DE102011085197A1 - Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben - Google Patents

Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben Download PDF

Info

Publication number
DE102011085197A1
DE102011085197A1 DE102011085197A DE102011085197A DE102011085197A1 DE 102011085197 A1 DE102011085197 A1 DE 102011085197A1 DE 102011085197 A DE102011085197 A DE 102011085197A DE 102011085197 A DE102011085197 A DE 102011085197A DE 102011085197 A1 DE102011085197 A1 DE 102011085197A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
switching
switching position
electric machine
combustion engine
internal combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011085197A
Other languages
English (en)
Inventor
Johannes Kaltenbach
Kai Bornträger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Priority to DE102011085197A priority Critical patent/DE102011085197A1/de
Publication of DE102011085197A1 publication Critical patent/DE102011085197A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/40—Controlling the engagement or disengagement of prime movers, e.g. for transition between prime movers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
    • B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K6/387—Actuated clutches, i.e. clutches engaged or disengaged by electric, hydraulic or mechanical actuating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/44—Series-parallel type
    • B60K6/445—Differential gearing distribution type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/48—Parallel type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/10—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of change-speed gearings
    • B60W10/11—Stepped gearings
    • B60W10/115—Stepped gearings with planetary gears
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18027—Drive off, accelerating from standstill
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
    • B60K6/38—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches
    • B60K2006/381—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the driveline clutches characterized by driveline brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/42—Clutches or brakes
    • B60Y2400/421—Dog type clutches or brakes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
    • F16H3/44—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion
    • F16H3/72—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously
    • F16H3/724—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion using gears having orbital motion with a secondary drive, e.g. regulating motor, in order to vary speed continuously using external powered electric machines
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Abstract

Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, mit einem die Elemente Hohlrad (9), Sonnenrad (10) und Steg (8) aufweisenden Planetengetriebe (4), wobei ein erstes Element dieser Elemente (8, 9, 10) des Planetengetriebes der Anbindung eines Verbrennungsmotors (1) des Hybridantriebs dient, und wobei ein zweites Element dieser Elemente (8, 9, 10) des Planetengetriebes der Anbindung einer elektrischen Maschine (2) eines Hybridantriebs dient, mit einer Kupplung (5), und mit einem Schaltelement (6), über welches ein drittes Element dieser Elemente (8, 9, 10) des Planetengetriebes in einer ersten Schaltstellung (A) an eine Getriebeeingangswelle (11) eines Getriebes (3) und in einer zweiten Schaltstellung (B) gehäuseseitig bzw. statorseitig ankoppelbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 8 mit einer solchen Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben derselben.
  • Aus der DE 199 34 696 A1 ist ein Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs bekannt, dessen Antriebsstrang einen Verbrennungsmotor und eine elektrische Maschine umfasst. Weiterhin umfasst der aus diesem Stand der Technik bekannte Antriebsstrang ein Getriebe, welches zwischen das Antriebsaggregat und einen Abtrieb des Antriebsstrangs geschaltet ist, wobei der Verbrennungsmotor, die elektrische Maschine und das Getriebe über eine ein Planetengetriebe und eine Kupplung umfassende Vorrichtung aneinander gekoppelt sind. Das Planetengetriebe umfasst als Elemente ein Hohlrad, ein Sonnenrad sowie einen Steg, wobei zwei dieser drei Elemente des Planetengetriebes über die Kupplung koppelbar sind, die dann als Überbrückungskupplung dient. Ein solcher Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs wird auch als elektrodynamisches Antriebssystem bezeichnet.
  • Mit einem solchen Antriebssystem ist ein definierter Funktionsumfang an einem Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs realisierbar. Es besteht jedoch Bedarf, den Funktionsumfang eines solchen Antriebstrangs zu erweitern.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine neuartige Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs sowie einen neuartigen Antriebstrang und Verfahren zum Betreiben derselben zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst ein Schaltelement, über welches ein drittes Element der Elemente des Planetengetriebes in einer ersten Schaltstellung an eine Getriebeeingangswelle eines Getriebes und in einer zweiten Schaltstellung gehäuseseitig bzw. statorseitig ankoppelbar ist.
  • Mit der hier vorliegenden Erfindung kann ein elektrodynamisches Antriebssystem in seinem Funktionsumfang erweitert werden, nämlich dadurch, dass der Antriebsstrang durch Umschalten des Schaltelements zwischen der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung zwischen unterschiedlichen Konfigurationen und damit Betriebsmodi überführt wird.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung dient in der ersten Schaltstellung des Schaltelements das Planetengetriebe als Überlagerungsgetriebe und der Verbrennungsmotor des Hybridantriebs ist mit der elektrischen Maschine desselben und der Getriebeeingangswelle des Getriebes über das Planetengetriebe unter Bereitstellung eines EDA-Betriebsmodus gekoppelt. In der der zweiten Schaltstellung des Schaltelements dient das Planetengetriebe als Konstantübersetzung und der Verbrennungsmotor des Hybridantriebs ist mit der elektrischen Maschine desselben unter Bereitstellung eines KSG-Betriebsmodus gekoppelt.
  • Die Erfindung lässt sich insbesondere bei solchen Fahrzeugen nutzen, die auf einen rein elektrischen Fahrbetrieb verzichten, bei welchen der Verbrennungsmotor des Hybridantriebs demnach nur im Stillstand des Hybridfahrzeugs oder bei geringen Fahrgeschwindigkeiten gestoppt bzw. still gesetzt wird. Die Vorteile der Erfindung kommen insbesondere dann voll zum Tragen, wenn der Verbrennungsmotor vor dem Anfahren des Hybridfahrzeugs gestartet wird und eine schnelle Fahrzeugreaktion erwünscht ist. Insbesondere eignet sich die Erfindung auch bei solchen Anwendungen eines Hybridfahrzeugs, bei welchen ein hoher elektrischer Energieverbrauch besteht, insbesondere ein hoher elektrischer Energieverbrauch von elektrischen Nebenverbrauchern, wie zum Beispiel einer elektrisch betriebenen Klimaanlage oder eines elektrisch betriebenen Kühlaggregats eines Kühlfahrzeugs. Der in der zweiten Schaltstellung des Schaltelements bereitstellbare KSG-Betriebsmodus ist für die elektrische Energieerzeugung besonders vorteilhaft, da in dieser Schaltstellung Verbrennungsmotor und elektrische Maschine unabhängig vom Zustand der Kupplung sowie des Getriebes ständig miteinander verbunden sind und so fahrsituationsunabhängig elektrische Energie erzeugt werden kann.
  • Vorzugsweise ist das dritte Element dieser Elemente des Planetengetriebes in einer dritten Schaltstellung des Schaltelements sowohl von der Getriebeeingangswelle als auch gehäuseseitig abkoppelbar ist, sodass das dritte Element frei drehen kann.
  • Dann, wenn das Schaltelement zusätzlich zu der ersten Schaltstellung für den EDA-Betriebsmodus und der zweiten Schaltstellung für den KSG-Betriebsmodus eine neutrale, dritte Schaltstellung aufweist, in welcher das dritte Element des Planetengetriebes frei drehen kann, kann die elektrische Maschine vollständig abgekoppelt werden, um zum Beispiel bei einer Konstantfahrt des Hybridfahrzeugs Nulllastverluste an der elektrischen Maschine zu vermeiden.
