的图1所示的档位布置可以有所不同。也就是说不是强制要求第一部分变速器5提供奇数档位而第二部分变速器6提供偶数档位。然而为了保证能通过电机3来动力换档，第二部分变速器6(电机3作用于其输入轴8)的档位不是直接相邻的档位。第二部分变速器6(电机3作用于其输入轴8)优选具有至少两个电动行驶档位，利用这些电动行驶档位关于电机3可以覆盖整个车速范围。它们优选也充当用于换档和档位切换的支持档位。
在行驶运行中，混合动力驱动装置1可以如此运行，即，电机3的动力传输仅通过第二部分变速器6来影响。内燃机2可以随时通过打开第一离合器10与变速器4分离。第一部分变速器5的所有档位和第二部分变速器6的当前档位用于随后联接内燃机。这是有利的，因为在内燃机2分离的情况下机动车的车速可以发生明显变化，尤其是在重复制动的情况下，从而随后联接内燃机2所需的档位与在其分离时间点所需的档位相比更小。
如上面实施的那样，内燃机2能通过摩擦锁合或形状锁合的第一离合器10与变速器4分离。在摩擦锁合的第一离合器10的情况中，内燃机2由电动行驶开始的拖拽启动和内燃机2的分离可以在负载情况下实现。通过第一离合器10和形状锁合换档元件13，内燃机2能与电机3联接。在形状锁合换档元件13闭合的情况下，内燃机2可以利用第二部分变速器6的档位。电机3可以通过形状锁合换档元件13联接到中间轴14上。在形状锁合换档元件13打开的情况下，可以实现打开的摩擦锁合离合器的无拖拽损耗的电动行驶。通过摩擦锁合的第二离合器11，内燃机2能联接到第一部分变速器上。摩擦锁合的第二离合器11和形状锁合换档元件13的配合作用可以实现由电机3的负荷运行开始的无延迟起动、在启动内燃机2时的滑差分离、在将摩擦锁合的第二离合器11用作动力换档元件的情况下的纯电动动力换档以及在电动行驶的情况下在执行动力换档期间启动内燃机2。
附图标记列表
1 混合动力驱动装置
2 内燃机
3 电机
4 变速器
5 第一部分变速器
6 第二部分变速器
7 第一输入轴
8 第二输入轴
9 输出轴
10 形状锁合或摩擦锁合离合器
11 摩擦锁合离合器
12 换档组件
13 换档元件
14 轴区段

Claims (17)

1.机动车的混合动力驱动装置，其包括内燃机(2)、电机(3)和变速器(4)，其中，变速器(4)设计成具有两个部分变速器(5、6)的多级换档变速器，这两个部分变速器各具有单独的输入轴(7、8)和共同的输出轴(9)，其中，第一部分变速器(5)的第一输入轴(7)能联接到内燃机(2)上并能与其分离，其中，第二部分变速器(6)的第二输入轴(8)牢固地与电机(3)联接，并且其中，两个输入轴(7、8)能通过部分变速器(5、6)的形状锁合的换档元件选择性地与共同的输出轴(9)联接，其特征在于，给第一部分变速器(5)的第一输入轴(7)如下地配属有多个离合器(10、11)，即，当摩擦锁合或形状锁合的第一离合器(10)和在第一离合器(10)与第一部分变速器(5)之间串联的摩擦锁合的第二离合器(11)均闭合时，混合动力驱动装置的内燃机(2)联接到第一输入轴(7)上并因此联接到第一部分变速器(5)上，而当至少一个离合器(10、11)打开时，内燃机(2)与第一输入轴(7)分离并因此与第一部分变速器(5)分离；给第二部分变速器(6)的第二输入轴(8)如下地配属有形状锁合的换档元件(13)，即，当形状锁合的换档元件(13)闭合时，混合动力驱动装置的电机(3)又联接到在离合器(10、11)之间延伸的轴区段(14)上。
2.根据权利要求1所述的混合动力驱动装置，其特征在于，当形状锁合的换档元件(13)和第一离合器(10)闭合以及第二离合器(11)打开时，电机(3)联接到内燃机(2)上并因此内燃机(2)连同电机(3)一起联接到第二部分变速器(6)的第二输入轴(8)上。
3.根据权利要求1或2所述的混合动力驱动装置，其特征在于，当形状锁合的换档元件(13)和第二离合器(11)闭合以及第一离合器(10)打开时，电机(3)不仅联接到第一部分变速器(5)的第一输入轴(7)上而且也联接到第二部分变速器(6)的第二输入轴(8)上。
4.根据权利要求1或2所述的混合动力驱动装置，其特征在于，当第一和第二离合器(10、11)闭合时，电机(3)在形状锁合的换档元件(13)闭合的情况下不仅联接到第一部分变速器的第一输入轴(8)上而且也联接到第二部分变速器(6)的第二输入轴(8)上，并且在形状锁合的换档元件(13)打开的情况下仅联接到第二部分变速器(6)的第二输入轴(8)上。
5.根据权利要求1或2所述的混合动力驱动装置，其特征在于，两个部分变速器(5、6)的输入轴(7、8)彼此同轴地布置。
