DE102010023093A1 - Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Ansteuern eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges - Google Patents

Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Ansteuern eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges Download PDF

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Abstract

Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer ersten Antriebseinheit (14), die einen Verbrennungsmotor (18) aufweist und dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse (27) des Kraftfahrzeuges (10) anzutreiben, und einer zweiten Antriebseinheit (16), die eine elektrische Maschinenanordnung (34) aufweist, die dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse (43) des Kraftfahrzeuges (10) anzutreiben. Dabei ist zwischen dem Verbrennungsmotor (18) und der dem Verbrennungsmotor (18) zugeordneten Achse (27) ein Freilauf (25) angeordnet.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, mit einer ersten Antriebseinheit, die einen Verbrennungsmotor aufweist und dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse des Kraftfahrzeuges anzutreiben, und einer zweiten Antriebseinheit, die eine elektrische Maschinenanordnung aufweist, die dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse des Kraftfahrzeuges anzutreiben.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Ansteuern eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges, der eine erste Antriebseinheit mit einem Verbrennungsmotor zum Antrieb wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeuges sowie eine zweite Antriebseinheit mit einer elektrischen Maschinenanordnung aufweist, wobei die elektrische Maschinenanordnung dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse des Kraftfahrzeuges anzutreiben, wobei der Antriebsstrang zumindest dazu ausgelegt ist, das Kraftfahrzeug in einer ersten Betriebsart mittels der zweiten Antriebseinheit rein elektromotorisch oder in einer zweiten Betriebsart mittels der ersten und der zweiten Antriebseinheit hybridisch anzutreiben.
  • Auf dem Gebiet der Antriebsstränge für Kraftfahrzeuge sind seit langem sogenannte Hybridantriebsstränge bekannt. Diese weisen eine erste Antriebseinheit zur Erzeugung von Antriebsleistung in Form eines Verbrennungsmotors sowie eine zweite Antriebseinheit auf, die eine elektrische Maschinenanordnung beinhaltet.
  • Neben sogenannten Mild-Hybridkonzepten, bei denen eine elektrische Maschine nur zur Unterstützung des Verbrennungsmotors verwendet wird, sind auch Voll-Hybridkonzepte bekannt, bei denen das Fahrzeug entweder nur mittels des Verbrennungsmotors oder nur mittels der elektrischen Maschinenanordnung und gegebenenfalls im gemischten Betrieb angetrieben werden kann. Von dieser Art von Hybrid-Antriebssteuerung wird vorliegend generell ausgegangen.
  • Der Betrieb eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug erfordert typischerweise eine Anfahrkupplung und ein Getriebe. Dabei ist es bekannt, das Getriebe stufenlos auszubilden. Es ist auch bekannt, den Verbrennungsmotor mit einem automatisierten Stufengetriebe zu kombinieren, beispielsweise einem automatisierten Handschaltgetriebe (ASG), einem Doppelkupplungsgetriebe (DKG) oder einem Wandlerautomatikgetriebe.
  • Um einen kostengünstigen und leichten Hybrid-Antriebsstrang zu realisieren, ist es aus dem Dokument DE 10 2007 052 261 A1 bekannt, den Verbrennungsmotor mit einem Handschaltgetriebe mit mehreren Gangstufen zu kombinieren. Dabei wird vorgeschlagen, mittels eines manuell betätigbaren Schalthebels entweder einen rein elektrischen Antrieb oder einen rein verbrennungsmotorischen Antrieb einzurichten. Bei dem verbrennungsmotorischen Antrieb wird der Schalthebel wie bekannt manuell in Schaltgassen geführt, um die Gangstufen zu wechseln. In diesem Dokument wird ebenfalls vorgeschlagen, den Verbrennungsmotor zum Antrieb einer ersten Fahrzeugachse zu verwenden und den Elektromotor zum Antrieb einer zweiten Fahrzeugachse.
  • Ein ähnliches Layout des Antriebsstranges ist aus dem Dokument DE 199 19 454 A1 bekannt. Dabei soll der Elektromotor dazu verwendet werden, um Kraftübertragungslücken des verbrennungsmotorischen Antriebs automatisch zu kompensieren; alternativ sollen beide Antriebseinheiten parallel betrieben werden, um einen Allradbetrieb einzurichten.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Antriebsstrang sowie ein verbessertes Verfahren zum Ansteuern eines Kraftfahrzeug-Antriebsstranges anzugeben, mit dem ein für den Fahrer des Kraftfahrzeuges angenehmes Fahrverhalten realisiert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Antriebsstrang dadurch gelöst, dass zwischen dem Verbrennungsmotor und der dem Verbrennungsmotor zugeordneten Achse ein Freilauf angeordnet ist.
  • Ferner wird die obige Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Ansteuern eines Antriebsstrangs für ein Kraftfahrzeug, der eine erste Antriebseinheit, die einen Verbrennungsmotor aufweist und dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse des Kraftfahrzeuges anzutreiben, und eine zweite Antriebseinheit aufweist, die eine elektrische Maschinenanordnung aufweist, die dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse des Kraftfahrzeuges anzutreiben, wobei der Antriebsstrang zumindest dazu ausgelegt ist, das Kraftfahrzeug in einer ersten Betriebsart mittels der zweiten Antriebseinheit rein elektromotorisch oder in einer zweiten Betriebsart mittels der ersten und der zweiten Antriebseinheit hybridisch anzutreiben, wobei zwischen dem Verbrennungsmotor und der dem Verbrennungsmotor zugeordneten Achse ein Freilauf angeordnet ist, so dass ein Übergang von der ersten in die zweite Betriebsart durch die Wirkung des Freilaufes erfolgen kann.
  • Das Anordnen eines Freilaufes zwischen dem Verbrennungsmotor und einer zugeordneten Achse hat zum einen den Vorteil, dass bei einem rein elektromotorischen Betrieb des Antriebsstranges Schleppmomente aufgrund des Verbrennungsmotors vermieden werden können.
  • Zum anderen ist es möglich, während eines rein elektromotorischen Betriebs den Verbrennungsmotor zu starten, ohne dass dies zunächst Einfluss auf den elektromotorischen Betrieb hat. Erst wenn die von der ersten Antriebseinheit durch den Verbrennungsmotor eingerichtete Drehzahl bzw. Geschwindigkeit größer wird als jene des Elektromotors ”greift” der Freilauf, so dass auf konstruktiv einfache Weise ein Übergang von der ersten, rein elektromotorischen Betriebsart in eine zweite, gemischte bzw. hybridische Betriebsart möglich wird.
  • Die Aufgabe wird somit vollkommen gelöst.
  • Es ist von besonderem Vorzug, wenn der Freilauf zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position umschaltbar ausgebildet ist, wobei der Freilauf in der ersten Position offen ist, so dass ein Ausgangsglied des Freilaufes in einer ersten Drehrichtung schneller rotieren kann als ein Eingangsglied des Freilaufes, und wobei der Freilauf in der zweiten Position gesperrt (bzw. verriegelt) ist.
  • In der ersten Position entfaltet der Freilauf somit seine eigentliche Freilaufeigenschaft, wohingegen in der zweiten Position das Eingangsglied und das Ausgangsglied des Freilaufes starr miteinander verbunden sind.
  • Durch diese Umschaltbarkeit ist es möglich, bei dem Übergang von der ersten Betriebsart in die zweite Betriebsart zunächst die Freilaufeigenschaft des Freilaufes zu nutzen, bis eine Drehzahlangleichung erzielt ist Anschließend kann der Freilauf in die zweite Position umgeschaltet werden. Hierdurch ist es dann in der zweiten Betriebsart möglich, sowohl Zug- als auch Schubmomente vom Verbrennungsmotor auf die zugeordnete Achse zu übertragen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die erste Antriebseinheit ein Stufengetriebe auf, wobei der Freilauf zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Stufengetriebe angeordnet ist.
  • Bei dieser Ausführungsform ist eine Umschaltbarkeit des Freilaufes zwischen der ersten und der zweiten Position hinreichend. Dies gilt bei dieser Ausführungsform auch für eine Rückwärtsfahrt, da die Drehrichtungsumkehr erst in dem Stufengetriebe erfolgt, das bei dieser Ausführungsform in Leistungsflussrichtung hinter dem Freilauf angeordnet ist.
  • Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist die erste Antriebseinheit ein Stufengetriebe auf, wobei der Freilauf zwischen dem Stufengetriebe und der zugeordneten Achse angeordnet ist.
  • Diese Ausführungsform hat gegenüber der zuvor genannten Ausführungsform den Vorteil, dass bei einem rein elektromotorischen Betrieb auch von Seiten des Stufengetriebes keine Schleppmomente erzeugt werden. Bei dieser Ausführungsform ist es von besonderem Vorteil, wenn der Freilauf in eine dritte Position umschaltbar ausgebildet ist, in der ein Ausgangsglied des Freilaufes in einer zweiten Drehrichtung schneller rotieren kann als ein Eingangsglied des Freilaufes.
  • Bei dieser Ausführungsform wird der Freilauf dann in die dritte Position geschaltet, wenn in dem Stufengetriebe ein Rückwärtsgang eingelegt ist. In diesem Fall ist auch im Rückwärtsgang sowohl eine rein elektromotorische Betriebsart als auch eine hybridische Betriebsart möglich.
  • Insgesamt ist es ferner bevorzugt, wenn die erste Antriebseinheit ein Stufengetriebe und eine Reibkupplung aufweist, die in Richtung des Leistungsflusses vor dem Freilauf angeordnet ist.
