DE102010034832A1 - Two-Mode-Hybrid-Antriebsstrang mit zwei Motoren/Generatoren - Google Patents

Two-Mode-Hybrid-Antriebsstrang mit zwei Motoren/Generatoren Download PDF

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Abstract

Ein hybrides elektromechanisches Getriebe, das mit mehreren Leistungsquellen zum Anfahren und Antreiben eines Fahrzeugs verbindbar ist, umfasst ein Ausgangselement und ein feststehendes Element. Das Getriebe umfasst auch einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz. Die Leistungsquellen umfassen eine Maschine, einen ersten Motor/Generator und einen zweiten Motor/Generator. Die Maschine, der erste Motor/Generator und der zweite Motor/Generator sind jeweils funktional mit dem ersten Planetenradsatz verbunden, und das Ausgangselement und der zweite Motor/Generator sind jeweils funktional mit dem zweiten Planetenradsatz verbunden. Derart ausgestaltet stellt das Getriebe sowohl einen Vorwärtsgang mit einer Übersetzung ins Langsame zum Anfahren des Fahrzeugs als auch einen Vorwärtsgang mit direktem Antrieb zum Antreiben des Fahrzeugs mit höheren Geschwindigkeiten bereit.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft einen hybriden elektromechanischen Antriebsstrang mit zwei Motoren/Generatoren.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Um ein effizienteres Fahrzeug herzustellen, kombinieren übliche Hybridfahrzeugantriebsstränge einen Elektromotor und eine herkömmliche Maschine. Drehmoment von der Maschine und dem Elektromotor wird typischerweise zu den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs über ein Getriebe kanalisiert. Der Wirkungsgrad eines Hybridfahrzeugantriebsstrangs steht typischerweise mit dem Prozentsatz der Zeit und durch welche Art von Antriebsbedingungen die Maschine zusätzlich zu oder anstelle des Elektromotors laufen gelassen werden muss, um das Fahrzeug mit Leistung zu beaufschlagen, in Beziehung.
  • Manche Hybridantriebsstränge wenden einen einzigen Elektromotor in Kombination mit der Maschine an. In derartigen Antriebssträngen steht der Getriebeausgang, und somit die Fahrzeuggeschwindigkeit, direkt mit den Drehzahlen und Drehmomenten der Maschine und des Elektromotors in Beziehung. Andere Hybridantriebsstränge wenden zwei Elektromotoren in Kombination mit der Maschine an, um das Fahrzeug mit Leistung zu beaufschlagen.
  • Ein Hybridantriebsstrang, der eine Maschine und zwei Elektromotoren benutzt, kann die Maschine und die Elektromotoren derart mit einem Getriebe verbinden, dass das Drehmoment und die Drehzahl der Maschine unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und der gewünschten Beschleunigung gewählt werden können. Eine derartige Steuerung der Maschine wird typischerweise erreicht, indem der einzelne Drehmomentbeitrag von den beiden Elektromotoren variiert wird. Somit kann ein Hybridantriebsstrang, der eine Maschine in Kombination mit zwei Elektromotoren benutzt, einen geeigneten Drehmomentbeitrag von der Maschine sowie den beiden Motoren bereitstellen und einen verbesserten Gesamtfahrzeugwirkungsgrad gewähren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Ein hybrides elektromechanisches Getriebe, das mit mehreren Leistungsquellen zum Anfahren und Antreiben eines Fahrzeugs verbindbar ist, ist vorgesehen und umfasst ein Ausgangselement und ein feststehendes Element. Das Getriebe umfasst auch einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz. Die Leistungsquellen umfassen einen ersten Motor/Generator, einen zweiten Motor/Generator und eine Maschine. Die Maschine, der erste Motor/Generator und der zweite Motor/Generator sind jeweils funktional mit dem ersten Planetenradsatz verbunden, und das Ausgangselement und der zweite Motor/Generator sind jeweils funktional mit dem zweiten Planetenradsatz verbunden. Derart ausgestaltet bietet das Getriebe zwei Vorwärtsübersetzungsverhältnisse oder -modi. Das Getriebe bietet ein niedriges Vorwärtsübersetzungsverhältnis, d. h. einen Vorwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame zum Anfahren des Fahrzeugs. Das Getriebe bietet auch ein Vorwärtsübersetzungsverhältnis mit einem direkten Antrieb, d. h. einen Vorwärtsmodus mit direktem Antrieb zum Antrieb des Fahrzeugs mit hohen Geschwindigkeiten.