  • Der erfindungsgemäße Antriebsstrang ist in Anspruch 8 definiert.
  • Erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs sind in den Patentansprüchen 10, 11, 12, 13 und 14 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 ein Schema eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs zusammen mit einer Vorrichtung für einen solchen Antriebsstrang, wobei der Antriebsstrang der 1 einen Hybridantrieb bzw. ein Antriebsaggregat mit einem Verbrennungsmotor 1 und einer elektrischen Maschine 2 umfasst, wobei zwischen den Hybridantrieb bzw. das den Verbrennungsmotor 1 und die elektrischen Maschine 2 umfassende Antriebsaggregat und einen Abtrieb 12 ein Getriebe 3 geschaltet ist, welches vorzugsweise als automatisches bzw. automatisiertes Schaltgetriebe ausgeführt ist.
  • Zwischen das Antriebsaggregat bzw. den Hybridantrieb, der vom Verbrennungsmotor 1 und der elektrischen Maschine 2 bereitgestellt wird, und das Getriebe 3 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung für einen solchen Antriebsstrang geschaltet, wobei die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest ein Planetengetriebe 4, eine Kupplung 5 und ein Schaltelement 6 umfasst.
  • 1 zeigt auch einen dem Verbrennungsmotor 1 zugeordneten Torsionsdämpfer 7 zur Anbindung desselben ans Planetengetriebe 4.
  • Das Planetengetriebe 4 umfasst zumindest die Elemente Steg 8, Hohlrad 9 und Sonnenrad 10, wobei ein erstes Element dieser drei Elemente 8, 9 und 10 des Planetengetriebes 4 der festen Anbindung des Verbrennungsmotors 1 dient, und wobei ein zweites Element dieser drei Elemente 8, 9 und 10 des Planetengetriebes 4 der festen Anbindung der elektrischen Maschine 2 dient. Im Ausführungsbeispiel der 1 handelt es sich beim ersten Element, welches der festen Anbindung des Verbrennungsmotors 1 dient, um das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 4 und beim zweiten Element des Planetengetriebes 4, welches der festen Anbindung der elektrischen Maschine 2 dient, um das Sonnenrad 10 des Planetengetriebes 4.
  • Über das Schaltelement 6 ist ein drittes Element der drei Elemente 8, 9 und 10 des Planetengetriebes 4 in einer ersten Schaltstellung A des Schaltelements an die Getriebeeingangswelle 11 des Getriebes 3 ankoppelbar, wohingegen in einer zweiten Schaltstellung B des Schaltelements 6 das dritte Element der drei Elemente 8, 9 und 10 des Planetengetriebes 4 gehäuseseitig bzw. statorseitig ankoppelbar ist, wobei es sich in 1 bei diesem dritten Element des Planetengetriebes 4 um den Steg 8 des Planetengetriebes 4 handelt.
  • Im gezeigten Ausführungsbeispiel der 1 umfasst das Schaltelement 6 neben den beiden Schaltstellungen A und B eine weitere Schaltstellung, wobei in der weiteren Schaltstellung des Schaltelements 6 das dritte Element des Planetengetriebes 4, nämlich in 1 der Steg 8, sowohl von der Getriebeeingangswelle 11 abgekoppelt ist als auch gehäuseseitig abgekoppelt ist, sodass dann das dritte Element des Planetengetriebes 4, nämlich in 1 der Steg 8, frei drehen kann.
  • Wie bereits ausgeführt, ist in der ersten Schaltstellung A des Schaltelements 6 das dritte Element des Planetengetriebes, im gezeigten Ausführungsbeispiel der Steg 8, an die Getriebeeingangswelle 11 des Getriebes 3 gekoppelt. In dieser Schaltstellung A des Schaltelements 6 dient das Planetengetriebe 7 als Überlagerungsgetriebe, in welchem der Verbrennungsmotor 1 und die elektrische Maschine 2 über das Planetengetriebe 4 an die Getriebeeingangswelle 11 des Getriebes 3 ankoppelbar sind. In dieser Schaltstellung A kann ein EDA-Betriebsmodus bzw. ein Betriebsmodus eines elektrodynamischen Antriebssystems bereit gestellt werden. In der zweiten Schaltstellung B des Schaltelements 6 ist das dritte Element der Elemente des Planetengetriebes 4, im gezeigten Ausführungsbeispiel der Steg 8, gehäuseseitig bzw. statorseitig angebunden, wobei in dieser zweiten Schaltstellung B das Planetengetriebe als Konstantübersetzung dient. In der zweiten Schaltstellung B wird ein KSG-Betriebsmodus bzw. ein Betriebsmodus eines Kurbelwellenstartergenerators bereit gestellt. Durch Schalten des Schaltelements 6 zwischen den Schaltstellungen A und B ist demnach der Antriebsstrang zwischen einer EDA-Konfiguration bzw. einem EDA-Betriebsmodus und einer KSG-Konfiguration bzw. einem KSG-Betriebsmodus umschaltbar.
  • In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Verbrennungsmotor 1 über die Kupplung 5 an die Getriebeeingangswelle 11 ankoppelbar. Es sei darauf hingewiesen, dass die Kupplung 5 im Sinne einer Überbrückungskupplung auch zwischen zwei Elemente des Planetengetriebes geschaltet sein kann. Bevorzugt ist jedoch die in 1 gezeigte Verschaltung der Kupplung 5 zwischen Getriebeeingangswelle 11 und Verbrennungsmotor 1.
  • Ebenfalls sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die Anbindung von Verbrennungsmotor 1, elektrischer Maschine 2 und Getriebeeingangswelle 11 an die Elemente des Planetengetriebes 4 auch von der in 1 gezeigten, bevorzugten Variante, in welcher der Verbrennungsmotor 1 an das Hohlrad 9, die elektrische Maschine 2 an das Sonnenrad 10 und die Getriebeeingangswelle 11 des Getriebes 3 über das Schaltelement 6 in der Schaltstellung A an den Steg 8 angekoppelt ist, unterschiedlich sein kann. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten Minus-Planetengetriebe kann auch ein Plus-Planetengetriebe zum Einsatz kommen.