  • Bei dieser Ausführungsform kann die Reibkupplung beispielsweise als Anfahr- und Trennkupplung ausgebildet sein. Durch die Anordnung des Freilaufes hinter der Reibkupplung (in Richtung des Leistungsflusses gesehen) kann der Verbrennungsmotor beim Übergang von der rein elektromotorischen Betriebsart in die hybridische Betriebsart automatisiert gestartet werden. Zudem ist bei dieser Ausführungsform auch ein rein verbrennungsmotorischer Antrieb auf einfache Weise einzurichten.
  • Die Reibkupplung kann dabei zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Stufengetriebe angeordnet sein, kann jedoch auch hinter dem Stufengetriebe angeordnet sein (in Richtung des Leistungsflusses gesehen).
  • Generell ist es bei dem erfindungsgemäßen Antriebsstrang möglich, das Stufengetriebe und die Reibkupplung automatisiert anzusteuern.
  • Von besonderem Vorteil ist es jedoch insgesamt, wenn die erste Antriebseinheit ein Stufengetriebe und eine Reibkupplung aufweist, wobei das Stufengetriebe und/oder die Reibkupplung manuell betätigbar ist.
  • Bei dieser Ausführungsform kann die erste Antriebseinheit im Wesentlichen so aufgebaut sein wie ein manuelles Schaltgetriebe. Durch das Einbeziehen des Freilaufes ist es konstruktiv auf vergleichsweise einfache Weise möglich, ein derartiges manuelles Schaltgetriebe mit einer elektrischen Maschinenanordnung zu kombinieren, derart, dass der Antriebsstrang als Voll-Hybridantriebsstrang ausgebildet ist.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es von besonderem Vorzug, wenn vor einem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsart zunächst der Verbrennungsmotor gestartet wird und anschließend auf eine Drehzahl gebracht wird, die der Achsendrehzahl der elektrischen Maschinenanordnung entspricht.
  • Unter einer entsprechenden Drehzahl wird hierbei eine Drehzahl verstanden, bei der die Übersetzungen durch Stufengetriebe etc. herausgerechnet sind. Im Kern kann der Verbrennungsmotor während eines rein elektromotorischen Betriebs gestartet werden, ohne dass dies einen Einfluss auf das Fahrverhalten hat. Durch anschließendes schnelles Hochfahren auf die entsprechende Drehzahl kommt bei Erreichen dieser Drehzahl der Freilauf zur Wirkung (der Freilauf sperrt). In der Folge können die Drehzahlen von Verbrennungsmotor und elektrischer Maschinenanordnung parallel geregelt werden. Ferner ist es hierbei bevorzugt, wenn der Freilauf nach Erreichen der Drehzahlangleichung in eine Sperrposition bzw. Verriegelungsposition umgeschaltet wird. Danach kann von dem Verbrennungsmotor sowohl ein Zug- als auch ein Schubmoment auf die angetriebenen Räder übertragen werden.
  • Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die erste Antriebseinheit ein Stufengetriebe und eine Reibkupplung aufweist, wobei das Stufengetriebe und/oder die Reibkupplung manuell betätigbar sind, und wobei die Reibkupplung zumindest vor dem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsart geschlossen wird.
  • Insgesamt wird ein Übergang von der ersten in die zweite Betriebsart im Allgemeinen initiiert, wenn zum Betrieb der elektrischen Maschinenanordnung nicht hinreichend Energie zur Verfügung steht (beispielsweise Unterschreiten eines unteren Grenzwertes eines Ladezustandes einer Batterie) oder wenn die vom Fahrer abgerufene Fahrleistung nicht alleine von der elektrischen Maschinenanordnung erfüllt werden kann.
  • Der Startvorgang des Verbrennungsmotors wird dabei vorzugsweise automatisiert ausgelöst und derart gesteuert, dass der Verbrennungsmotor schnell in die Nähe der Zieldrehzahl (aktuelle Fahrgeschwindigkeit bei gegebener eingelegter Gangstufe im Stufengetriebe) gelangt. Im Bereich der Freilaufsperrwirkung sorgt ein sanfter Drehzahlangleich für einen guten Komfort. Sobald der Freilauf aufgrund der angeglichenen Drehzahl nicht mehr aktiv ist, kann der Freilauf vorzugsweise in eine Sperr- bzw. Verriegelungsposition geschaltet werden, so dass der Verbrennungsmotor starr mit dem Abtrieb gekoppelt ist.
  • Wenn von der zweiten Betriebsart zurück in die erste Betriebsart gewechselt werden soll (wenn beispielsweise der Ladezustand der Batterie wieder in Ordnung ist oder die abgerufene Leistung alleine durch die elektrische Maschinenanordnung darstellbar ist), kann der Freilauf vorzugsweise wieder umgeschaltet werden (also entriegelt werden). In diesem Fall kann der Verbrennungsmotor einfach ausgeschaltet werden und austrudeln, während das Fahrzeug alleine mittels der elektrischen Maschinenanordnung angetrieben wird.
  • Generell ist es ferner von Vorteil wenn das von der elektrischen Maschinenanordnung abgegebene Drehmoment bei rein elektromotorischem Antrieb in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und von der in dem Stufengetriebe eingerichteten Gangabstufung so gesteuert wird, dass das hierdurch erzielte Antriebsverhalten dem Antriebsverhalten der ersten Antriebseinheit entspricht.
  • Das Fahrverhalten bzw. Antriebsverhalten einer Antriebseinheit mit Verbrennungsmotor unterscheidet sich erheblich von jenem einer Antriebseinheit mit elektrischem Motor. Dies liegt zum einen an der unterschiedlichen Drehmoment/Drehzahl-Charakteristik, und zum anderen daran, dass zum verbrennungsmotorischen Antrieb generell ein Stufengetriebe mit wenigstens vier Gangstufen notwendig ist. Der elektrische Motor kann hingegen vorzugsweise ohne Stufengetriebe oder nur mit wenigen Gangstufen als Fahrzeugantrieb verwendet werden.
  • Bisherige Ansätze zur Hybridisierung von Kraftfahrzeugen gehen von dem Ansatz aus, bei rein elektromotorischem Antrieb die in vieler Hinsicht überlegene Drehmoment/Drehzahl-Charakteristik des elektrischen Motors voll auszuschöpfen. Hierdurch ergibt sich jedoch für den Fahrer ein vollkommen unterschiedliches Fahrverhalten, je nachdem, ob der Fahrer rein verbrennungsmotorisch oder rein elektromotorisch fährt.
  • Durch die vorliegende Idee, das von der elektrischen Maschinenanordnung abgegebene Drehmoment so zu steuern, dass das hierdurch erzielte Antriebsverhalten dem Antriebsverhalten der verbrennungsmotorischen Antriebseinheit entspricht, kann hingegen ein für den Fahrer angenehmes einheitliches Verhalten erzielt werden. Mit anderen Worten muss sich der Fahrer im Wesentlichen nicht umstellen, wenn der Antrieb von verbrennungsmotorischem Antrieb auf elektromotorischen Antrieb wechselt oder umgekehrt.
  • Der Kraftfahrzeug-Antriebsstrang ist vorzugsweise als sogenannter Voll-Hybrid-Antriebsstrang ausgelegt, so dass das Fahrzeug rein elektromotorisch angetrieben werden kann. Vorzugsweise ist der Antriebsstrang jedoch auch dazu ausgelegt, das Kraftfahrzeug auch rein verbrennungsmotorisch anzutreiben und/oder in einem gemischten (hybridischen) Betrieb anzutreiben, bei dem die Antriebsleistungen der ersten Antriebseinheit und der zweiten Antriebseinheit im Wesentlichen addiert werden.
  • Die erste Antriebseinheit und die zweite Antriebseinheit können die gleiche Achse des Kraftfahrzeuges antreiben. Besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn die erste Antriebseinheit eine Achse des Kraftfahrzeuges (z. B. die Vorderachse) und die zweite Antriebseinheit eine andere Achse des Kraftfahrzeuges (z. B. die Hinterachse) antreibt. Bei dieser Ausführungsform kann mittels des Antriebsstranges im gemischten Betrieb auch eine Allradfunktion realisiert werden.
  • Die elektrische Maschinenanordnung kann eine einzelne elektrische Maschine aufweisen, die zum Antrieb der zugeordneten Achse des Kraftfahrzeuges ausgelegt ist. Alternativ hierzu kann die elektrische Maschinenanordnung jedoch auch zwei oder mehrere elektrische Maschinen aufweisen, die gleiche oder unterschiedliche Funktionen erfüllen können. Beispielsweise kann eine elektrische Maschine für den elektromotorischen Antrieb ausgelegt sein, wohingegen eine zweite elektrische Maschine für einen Generatorbetrieb optimiert ist. Die Maschinenanordnung kann ferner eine elektrische Maschine beinhalten, die im Bereich der ersten Antriebseinheit angeordnet ist. Eine solche elektrische Maschine kann beispielsweise als Starter/Generator für den Verbrennungsmotor ausgelegt sein. Eine derartige elektrische Maschine kann jedoch auch unabhängig von der ersten Antriebseinheit mit der der ersten Antriebseinheit zugeordneten Achse des Kraftfahrzeuges verbindbar sein. Hierdurch kann beispielsweise ein rein elektrischer Allradantrieb eingerichtet werden. Ferner kann eine solche Maschine dazu ausgelegt sein, eine Rekuperation bei Bremsvorgängen oder Schubmomente einzurichten.