  • Das Getriebe kann eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung und eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung umfassen. Der erste Planetenradsatz kann ein erstes, ein zweites und ein drittes Element umfassen, und gleichermaßen kann der zweite Planetenradsatz ein erstes, ein zweites und ein drittes Element umfassen. In einer derartigen Ausgestaltung ist die erste Drehmomentübertragungseinrichtung einrückbar, um das erste Element des zweiten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element festzulegen, und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung ist einrückbar, um eines von dem ersten, zweiten und dritten Element des zweiten Planetenradsatzes an einem anderen Element des zweiten Planetenradsatzes zu sperren.
  • Die Maschine kann funktional mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden sein, und das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes kann funktional mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden sein. Der erste Motor/Generator kann funktional mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden sein, und der zweite Motor/Generator kann funktional mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden sein. Das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes kann funktional mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden sein, und das Ausgangselement kann dann funktional mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden sein.
  • Wie offenbart kann das Getriebe den Vorwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame über Einrücken der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung und Ausrücken der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung bereitstellen. Zusätzlich kann das Getriebe den Direktantriebsmodus über Einrücken der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung und Ausrücken der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung bereitstellen.
  • Das Getriebe kann ferner eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung umfassen. In einem solchen Fall ist die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung einrückbar, um die Maschine an dem feststehenden Element festzulegen. Eine derartige Einrückung der dritten Drehmomentübertragungseinrichtung gestattet es, dass das Getriebe den Vorwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame und den Rückwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame zum Anfahren des Fahrzeugs über den ersten Motor/Generator und/oder den zweiten Motor/Generator bereitstellt. Eine jede von der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung, der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung und der dritten Drehmomentübertragungseinrichtung kann die Fähigkeit haben, Drehmoment in zwei Richtungen zu übertragen, und kann entweder als selektiv einrückbare Kupplung oder als eine Bremse ausgestaltet sein.
  • In dem Getriebe können die jeweiligen funktionalen Verbindungen der Leistungsquelle und der Motoren/Generatoren mit dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz eine gesteuerte Auswahl von Drehzahlen und Drehmomenten der Leistungsquelle und der Motoren/Generatoren zum Anfahren und Antreiben des Fahrzeugs erleichtern.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen leicht deutlich werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Hebeldiagrammdarstellung eines elektrisch verstellbaren Getriebes, das in einem Hybridantriebsstrang angewandt wird;
  • 1A ist eine schematische Hebeldiagrammdarstellung eines elektrisch verstellbaren Getriebes mit einer optionalen, die Maschine festlegenden Drehmomentübertragungseinrichtung;
  • 2 ist eine schematische Prinzipdiagrammdarstellung des Antriebsstrangs gemäß dem Hebeldiagramm von 1; und
  • 2A ist eine schematische Prinzipdiagrammdarstellung des Antriebsstrangs gemäß dem Hebeldiagramm von 1A.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche Bauteile beziehen, veranschaulicht 1 einen Hybridantriebsstrang 10. Der Hybridantriebsstrang 10 umfasst mehrere Leistungsquellen, die eine Brennkraftmaschine 12, einen ersten Elektromotor/Generator 14 und einen zweiten Elektromotor/Generator 16 umfassen, die alle mit einem ”elektrisch verstellbaren Getriebe” (EVT) verbunden sind, das allgemein mit dem Bezugszeichen 18 bezeichnet ist.