  • Dann, wenn das Schaltelement 6 die Schaltstellung B einnimmt, ist der Steg 8 des Planetengetriebes 4 gehäuseseitig bzw. statorseitig eingebunden, wobei dann die elektrische Maschine 2 über eine vom Planetengetriebe 4 bereitgestellte Konstantübersetzung an den Verbrennungsmotor 1 angebunden ist. Durch diese Konstantübersetzung kann gewährleistet werden, dass zum Zustarten des Verbrennungsmotors 1 die elektrische Maschine 2 gegenüber solchen Systemen, bei welchen in einer KSG-Konfiguration bzw. einem KSG-Betriebsmodus die elektrische Maschine 2 und der Verbrennungsmotor 1 ohne Konstantübersetzung fest angebunden sind, weniger Moment benötigt. Daher kann die elektrische Maschine 2 auf ein geringeres, maximales Moment ausgelegt werden, wodurch Bauraum und Kosten reduziert werden können. Beim Rekuperieren kann die elektrische Maschine 2 schneller als der Verbrennungsmotor 1 drehen und kann daher mehr Leistung rekuperieren, als dies ohne die vom Planetengetriebe 4 bereitgestellte Konstantübersetzung möglich wäre. Beim Laden im Leerlauf kann mehr Leistung an der elektrischen Maschine 2 bereit gestellt werden, da die elektrische Maschine 2 schneller als der Verbrennungsmotor 1 dreht. Dadurch kann im Leerlauf ein elektrischer Energiespeicher über die elektrische Maschine 2 akustisch unauffällig und demnach leise geladen werden. Zum Anfahren des Hybridfahrzeugs kann dynamisch und ohne Zugkraftunterbrechung vom KSG-Betriebsmodus in den EDA-Betriebsmodus umgeschaltet werden, wodurch die Kupplung 5 als Anfahrelement entlastet wird.
  • Gegenüber der aus der DE 199 34 696 A1 bekannten EDA-Konfiguration besteht der Vorteil, dass der Start des Verbrennungsmotors 1 über die Übersetzung des Planetengetriebes 4 möglich ist, ohne dass am Getriebe 3 oder an einer Betriebsbremse des Hybridfahrzeugs ein Moment abgestützt werden müsste, da beim Starten des Verbrennungsmotors 1 das Schaltelement 6 die Schaltposition B einnimmt und Moment gehäuseseitig abstützt. Daher ist bei der Erfindung auch ein Starten des Verbrennungsmotors bei rollendem Hybridfahrzeug problemlos möglich. Ferner kann mit der Erfindung dann, wenn zum Starten des Verbrennungsmotors 1 das Schaltelement 6 die Schaltposition B einnimmt, über die Kupplung 5 ein Anfahrmoment aufgebracht werden, sodass nach einem Stillsetzen bzw. Stoppen des Verbrennungsmotors 1 zum Starten desselben eine Reaktionszeit verkürzt werden kann.
  • Dann, wenn der Verbrennungsmotor 1 still steht oder still gesetzt werden soll oder nach einem Stillsetzen gestartet werden soll, nimmt das Schaltelement 6 vorzugsweise die zweite Schaltposition bzw. Schaltstellung B ein oder wird in dieselbe überführt.
  • In der Schaltposition bzw. Schaltstellung B des Schaltelements 6 kann der Verbrennungsmotor 1 über die elektrische Maschine 2 jederzeit gestartet werden.
  • Ferner kann in der Schaltposition bzw. Schaltstellung B ein aktiver Stopp des Verbrennungsmotors 1 durchgeführt werden, nämlich dadurch, dass die elektrische Maschine 2 in der Schaltposition B des Schaltelements 6 den Verbrennungsmotor 1 aktiv abbremsen kann.
  • Ferner nimmt das Schaltelement 6 die Schaltposition bzw. Schaltstellung B insbesondere zum Rekuperieren, also zum Bremsen mit der elektrischen Maschine 2 ein, damit der Verbrennungsmotor 1 langsamer als die elektrische Maschine 2 dreht und demnach der Verbrennungsmotor 1 eine möglichst geringe Schleppleistung aufweist. Hiermit kann besonders effektiv rekuperiert werden.
  • Die dritte Schaltposition bzw. Schaltstellung, also die die neutrale Schaltposition bzw. Schaltstellung, nimmt das Schaltelement 6 insbesondere bei einer Konstantfahrt des Hybridfahrzeugs ein, nämlich dann, wenn generatorisch wenig Energie erzeugt werden muss. Hierdurch können Nulllastverluste an der elektrischen Maschine 2 vermieden bzw. reduziert werden. Ferner nimmt das Schaltelement 6 die neutrale Schaltposition bzw. Schaltstellung insbesondere in einem Fehlerfall ein, wenn also im elektrischen System eine Störung vorliegt. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn als elektrische Maschine 2 eine mit Permanentmagneten ausgestattete, elektrische Maschine zum Einsatz kommt. In diesem Fall kann dann ein Fahrbetrieb bei stillstehender elektrischer Maschine 2 erfolgen.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft weiterhin Verfahren zum Betreiben der oben beschriebenen Vorrichtung bzw. des oben beschriebenen Antriebsstrangs eines Hybridfahrzeugs. Auf die erfindungsgemäßen Verfahren wird nachfolgend im Detail eingegangen.
  • Ein erstes, erfindungsgemäßes Verfahren betrifft die Umschaltung des Schaltelements 6 von der ersten Schaltposition A, also von der EDA-Konfiguration bzw. vom EDA-Betriebsmodus, in die Schaltposition B, also in die KSG-Konfiguration bzw. in den KSG-Betriebsmodus, bei anfänglich offener Kupplung 5. In diesem Ausgangszustand, also bei geschlossener Schaltposition A am Schaltelement 6 und bei anfänglich geöffneter Kupplung 5, kann ein Anfahren im Betriebsmodus des elektrodynamischen Antriebssystems erfolgen, bis sich am Planetengetriebe 4 ein Blockumlauf einstellt, wobei dann die Kupplung 5 synchron geschlossen werden kann. Um nun von der Schaltposition A in die Schaltposition B zu wechseln, wird erfindungsgemäß zunächst die elektrische Maschine 2 vorzugsweise vollständig lastfrei gemacht und deren Last vollständig oder teilweise auf den Verbrennungsmotor 1 verlagert, sodass demnach die Schaltstellung A des Schaltelements 6 lastfrei wird und