  • Die elektrische Maschine der zweiten Antriebseinheit kann beispielsweise über ein konstant übersetztes Getriebe für einen großen bzw. den gesamten Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeuges mit der zugeordneten Achse verbunden sein. Es ist jedoch auch möglich, diese elektrische Maschine beispielsweise über ein Stufengetriebe mit wenigen Gangstufen (vorzugsweise weniger als vier Gangstufen) mit der zugeordneten Achse zu verbinden. Ein derartiges, der elektrischen Maschine zugeordnetes Stufengetriebe ist dabei in der Regel deutlich einfacher ausgebildet und weist eine andere Getriebeabstufung auf als das Stufengetriebe, das dem Verbrennungsmotor der ersten Antriebseinheit zugeordnet ist.
  • Es versteht sich ferner, dass der Antriebsstrang bei rein elektromotorischem Antrieb eine Abkopplung der ersten Antriebseinheit von deren zugeordneter Achse ermöglicht, um Schleppmomente des Verbrennungsmotors zu vermeiden. Umgekehrt kann es auch vorteilhaft sein, wenn die elektrische Maschine der zweiten Antriebseinheit von der zugeordneten Achse abkoppelbar ist, um Schleppmomente durch die elektrische Maschine während eines rein verbrennungsmotorischen Antriebes zu vermeiden.
  • Soweit die Steuerung der elektrischen Maschinenanordnung in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges erfolgen soll, versteht sich, dass die Ansteuerung in gleicher Weise durch jede hierzu proportionale Geschwindigkeit oder Drehzahl angesteuert werden kann, beispielsweise in Abhängigkeit von der Raddrehzahl eines Rades oder mehrerer Räder des Antriebsstranges.
  • Das Stufengetriebe kann ein beliebiges manuelles oder automatisches Stufengetriebe sein, beispielsweise ein Handschaltgetriebe, ein automatisiertes Handschaltgetriebe (ASG), ein Doppelkupplungsgetriebe (DKG) oder ein Wandlerautomat.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Gangstufen des Stufengetriebes manuell wählbar, wobei der Fahrer des Kraftfahrzeuges bei rein elektromotorischem Antrieb dazu angeregt wird, eine der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges angepasste Gangstufe manuell auszuwählen.
  • Sofern die Gangstufen des Stufengetriebes manuell wählbar sind, wie dies beispielsweise bei einem Handschaltgetriebe oder bei einem automatischen Getriebe der Fall ist, bei dem ein Betriebsmodus zur manuellen Gangauswahl vorhanden ist, kann sich bei rein elektromotorischem Antrieb folgende Situation ergeben. Beispielsweise kann das Fahrzeug rein elektromotorisch auf eine Geschwindigkeit gebracht werden, die nicht mehr zu der in dem Stufengetriebe manuell eingelegten Gangstufe ”passt”. Wenn das Fahrzeug beispielsweise auf eine Geschwindigkeit von 100 km/h beschleunigt worden ist, in dem Stufengetriebe jedoch manuell noch die erste Gangstufe eingelegt ist, ist ein Zuschalten der ersten Antriebseinheit zum Einrichten eines gemischten Betriebes (Hybrid-Betrieb) nicht möglich, da der Verbrennungsmotor dann überdrehen würde oder aber das von dem Verbrennungsmotor aufgebrachte Bremsmoment zu einem Abriss der Haftung der angetriebenen Räder der zugeordneten Achse führen könnte.
  • Mit dem bevorzugten Ansteuerungsverfahren, bei dem der Fahrer bei rein elektromotorischem Antrieb dazu angeregt wird, eine der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges angepasste Gangstufe manuell auszuwählen, kann dieses Problem vermieden werden. Mit anderen Worten wird der Fahrer des Kraftfahrzeuges durch dieses Verfahren dazu angeregt oder sogar gezwungen, bei rein elektromotorischem Antrieb (bei dem der Verbrennungsmotor abgeschaltet sein kann und die erste Antriebseinheit von ihrer zugeordneten Achse abgekoppelt sein kann), eine Gangstufe in dem Stufengetriebe auszuwählen, die ein Zuschalten des Verbrennungsmotors für den Übergang in den gemischten Betrieb ermöglicht. In dem oben genannten Beispiel würde der Fahrer beispielsweise dazu angeregt, während des Beschleunigens von 0 auf 100 km/h zumindest zunächst die Gangstufe 2, vorzugsweise jedoch auch noch die Gangstufe 3 und später die Gangstufe 4 einzulegen, wenn diese Gangstufen ein Zuschalten des Verbrennungsmotors bei einer Geschwindigkeit von 100 km/h ermöglichen.
  • Das Ansteuerungsverfahren ist von besonderem Vorzug, wenn das Stufengetriebe der ersten Antriebseinheit ein manuelles Schaltgetriebe ist. Denn hierbei kann die Anwahl der jeweiligen Gangstufe nicht durch eine übergeordnete Steuereinheit automatisiert erfolgen. Mit anderen Worten wird es durch das Ansteuerungsverfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zum ersten Mal möglich, ein Fahrzeug mit einem Hybrid-Antriebsstrang der gattungsgemäßen Art zu betreiben, bei dem das Stufengetriebe ein manuelles Schaltgetriebe ist und bei dem ein rein elektromotorischer Antrieb bzw. ein Wechsel von einem rein elektromotorischen Antrieb in einen gemischten Betrieb (oder einen rein verbrennungsmotorischen Antrieb) jederzeit möglich ist, also auch, während sich das Fahrzeug mit einer nahezu beliebigen Geschwindigkeit bewegt.
  • Bei dem manuellen Schaltgetriebe kann eine hierbei typischerweise vorgesehene Anfahr- und Trennkupplung (Reibkupplung) entweder automatisiert betätigt werden, ähnlich einem halbautomatischen Getriebe. Alternativ ist es auch möglich, dass die Reibkupplung ausschließlich manuell betätigbar ist (mittels eines Kupplungspedals). Wenn in diesem Fall ein Fahrer dazu angeregt wird, eine Gangstufe zu wechseln, wird er mit dazu angeregt, vor einem Schaltvorgang die Kupplung zu öffnen und anschließend wieder zu schließen.
  • Von besonderem Vorzug ist es, wenn der Fahrer durch eine akustische Anzeige dazu angeregt wird, eine angepasste Gangstufe auszuwählen.
  • Beispielsweise kann in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und von der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe ein Warnsignal erzeugt werden, sobald der Fahrer zur Anpassung der Gangstufe einen manuellen Gangwechsel durchführen sollte bzw. muss. Das akustische Signal kann ein kurzer Warnton sein.
  • Alternativ und besonders bevorzugt ist es jedoch, wenn das akustische Signal ein Signal variabler Frequenz ist, dessen aktuelle Frequenz eingestellt wird in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs und von der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe. Hierdurch kann dieses akustische Signal das Geräusch eines Verbrennungsmotors nachahmen, auch wenn dieser gerade nicht zugeschaltet ist bzw. gar nicht in Betrieb ist.
  • Auf dieses Weise bekommt der Fahrer bei rein elektromotorischem Antrieb intuitiv einen Hinweis darauf, dass er bei steigender Frequenz dieses akustischen Signals einen Gang hoch schalten sollte. Anders herum würde er bei Verringerung der Geschwindigkeit durch Verringerung der Frequenz des akustischen Signals einen Hinweis bekommen, einen Gang herunter zu schalten.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Fahrer durch eine optische Anzeige dazu angeregt, eine angepasst Gangstufe auszuwählen.
  • Die optische Anzeige kann beispielsweise in der Armaturentafel eine Warnleuchte sein, die aufleuchtet, sofern ein Gangwechsel angezeigt ist. Die Warnleuchte kann auch in eine Hochschaltwarnleuchte und eine Rückschaltwarnleuchte unterteilt sein, die je nach Bedarf aufleuchten.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird dem Fahrer des Kraftfahrzeuges bei rein elektromotorischem Antrieb eine virtuelle Drehzahl angezeigt, die der Verbrennungsmotor aufgrund der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe hätte.
  • Diese virtuelle Drehzahlanzeige kann beispielsweise die Anzeige des Drehzahlmessers eines Kraftfahrzeuges sein, der bei rein verbrennungsmotorischem Antrieb die Drehzahl des Verbrennungsmotors anzeigt. Bei rein elektromotorischem Antrieb kann ein Signal für diesen Drehzahlmesser auf der Grundlage der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe erzeugt werden, um auf diese Weise eine virtuelle Drehzahlanzeige im Drehzahlmesser zu realisieren.
  • Unter einer virtuellen Drehzahlanzeige wird jedoch auch das oben beschriebene akustische Anzeigeverfahren verstanden, bei dem ein akustisches Signal in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges und von der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe erzeugt wird.
  • Die beiden Anzeigearten (akustisch und optisch) lassen sich natürlich auch miteinander kombinieren.
  • Bei dem bevorzugten Ansteuerungsverfahren wird dem Fahrer des Kraftfahrzeuges bei rein elektromotorischem Antrieb durch diese Art von Anzeige das Gefühl vermittelt, er würde das Fahrzeug verbrennungsmotorisch antreiben. Sofern das Stufengetriebe manuell wählbare Gänge aufweist, wird er häufig bereits aus Gewohnheit die Gangstufen manuell so wählen, dass die Anzeige in einen für den Fahrer üblichen bzw. angenehmen Bereich fällt.