  • Wie es Fachleuten bekannt ist, bildet ein ”elektrisch verstellbares Getriebe” einen Getriebeplanetenradzug, der funktional mit einem jeden von der Maschine 12, dem ersten Motor/Generator 14 und dem zweiten Motor/Generator 16 verbunden ist. Das Kanalisieren jeweiliger Drehmomente der Maschine 12 und der beiden Motoren/Generatoren 14 und 16 zu unterschiedlichen Elementen des Planetenradzuges gestattet es, dass eine der Leistungsquellen den Betrieb von irgendwelchen der beiden anderen unterstützt oder ausbalanciert. Somit erlaubt die Kombination von einer Maschine 12 und zwei Motoren/Generatoren 14 und 16, die funktional mit dem EVT 18 verbunden sind, dass Drehzahlen und Drehmomente der Maschine und der Motoren/Generatoren unabhängig gesteuert und gewählt werden können, um das betreffende Fahrzeug effizienter mit Leistung zu beaufschlagen. Darüber hinaus können die Verbindungen des Hybridantriebsstrangs 10, die nachstehend ausführlicher beschrieben werden, eine Gesamtverringerung der Drehmomentanforderung von der Kombination des ersten und zweiten Motors/Generators 14 und 16 gestatten, während ein annehmbares Fahrzeugleistungsvermögen im Vergleich mit anderen Systemen gewährt wird.
  • Das EVT 18 umfasst zwei Planetenradsätze, die in 1 in einer Hebeldiagrammform dargestellt sind. Ein Hebeldiagramm ist eine schematische Darstellung der Bauteile einer mechanischen Einrichtung, wie eines Automatikgetriebes. Jeder einzelne Hebel stellt einen Planetenradsatz oder einen Außenzahnradsatz dar. In den Planetenradsatzhebeln sind die drei grundlegenden mechanischen Bauteile des Planetengetriebes jeweils durch einen Knoten dargestellt. Daher enthält ein einzelner Planetenradsatzhebel drei Knoten: einen für das Sonnenradelement, einen für das Planetenradträgerelement und einen für das Hohlradelement. Die relative Länge zwischen den Knoten jedes Planetenradsatzhebels kann dazu verwendet werden, das Hohlrad/Sonnenrad-Verhältnis jedes entsprechenden Zahnradsatzes darzustellen. Diese Hebelverhältnisse wiederum werden dazu verwendet, die Übersetzungsverhältnisse des Getriebes zu verändern, um geeignete Verhältnisse und eine geeignete Verhältnisprogression zu erreichen. Mechanische Kopplungseinrichtungen oder Verbindungen zwischen den Knoten der verschiedenen Planetenradsätze sind durch dünne, horizontale Linien veranschaulicht, und Drehmomentübertragungseinrichtungen, wie Kupplungen und Bremsen, sind als ineinander greifende Finger dargestellt. Wenn die Einrichtung eine Bremse ist, ist ein Satz der Finger festgelegt. Eine weitergehende Erläuterung des Formats, des Zwecks und der Verwendung von Hebeldiagrammen ist in der Druckschrift SAE Paper 810102, verfasst von Benford, Howard, und Leising, Maurice, "The Lever Analogy: A New Tool in Transmission Analysis" 1981, zu finden, die hierin durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
  • Ein Hebel des ersten Planetenradsatzes 20 umfasst einen ersten, zweiten und dritten Knoten A, B bzw. C. Die Knoten A, B und C stellen ein erstes, zweites und drittes Element des ersten Planetenradsatzes 20, bevorzugt ein Hohlradelement, ein Trägerelement und ein Sonnenradelement dar, obwohl nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge. Das EVT 18 umfasst auch einen zweiten Planetenradsatz 22, der einen vierten, fünften und sechsten Knoten D, E bzw. F umfasst. Analog zu Zahnradsatz 20 stellen die Knoten D, E und F ein erstes, zweites und drittes Element des zweiten Planetenradsatzes 22, bevorzugt ein Hohlradelement, ein Trägerelement und ein Sonnenradelement dar, obwohl wieder nicht notwendigerweise in dieser Reihenfolge.
  • Die Maschine 12, der erste Elektromotor/Generator 14 und der zweite Elektromotor/Generator 16 sind funktional mit dem EVT 18 über eine Eingangselementanordnung verbunden. Die Eingangselementanordnung von den Leistungsquellen liefert Drehmoment an das EVT 18. Die Eingangselementanordnung umfasst eine Ausgangswelle der Maschine 12, die als ein Eingangselement 24 dient, einen Rotor des zweiten Motors/Generators 16, der als ein Eingangselement 26 dient und einen Rotor des ersten Motors/Generators 14, der als ein Eingangselement 28 dient. Das Eingangselement 24 ist ausgestaltet, um Maschinendrehmoment an das EVT 18 zu liefern. Das Eingangselement 26 und das Eingangselement 28 sind jeweils ausgestaltet, um Drehmoment von dem zweiten Motor/Generator 16 bzw. dem ersten Motor/Generator 14 jeweils an das EVT 18 zu liefern. Der erste Knoten A ist ständig mit dem Eingangselement 24 verbunden, der zweite Knoten B ist ständig mit dem Eingangselement 26 verbunden, und der dritte Knoten C ist ständig mit dem Eingangselement 28 verbunden.