die Schaltstellung A lastfrei ausgelegt werden kann, nämlich derart, dass das Schaltelement 6 von der Schaltposition A in die neutrale Schaltposition überführt wird. Nachfolgend wird in einem drehzahlgeregelten Betrieb der elektrischen Maschine 2 das Schaltelement 6 bezogen auf die zweite Schaltstellung B synchronisiert, wobei nachfolgend die zweite Schaltstellung B eingelegt wird. Die Synchronisation des Schaltelements 6 bezogen auf die zweite Schaltstellung B bedeutet im gezeigten Ausführungsbeispiel, dass am Steg 8 eine Drehzahl von in etwa Null herrscht. Nach dem Einlegen der zweiten Schaltstellung B kann gegebenenfalls ein Lastaufbau an der elektrischen Maschine 2, zum Beispiel in einem generatorischen Betrieb derselben, erfolgen. Das Schaltverfahren zum Umschalten des Schaltelements 6 von der Schaltstellung A in die Schaltstellung B bei anfänglich offener Kupplung 5 verfügt über den Vorteil, dass das Umschalten ohne Zugkraftunterbrechung erfolgen kann, da der Verbrennungsmotor 1 bei geschlossener Kupplung 5 an der Getriebeeingangswelle 11 ein Moment bereit stellen kann.
  • Ein Schaltverfahren zur Umschaltung am Schaltelement 6 von der Schaltposition A in die Schaltposition B ohne Zugkraftunterbrechung bei anfänglich geöffneter Kupplung 5 kann zum Beispiel in einer Fahrsituation erforderlich sein, in welcher ein hoher elektrischer Energiebedarf bei gleichzeitig geringerem Bedarf an Fahrmoment besteht.
  • In diesem Fall ist es nicht möglich, beide Anforderungen bei geschlossener Schaltposition A und demnach im EDA-Betriebsmodus zu erfüllen. In diesem Fall ist ein zugkraftunterbrechungsfreier Wechsel in den KSG-Betriebsmodus und demnach in die Schaltposition B am Schaltelement 6 erforderlich. Dies ist zum Beispiel beim Dauerkriechen in der Ebene oder im Gefälle der Fall.
  • In diesem Fall erfolgt ein Umschalten von der Schaltposition A in die Schaltposition B vorzugsweise derart, dass bei anfänglich geschlossener Schaltposition A am Schaltelement 6, bei laufendem Verbrennungsmotor 1 und bei geöffneter Kupplung 5 zunächst die von der elektrischen Maschine 2 bereitstellte Last auf die anfänglich geöffnete Kupplung 5 übertragen wird, wozu die Kupplung 5 zumindest teilweise geschlossen und bei geringen Kriechgeschwindigkeiten schlupfend betrieben wird. Der Verbrennungsmotor 1 übernimmt das Antriebsmoment der elektrischen Maschine 2 vollständig, wobei nach vollständigem Momentabbau an der elektrischen Maschine 2 die Schaltstellung A des Schaltelements 6 lastfrei wird, sodass das Schaltelement 6 lastfrei von der ersten Schaltposition A in die neutrale Schaltposition überführt werden kann. Nachfolgend erfolgt über die elektrische Maschine 2 in einem drehzahlgeregelten Betrieb derselben die Synchronisation des Schaltelements 6 bezogen auf die zweite Schaltposition B, sodass nachfolgend die zweite Schaltposition B lastfrei eingelegt werden kann. Anschließend kann an der elektrischen Maschine 2 zum Beispiel im generatorischen Betrieb ein Lastaufbau erfolgen, wobei ein Kriechmoment weiter über die Kupplung 5 aufgebracht wird.
  • Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren betrifft die Umschaltung des Schaltelement 6 von der zweiten Schaltposition B in die erste Schaltposition A bei anfänglich geöffneter Kupplung 5, wobei dieses Schaltverfahren insbesondere dann vorkommen kann, um im Stillstand des Kraftfahrzeugs eine Anfahrt über das elektrodynamische Antriebssystem vorzubereiten. Im Ausgangszustand ist demnach die Schaltposition B am Schaltelement 6 geschlossen, die Kupplung 5 ist geöffnet und der Verbrennungsmotor 1 läuft. Zum Wechsel von der Schaltposition B in die Schaltposition A am Schaltelement 6 wird die elektrische Maschine 2 lastfrei gemacht, wobei nachfolgend die Schaltposition B ausgelegt und das Schaltelement 6 in die neutrale Schaltposition überführt wird. Darauffolgend wird über einen drehzahlgeregelten Betrieb der elektrischen Maschine 2 das Schaltelement 6 bezogen auf die Schaltstellung A synchronisiert und nachfolgend die Schaltposition A am Schaltelement 6 eingelegt, um nachfolgend einen Betrieb im EDA-Betriebsmodus zu ermöglichen.
  • Ferner schlägt die Erfindung eine Umschaltung des Schaltelements 6 von der Schaltposition B in die Schaltposition A bei anfänglich geschlossener Kupplung 5 vor, wobei diese Umschaltung insbesondere dann vorkommt, wenn das Hybridfahrzeug langsamer wird und gegebenenfalls anhält und anschließend erneut eine Anfahrt in der EDA-Konfiguration vorbereitet werden soll. Hierzu nimmt demnach der Antriebsstrang einen Ausgangszustand ein, in welchem die Schaltposition B am Schaltelement 6 geschlossen ist, und in welchem weiterhin die Kupplung 5 geschlossen ist. Zum Wechsel wird dann die elektrische Maschine 2 lastfrei gemacht und deren Last so weit wie möglich auf den Verbrennungsmotor 1 verlagert, wobei hierbei das Schaltelement 6 bezogen auf die Schaltposition B lastfrei wird, sodass nachfolgend die Schaltposition B lastfrei ausgelegt und das Schaltelement 6 in die neutrale Schaltposition überführt werden kann. Nachfolgend wird in einem drehzahlgeregelten Betrieb der elektrischen Maschine 2 das Schaltelement 6 bezogen auf die Schaltposition A synchronisiert, um nachfolgend die Schaltposition A lastfrei einzulegen. Nachfolgend ist ein KSG-Betriebsmodus mit einer Übersetzung von 1:1 möglich. Last des Verbrennungsmotors 1 kann an der elektrischen Maschine 2 abgestützt werden, sodass die Kupplung 5 lastfrei wird. Das hierzu erforderliche Momentverhältnis von Moment des Verbrennungsmotors 1 und Moment der elektrischen Maschine 2 ist durch die sogenannte Standgetriebeübersetzung des Planetengetriebes 4 definiert. Falls nötig, erfolgt am Verbrennungsmotor 1 ein Lastabbau, um unter Gewährleistung dieses Momentenverhältnisses die Kupplung 5 lastfrei zu machen. Anschließend kann die Kupplung 5 lastfrei geöffnet werden und ein EDA-Betrieb bei offener Kupplung 5 erfolgen.