  • Auf diese Weise wird der Fahrer bei rein elektromotorischem Antrieb auf angenehme Weise dazu angeregt, eine der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges angepasste Gangstufe manuell auszuwählen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die sich mit den oben beschriebenen Ausführungsformen beliebig kombinieren lässt, wird das von der elektrischen Maschinenanordnung abgegebene Drehmoment in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und von der in dem Stufengetriebe eingelegten Gangstufe so gesteuert, dass der Fahrer des Kraftfahrzeuges dazu angeregt wird, eine der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges angepasste Gangstufe manuell auszuwählen.
  • Dabei ist es von besonderem Vorzug, wenn für zumindest zwei aufeinanderfolgende Gangstufen des Stufengetriebes eine Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle definiert wird, wobei das von der elektrischen Maschinenanordnung abgegebene Drehmoment bei Annäherung der Fahrzeuggeschwindigkeit an die Schwelle oder bei Erreichen der Schwelle reduziert wird, um den Fahrer dazu anzuregen, von der eingelegten Gangstufe in die folgende Gangstufe zu wechseln.
  • Bei dieser Ausführungsform werden bezüglich der Drehmomentabgabe der elektrischen Maschinenanordnung gangabhängige Drehzahlgrenzen bzw. Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellen eingerichtet, ähnlich wie es beispielsweise bei einem Drehzahlbegrenzer eines Verbrennungsmotors der Fall ist. Dabei ist es möglich, dass die elektrische Maschine bei rein elektromotorischem Antrieb bei einer Veränderung der Geschwindigkeit zunächst das volle verfügbare Drehmoment bereitstellt, beim Erreichen der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle jedoch das Drehmoment unmittelbar auf Null begrenzt wird.
  • Hierdurch erfährt der Fahrer einen Einbruch der Zugkraft, so dass er angeregt wird, in eine folgende Gangstufe zu wechseln.
  • Es ist hierbei auch möglich, nahe der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle ein degressives Drehmomentverhalten einzurichten. Hierbei wird dem Fahrer bereits vor Erreichen der Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle das von der elektrischen Maschine abgegebene Drehmoment reduziert, um auf eine nahende Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle hinzuweisen.
  • Es versteht sich dabei, dass die drehmomentbasierte Anregung des Fahrers, eine Gangstufe zu wechseln, mit einer akustischen oder einer optischen Anzeige kombiniert werden kann, wie oben beschrieben.
  • Von besonderem Vorteil ist es hierbei, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle eine Hochschaltschwelle aufweist, durch die der Fahrer dazu angeregt wird, von einer eingelegten Gangstufe in eine höhere Gangstufe hoch zu schalten.
  • Bei einem Beschleunigungsvorgang im rein elektromotorischen Betrieb wird dann bei Erreichen oder bei Annähern an die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle das Drehmoment reduziert, so dass dem Fahrer für seinen Beschleunigungsvorgang nicht mehr hinreichend Antriebsleistung zur Verfügung steht.
  • Sobald der Fahrer in die nächst höhere Gangstufe gewechselt hat, wird von der elektrischen Maschine wieder das volle Drehmoment bereitgestellt, so dass der Fahrer wieder die volle Zugkraft erhält, um seinen Beschleunigungsvorgang fortzusetzen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle eine Rückschaltschwelle auf, durch die der Fahrer dazu angeregt wird, von einer eingelegten Gangstufe in eine niedrigere Gangstufe herunter zu schalten.
  • Wenn der Fahrer beispielsweise die Geschwindigkeit reduziert, kann er durch eine Reduktion des Drehmomentes bei Erreichen der Rückschaltschwelle dazu angeregt werden, in eine niedrigere Gangstufe zu wechseln.
  • Beispielsweise kann bei Erreichen oder bei Annäherung an die Rückschaltschwelle von der elektrischen Maschinenanordnung eine Verringerung oder eine Vorzeichenänderung des Drehmomentes ähnlich einem Schubbetrieb eingerichtet werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird für zumindest zwei aufeinanderfolgende Gangstufen des Stufengetriebes eine Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle definiert, durch die der Fahrer dazu angeregt wird, von der eingelegten Gangstufe in eine folgende Gangstufe zu schalten, wobei bei Annäherung der Fahrzeuggeschwindigkeit an die Schwelle oder bei Erreichen der Schwelle von der elektrischen Maschinenanordnung eine Schwingung erzeugt wird, um den Fahrer dazu anzuregen, von der eingelegten Gangstufe in die folgende Gangstufe zu wechseln.
  • Mit anderen Worten wird bei Annäherung oder Erreichen der Schwelle eine Schwingung in den Antriebsstrang induziert, so dass der Fahrer hierdurch ein Signal erhält, in die nächste Gangstufe zu wechseln.
  • Von besonderem Vorzug ist dies hierbei, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle eine Rückschaltschwelle ist. In diesem Fall kann die Rückschaltschwelle beispielsweise in einem Bereich angeordnet werden, bei dem das Fahrzeug bei verbrennungsmotorischem Antrieb beginnen würde, untertourig zu fahren. Sofern bei verbrennungsmotorischem Antrieb eine solche Grenze erreicht wird, fängt das Fahrzeug typischerweise an zu ruckeln. Durch das Erzeugen einer solchen Schwingung mittels der elektrischen Maschinenanordnung während des rein elektromotorischen Antriebes wird dem Fahrer angezeigt, dass er in die nächst niedrigere Gangstufe wechseln sollte.
  • Alternativ oder zusätzlich lässt sich diese Art von Drehmomentanzeige durch das Induzieren von Schwingungen in dem Antriebsstrang auch in Kombination mit Hochschaltschwellen verwenden.
  • Gemäß einer weiteren insgesamt bevorzugten Ausführungsform wird bei rein elektromotorischem Antrieb, wenn der Fahrer eine Drehmomentanforderung teilweise oder auf Null reduziert, von der elektrischen Maschinenanordnung ein Schubmoment erzeugt, das von der Geschwindigkeit und von der eingelegten Gangstufe abhängt.
  • Auch hierbei wird ein Antriebsverhalten bei rein elektromotorischem Antrieb eingerichtet, das dem Antriebsverhalten der ersten Antriebseinheit entspricht, wenn diese zugeschaltet wäre. Während im Stand der Technik bei einer Reduzierung der Drehmomentanforderung (entsprechend beispielsweise einer Situation, bei der der Fahrer vom Gas geht) häufig in einen sogenannten Segelbetrieb gewechselt wird, wird gemäß dieser Ausführungsform vorgeschlagen, stattdessen ein geschwindigkeits- und gangabhängiges Schubmoment zu erzeugen. Hierdurch wird dem Fahrer bei rein elektromotorischem Antrieb ein Gefühl vermittelt, als würde der Verbrennungsmotor eine gang- und drehzahlabhängige Bremskraft (Motorbremskraft) erzeugen. Vorzugsweise wird das Schubmoment in Abhängigkeit von der speziellen Schubmomentcharakteristik erzeugt, die der Verbrennungsmotor der ersten Antriebseinheit erzeugt. Das von der elektrischen Maschinenanordnung erzeugte Schubmoment kann dabei identisch sein zu dem Schubmoment, das aufgrund einer solchen Motorbremskraft abhängig von der eingelegten Gangstufe erzeugt würde. Alternativ ist es jedoch auch möglich, ein niedrigeres oder ein höheres Schubmoment zu erzeugen. Beispielsweise kann durch Erzeugen eines höheren Schubmomentes dem Fahrer das Gefühl vermittelt werden, als würde ein groß volumigerer Verbrennungsmotor ein entsprechend größeres Schubmoment erzeugen als es der Verbrennungsmotor der ersten Antriebseinheit erzeugen könnte.
  • Das Schubmoment kann durch einen Generatorbetrieb der elektrischen Maschinenanordnung eingerichtet werden.
  • Generell ist festzustellen, dass das von der elektrischen Maschinenanordnung abgegebene Drehmoment (sei es positiv zum Antrieb oder negativ, wie im Schubbetrieb) entweder durch eine einzelne elektrische Maschine der elektrischen Maschinenanordnung erzeugt werden kann, die ihr Drehmoment an die zugeordnete Achse des Kraftfahrzeuges abgibt. Alternativ ist es auch möglich, dieses Drehmoment als Summe von Drehmomenten mehrerer elektrischer Maschinen zu erzeugen, die entweder auf die gleiche Achse einwirken oder aber auf unterschiedliche Achsen des Kraftfahrzeuges.
  • Die erste Antriebseinheit weist neben dem Verbrennungsmotor und dem Stufengetriebe vorzugsweise wenigstens eine Reibkupplung auf, mittels der die Anordnung aus Stufengetriebe und Verbrennungsmotor von der zugeordneten Achse des Kraftfahrzeuges abgekoppelt oder während der Fahrt zugeschaltet werden kann. Dies kann eine herkömmliche Reibkupplung sein, die zur Vermeidung von Schleppmomenten vorzugsweise zwischen der Achse des Kraftfahrzeuges und dem Ausgang des Stufengetriebes angeordnet ist. Anstelle einer solchen einzelnen Reibkupplung, deren Ausgang dann typischerweise mit einem Ausgleichsgetriebe der zugeordneten Achse verbunden ist, kann auch eine Anordnung von zwei Reibkupplungen vorgesehen sein, die das Moment im Wesentlichen unabhängig voneinander auf die zwei Räder der zugeordneten Achse verteilen. Eine solche Reibkupplungsanordnung ist von sogenannten Antriebssträngen mit aktiver Giermomentverteilung (”active yaw”) bekannt.