6.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器(10、11)闭合且形状锁合的换档元件(13)打开的情况下执行变速器(4)的第一部分变速器(5)的实际档位至变速器(4)的第二部分变速器(6)的目标档位的换档，首先同步并随后挂入第二部分变速器(6)的目标档位，接着，在电机(3)上建立负载并在内燃机(2)上卸除负载以及在需要时打开至少一个离合器(10、11)，接下来，挂出第一部分变速器(5)的实际档位，同步并闭合换档元件(13)，随后在电机(3)上卸除负载并在内燃机(2)上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器(10、11)。
7.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器(10、11)闭合且形状锁合的换档元件(13)打开的情况下执行变速器(4)的第一部分变速器(5)的实际档位至变速器(4)的第二部分变速器(6)的目标档位的换档，首先同步并随后挂入第二部分变速器(6)的目标档位，接着，在电机(3)上建立负载并在内燃机(2)上卸除负载以及在需要时至少打开摩擦锁合的第二离合器(11)，接下来，挂出第一部分变速器(5)的实际档位，同步并闭合换档元件(13)，随后在电机(3)上卸除负载并在内燃机(2)上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器(10、11)。
8.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器(10、11)闭合且形状锁合的换档元件(13)闭合的情况下执行变速器(4)的第二部分变速器(6)的实际档位至变速器(4)的第一部分变速器(5)的目标档位的换档，首先在混合动力驱动装置的电机(3)上建立负载并在混合动力驱动装置的内燃机(2)上卸除负载，打开形状锁合的换档元件(13)以及在需要时打开至少一个离合器(10、11)，接下来，同步并随后挂入第一部分变速器(5)的目标档位，接下来，在混合动力驱动装置的电机(3)上卸除负载并在混合动力驱动装置的内燃机(2)上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器(10、11)。
9.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器(10、11)闭合且形状锁合的换档元件(13)闭合的情况下执行变速器(4)的第二部分变速器(6)的实际档位至变速器(4)的第一部分变速器(5)的目标档位的换档，首先在混合动力驱动装置的电机(3)上建立负载并在混合动力驱动装置的内燃机(2)上卸除负载，打开形状锁合的换档元件(13)以及在需要时至少打开摩擦锁合的第二离合器(11)，接下来，同步并随后挂入第一部分变速器(5)的目标档位，接下来，在混合动力驱动装置的电机(3)上卸除负载并在混合动力驱动装置的内燃机(2)上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器(10、11)。
10.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器(10、11)闭合且形状锁合的换档元件(13)打开的情况下执行变速器(4)的第一部分变速器(5)的实际档位至变速器(4)的第一部分变速器(5)的目标档位的换档，首先在第二部分变速器(6)中同步并挂入中间档位，随后在混合动力驱动装置的电机(3)上建立负载并在混合动力驱动装置的内燃机(2)上卸除负载以及在需要时打开至少一个离合器(10、11)，接下来，挂出第一部分变速器(5)的实际档位以及同步并挂入第一部分变速器(5)的目标档位，随后为了确保负载从混合动力驱动装置的电机(3)过渡回混合动力驱动装置的内燃机(2)而在电机(3)上卸除负载并在内燃机(2)上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器(10、11)。
11.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器(10、11)闭合且形状锁合的换档元件(13)打开的情况下执行变速器(4)的第一部分变速器(5)的实际档位至变速器(4)的第一部分变速器(5)的目标档位的换档，首先在第二部分变速器(6)中同步并挂入中间档位，随后在混合动力驱动装置的电机(3)上建立负载并在混合动力驱动装置的内燃机(2)上卸除负载以及在需要时至少打开摩擦锁合的第二离合器(11)，接下来，挂出第一部分变速器(5)的实际档位以及同步并挂入第一部分变速器(5)的目标档位，随后为了确保负载从混合动力驱动装置的电机(3)过渡回混合动力驱动装置的内燃机(2)而在电机(3)上卸除负载并在内燃机(2)上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器(10、11)。
12.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，为了从机动车的内燃机式行驶出发地在离合器(10、11)闭合且形状锁合的换档元件(13)闭合的情况下执行第二部分变速器(6)的实际档位至第二部分变速器(6)的目标档位的换档，首先在电机(3)上建立负载并在内燃机(2)上卸除负载，打开形状锁合的换档元件(13)以及在需要时打开至少一个离合器(10、11)，随后同步并挂入第一部分变速器(5)的中间档位，随后在电机(3)上卸除负载并在内燃机(2)上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器(10、11)，接下来，挂出第二部分变速器(6)的实际档位以及同步并挂入其目标档位，随后在电机(3)上建立负载并在内燃机(2)上卸除负载以及在需要时打开至少一个离合器(10、11)，随后挂出第一部分变速器(5)的中间档位，同步并挂入形状锁合的换档元件(13)，接下来，在电机(3)上卸除负载并在内燃机(2)上建立负载以及在需要时闭合相应的离合器(10、11)。
13.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，在通过电机(3)牢固地联接到其输入轴(8)上的第二部分变速器(6)的纯电动行驶时，在离合器(10、11)打开且换档元件(13)打开的情况下如下地执行第二部分变速器(6)的实际档位至第一部分变速器(5)的目标档位的换档，即，在第一部分变速器(5)中同步并挂入目标档位以及同样地同步并闭合换档元件(13)，第二离合器(11)如下程度地闭合，即，第二部分变速器(6)无负载，其中，在第二部分变速器(6)无负载的情况下挂出第二部分变速器(6)中的实际档位并随后闭合第二离合器(11)。
14.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，在通过第一部分变速器(5)纯电动行驶时，在离合器(10)打开、第二离合器(11)闭合且换档元件(13)闭合的情况下如下地执行第一部分变速器(5)的实际档位至第二部分变速器(6)的目标档位的换档，即，首先使第二离合器(11)进入滑差状态，随后同步并挂入第二部分变速器(6)中的目标档位，随后，进一步打开第二离合器(11)，在需要时打开换档元件(13)，接下来在需要时挂出第一部分变速器(5)中的实际档位。
15.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，在通过电机(3)牢固地联接到其输入轴(8)上的第二部分变速器(6)纯电动行驶时，在打开离合器(10、11)且打开换档元件(13)的情况下，在启动内燃机(2)时如下地执行第二部分变速器(6)的实际档位至第一部分变速器(5)的目标档位的换档，即，在第一部分变速器(5)中同步并挂入目标档位以及同样地同步并闭合换档元件(13)，如下程度地闭合第二离合器(11)，即，第二部分变速器(6)无负载，其中，在第二部分变速器(6)无负载的情况下挂出第二部分变速器(6)中的实际档位，随后，第二离合器(11)在负载情况下同步并在时间上交叠地通过闭合摩擦锁合的第一离合器(10)来牵引发动内燃机(2)，其中，在牵引发动内燃机(2)之后，在需要时又打开第一离合器(10)并接着闭合第二离合器(11)。
16.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，在通过第一部分变速器(5)纯电动行驶时，在打开第一离合器(10)、闭合第二离合器(11)并闭合换档元件(13)的情况下为了启动内燃机(2)而使第二离合器(11)进入滑差状态、在需要时提高电机(3)的转速并通过闭合摩擦锁合的第一离合器(10)来牵引发动内燃机(2)。
17.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的混合动力驱动装置的方法，其特征在于，在机动车静止时，针对电机(3)的发电机式运行闭合形状锁合的换档元件(13)、在第一部分变速器(5)中挂入起动档、在第二部分变速器(6)中挂入空档、闭合第一离合器(10)并最大直至其贴合点地闭合摩擦锁合的第一离合器(11)，其中，针对接下来的起动或者缓行，超过贴合点地闭合摩擦锁合的第二离合器(11)。
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