  • Ferner betrifft die Erfindung ein Umschalten des Schaltelements 6 von der zweiten Schaltstellung B in die erste Schaltstellung A für ein Anfahren des Hybridfahrzeugs mit spontaner Fahrzeugreaktion bei anfänglich geöffneter Kupplung 5. Diese Situation kann insbesondere dann vorkommen, wenn das Hybridfahrzeug mit stillstehendem Verbrennungsmotors 1 anfahren soll und der Verbrennungsmotor 1 vor der Anfahrt gestartet werden muss. Ebenso kann die Situation dann vorkommen, wenn der Verbrennungsmotor 1 bereits läuft und zur Erzeugung elektrischer Energie die elektrische Maschine 2 generatorisch arbeitet, wenn also ein Anfahren aus dem Stillstand heraus bei generatorischem Betrieb der elektrischen Maschine 2 erfolgen soll.
  • Für den Fall, dass bei stillstehendem Verbrennungsmotor unter vorherigem Start desselben mit spontaner Fahrzeugreaktion angefahren werden soll, nimmt der Antriebsstrang einen Ausgangszustand ein, in dem der Verbrennungsmotor 1 steht, die Kupplung 5 geöffnet ist und die Schaltposition B am Schaltelement 6 eingelegt ist. Zunächst wird dann der Verbrennungsmotor 1 mithilfe der elektrischen Maschine 2 gestartet. Gegebenenfalls wird bereits während des Startens des Verbrennungsmotors 1 ein Anfahrmoment über die Kupplung 5 durch schlupfenden Betrieb derselben an der Getriebeeingangswelle 11 bereit gestellt, um eine sehr spontane Reaktion des Fahrzeugs auf einen gewünschten Anfahrvorgang zu ermöglichen. So kann, wie bereits ausgeführt, die Kupplung 5 in Schlupf gebracht werden. Zumindest kann die Kupplung 5 bis zum Anlegepunkt geschlossen werden. Die Bereitstellung von Anfahrmoment während des Startens des Verbrennungsmotors 1 ist im Rahmen der Momentreserve der elektrischen Maschine 2 möglich, die über das zum Starten des Verbrennungsmotors 1 benötige Moment hinausgeht. Anschließend erfolgt ein Lastabbau an der elektrischen Maschine 2 unter gleichzeitigem Aufbringen eines Anfahrmoments über die Kupplung 5, wobei der Verbrennungsmotor 1 dieses Moment bereit stellt. Die Höhe des Anfahrmoments richtet sich dabei nach der Belastbarkeit der Kupplung 5 und nach der gewünschten Spontanitätsanforderung. Nach vollständigem Lastabbau an der elektrischen Maschine 2 ist die Schaltposition B des Schaltelements 6 lastfrei, sodass nachfolgend die Schaltposition B ausgelegt und das Schaltelement 6 in die neutrale Schaltposition überführt werden kann. Über einen drehzahlgeregelten Betrieb der elektrischen Maschine 2 erfolgt nachfolgend ein Synchronisieren des Schaltelements 6 bezogen auf die Schaltposition A, wobei dann, wenn das Fahrzeug noch steht, die Schaltposition A bereits synchron ist. Je langsamer das Fahrzeug fährt, desto kürzer ist die zur Synchronisation benötigte Zeit. Nach dem Synchronisieren der ersten Schaltposition A kann dieselbe eingelegt werden, wobei nachfolgend bei eingelegter Schaltstellung A an der elektrischen Maschine 2 vorzugsweise ein Lastaufbau erfolgt, damit die Kupplung 5 lastfrei wird. Hierbei stützt die elektrische Maschine 2 das Moment des Verbrennungsmotors 1 so ab, dass über die Kupplung 5 kein Moment mehr geleitet wird. Bei Bedarf wird das vom Verbrennungsmotor 1 bereit gestellte Moment abgesenkt, sodass das an der Getriebeeingangswelle 11 herrschende Moment nicht ungewollt überhöht ist. Anschließend wird die Kupplung 5 geöffnet und nachfolgend ist ein Betrieb mit der EDA-Konfiguration möglich.
  • Der hierbei nach dem Starten des Verbrennungsmotors 1 erreichte Zustand stellt die Ausgangssituation für den Fall dar, in welchem ein Anfahren aus dem Stillstand heraus bei generatorischem Betrieb der elektrischen Maschine 2 und damit ein Anfahren im Ladebetrieb aus dem Stillstand des Hybridfahrzeugs heraus erfolgen soll.
  • Bei der obigen Beschreibung der erfindungsgemäßen Verfahren wird davon ausgegangen, dass es sich bei der Kupplung 5 um eine reibschlüssige Kupplung handelt. Die Erfindung ist auch dann einsetzbar, wenn die Kupplung 5 als formschlüssige Kupplung, so zum Beispiel als Klauenkupplung, ausgeführt ist. Dann, wenn die Kupplung 5 als formschlüssige, unsynchronisierte Klauenkupplung ausgeführt ist, können all diejenigen oben beschriebenen Funktionen zum Einsatz kommen, in welchen die Kupplung 5 nicht schlupfend betrieben werden muss. Lediglich solche Funktionen, in welchen an der Kupplung 5 ein schlupfender Betrieb erforderlich ist, können dann, wenn die Kupplung 5 als Klauenkupplung ausgeführt ist, nicht realisiert werden. Gegebenenfalls können diese Funktionen jedoch von einem reibschlüssigen Schaltelement des Getriebes 3 übernommen werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    elektrische Maschine
    3
    Getriebe
    4
    Planetengetriebe
    5
    Kupplung
    6
    Schaltelement
    7
    Torsionsdämpfer
    8
    Steg
    9
    Hohlrad
    10
    Sonnenrad
    11
    Getriebeeingangswelle
    12
    Abtrieb
  • 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 Patentliteratur
    • DE 19934696 A1 [0002, 0025]