  • Generell ist es auch denkbar, wie bei herkömmlichen Handschaltgetrieben eine Reibkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Stufengetriebe anzuordnen, um den Verbrennungsmotor abzukoppeln. In diesem Fall würde, da das Stufengetriebe ja auch bei rein elektromotorischem Antrieb vorzugsweise geschaltete Gangstufen beinhaltet, ein unerwünschtes Schleppmoment erzeugt, wenn kein Freilauf zwischen der Reibkupplung und der zugeordneten Achse vorgesehen würde.
  • Alternativ ist es möglich, eine Reibkupplung sowohl zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Stufengetriebe als auch zwischen dem Stufengetriebe und den angetriebenen Rädern der zugeordneten Achse anzuordnen.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem erfindungsgemäßen Antriebsstrang, der zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens geeignet ist;
  • 2 ein Diagramm von Drehmoment über Geschwindigkeit zur Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens;
  • 3 eine der 2 vergleichbare Ansicht einer alternativen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens;
  • 4 eine der 2 vergleichbare Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens;
  • 5 eine der 2 vergleichbare Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens;
  • 6 ein Detail VI der 5;
  • 7 Diagramme von Drehzahlen und Zuständen der ersten und der zweiten Antriebseinheit bei einem rein elektromotorischen Anfahren und bei einem Wechsel zu einem hybridischen Betrieb unter Verwendung eines Freilaufes;
  • 8 eine schematische Darstellung einer Variante des in 1 gezeigten Antriebsstranges;
  • 9 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante des in 1 gezeigten Antriebsstranges; und
  • 10 eine schematische Darstellung einer weiteren Variante des in 1 gezeigten Antriebsstranges.
  • In 1 ist ein Fahrzeug, wie ein Personenkraftwagen, in schematischer Form dargestellt und mit 10 bezeichnet. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Antriebsstrang 12 mit einer ersten Antriebseinheit 14 und mit einer zweiten Antriebseinheit 16 auf.
  • Die erste Antriebseinheit 14 beinhaltet einen Verbrennungsmotor 18 sowie ein mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 18 verbundenes Stufengetriebe 20, das typischerweise 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr Gangstufen aufweist. Die Gangstufen des Stufengetriebes 20 sind mittels eines Wählhebels 22 manuell anwählbar.
  • Ferner beinhaltet die erste Antriebseinheit 14 eine Anfahr- und Trennkupplung 24, deren Eingangsglied mit dem Ausgang des Stufengetriebes 20 verbunden ist und deren Ausgangsglied vorzugsweise über einen schaltbaren Freilauf 25 mit einem Verteilergetriebe 26 für eine erste angetriebene Achse 27 des Kraftfahrzeuges 10 verbunden ist. Die als Reibkupplung ausgebildete Trennkupplung 24 ist vorzugsweise manuell (per Fuß des Fahrers) mittels eines Kupplungspedals 23 betätigbar. Die erste angetriebene Achse 27 kann beispielsweise eine Vorderachse des Kraftfahrzeuges sein und beinhaltet zwei angetriebene Räder 28L, 28R.
  • Zum Antrieb des Kraftfahrzeuges 10 mittels der ersten Antriebseinheit 14 wird der Verbrennungsmotor 18 in Betrieb gesetzt und nach Öffnen der Reibkupplung 24 eine geeignete Gangstufe des Stufengetriebes 20 gewählt. Anschließend kann durch Schließen der Reibkupplung 24 die Antriebsleistung auf ein Eingangsglied des Verteilergetriebes 26 geleitet werden, von wo die Antriebsleistung auf die zwei angetriebenen Räder 28L, 28R der ersten Achse 27 verteilt wird.
  • Die Steuerung der ersten Antriebseinheit 14 erfolgt mittels einer ersten Steuereinheit 30. Ferner ist der Verbrennungsmotor 18 mit einem Energiespeicher in Form eines Tanks 32 verbunden.
  • Wie es in 1 bei 24' gezeigt ist, kann eine Anfahr- und Trennkupplung auch zwischen dem Verbrennungsmotor 18 und dem Stufengetriebe 20 angeordnet sein. Die Trennkupplung 24' kann alternativ oder zusätzlich zu der Trennkupplung 24 vorgesehen sein.
  • Die zweite Antriebseinheit 16 beinhaltet eine elektrische Maschinenanordnung 34, die eine elektrische Maschine 36 aufweist. Die elektrische Maschinenanordnung 34 kann weitere elektrische Maschinen aufweisen, beispielsweise eine zweite elektrische Maschine 38, die im Bereich der ersten Antriebseinheit 14 angeordnet ist. Die zweite elektrische Maschine 38 kann dabei zwischen dem Stufengetriebe 20 und dem Eingangsglied der Reibkupplung 24 angeschlossen sein, und/oder zwischen dem Ausgangsglied der Reibkupplung 24 und dem Verteilergetriebe 26.
  • Die elektrische Maschine 36 ist über eine optionale Trenneinrichtung 40 mit einem zweiten Verteilergetriebe 42 verbunden, das dazu ausgelegt ist, die Antriebsleistung der elektrischen Maschine 38 auf die zwei angetriebenen Räder 44L, 44R einer zweiten Achse 43 des Kraftfahrzeuges 10 zu verteilen.
  • Die elektrische Maschinenanordnung 34 wird mittels einer zweiten Steuereinheit 46 gesteuert. Ferner ist die zweite Steuereinheit 46 mit einem elektrischen Energiespeicher 48 (beispielsweise einer Batterie, einem Schwungradspeicher oder Ähnlichem) verbunden.
  • Der Energiespeicher 48 kann aufgeladen werden, während das Kraftfahrzeug 10 mittels der ersten Antriebseinheit 14 angetrieben wird. In diesem Fall wirkt die elektrische Maschine 36 als Generator. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, den Energiespeicher 48 mit einem elektrischen Netz zu verbinden (sogenannter Plug-in-Hybrid).
  • Die erste Steuereinheit 30 und die zweite Steuereinheit 46 sind mit einer übergeordneten Steuereinrichtung 50 verbunden. Die Steuereinrichtung 50 ist dazu ausgelegt, den Antriebsstrang 12 in einer ersten Betriebsart auf einen rein elektromotorischen Antrieb mittels der zweiten Antriebseinheit 16 einzustellen, wobei der Freilauf 25 wirksam ist, um Schleppmomente durch die erste Antriebseinheit 14 zu vermeiden. In einer weiteren Betriebsart kann die Steuereinrichtung 50 einen rein verbrennungsmotorischen Antrieb mittels der ersten Antriebseinheit 14 einrichten. In diesem Fall kann die optionale Trenneinrichtung 40 geöffnet sein, um Schleppmomente durch die zweite Antriebseinheit 16 zu vermeiden. Die Trenneinrichtung 40 kann jedoch auch geschlossen sein, um die elektrische Maschine 36 im Generatorbetrieb zum Aufladen des Energiespeichers 48 zu verwenden. Ferner ist es hierbei auch möglich, im Bremsbetrieb des Kraftfahrzeuges 10 durch Rekuperation Energie für den Energiespeicher 48 zu gewinnen.
  • Schließlich ist die Steuereinrichtung 50 auch dazu ausgelegt, eine gemischte bzw. hybride Betriebsart einzurichten, bei der die zwei Antriebseinheiten 14, 16 gleichzeitig bzw. parallel betrieben werden. In diesem Fall wird ein Allradbetrieb eingerichtet, bei dem die erste Achse 27 mittels der ersten Antriebseinheit 14 angetrieben wird und bei dem die zweite Achse 43 mittels der zweiten Antriebseinheit 16 angetrieben wird.
  • Es versteht sich, dass die Steuereinrichtung 50 über geeignete Funktionen verfügt, um möglichst in allen Betriebszuständen zwischen den drei genannten Betriebsarten komfortabel für den Fahrer umzuschalten.
  • Die Steuereinrichtung 50 ist mit einem Gangstufensensor 52 verbunden, der erfasst, welche Gangstufe in dem Stufengetriebe 20 eingelegt ist. Dies kann über einen Sensor innerhalb des Stufengetriebes 20 erfolgen oder aber über einen dem Wählhebel 22 zugeordneten Sensor, wie in 1 gezeigt. Die Steuereinrichtung ist weiterhin mit einem Kupplungssensor 53 verbunden, der erfasst, ob die Reibkupplung 24 geöffnet oder geschlossen ist. Vorzugsweise erfasst der Kupplungssensor 53 auch die dazwischen liegenden Positionen der Reibkupplung. Ferner ist die Steuereinrichtung 50 mit einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54 verbunden, der die aktuelle Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 10 ermittelt. Es versteht sich, dass der Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54 als Drehzahlsensor zur Ermittlung einer Drehzahl von Rädern 28, 44 des Kraftfahrzeuges 10 ausgelegt sein kann und dass die Umrechnung in eine Geschwindigkeit in der Steuereinrichtung 50 erfolgen kann. Ferner kann die Steuereinrichtung 50 anstelle einer Fahrzeuggeschwindigkeit auch ein hierzu proportionales anderes Signal erfassen bzw. verarbeiten, wie beispielsweise die Raddrehzahl.