  • Ein erstes Verbindungselement 30 verbindet den zweiten Knoten B ständig mit dem sechsten Knoten F. Der vierte Knoten D ist selektiv mit einem feststehenden Element oder Gehäuse 32 des EVT 18 über eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung 34 verbunden, um dadurch den vierten Knoten festzulegen. Der zweite Knoten B ist selektiv mit dem vierten Knoten D mittels eines zweiten Verbindungselements 33 über eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 36 verbindbar. Die erste und zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 34 und 36 können als selektiv oder automatisch einrückbar ausgestaltet sein und können in der Lage sein, Drehmoment in zwei Richtung zu übertragen, wie es Fachleute verstehen werden. Allgemein bekannte Beispiele von Drehmomentübertragungseinrichtungen, die in der Lage sind, Drehmoment in zwei Richtungen zu übertragen, sind Kupplungen vom Reibplattentyp, Bremsen und Klauenkupplungen. Der fünfte Knoten E ist ständig mit dem Ausgangselement 38 verbunden, das Ausgangsdrehmoment zum Anfahren und Antreiben des Fahrzeugs bereitstellt.
  • Wie es Fachleute verstehen, weist der Antriebsstrang 10 zusätzlich eine elektrische Leistungsquelle (nicht gezeigt), wie eine oder mehrere Batterien, auf. Die Leistungsquelle ist funktional mit den Motoren/Generatoren 14 und 16 verbunden, so dass die Motoren/Generatoren Leistung an die Maschine 12 übertragen oder Leistung von dieser aufnehmen können. Obwohl es nicht gezeigt ist, umfasst der Antriebsstrang 10 auch einen Controller oder eine elektronische Steuereinheit (ECU). Der Controller ist funktional mit der elektrischen Leistungsquelle verbunden, um die Verteilung von Leistung von oder auf die Leistungsquelle zu steuern.
  • 1A zeigt einen Antriebsstrang 10A, der in jeder Hinsicht identisch mit dem in 1 gezeigten Antriebsstrang 10 ist, außer dass er eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung 37 aufweist, wobei alle identischen Elemente entsprechend nummeriert sind. Die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung 37 ist selektiv als eine Bremse einrückbar, um die Maschine 12 an dem feststehenden Element 32 festzulegen, um dadurch den ersten Knoten A festzulegen. Ähnlich wie die erste und zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 34 und 36 kann die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung 37 als selektiv oder automatisch einrückbar ausgestaltet sein und kann in der Lage sein, Drehmoment in zwei Richtungen zu übertragen.
  • 2 zeigt einen Antriebsstrang 110, der ein EVT 118 aufweist. Der Antriebsstrang 110 ist eine spezifische Ausführungsform eines in 1 gezeigten Antriebsstrangs 10. Das EVT 118 ist durch ein schematisches Prinzipdiagramm dargestellt, das spezifische Planetenradsatzverbindungen zeigt, die dem Hebeldiagramm von 1 entsprechen und von diesem widergespiegelt werden. Obwohl ein spezifischer Antriebsstrang 110 dargestellt ist, ist zu verstehen, dass die besondere Ausführungsform einfach beispielhafter Natur ist und andere Antriebsstranganordnungen innerhalb des Umfangs des Hebeldiagramms von 1 ebenso in Betracht gezogen werden.
  • Das EVT 118 benutzt zwei Differentialzahnradsätze, bevorzugt in der Natur eines ersten Planetenradsatzes 140 und eines zweiten Planetenradsatzes 150. Der erste Planetenradsatz 140 wendet ein Hohlradelement 142 an, das ein Sonnenradelement 144 umgibt. Ein Trägerelement 146 lagert drehbar mehrere Planetenräder, die kämmend mit sowohl dem Hohlradelement 142 als auch dem Sonnenradelement 144 in Eingriff stehen. Der erste Motor/Generator 14 ist ständig mit dem Sonnenradelement 144 verbunden. Die Maschine 12 ist ständig mit dem Hohlradelement 142 verbunden.
  • Der zweite Planetenradsatz 150 wendet ein Hohlradelement 152 an, das ein Sonnenradelement 154 umgibt. Ein Trägerelement 156 lagert drehbar mehrere Planetenräder, die kämmend mit sowohl dem Hohlradelement 152 als auch dem Sonnenradelement 154 in Eingriff stehen. Das Ausgangselement 38 ist ständig mit dem Trägerelement 156 verbunden. Ein Verbindungselement 130 verbindet das Trägerelement 146 ständig mit dem Sonnenradelement 154. Der zweite Motor/Generator 16 ist ständig mit dem Sonnenradelement 154 verbunden und ist dadurch auch ständig mit dem Trägerelement 146 verbunden. Das Verbindungselement 130 kann ein Bauteil oder separate Bauteile sein. Somit ist ein Element des Planetenradsatzes 140 ständig mit einem Element des Planetenradsatzes 150 über ein Verbindungselement 130 verbunden. Dementsprechend werden die Verbindung und Wechselwirkung zwischen den Planetenradsätzen 140 und 150 durch das in 1 dargestellte Hebeldiagramm widergespiegelt.
  • Das Hohlradelement 142 entspricht dem ersten Knoten A von 1. Das Trägerelement 146 entspricht dem zweiten Knoten B von 1. Das Sonnenradelement 144 entspricht dem dritten Knoten C von 1. Das Hohlradelement 152 entspricht dem vierten Knoten D von 1. Das Trägerelement 156 entspricht dem fünften Knoten E von 1. Das Sonnenradelement 154 entspricht dem sechsten Knoten F von 1 und ist ständig mit dem Trägerelement 146 verbunden, das auch als zweiter Knoten B bekannt ist. Wie es Fachleute leicht verstehen werden, ist das EVT 18 für eine Fahrzeugarchitektur mit Vorderradantrieb geeignet, da das Ausgangselement 38 sich an einer Stelle befindet, die gut für eine Queranordnung geeignet ist, wie sie bei Fahrzeuganwendungen mit Vorderradantrieb üblich ist.
  • Die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 134 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 152 mit dem feststehenden Element 132, z. B. dem Getriebegehäuse, festzulegen. Die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 136 ist selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 152 mit dem Sonnenradelement 154 zu verbinden, und auch um das Eingangselement 126 mit dem Hohlradelement 152 über ein Verbindungselement 133 zu verbinden. Die Drehmomentübertragungseinrichtungen 134 und 136 sind auf gleiche Weise wie entsprechende Drehmomentübertragungseinrichtungen 34 bzw. 36 von 1 einrückbar, um einen ersten und zweiten elektrisch verstellbaren Vorwärtsmodus herzustellen.
  • Der erste elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus des Antriebsstrangs 10, der in 1 gezeigt ist, ist eine Verbindung einer Übersetzung ins Langsame zwischen dem zweiten Motor/Generator 16 und dem Ausgangselement 38, die hergestellt wird, indem die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 34 eingerückt und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 36 ausgerückt wird. Der Vorwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame bietet ein vorteilhaftes niedriges Übersetzungsverhältnis, d. h. größer als 1:1 zwischen dem Eingangselement 26 und dem Ausgangselement 38, wodurch Drehmoment, das von dem zweiten Motor/Generator 16 entwickelt wird, vervielfacht wird, um zuzulassen, dass der zweite Motor/Generator auch ohne Zuhilfenahme der Maschine 12 das Fahrzeug angemessen anfährt. Der zweite elektrisch verstellbare Vorwärtsmodus ist eine direkte Antriebsverbindung zwischen dem zweiten Motor/Generator 16 und dem Ausgangselement 38, der hergestellt wird, indem die erste Drehmomentübertragungseinrichtung 34 ausgerückt und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung 36 eingerückt wird. Der Direktantriebs-Vorwärtsmodus stellt ein 1:1-Übersetzungsverhältnis zwischen dem Eingangselement 26 und dem Ausgangselement 38 her, wodurch zugelassen wird, dass das Drehmoment, das von dem zweiten Motor/Generator 16 entwickelt wird, höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten stützt.
  • 2A zeigt einen Antriebsstrang 110A, der ein EVT 118A aufweist, das in jeder Hinsicht identisch mit dem in 2 gezeigten Antriebsstrang 110 ist, außer dass er eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung 137 aufweist, wobei alle identischen Elemente entsprechend nummeriert sind. Der Antriebsstrang 110A ist eine spezifische Ausführungsform des in 1A gezeigten Antriebsstrangs 10A. Das EVT 118A ist durch ein schematisches Prinzipdiagramm dargestellt, das spezifische Planetenradsatzverbindungen darstellt, die dem Hebeldiagramm von 1A entsprechen und von diesem widergespiegelt werden. Obwohl ein spezifischer Antriebsstrang 110A dargestellt ist, ist zu verstehen, dass die besondere Ausführungsform einfach beispielhafter Natur ist und andere Antriebsstranganordnungen innerhalb des Umfangs des Hebeldiagramms von 1A auch in Betracht gezogen werden. Die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung 137 ist als Bremse auf gleiche Weise wie die entsprechende Drehmomentübertragungseinrichtung 37 von 1A einrückbar. Indem die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung 137 eingerückt wird und dadurch die Maschine 12 festgelegt wird, wird ermöglicht, dass das Getriebe 18A einen Vorwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame und einen Rückwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame zum Anfahren des Fahrzeugs über eine Kombination aus dem ersten Motor/Generator 14 und dem zweiten Motor/Generator 16 liefert.
  • Ein Fahrzeug, das den Antriebsstrang 10 oder 10A anwendet, kann aus Stillstand in dem Vorwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame angefahren und dann umgeschaltet werden, um in einem Vorwärtsmodus mit direktem Antrieb angetrieben zu werden und somit höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten zu stützen. Der zweite Motor/Generator 16 kann ausreichend bemessen sein, um ein mäßiges Drehmoment zu liefern, um das Fahrzeug in dem Vorwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame anzufahren sowie das Fahrzeug in dem Vorwärtsmodus mit direktem Antrieb des EVT 18 über einen breiten Bereich von Drehzahlen ohne Unterstützung von entweder dem ersten Motor/Generator 14 oder der Maschine 12 anzutreiben. In dem Fall, dass das Fahrzeug eine Drehzahl zu erzeugen oder eine Last zu ziehen hat, die die Leistungsfähigkeit des zweiten Motors/Generators 16 übersteigt, kann Drehmoment von dem ersten Motor/Generator 14 und/oder der Maschine 12 hinzugefügt werden, um den zweiten Motor/Generator zu unterstützen.
  • Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
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Claims (10)

  1. Hybrides elektromechanisches Getriebe, das mit mehreren Leistungsquellen zum Anfahren und Antreiben eines Fahrzeugs verbindbar ist, umfassend: ein Ausgangselement; ein feststehendes Element; und einen ersten Planetenradsatz und einen zweiten Planetenradsatz, wobei ein jeder von dem entsprechenden ersten und zweiten Planetenradsatz ein erstes, ein zweites und ein drittes Element umfasst; wobei die Leistungsquellen umfassen: einen ersten Motor/Generator; einen zweiten Motor/Generator; und eine Maschine; wobei: die Maschine, der erste Motor/Generator und der zweite Motor/Generator jeweils funktional mit dem ersten Planetenradsatz verbunden sind, und das Ausgangselement und der zweite Motor/Generator jeweils funktional mit dem zweiten Planetenradsatz verbunden sind, so dass das Getriebe sowohl einen Vorwärtsmodus mit einem Übersetzungsverhältnis ins Langsame zum Anfahren des Fahrzeugs als auch einen Vorwärtsmodus mit direktem Antrieb zum Antreiben des Fahrzeugs mit höheren Geschwindigkeiten bereitstellt.
  2. Getriebe nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung und eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung; wobei: die erste Drehmomentübertragungseinrichtung einrückbar ist, um das erste Element des zweiten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element festzulegen; und die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung einrückbar ist, um eines von dem ersten, zweiten und dritten Element des zweiten Planetenradsatzes an einem anderen Element des zweiten Planetenradsatzes zu sperren.
  3. Getriebe nach Anspruch 2, wobei: die Maschine funktional mit dem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist; der erste Motor/Generator funktional mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist; der zweite Motor/Generator funktional mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist; das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes funktional mit dem dritten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist; und das Ausgangselement funktional mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist.
  4. Getriebe nach Anspruch 2, wobei das Einrücken der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung und das Ausrücken der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung Drehmoment von zumindest einem von der Maschine, dem ersten Motor/Generator und dem zweiten Motor/Generator an das Ausgangselement überträgt und den Vorwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame bereitstellt.
  5. Getriebe nach Anspruch 2, wobei das Einrücken der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung und das Ausrücken der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung Drehmoment von zumindest einem von der Maschine, dem ersten Motor/Generator und dem zweiten Motor/Generator an das Ausgangselement überträgt und den Vorwärtsmodus mit direktem Antrieb bereitstellt.
  6. Getriebe nach Anspruch 2, das ferner eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung umfasst, wobei die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung einrückbar ist, um die Maschine an dem feststehenden Element ausreichend festzulegen, so dass das Getriebe einen Rückwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame zum Anfahren des Fahrzeugs über den ersten Motor/Generator und/oder den zweiten Motor/Generator bereitstellt.
  7. Getriebe nach Anspruch 2, wobei irgendeine von der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung, der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung und der dritten Drehmomentübertragungseinrichtung eine von einer selektiv einrückbaren Kupplung und einer selektiv einrückbaren Bremse ist, die in der Lage ist, Drehmoment in zwei Richtungen zu übertragen.
  8. Getriebe nach Anspruch 1, wobei die jeweiligen funktionalen Verbindungen der Maschine und der Motoren/Generatoren mit dem ersten und dem zweiten Planetenradsatz eine gesteuerte Auswahl von Drehzahlen und Drehmomenten der Maschine und der Motoren/Generatoren zum Anfahren und Antreiben des Fahrzeugs ermöglichen.
  9. Hybridantriebsstrang zum Anfahren und Antreiben eines Fahrzeugs, umfassend: eine Maschine; einen ersten Motor/Generator und einen zweiten Motor/Generator; ein elektrisch verstellbares Getriebe mit: einem Ausgangselement; einem feststehenden Element; einem ersten Planetenradsatz und einem zweiten Planetenradsatz, wobei ein jeder von dem entsprechenden ersten und zweiten Planetenradsatz ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweist; eine erste Drehmomentübertragungseinrichtung, eine zweite Drehmomentübertragungseinrichtung und eine dritte Drehmomentübertragungseinrichtung, wobei die erste Drehmomentübertragungseinrichtung einrückbar ist, um das erste Element des zweiten Planetenradsatzes an dem feststehenden Element festzulegen, die zweite Drehmomentübertragungseinrichtung einrückbar ist, um eines von dem ersten, zweiten und dritten Element des zweiten Planetenradsatzes an einem anderen Element des zweiten Planetenradsatzes zu sperren, und die dritte Drehmomentübertragungseinrichtung einrückbar ist, um die Maschine an dem feststehenden Element festzulegen; und wobei der erste Motor/Generator funktional zur Rotation mit dem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist, und der zweite Motor/Generator funktional zur Rotation mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist; das Ausgangselement funktional zur Rotation mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes verbunden ist; und der Antriebsstrang einen Vorwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame zum Anfahren des Fahrzeugs, einen Vorwärtsmodus mit direktem Antrieb zum Antreiben des Fahrzeugs mit höheren Geschwindigkeiten und einen Rückwärtsmodus mit einer Übersetzung ins Langsame zum Anfahren des Fahrzeugs über den ersten Motor/Generator und/oder den zweiten Motor/Generator umfasst.
  10. Hybridantriebsstrang nach Anspruch 9, wobei das Einrücken der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung und das Ausrücken der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung den Modus mit einer Übersetzung ins Langsame bereitstellt, und das Einrücken der zweiten Drehmomentübertragungseinrichtung und das Ausrücken der ersten Drehmomentübertragungseinrichtung den Modus mit direktem Antrieb bereitstellt.
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