Claims (14)

  1. Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, mit einem die Elemente Hohlrad (9), Sonnenrad (10) und Steg (8) aufweisenden Planetengetriebe (4), wobei ein erstes Element dieser Elemente (8, 9, 10) des Planetengetriebes der Anbindung eines Verbrennungsmotors (1) eines Hybridantriebs dient, und wobei ein zweites Element dieser Elemente (8, 9, 10) des Planetengetriebes der Anbindung einer elektrischen Maschine (2) des Hybridantriebs dient, und mit einer Kupplung (5), gekennzeichnet durch ein Schaltelement (6), über welches ein drittes Element dieser Elemente (8, 9, 10) des Planetengetriebes in einer ersten Schaltstellung (A) an eine Getriebeeingangswelle (11) eines Getriebes (3) und in einer zweiten Schaltstellung (B) gehäuseseitig bzw. statorseitig ankoppelbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Schaltstellung (A) des Schaltelements (6) das Planetengetriebe (4) als Überlagerungsgetriebe dient und der Verbrennungsmotor (1) des Hybridantriebs mit der elektrischen Maschine (2) desselben und der Getriebeeingangswelle (11) des Getriebes (3) unter Bereitstellung eines EDA-Betriebsmodus gekoppelt ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schaltstellung (B) des Schaltelements (6) das Planetengetriebe (4) als Konstantübersetzung dient und der Verbrennungsmotor (1) des Hybridantriebs mit der elektrischen Maschine (2) desselben unter Bereitstellung eines KSG-Betriebsmodus gekoppelt ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Element dieser Elemente (8, 9, 10) des Planetengetriebes (4) in einer dritten Schaltstellung des Schaltelements (6) sowohl von der Getriebeeingangswelle (11) als auch gehäuseseitig abgekoppelt ist, sodass das dritte Element frei drehen kann.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (5) zwischen die Getriebeeingangswelle (11) und den Verbrennungsmotor (1) des Hybridantriebs geschaltet ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der Verbrennungsmotor stillsteht oder stillgesetzt werden soll oder gestartet werden soll, das Schaltelement (6) die zweite Schaltstellung (B) einnimmt.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn eine Fahrgeschwindigkeit in etwa konstant ist, das Schaltelement (6) die dritte Schaltstellung einnimmt.
  8. Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, mit einem einen Verbrennungsmotor (1) und eine elektrische Maschine (2) umfassenden Antriebsaggregat, mit einem Getriebe (3), mit einem die Elemente Hohlrad (9), Sonnenrad (10) und Steg (8) aufweisenden Planetengetriebe (4), wobei ein erstes Element dieser Elemente (8, 9, 10) des Planetengetriebes mit dem Verbrennungsmotor (1) gekoppelt ist, und wobei ein zweites Element dieser Elemente (8, 9, 10) des Planetengetriebes mit der elektrischen Maschine (2) gekoppelt, und mit einer Kupplung (5), gekennzeichnet durch ein Schaltelement (6), über welches ein drittes Element dieser Elemente (8, 9, 10) des Planetengetriebes in einer ersten Schaltstellung (A) an eine Getriebeeingangswelle (11) eines Getriebes (3) und in einer zweiten Schaltstellung (B) gehäuseseitig bzw. statorseitig ankoppelbar ist.
  9. Antriebsstrang nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Merkmale nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bzw. eines Antriebsstrangs nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umschalten des Schaltelements (6) von der ersten Schaltstellung (A) in die zweite Schaltstellung (B) bei anfänglich geöffneter Kupplung (5) zunächst die Kupplung (5) geschlossen wird, anschließend die elektrische Maschine (2) vorzugsweise vollständig lastfrei gemacht und deren Last vollständig oder teilweise auf den Verbrennungsmotor (1) verlagert wird, darauffolgend die erste Schaltstellung (A) ausgelegt wird, anschließend über die elektrische Maschine (2) in einem drehzahlgeregelten Betrieb derselben das Schaltelement (6) bezogen auf die zweite Schaltstellung (B) synchronisiert wird und drauffolgend die zweite Schaltstellung (B) eingelegt wird.
  11. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bzw. eines Antriebsstrangs nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umschalten des Schaltelements (6) von der zweiten Schaltstellung (B) in die erste Schaltstellung (A) bei geöffneter Kupplung (5) zunächst die elektrische Maschine (2) vorzugsweise vollständig lastfrei gemacht wird, darauffolgend die zweite Schaltstellung (B) ausgelegt wird, anschließend über die elektrische Maschine (2) in einem drehzahlgeregelten Betrieb derselben das Schaltelement (6) bezogen auf die erste Schaltstellung (A) synchronisiert wird und darauffolgend die erste Schaltstellung (A) eingelegt wird.
  12. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bzw. eines Antriebsstrangs nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umschalten des Schaltelements (6) von der zweiten Schaltstellung (B) in die erste Schaltstellung (A) bei anfänglich geschlossener Kupplung (5) zunächst die elektrische Maschine (2) vorzugsweise vollständig lastfrei gemacht und deren Last vollständig oder teilweise auf den Verbrennungsmotor (1) verlagert wird, darauffolgend die zweite Schaltstellung (B) ausgelegt wird, anschließend über die elektrische Maschine (2) in einem drehzahlgeregelten Betrieb derselben das Schaltelement (6) bezogen auf die erste Schaltstellung (A) synchronisiert und dann die erste Schaltstellung (A) eingelegt wird.
  13. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bzw. eines Antriebsstrangs nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umschalten des Schaltelements (6) von der ersten Schaltstellung (A) in die zweite Schaltstellung (B) ohne Zugkraftunterbrechung bei anfänglich geöffneter Kupplung (5) zunächst von der elektrischen Maschine (2) bereitgestellte Last über die insbesondere schlupfend betriebene Kupplung (5) vollständig oder teilweise auf den Verbrennungsmotor (1) verlagert wird, anschließend die erste Schaltstellung (A) ausgelegt wird, darauffolgend über die elektrische Maschine (2) in einem drehzahlgeregelten Betrieb derselben das Schaltelement (6) bezogen auf die zweite Schaltstellung (B) synchronisiert wird, anschließend die zweite Schaltstellung (B) eingelegt wird und anschließend an der elektrischen Maschine (2) Last aufgebaut wird.
  14. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bzw. eines Antriebsstrangs nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Umschalten des Schaltelements (6) von der zweiten Schaltstellung (B) in die erste Schaltstellung (A) für einen Anfahrvorgang mit spontaner Fahrzeugreaktion bei anfänglich geöffneter Kupplung (5) und stillstehendem Verbrennungsmotor (1) zunächst der Verbrennungsmotor (1) mit der elektrischen Maschine (2) gestartet wird, anschließend an der elektrischen Maschine (2) Last abgebaut und durch zumindest teilweises Schließen der Kupplung (5) über dieselbe Moment übertragen wird, darauffolgend die zweite Schaltstellung (B) ausgelegt wird, anschließend über die elektrische Maschine (2) in einem drehzahlgeregelten Betrieb derselben das Schaltelement (6) bezogen auf die erste Schaltstellung (A) synchronisiert und dann die erste Schaltstellung (A) eingelegt wird, und darauffolgend an der elektrischen Maschine (2) Last derart aufgebaut wird, dass die Kupplung (5) anschließend lastfrei geöffnet wird.
DE102011085197A 2011-10-26 2011-10-26 Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben Withdrawn DE102011085197A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011085197A DE102011085197A1 (de) 2011-10-26 2011-10-26 Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011085197A DE102011085197A1 (de) 2011-10-26 2011-10-26 Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011085197A1 true DE102011085197A1 (de) 2013-05-02