  • Schließlich ist die Steuereinrichtung 50 mit einer Fahrerschnittstelle 56 verbunden. Die Fahrerschnittstelle 56 kann eine schematisch angedeutete optische Anzeige 58 für den Fahrer beinhalten sowie eine schematisch angedeutete akustische Anzeige 60. Ferner kann die Fahrerschnittstelle 56 eine Drehzahlanzeige 62 beinhalten, die beispielsweise optischer oder akustischer Art sein kann. Bevorzugt handelt es sich bei der Drehzahlanzeige 62 um einen Drehzahlmesser. Der Drehzahlmesser 62 kann die Drehzahl des Verbrennungsmotors 18 anzeigen. Zu diesem Zweck ist ein geeigneter Drehzahlsensor vorgesehen, der vorliegend nicht dargestellt ist.
  • Der Drehzahlmesser 62 kann jedoch auch dazu ausgelegt sein, eine virtuelle Drehzahl anzuzeigen, die der Verbrennungsmotor bei einem bestimmten Zustand des Kraftfahrzeuges 10 hätte, und zwar, während das Fahrzeug 10 rein elektromotorisch angetrieben wird.
  • Die Steuereinrichtung 50 ist dazu ausgelegt, die zweite Antriebseinheit 16 so anzusteuern, dass das von der elektrischen Maschinenanordnung 34 abgegebene Drehmoment bei rein elektromotorischem Antrieb in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 10 und von der in dem Stufengetriebe 20 eingerichteten Gangabstufung und/oder von der eingelegten Gangstufe so gesteuert wird, dass das hierdurch erzielte Antriebsverhalten dem Antriebsverhalten der ersten Antriebseinheit 14 entspricht.
  • Mit anderen Worten wird bei rein elektromotorischem Antrieb ein Fahrverhalten erzeugt, das im Wesentlichen dem Fahrverhalten entspricht, wenn das Fahrzeug rein verbrennungsmotorisch angetrieben oder aber im gemischten Betrieb (Hybridbetrieb) betrieben würde.
  • Hierdurch ist es möglich, dass das Fahrzeug zwischen den verschiedenen Betriebsmodi wechselt, ohne dass sich für den Fahrer ein unterschiedliches Fahrverhalten ergibt. Dies führt zu einem höheren Komfort des Antriebsstranges 12.
  • Bevorzugt sind, wie in 1 gezeigt, die Gangstufen des Stufengetriebes 20 manuell wählbar, wobei der Fahrer des Kraftfahrzeuges 10 bei rein elektromotorischem Antrieb dazu angeregt wird, eine der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 10 angepasste Gangstufe manuell auszuwählen.
  • Bei dem Stufengetriebe 20 kann es sich bei dieser Ausführungsform um ein manuelles Schaltgetriebe handeln, bei dem die Gangstufen nur manuell mittels des Wählhebels 22 ausgewählt werden können. Alternativ kann es sich bei dem Stufengetriebe 20 um ein automatisches Getriebe handeln, bei dem die Gangstufen automatisch oder aber manuell mittels eines Wählhebels 22 gewählt werden können.
  • Um bei rein elektromotorischem Antrieb zu gewährleisten, dass in dem Stufengetriebe 20 immer eine passende Gangstufe eingelegt ist, die es ermöglicht, die erste Antriebseinheit 14 zum Einrichten eines gemischten Betriebes zuzuschalten, wird der Fahrer bei dem gezeigten Antriebsstrang 12 durch nachstehend beschriebene Verfahren dazu angeregt, die Gangstufen manuell nachzuführen, obgleich das Fahrzeug rein elektromotorisch fährt. Es ist dabei bevorzugt, dass der Fahrer die Gangstufen wie bei einem Handschaltgetriebe ein- und auslegt, wobei er vor einem Gangwechsel die Reibkupplung mit dem Kupplungsfuß öffnet und nach dem Gangwechsel wieder schließt. Das Fahrgefühl kann dabei durch den elektromotorischen Antrieb nachgebildet werden, insbesondere, wenn der Kupplungssensor 53 nicht nur die Offen- und die Schließposition der Reibkupplung 24 sondern auch die dazwischen liegenden Positionen (wie etwa den Schleifpunkt) erfasst.
  • Das Anregen der Gangnachführung kann beispielsweise durch eine der Anzeigen 58, 60, 62 erfolgen. Vorzugsweise wird dem Fahrer des Kraftfahrzeuges 10 bei rein elektromotorischem Antrieb dabei eine virtuelle Drehzahl akustisch oder optisch angezeigt, die der Verbrennungsmotor aufgrund der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges 10 und der in dem Stufengetriebe 20 eingelegten Gangstufe hätte.
  • Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Anregung des Fahrers zur korrekten manuellen Auswahl einer Gangstufe durch geeignete Steuerung des von der elektrischen Maschinenanordnung 34 abgegebenen Drehmomentes erfolgen.
  • Insbesondere kann dies dadurch erfolgen, dass das von der elektrischen Maschinenanordnung 34 abgegebene Drehmoment bei Annäherung der Fahrzeuggeschwindigkeit an eine Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle oder bei Erreichen dieser Schwelle reduziert wird, um den Fahrer dazu anzuregen, von der eingelegten Gangstufe in die folgende Gangstufe zu wechseln.
  • Ein solches Beispiel ist in 2 gezeigt. 2 zeigt ein Diagramm 66 von Drehmoment bzw. Zugkraft F über der Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeuges 10. Dabei ist in dem Diagramm 66 zum einen eine Zugkraftkennlinie 68 der ersten Antriebseinheit 14 gezeigt. Die Zugkraftkennlinie 68 ergibt sich durch die Charakteristik der Kombination von Verbrennungsmotor 18 und Stufengetriebe 20. Man erkennt, dass bei eingelegter Gangstufe 1 ein hohes Drehmoment M (bzw. eine hohe Zugkraft F) auf die angetriebene Achse 27 übertragen werden kann, dies jedoch nur bis zu einer bestimmten Geschwindigkeit.
  • Die entsprechenden Zugkraftkurven für die Gangstufen 2, 3 und 4 sind in 2 ebenfalls dargestellt. Diese Darstellung ist rein schematischer Art und nur der Übersichtlichkeit halber auf vier Gangstufen begrenzt. Es versteht sich, dass das Stufengetriebe 20 eine größere Anzahl von Gangstufen aufweisen kann.
  • In 2 ist bei 70 ferner die Kennlinie von Drehmoment der elektrischen Maschinenanordnung 34 über der Geschwindigkeit V des Kraftfahrzeuges 10 gezeigt. Man erkennt, dass die elektrische Maschinenanordnung 34 bereits bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit V = 0 ihr höchstes Drehmoment abgeben kann, das dann mit zunehmender Geschwindigkeit abfällt. Man sieht in 2 anhand des Zugkraftdiagramms 68 auch, dass der Verbrennungsmotor eine bestimmte Leerlaufdrehzahl LL benötigt, um Antriebsleistung zu erzeugen.
  • Wenn die zweite Antriebseinheit 16 so betrieben würde, dass die elektrische Maschinenanordnung 34 immer ihr maximales verfügbares Drehmoment abgeben würde, wie es vom Fahrer angefordert wird, würde sich bei rein elektromotorischem Antrieb ein völlig anderes Fahrverhalten ergeben als bei einem Antrieb mit Verbrennungsmotor. Ferner könnte eine Situation auftreten, bei der das Fahrzeug eine Geschwindigkeit erreicht, die nicht von der Kennlinie der in dem Stufengetriebe 20 eingelegten Gangstufe erfasst wird. Bei Verwendung eines manuellen Schaltgetriebes könnte die erste Antriebseinheit 14 folglich nicht ohne Weiteres während des rein elektromotorischen Betriebes zugeschaltet werden.
  • Demzufolge wird, wie es in 2 durch eine Begrenzungskennlinie 72 gezeigt ist, eine Mehrzahl von Fahrzeuggeschwindigkeitsschwellen in Form von Hochschaltschwellen HS1, HS2, HS3, ... definiert. Die Hochschaltschwelle HS1 entspricht vorzugsweise dem maximal möglichen Drehmoment der ersten Antriebseinheit 14 bei eingelegter Gangstufe 1. In entsprechender Weise entspricht die zweite Hochschaltschwelle HS2 dem maximalen Drehmoment der ersten Antriebseinheit 14 bei eingelegter Gangstufe 2. Die Hochschaltschwelle 3 entspricht dem maximalen Drehmoment der Antriebseinheit 14 bei eingelegter Gangstufe 3, usw.
  • Durch die Begrenzungskennlinie 72 wird dann, wenn in dem Stufengetriebe 20 die Gangstufe 1 eingelegt wird und das Fahrzeug bei einem Beschleunigungsvorgang die Hochschaltschwelle HS1 erreicht, eine Begrenzung des von der elektrischen Maschinenanordnung 34 abgegebenen Drehmomentes eingerichtet, die signifikant ist und aus Gründen einer übersichtlicheren Darstellung in 2 als Drehmoment Null angedeutet ist. Demzufolge verliert der Fahrer bei rein elektromotorischem Antrieb bei Erreichen der ersten Hochschaltschwelle HS1 Zugkraft und wird hierdurch angeregt, in dem Stufengetriebe 20 die Gangstufe 2 einzulegen. Sobald dies der Fall ist, wird die Drehmomentbegrenzung der elektrischen Maschinenanordnung 34 wieder aufgehoben. Erst wenn die zweite Hochschaltschwelle HS2 während des Beschleunigungsvorganges erreicht wird, wird das Drehmoment wieder begrenzt, um den Fahrer anzuregen, in die Gangstufe 3 zu schalten, usw.
  • 3 zeigt ein Diagramm 66' einer abgewandelten Ausführungsform eines solchen Ansteuerungsverfahrens. Hierbei sind ebenfalls Hochschaltschwellen HS1, HS2, HS3, HS4, HS5 eingerichtet. Zumindest für die Hochschaltschwellen HS1, HS2, HS3, HS4, also für die unteren Gangstufen, wird das von der elektrischen Maschinenanordnung 34 abgegebene Drehmoment nicht schlagartig bei Erreichen der jeweiligen Schwelle auf Null begrenzt sondern degressiv bzw. allmählich verringert, um den Fahrer frühzeitig dazu anzuregen, in den nächst höheren Gang zu schalten.
  • Die entsprechende Drehzahlbegrenzungskennlinie ist in 3 mit 72' bezeichnet. Die Zugkraftkennlinie 68 der ersten Antriebseinheit 14 ist in 3 mit 68' bezeichnet.
  • Während die Begrenzungskennlinien 72 bzw. 72' der 2 und 3 für Hochschaltvorgänge bei Beschleunigungsvorgängen des Kraftfahrzeuges 10 ausgelegt sind, zeigt 4 ein Diagramm 74, bei dem eine Begrenzungskennlinie 76 für Rückschaltvorgänge bei Verringerung der Geschwindigkeit zu sehen ist.
  • Die Begrenzungskennlinie 76 ist eingerichtet mit einer Mehrzahl von Rückschaltschwellen RS1, RS2, RS3, RS4. Wenn die Geschwindigkeit V des Fahrzeuges 10 abnimmt, wird bei Erreichung einer jeweiligen Rückschaltschwelle RS das Drehmoment der elektrischen Maschinenanordnung 34 begrenzt, um den Fahrer dazu anzuregen, einen Gang herunterzuschalten. Die Rückschaltschwellen RS sind, bezogen auf die jeweiligen Gangkennlinien der Zugkraftkennlinie 68 der ersten Antriebseinheit 14, so angeordnet, dass sie im Bereich einer unteren Grenze der jeweiligen Gangkennlinien 1, 2, 3, 4 angeordnet sind. In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass in 4 zwecks einer übersichtlicheren Darstellung die jeweiligen Gangkennlinien 1, 2, 3, 4 in Richtung der Geschwindigkeit V nicht einander überschneidend dargestellt sind, was für einen ordnungsgemäßen Betrieb des Verbrennungsmotors 18 notwendig ist. In Realität sehen die jeweiligen Gangkennlinien 1, 2, 3, 4 eher so aus wie die entsprechenden Kennlinien der 2 oder 3.
  • 5 zeigt ein weiteres Diagramm 80, in dem für einen Schubbetrieb der ersten Antriebseinheit 14 das gangabhängige Motorbremsmoment in Form einer Schubkraftkennlinie 82 dargestellt ist. Die Generatorkennlinie der elektrischen Maschinenanordnung 34 ist bei 84 gezeigt. Um während eines rein elektromotorischen Antriebes auch einen Schubbetrieb, wenn also der Fahrer beispielsweise vom Gas geht, mit einem Verhalten zu erzeugen, das dem eines Verbrennungsmotors entspricht, wird bei Rücknahme einer Momentenanforderung durch den Fahrer jeweils ein gangabhängiges Schubmoment mittels der elektrischen Maschinenanordnung 34 erzeugt, das der Schubkraftkennlinie 82 der ersten Antriebseinheit 14 entspricht. Dies ist in 5 durch einen Pfeil 86 angedeutet, bei dem die Generatorkennlinie 84 der elektrischen Maschinenanordnung 34 auf die Schubkraftkennlinie 82 übergeht.
  • In 5 sind ferner Rückschaltschwellen RS1 ... RS5 gezeigt, die den Rückschaltschwellen der 4 entsprechen können. Wenn im Schubbetrieb die untere Drehzahlgrenze einer Gangkennlinie der Schubkraftkennlinie 82 erreicht wird, wird der Fahrer durch akustische oder optische Maßnahmen angeregt, einen Gang herunter zu schalten. Ferner kann dies durch eine Veränderung des Generatormomentes erfolgen, beispielsweise durch eine Erhöhung des Schubmomentes. Alternativ hierzu ist es auch möglich, bei Erreichen der unteren Grenze der jeweiligen Gangkennlinie durch die elektrische Maschinenanordnung 34 eine Schwingung in den Antriebsstrang 12 einzuleiten, wie es in 6 bei 90 gezeigt ist.
  • Hierdurch wird ein ”Ruckeln” simuliert, das entstehen würde, wenn man bei rein verbrennungsmotorischem Antrieb an die untere Grenze einer jeweiligen Gangkennlinie kommen würde.
  • Die obigen Ausführungsformen sind generell auch darstellbar, ohne in der ersten Antriebseinheit einen Freilauf 25 vorzusehen.
  • Der Vorteil des Bereitstellens eines solchen Freilaufes 25 ergibt sich insbesondere anhand der Diagramme der 7.
  • In 7 sind Zeitablaufdiagramme gezeigt, anhand derer ein Anfahrvorgang in der rein elektromotorischen Betriebsart sowie ein Übergang von der rein elektromotorischen Betriebsart in eine gemischte Betriebsart gezeigt sind.
  • Ein oberes Diagramm zeigt dabei die Drehzahl nEM der elektrischen Maschinenanordnung und die Drehzahl nVM des Verbrennungsmotors jeweils standardisiert unter Berücksichtigung etwaiger Übersetzungsverhältnisse im Stufengetriebe etc. Ein weiteres Diagramm zeigt die Betätigung der Reibkupplung 24 zwischen einem offenen Zustand O und einem geschlossenen Zustand G. Ein weiteres Diagramm zeigt den Schaltzustand des Freilaufes 25 zwischen einem offenen Zustand O, bei dem ein Ausgangsglied des Freilaufes schneller rotieren kann als ein Eingangsglied des Freilaufes und einem Sperrzustand S, bei dem der Freilauf gesperrt bzw. verriegelt ist, so dass dessen Eingangsglied und Ausgangsglied starr miteinander gekoppelt sind. Schließlich zeigt ein weiteres Diagramm den Zustand des Stufengetriebes 20.
  • Es wird zunächst ein Anfahrvorgang erläutert. Zu einem Zeitpunkt t0 wird dabei zunächst die Kupplung 24 von ihrem normalerweise geschlossenen Zustand G geöffnet. Zu einem Zeitpunkt t1 wird anschließend die Gangstufe 1 in dem Stufengetriebe 20 eingelegt. Zu einem Zeitpunkt t2 wird die Kupplung 24 wiederum geschlossen. Hierbei ist der Verbrennungsmotor noch nicht gestartet, so dass dessen Drehzahl nVM Null ist.
  • Mit dem erneuten Schließen der Kupplung 24 wird Antriebsleistung von der zweiten Antriebseinheit erzeugt, so dass die Drehzahl nEM ansteigt und das Fahrzeug anfährt.
  • Das Einlegen der Gangstufe 1 (mit dem vorherigen Öffnen der Kupplung 24) ist vorzugsweise eine Voraussetzung dafür, dass die zweite Antriebseinheit in Betrieb gesetzt wird. Hierdurch ist gewährleistet, dass auch bei einem rein elektromotorischen Betrieb zunächst die richtige Gangstufe eingelegt ist, so dass ein Zuschalten des Verbrennungsmotors schnell erfolgen kann. Es versteht, dass dann, wenn die Drehzahl nEM ansteigt, so dass eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle erreicht wird, vorzugsweise das Drehmoment der elektrischen Maschinenanordnung 34 so geregelt wird, wie es in 2 bis 6 gezeigt ist, so dass der Fahrer angeregt wird, gegebenenfalls in eine weitere Gangstufe zu wechseln.
  • Im Fall der 7 ist ferner dargestellt, dass noch während des Fahrens in einem Bereich der Gangstufe 1 zu einem Zeitpunkt t3 ein Zuschalten der ersten Antriebseinheit erforderlich wird (beispielsweise aufgrund eines niedrigen Ladezustandes des Energiespeichers der zweiten Antriebseinheit 16 oder aufgrund einer erhöhten Leistungsanforderung). Zum Zeitpunkt t3 wird folglich der Verbrennungsmotor 18 gestartet, so dass dessen Drehzahl nVM zunächst eine Leerlaufdrehzahl LL erreicht. Anschließend wird die Drehzahl des Verbrennungsmotors vergleichsweise schnell hochgeregelt, bis diese zum Zeitpunkt t4 eine Drehzahl erreicht, die der Drehzahl nEM der elektrischen Maschinenanordnung 34 entspricht. Zu diesem Zeitpunkt entfaltet der Freilauf 25 seine Wirkung und das Fahrzeug 10 wird ab dem Zeitpunkt t4 im gemischten Betrieb angetrieben, und zwar sowohl mittels der elektrischen Maschinenanordnung 34 als auch mittels des Verbrennungsmotors 18. Zu einem anschließenden Zeitpunkt t5 kann der Freilauf 25 dann gesperrt (verriegelt) werden, so dass während des gemischten Betriebes sowohl Zug- als auch Schubmomente von dem Verbrennungsmotor 18 auf die angetriebenen Räder übertragen werden können.
  • In den folgenden 8 bis 10 sind weitere alternative Formen von Antriebssträngen 12 gezeigt, die generell hinsichtlich Aufbau und Funktionsweise dem Antriebsstrang 12 der 1 entsprechen. Gleiche Elemente sind daher mit gleichen Bezugsziffern versehen. Im Folgenden werden im Wesentlichen die Unterschiede erläutert.
  • So zeigt 8 eine Variante des Antriebsstranges der 1. Bei dieser Ausführungsform ist anstelle einer einzelnen Trennkupplung zwischen dem Stufengetriebe 20 und dem Verteilergetriebe 26 eine sogenannte Twin-Kupplungsanordnung vorgesehen. Die Twin-Kupplungsanordnung beinhaltet eine erste Reibkupplung 24L und eine zweite Reibkupplung 24R, deren Eingangsglieder jeweils mit dem Ausgang des Stufengetriebes 20 verbunden sind. Die Ausgangsglieder der zwei Trennkupplungen 24L, 24R sind mit den jeweiligen angetriebenen Rädern 28L, 28R verbunden. Bei dieser Ausführungsform ist ein Verteilergetriebe 26 nicht notwendig. Vielmehr sind die zwei Reibkupplungen 24L, 24R unabhängig voneinander ansteuerbar. Bei einem Anfahrvorgang werden die beiden Reibkupplungen 24L, 24R im Wesentlichen gleichzeitig geschlossen. Im Fahrbetrieb kann das von den Trennkupplungen 24L, 24R übertragene Drehmoment unterschiedlich eingestellt werden, beispielsweise bei einer Kurvenfahrt, um ein ”Active Yaw-Verhalten” zu erzeugen.
  • Auch bei dieser Ausführungsform kann optional eine zusätzliche Reibkupplung 24' zwischen dem Verbrennungsmotor 18 und dem Stufengetriebe 20 vorgesehen sein.
  • Auch bei der Variante der ersten Antriebseinheit 14 der 8 ist es möglich, eine Freilaufeigenschaft zu integrieren. In diesem Fall sind ein erster Freilauf 25L und ein zweiter Freilauf 25R vorgesehen, die in 8 schematisch angedeutet sind und jeweils in Richtung des Leistungsflusses gesehen hinter den Reibkupplungen 24L, 24R angeordnet werden können.
  • Die Reibkupplungen 24L, 24R können theoretisch manuell betätigbar sein, sind jedoch vorzugsweise automatisiert betätigbar.
  • In 9 ist eine Variante eines Antriebsstranges 12 dargestellt, bei der die erste Antriebseinheit 14 und die zweite Antriebseinheit 16 dieselbe Achse des Kraftfahrzeuges 12 antreiben, also entweder die Achse 27 oder die Achse 43 über ein Verteilergetriebe 26 bzw. 42.
  • Bei der Variante der 9 ist eine Anfahr- und Trennkupplung (Reibkupplung) 24 zwischen dem Verbrennungsmotor 18 und dem Stufengetriebe 20 vorgesehen. Die Reibkupplung 24 ist dabei manuell betätigbar. Auch das Stufengetriebe 20 ist manuell betätigbar. Zwischen dem Stufengetriebe 20 und dem Verteilergetriebe 26/42 ist ein Freilauf 25 vorgesehen.
  • In 10 ist eine weitere Variante eines Antriebsstranges 12 gezeigt, der generell der Variante der 9 entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist jedoch der Freilauf 25 zwischen der Reibkupplung 24 und dem Stufengetriebe 20 angeordnet. Bei beiden Varianten der 9 und 10 ist ein Ausgang der zweiten Antriebseinheit 16 ebenfalls mit dem Verteilergetriebe 26/42 verbunden.
  • Sofern die erste Antriebseinheit 14 mit einem Freilauf 25 ausgestattet ist, so ist dieser vorzugsweise umschaltbar ausgebildet. Zu diesem Zweck ist der Freilauf 25 vorzugsweise mit der Steuereinrichtung 50 bzw. einem Aktuator verbunden. Bei den Ausführungsformen der 1 bis 9 ist der Freilauf 25 dabei vorzugsweise zwischen drei Positionen umschaltbar, einsschließlich einer ersten Position, in der der Freilauf offen ist, so dass ein Ausgangsglied des Freilaufes in einer ersten Drehrichtung schneller rotieren kann als ein Eingangsglied des Freilaufes. In einer zweiten Position ist der Freilauf gesperrt (verriegelt), so dass das Eingangsglied starr mit dem Ausgangsglied verbunden ist. In einer dritten Position ist ein Ausgangsglied des Freilaufes in einer zweiten Drehrichtung schneller rotierbar als ein Eingangsglied des Freilaufes, wobei die zweite Drehrichtung entgegengesetzt ist zu der ersten Drehrichtung. Die dritte Position wird vorzugsweise dann verwendet, wenn in dem Stufengetriebe 20 ein Rückwärtsgang eingelegt ist.
  • Bei der Ausführungsform der 10 ist der Freilauf 25 in Richtung des Leistungsflusses gesehen vor dem Stufengetriebe 20 angeordnet, so dass bei dieser Ausführungsform der Freilauf 25 vorzugsweise nur zwischen der ersten und der zweiten Position umschaltbar ausgebildet sein sollte. Die Drehrichtungsumkehr zum Einrichten eines Rückwärtsganges wird in Leistungsflussrichtung gesehen erst hinter dem Freilauf 25 eingerichtet.
  • Ferner versteht sich, dass die Ausführungsformen von ersten Antriebseinheiten 14 der 8 bis 10 bei dem Antriebsstrang der 1 alternativ zu der dort dargestellten ersten Antriebseinheit 14 verwendet werden können.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007052261 A1 [0006]
    • DE 19919454 A1 [0007]

Claims (10)

  1. Antriebsstrang (12) für ein Kraftfahrzeug (10), mit einer ersten Antriebseinheit (14), die einen Verbrennungsmotor (18) aufweist und dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse (27) des Kraftfahrzeuges (10) anzutreiben, und einer zweiten Antriebseinheit (16), die eine elektrische Maschinenanordnung (34) aufweist, die dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse (43) des Kraftfahrzeuges (10) anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verbrennungsmotor (18) und der dem Verbrennungsmotor (18) zugeordneten Achse (27) ein Freilauf (25) angeordnet ist.
  2. Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (25) zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position umschaltbar ausgebildet ist, wobei der Freilauf (25) in der ersten Position offen ist, so dass ein Ausgangsglied des Freilaufes (25) in einer ersten Drehrichtung schneller rotieren kann als ein Eingangsglied des Freilaufes (25), und wobei der Freilauf in der zweiten Position gesperrt ist.
  3. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinheit (14) ein Stufengetriebe (20) aufweist, wobei der Freilauf (25) zwischen dem Verbrennungsmotor (18) und dem Stufengetriebe (20) angeordnet ist.
  4. Antriebsstrang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinheit (14) ein Stufengetriebe (20) aufweist, wobei der Freilauf (25) zwischen dem Stufengetriebe (20) und der zugeordneten Achse (27) angeordnet ist.
  5. Antriebsstrang nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Freilauf (25) in eine dritte Position umschaltbar ausgebildet ist, in der ein Ausgangsglied des Freilaufes (25) in einer zweiten Drehrichtung schneller rotieren kann als ein Eingangsglied des Freilaufes (25).
  6. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinheit (14) ein Stufengetriebe (20) und eine Reibkupplung (24) aufweist, die in Richtung des Leistungsflusses vor dem Freilauf (25) angeordnet ist.
  7. Antriebsstrang nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Antriebseinheit (14) ein Stufengetriebe (20) und eine Reibkupplung (24) aufweist, wobei das Stufengetriebe (20) und/oder die Reibkupplung (24) manuell betätigbar ist.
  8. Verfahren zum Ansteuern eines Antriebsstranges (12) für ein Kraftfahrzeug (10), der eine erste Antriebseinheit (14), die einen Verbrennungsmotor (18) aufweist und dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse (27) des Kraftfahrzeuges (10) anzutreiben, und eine zweite Antriebseinheit (16) aufweist, die eine elektrische Maschinenanordnung (34) aufweist, die dazu ausgelegt ist, wenigstens eine Achse (27; 43) des Kraftfahrzeuges (10) anzutreiben, wobei der Antriebsstrang (12) zumindest dazu ausgelegt ist, das Kraftfahrzeug (10) in einer ersten Betriebsart mittels der zweiten Antriebseinheit (16) rein elektromotorisch oder in einer zweiten Betriebsart mittels der ersten und der zweiten Antriebseinheit (14, 16) hybridisch anzutreiben, wobei zwischen dem Verbrennungsmotor (18) und der dem Verbrennungsmotor zugeordneten Achse (27) ein Freilauf (25) angeordnet ist, so dass ein Übergang von der ersten in die zweite Betriebsart durch die Wirkung des Freilaufes (25) erfolgen kann.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei vor einem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsart zunächst der Verbrennungsmotor (18) gestartet wird und anschließend auf eine Drehzahl gebracht wird, die der aktuellen Drehzahl der elektrischen Maschinenanordnung (34) entspricht.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste Antriebseinheit (14) ein Stufengetriebe (20) und eine Reibkupplung (24) aufweist, wobei das Stufengetriebe (20) und/oder die Reibkupplung (24) manuell betätigbar ist, und wobei die Reibkupplung (24) zumindest vor dem Übergang von der ersten in die zweite Betriebsart geschlossen wird.
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