Family

ID=48084089

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011085197A Withdrawn DE102011085197A1 (de) 2011-10-26 2011-10-26 Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011085197A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104494415A (zh) * 2014-12-31 2015-04-08 上海交通大学 多用途适应的二档多模无级变速电传一体化动力系统
DE102014219359B3 (de) * 2014-09-25 2016-02-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebseinrichtung für ein Hybrid-Kraftfahrzeug

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19934696A1 (de) 1999-07-23 2001-05-17 Zahnradfabrik Friedrichshafen Elektrodynamisches Antriebssystem

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19934696A1 (de) 1999-07-23 2001-05-17 Zahnradfabrik Friedrichshafen Elektrodynamisches Antriebssystem

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014219359B3 (de) * 2014-09-25 2016-02-04 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebseinrichtung für ein Hybrid-Kraftfahrzeug
CN104494415A (zh) * 2014-12-31 2015-04-08 上海交通大学 多用途适应的二档多模无级变速电传一体化动力系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2655111B1 (de) Vorrichtung für einen antriebsstrang eines hybridfahrzeugs, antriebsstrang und verfahren zum betreiben derselben
DE102011085201A1 (de) Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben
EP2651680B1 (de) Vorrichtung für einen antriebsstrang eines hybridfahrzeugs, antriebsstrang und verfahren zum betreiben derselben
EP2219921B1 (de) Verfahren zum Betrieb eines Hybridantriebes eines Fahrzeuges
EP2708400B1 (de) Verfahren zum Ansteuern eines Hybridantriebsstranges
DE102007061895B4 (de) Hybridfahrzeug und Verfahren zum Starten des Verbrennungsmotors eines Hybridfahrzeuges
DE102009029036B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Antriebstrangs
DE102011085199A1 (de) Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102007055787A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Kriechbetriebes eines Fahrzeugs mit einem Hybridantrieb
DE102012209166A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern einer mobilen Arbeitsmaschine
DE102010028936A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs
DE102008027658A1 (de) Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine eines Hybridfahrzeugs
DE102007038773A1 (de) Verfahren zur Durchführung einer zugkraftunterbrochenen Schaltung bei einem parallelen Hybridfahrzeug
DE102017213385A1 (de) Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung
DE102007038772A1 (de) Verfahren zur Durchführung einer Schaltung im Hybridbetrieb bei einem parallelen Hybridfahrzeug
EP2182250A2 (de) Antriebsstrang
DE102011085197A1 (de) Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102010009969A1 (de) Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug
DE102011085198A1 (de) Vorrichtung für einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs, Antriebsstrang und Verfahren zum Betreiben derselben
DE102008040587A1 (de) Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, sowie Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug
DE102017213337A1 (de) Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung
DE102017218666B4 (de) Verfahren zur Rekuperation beim Betrieb eines Kraftfahrzeugs und Kraftfahrzeug
DE102017213334A1 (de) Getriebe für eine Hybridantriebsanordnung
DE102015226215A1 (de) Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs beim Verlassen eines Segelmodus
DE102020206020A1 (de) Verfahren zum Ansteuern eines Hybridantriebsstrangs

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R163 Identified publications notified

Effective date: 20140224

R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee