DE102012025501B4 - Hybrid drive system - Google Patents

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Abstract

Hybrides Antriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer elektrischen Maschine (3), die antriebsmäßig auf ein Differential (5) einwirken, wobei Verbrennungsmotor (2) und elektrische Maschine (3) über ein Planetengetriebe (8) und ein lastschaltbares zweistufiges Getriebe (13) mit einem Freilauf (14) miteinander über Wellen (16, 16') verbindbar sind, wobei der Verbrennungsmotor (2) zum Laden einer an die elektrische Maschine (3) angeschlossenen Batterie (4) in einem engen Drehzahlbereich betrieben wird, wobei das Planetengetriebe (8) und das lastschaltbare zweistufige Getriebe (13) mit Freilauf (14) so schaltbar sind, dass diese Getriebeeinheit (13) über ein Zahnradpaar (15) als zwei-Gang Schaltung für den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (12, C1, C2, C3, C4) von drei Aktuatoren schaltbar sind.

Figure DE102012025501B4_0000
Hybrid drive system (1) for a motor vehicle with an internal combustion engine (2) and an electrical machine (3), which drive a differential (5), the internal combustion engine (2) and electrical machine (3) via a planetary gear (8) and a power-shiftable two-stage gear (13) with a freewheel (14) can be connected to one another via shafts (16, 16 '), the internal combustion engine (2) for charging a battery (4) connected to the electrical machine (3) in a narrow speed range is operated, wherein the planetary gear (8) and the power shiftable two-stage gear (13) with freewheel (14) can be shifted so that this gear unit (13) via a gear pair (15) as a two-speed circuit for the internal combustion engine (2) and the electrical machine is used, characterized in that the clutches (12, C1, C2, C3, C4) can be switched by three actuators.
Figure DE102012025501B4_0000

Description

Die Erfindung geht aus von einem hybriden Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine, die über ein Getriebe miteinander in Verbindung stehen.The invention is based on a hybrid drive system for a motor vehicle with an internal combustion engine and an electrical machine, which are connected to one another via a transmission.

Stand der TechnikState of the art

Bisher gibt es viele Hybridkonzepte, die alle ihre spezifische Vor- und Nachteile haben. Meist sind diese Systeme aufwendig konstruiert oder weisen nur in bestimmten Betriebspunkten Vorteile auf im Vergleich zu herkömmlichen Antriebssträngen. Oft sind diese Konzepte nur für den Verbrauchszyklus optimiert. Im normalen Straßenbetrieb dagegen sind die Vorteile weitaus geringer. In diesen Konzepten wurden bereits automatische und automatisierte Getriebe vorgesehen
Beispielsweise geht aus DE 100 36 966 A1 ein Aufbau eines Hybridantriebs hervor, der eine Planetengetriebeverschaltung mit mehreren Zwischengliedern, Getrieben und Kupplungen vorsieht, um einen Elektromotor und eine Verbrennungskraftmaschine zu koppeln. Auch aus der DE 100 49 514 A1 geht ein Hybridantrieb hervor, der einen Elektromotor und eine Verbrennungskraftmaschine aufweist. In das Planetengetriebe sind zwei Kupplungen sowie eine Bremse integriert, wobei über die erste Kupplung und die zweite Kupplung der Elektromotor mit der Verbrennungskraftmaschine starr gekoppelt werden kann.So far there have been many hybrid concepts, all of which have their own specific advantages and disadvantages. Most of these systems are elaborately designed or only have advantages in certain operating points compared to conventional drive trains. Often these concepts are only optimized for the consumption cycle. In normal road use, however, the benefits are far less. Automatic and automated transmissions were already included in these concepts
For example goes out DE 100 36 966 A1 discloses a structure of a hybrid drive which provides a planetary gear connection with a plurality of intermediate members, gears and clutches in order to couple an electric motor and an internal combustion engine. Also from the DE 100 49 514 A1 a hybrid drive emerges which has an electric motor and an internal combustion engine. Two clutches and a brake are integrated into the planetary gear, whereby the electric motor can be rigidly coupled to the internal combustion engine via the first clutch and the second clutch.

Aus der DE 10 2011 005 531 A1 ist ein Hybridantrieb mit einer Verbrennungskraftmaschine und mit einem Elektromotor bekannt, die über ein Planetengetriebe miteinander in Verbindung stehen, wobei zwischen einem Automatikgetriebe und dem Planetengetriebe eine Kupplung angeordnet ist und die Verbrennungskraftmaschine und der Elektromotor über ein Sonnenrad und einen Planetenträger miteinander verbunden sind. Diese Konzepte haben den Nachteil, dass die Getriebe aufwendig gestaltet sind, Motoren und elektrische Maschine auf den gemeinsamen Betrieb ausgelegt sind und komplex angesteuert werden müssen. Oft sind die Konzepte so ausgelegt, dass eine großes Batteriekapazität eingesetzt werden muss, um den elektrischen Betrieb und ausreichende Reichweite zu gewährleisten und die Verbrennungsmotoren in konventioneller Größe und für den Alleinbetrieb ausgelegt sind.From the DE 10 2011 005 531 A1 A hybrid drive with an internal combustion engine and an electric motor is known, which are connected to one another via a planetary gear, a clutch being arranged between an automatic gearbox and the planetary gear and the internal combustion engine and the electric motor being connected to one another via a sun gear and a planet carrier. These concepts have the disadvantage that the gearboxes are designed in a complex manner, motors and electrical machines are designed for joint operation and have to be controlled in a complex manner. The concepts are often designed in such a way that a large battery capacity has to be used in order to guarantee electrical operation and sufficient range and the combustion engines are of conventional size and designed for stand-alone operation.

In der unveröffentlichten DE 10 2012 222 433 A1 wird ein vereinfachtes Hybridsystem mit einer Zwei-Gang-Schaltung vorgeschlagen, bei dem das Getriebe für den Verbrennungsmotor arbeitet. Hintergrund ist dabei, dass elektrische Maschinen einen Bedarf an seltenen Erden für die Magneten haben, der auf dem Weltmarkt zu hohen Preisen eingekauft werden müssen. Jede Möglichkeit die Dimension einer elektrischen Maschine zu reduzieren und so die Materialkosten gering zu halten, ist von Vorteil.In the unpublished DE 10 2012 222 433 A1 a simplified hybrid system with a two-speed shift is proposed in which the transmission for the internal combustion engine works. The background to this is that electrical machines have a need for rare earths for the magnets, which must be purchased on the world market at high prices. Any possibility of reducing the dimensions of an electrical machine and thus keeping material costs low is an advantage.

Die DE 10 2010 063 580 A1 beschreibt ein Gruppengetriebe, welches zumindest ein Hauptgetriebe und eine dem Hauptgetriebe antriebstechnisch nachgeschaltete, in Planetenbauweise ausgeführte Nachschaltgruppe aufweist, wobei eine Eingangswelle des Gruppengetriebes mit einem Verbrennungsmotor eines Hybridantriebs und eine Ausgangswelle des Gruppengetriebes mit einem Achsantrieb koppelbar ist. In einer ersten Schaltstellung des Schaltelements ist die elektrische Maschine des Hybridantriebs über eine von der Nachschaltgruppe bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb koppelbar, und in einer zweiten Schaltstellung des Schaltelements ist die elektrische Maschine des Hybridantriebs über eine von dem Planetengetriebe bereitgestellte Übersetzung an den Achsantrieb koppelbar, sodass für die elektrische Maschine mindestens drei Übersetzungen bzw. Gänge zur Verfügung stehen.The DE 10 2010 063 580 A1 describes a group transmission which has at least one main transmission and a planetary-type downstream group connected downstream of the main transmission, an input shaft of the group transmission being able to be coupled to an internal combustion engine of a hybrid drive and an output shaft of the group transmission to an axle drive. In a first switching position of the switching element, the electric machine of the hybrid drive can be coupled to the axle drive via a translation provided by the downstream group, and in a second switching position of the switching element the electric machine of the hybrid drive can be coupled to the axle drive via a translation provided by the planetary gear, so that at least three gear ratios or gears are available for the electrical machine.

Das Ziel, welches mit dem erfindungsgemäßen hybriden Antriebssystem verfolgt wird, ist, ein kostengünstiges und am unteren Rand des Kundenbedarfes angesiedeltes Antriebskonzept herzustellen, bei dem die Anforderungen gegenüber dem Stand der Technik an die elektrische Maschine weiter reduziert ist und auch die elektrische Maschine für sich eine Zwei-Gang-Schaltung nutzbar macht.The aim pursued with the hybrid drive system according to the invention is to produce a cost-effective drive concept that is at the lower end of customer requirements and in which the requirements for the electrical machine are further reduced compared to the state of the art, and the electrical machine itself is one Makes two-speed shift usable.

Vorteilhafterweise wird ein hybride Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug mit einem Motor und einer elektrischen Maschine vorgeschlagen, die antriebsmäßig auf ein Differential einwirken, wobei Motor und elektrische Maschine über ein Planetengetriebe und eine weitere Getriebeeinheit miteinander verbunden sind. Der Motor ist in einem engen Drehzahlbereich betreibbar und dient bevorzugt zum Laden einer an die elektrische Maschine angeschlossenen Batterie, wobei das Planetengetriebe und die weitere Getriebeeinheit die Antriebslast bevorzugt auf die elektrische Maschine ausrichten und das Getriebe sowohl für den Verbrennungsmotor als auch für die elektrische Maschine einsetzbar ist.
Durch den Betrieb des Motors in einem Drehzahlbereich ist eine einfache Ausgestaltung des Motors möglich. Ein potentiell einsetzbarer Verbrennungsmotor kann auf komplexe Steuerung verzichten und kleiner im Gewicht und Bauraum ausgelegt sein. Zur Optimierung von Kosten und Emission ist der Betrieb des Verbrennungsmotors nur in einer bzw. wenigen definierten Drehzahl(en) vorgesehen, lediglich die Last wird variiert. Damit kommen auch bisher weniger gebräuchliche Motorenkonzepte in Frage. Auch alternative Motoren wie eine Gasturbine lassen sich im erfindungsgemäßen Konzept einsetzen.Advantageously, a hybrid drive system for a motor vehicle with an engine and an electrical machine is proposed which drive a differential, the engine and electrical machine being connected to one another via a planetary gear and a further gear unit. The motor can be operated in a narrow speed range and is preferably used to charge a battery connected to the electric machine, the planetary gear and the further gear unit preferably aligning the drive load with the electric machine and the gear being usable for both the internal combustion engine and the electric machine is.
By operating the motor in a speed range, a simple design of the motor is possible. A potentially usable internal combustion engine can dispense with complex control and can be designed to be smaller in weight and installation space. To optimize costs and emissions, the Internal combustion engine is only provided in one or a few defined speed (s), only the load is varied. This means that previously less common engine concepts come into question. Alternative motors such as a gas turbine can also be used in the concept according to the invention.

Vorteilhafterweise wird nur eine möglichst kleine Speicherbatterie im Fahrbetrieb einsetzt, die möglichst oft von der Verbrennungskraftmaschine geladen wird und daher keinen großen Energiespeicher für die elektrische Maschine darstellen muss.Advantageously, only a storage battery that is as small as possible is used during driving operation, which is charged as often as possible by the internal combustion engine and therefore does not have to represent a large energy store for the electrical machine.

Vorteilhafterweise verwendet das Antriebssystem nur eine einzige elektrische Maschine und damit nur eine Leistungselektronik, wobei die elektrische Maschine zum Antreiben des Kraftfahrzeugs, als Generator und als Startermaschine dient.The drive system advantageously uses only a single electrical machine and thus only power electronics, the electrical machine serving to drive the motor vehicle, as a generator and as a starter machine.

Vorteilhafterweise verbindet das Getriebe Elektro- und Verbrennungsmotor synergetisch. Das Getriebe ist so gestaltet, dass bei möglichst geringem Aufwand möglichst viele Funktionen bereitgestellt werden.The transmission advantageously combines the electric motor and the internal combustion engine in a synergetic manner. The transmission is designed in such a way that as many functions as possible are provided with the least possible effort.

Die Bereitstellung der unterschiedlichen Funktionen gelingt durch ein sehr einfaches lastschaltbares zweistufiges Getriebe, das bisher durch seine Limitierungen nicht eingesetzt wird. Ein solches Getriebe kann Drehmoment und Kraft nur in einer Richtung übertragen, da Freiläufe vorhanden sind. Im erfindungsgemäßen Konzept wird der potentielle Nachteil vorteilhaft eingesetzt, um während des „Segeins“ den Motor zum Laden der Batterie einzusetzen.
Dabei wird für die einzelnen Funktionen vorteilhafterweise vorgesehen:

  • ein Planetengetriebe zum Anfahren des Fahrzeugs, wobei das durchschaltbare Planetengetriebe als Ersatz der Kupplung dient und somit das Fahrzeug auch bei einer völlig entleerten Batterie einsetzbar ist.
  • Gerade diese Funktion ermöglicht das Anfahren ohne konventionelle Kupplung mit einem Verbrennungsmotor, der bei einer optimalen Drehzahl betrieben wird und einer leeren Batterie.
  • Weiterhin enthält das Getriebe eine Freilauffunktion, in der die Batterie geladen wird, ohne dass ein Antrieb des Fahrzeugs erfolgt („Segeln“).
  • Eine weitere Funktion des Getriebes schaltet einen Mode-Schalter für kombiniertes bzw. rein elektrisches Fahren sowie die Rückgewinnung von Energie oder das Laden der Batterie im Stillstand des Fahrzeugs.
The various functions are provided by a very simple power-shiftable two-stage gear that has not been used up to now due to its limitations. Such a transmission can only transmit torque and power in one direction, as there are freewheels. In the concept according to the invention, the potential disadvantage is advantageously used to use the motor to charge the battery while “sailing”.
The following is advantageously provided for the individual functions:
  • a planetary gear for starting the vehicle, the shiftable planetary gear serving as a replacement for the clutch and thus the vehicle can also be used when the battery is completely empty.
  • It is precisely this function that enables starting off without a conventional clutch with an internal combustion engine that is operated at an optimal speed and an empty battery.
  • The transmission also has a freewheel function in which the battery is charged without the vehicle being propelled (“sailing”).
  • Another function of the transmission is a mode switch for combined or purely electric driving as well as the recovery of energy or the charging of the battery when the vehicle is stationary.

Beim Bauaufwand für form- oder reibschlüssige Kupplungen wurde besonders auf Einfachheit geachtet: In einer Ausführungsform werden alle vier Kupplungen durch lediglich drei Aktuatoren betätigt.When it comes to the construction costs for form-locking or frictional-locking clutches, particular attention was paid to simplicity: In one embodiment, all four clutches are operated by just three actuators.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus
  • 2 zeigt eine zweite vorteilhafte Ausführungsform
The invention is described below by way of example with reference to the accompanying drawings.
  • 1 shows a schematic representation of the structure
  • 2 shows a second advantageous embodiment

1 zeigt einen schematischen Aufbau des erfindungsgemäßen Antriebssystems. 1 shows a schematic structure of the drive system according to the invention.

Das hybride Antriebssystem besteht aus zwei Hauptkomponenten, dem Verbrennungsmotor 2 sowie der elektrischen Maschine 3. Die elektrische Maschine 3 ist mit einer Batterie 4 verbunden. Weiterhin ist die elektrische Maschine 3 mit einer Leistungselektronik 7 verbunden. Beide Leistungsquellen, die elektrische Maschine 3 sowie der Verbrennungsmotor 2, sind über eine Welle 16 bzw. 16' je nach Getriebestatus verbunden. Über die Welle 16 wird über Zahnradpaare 15, ein Differential 5 angetrieben.The hybrid drive system consists of two main components, the combustion engine 2 as well as the electrical machine 3 . The electric machine 3 is with a battery 4th connected. Furthermore, there is the electrical machine 3 with power electronics 7th connected. Both power sources, the electric machine 3 as well as the internal combustion engine 2 , are about a wave 16 or. 16 ' connected depending on the transmission status. Over the wave 16 is about gear pairs 15th , a differential 5 driven.

Der Verbrennungsmotor 2 ist in der dargestellten Ausführungsform mit einem Dämpfungsglied 6 mit der Welle 16 verbunden. Das Dämpfungsglied 6 ist für die Dämpfung der Schwingungen des Verbrennungsmotors 2 notwendig, aber nicht zwingend für das erfindungsgemäße Konzept. Ein Planetengetriebe 8, und ein lastschalbares Getriebe 13 verbinden die beiden Energiequellen entlang der Welle 16, 16' sowie weitere in der Figur angedeuteten Wellen, die die Welle 16, 16' umfassen. Das Planetengetriebe 8 weist einen Planetenträger 9 auf, der ein Sonnenrad 10 sowie Planetenräder 11 beinhaltet. Das lastschaltbare Getriebe 13 umfasst Getriebestufen, die mit Kupplungen 12 geschaltet werden können.The internal combustion engine 2 is in the illustrated embodiment with an attenuator 6 with the wave 16 connected. The attenuator 6 is for damping the vibrations of the internal combustion engine 2 necessary, but not mandatory, for the inventive concept. A planetary gear 8th , and a power shift transmission 13 connect the two energy sources along the shaft 16 , 16 ' as well as further waves indicated in the figure, which the wave 16 , 16 ' include. The planetary gear 8th has a planet carrier 9 on, the one sun gear 10 as well as planet gears 11 includes. The powershift transmission 13 includes gear stages that use clutches 12 can be switched.

Die eingesetzte Batterie muss konzeptionell keine große Speicherkapazität aufweisen, eine kostengünstige Lösung sieht lediglich eine Batterie mit einer Energiespeicherung von 5 bis 15 kWh, was deutlich unter der Energieanforderung an ein bisheriges System, bei entsprechender Reichweite und Fahrzeugmasse liegt.Conceptually, the battery used does not have to have a large storage capacity, a cost-effective solution only provides a battery with energy storage of 5 to 15 kWh, which is significantly below the energy requirements of a previous system, with the appropriate range and vehicle mass.

Tabelle 1 beschreibt die Schaltungszustände der vier Kupplungen für die unterschiedlichen Betriebsmodi. Tabelle 1 Betriebsmodi Kupplungen Kommentar C1 C2 C3 C4 VKM Start o o c c Laden beim Stehen o o c c Stop/Start reverse Laden beim Segeln o o c c Rekuperieren im 1. Gang c o c o Rekuperieren im 2. Gang o c c o e-drive 1. Gang c o c o * Lastschaltung 2-1 mit Überblendung e-drive 2. Gang o c c o ** Lastschaltung 1-2 mit Überblendung e-drive rückwärts 1. Gang c o c o wie * e-drive rückwärts 2. Gang o c c o wie ** e-CVT 1. Gang c o o c wie *; besonders zum Anfahren e-CVT 2. Gang o c o c wie ** e-ICE-Drive 1. Gang c o c c wie * ; Voraussetzung einer Drehzahldynamik der VKM e-ICE-Drive 2. Gang o c c c wie ** ; Voraussetzung einer Drehzahldynamik der VKM o offen open c zu closed ICE VKM engine CVT „stufenlos“ „continuousiy variable“ Table 1 describes the switching states of the four clutches for the different operating modes. Table 1 Operating modes Couplings comment C1 C2 C3 C4 VKM start O O c c Charging while standing O O c c Stop / Start reverse Loading while sailing O O c c Recuperation in 1st gear c O c O Recuperation in 2nd gear O c c O e-drive 1st gear c O c O * Load switching 2-1 with fading e-drive 2nd gear O c c O ** Load switching 1-2 with fading e-drive reverse 1st gear c O c O as * e-drive backwards 2nd gear O c c O as ** e-CVT 1st gear c O O c as *; especially for starting e-CVT 2nd gear O c O c as ** e-ICE-Drive 1st gear c O c c as * ; Prerequisite for a speed dynamics of the ICE e-ICE-Drive 2nd gear O c c c as ** ; Prerequisite for a speed dynamics of the ICE O open open c to closed ICE VKM engine CVT "Stepless" "Continuousiy variable"

Für den Start des Verbrennungsmotors mit Hilfe der elektrischen Maschine sind die Kupplungen C 1, C 2 geöffnet und Kupplungen C 3 und C 4 sind dagegen geschlossen. In dieser Getriebekonstellation mit den offenen Kupplungen C1 und C2 ermöglicht die elektrische Maschine 3 den Start des Verbrennungsmotors 2. Die Welle 16' ist dabei direkt über mit dem Sonnenrad und den Getriebestufe mit der Kupplung C3 und C4 und der Welle 16 verbunden. Nachdem der Verbrennungsmotor 2 über die elektrische Maschine 3 gestartet wurde, kann der Verbrennungsmotor wiederum über die starre Verbindung zwischen den beiden Energiequellen die elektrische Maschine als Generator verwenden und die angeschlossene Batterie 4 laden. Dieser Schaltungszustand wird in der zweiten Zeile der Tabelle dargestellt.The clutches are used to start the internal combustion engine with the aid of the electric machine C 1 , C 2 opened and clutches C 3 and C 4 are closed. In this gear configuration with the open clutches C1 and C2 enables the electric machine 3 the start of the internal combustion engine 2 . The wave 16 ' is doing this directly over with the sun gear and the gear stage with the clutch C3 and C4 and the wave 16 connected. After the internal combustion engine 2 about the electric machine 3 has been started, the internal combustion engine can use the electric machine as a generator and the connected battery via the rigid connection between the two energy sources 4th load. This circuit status is shown in the second line of the table.

Diese dargestellte Funktion wird nicht nur bei völligem Stillstand des Fahrzeuges aktiviert. Auch bei einfachem Rollen des Fahrzeuges ohne Last wird der Verbrennungsmotor aktiviert und lädt über den Generator, die elektrische Maschine 3, die Batterie 4. Mit dieser Funktion des Getriebes erhält man eine umgekehrte Start-Stoppautomatik, bei der im Stillstand des Fahrzeuges oder beim Rollenlassen des Fahrzeuges der Verbrennungsmotor aktiviert ist und die Batterie über die elektrische Maschine lädt.This function is not only activated when the vehicle is at a complete standstill. Even when the vehicle is simply rolling without a load, the combustion engine is activated and charges the electrical machine via the generator 3 , the battery 4th . With this function of the gearbox, a reverse is obtained Automatic start-stop, in which the internal combustion engine is activated when the vehicle is stationary or when the vehicle is idling and the battery is charged via the electric machine.

Schließt man die Kupplungen C1 und C4 zeigt man einen Zustand des Getriebes und der Kupplungen, der dem Anfahren des Fahrzeugs entspricht. Beim Anfahren arbeitet das erfindungsgemäße Getriebe hinsichtlich der konstanten Drehzahl des Verbrennungsmotors wie ein stufenloses Getriebe (CVT). Beide Energiequellen, der Verbrennungsmotor 2 sowie die elektrische Maschine 3, bringen dabei Leistung über die erste Getriebestufe auf das Differential. Dabei fließt die Energie, die bei der Anpassung der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 2 vorhanden ist bzw. benötigt wird, in die elektrische Maschine 3 bzw. aus der elektrischen Maschine, so dass die Batterie 4 geladen bzw. entladen wird.One closes the couplings C1 and C4 shows a state of the transmission and the clutches that corresponds to the start of the vehicle. When starting, the transmission according to the invention works like a continuously variable transmission (CVT) with regard to the constant speed of the internal combustion engine. Both energy sources, the internal combustion engine 2 as well as the electric machine 3 , bring power to the differential via the first gear stage. The energy that flows when adjusting the speed of the internal combustion engine flows 2 is present or required in the electrical machine 3 or from the electrical machine so that the battery 4th is charged or discharged.

Beide Maschinen arbeiten dabei zusammen, da sie über einen Zweig fest miteinander verbunden sind. Die Leistungen der Maschinen entsprechen einem Leistungsmix und sind dabei frei wählbar. Wenn für die Verbrennungskraftmaschine nur eine geringe Anforderung an die Leistung vorhanden ist, kann mit einer Lastpunktanhebung der Verbrennungskraftmaschine der spezifische Verbrauch des Gesamtsystems verbessert werden wobei die Batterie durch die elektrische Maschine geladen wird und der Verbrennungsmotor in einem optimalen Drehzahlbereich läuft.Both machines work together because they are firmly connected to one another via a branch. The performance of the machines corresponds to a performance mix and can be freely selected. If the internal combustion engine has only a low power requirement, the specific consumption of the overall system can be improved by increasing the load point of the internal combustion engine, the battery being charged by the electric machine and the internal combustion engine running in an optimal speed range.

Die Schaltungsstellung mit geschlossenen Kupplungen C1 und C4 wird auch zum Fahren mit dem Verbrennungsmotor verwendet, wenn die Batterie leer ist und die elektrische Maschine 3 keinen Anteil am Antrieb leisten kann. Um in den zweiten Gang zu schalten wird lediglich die Kupplung C 2 zusätzlich geschlossen und C1 geöffnet. Für das rein elektrische Fahren sind die Kupplung C 1 und C3 geschlossen, alle weiteren Kupplungen sind geöffnet. In diesem Fall überträgt nur die elektrische Maschine 3 Drehmoment auf den Antriebsstrang. Dabei ist die Richtung des Antriebs von der Drehrichtung der elektrischen Maschine abhängig, so das damit ein Vorwärtsfahren aber auch ein Rückwärtsfahren realisiert werden kann.The shift position with the clutches closed C1 and C4 is also used for driving with the internal combustion engine when the battery and the electric machine are empty 3 cannot contribute to the drive. All you need to do to shift into second gear is the clutch C 2 additionally closed and C1 open. The clutch is for purely electric driving C 1 and C3 closed, all other couplings are open. In this case, only the electrical machine transmits 3 Torque on the drive train. The direction of the drive is dependent on the direction of rotation of the electrical machine, so that it can be used to drive forwards or backwards.

Durch Schließen der Kupplung C2 und Öffnen der C1 wird vom ersten in den zweiten Gang rein elektrischer Fahrweise geschaltet.By closing the clutch C2 and opening the C1 is shifted from first to second gear in a purely electric driving style.

Die bisher dargestellten Ausführungsformen verwenden Reibkupplungen um die verschiedenen Funktionen darzustellen. Da das System kostenoptimiert werden muss, ist es auch möglich Klauenkupplungen statt Reibkupplungen zumindest an den Positionen C1 und C2 zu verwenden. Für die Positionen C3 und C4 werden weiterhin Reibkupplungen eingesetzt, da die Anforderungen an dieser Stelle höher sind und sich die Reibkupplungen dafür besser eignen.The embodiments shown so far use friction clutches to represent the various functions. Since the system has to be cost-optimized, it is also possible to use claw clutches instead of friction clutches, at least at the positions C1 and C2 to use. For the positions C3 and C4 Friction clutches are still used because the requirements are higher at this point and the friction clutches are better suited for this.

2 zeigt die Ausführungsform wie nach 1, mit dem Freilauf 14 zum ersten Gang. Diese Ausführung bietet die Möglichkeit in den zweiten Gang zu Schalten ohne die Kupplung für den ersten Gang aufmachen zu müssen. Man erhält somit baulich einen vereinfachten Schaltbereich und kommt mit 3 Aktuatoren für die 4 Kupplungen aus. 2 shows the embodiment as shown in FIG 1 , with the freewheel 14th to first gear. This version offers the option of shifting to second gear without having to open the clutch for first gear. This gives a structurally simplified shifting range and requires 3 actuators for the 4 clutches.

Die nachstehende Tabelle fasst die Fahrbetriebsmodi zusammen. Tabelle 2 Betriebsmodi Kupplungen Kommentar C1 C2 C3 C4 SC VKM Start o o c c u Laden beim Stehen o o c c u Stop/Start reverse Laden beim Segeln c o c c or Im 1. Gang ohne Kupplungsbetätigung Rekuperieren o/c c c o u/or Nur im 2. Gang e-drive 1. Gang c o c o I * Lastschaltung 2-1 durch Öffnen von C2 e-drive 2. Gang o/c c c o u/or ** Lastschaltung 1-2 durch Schliessen von C2 e-drive rückwärts 1. Gang - - - Modus nicht verfügbar e-drive rückwärts 2. Gang o c c o I e-CVT 1. Gang c o o c I wie *; besonders zum Anfahren e-CVT 2. Gang o/c c o c u/or wie ** e-ICE-Drive 1. Gang c o c c I wie * ; Voraussetzung einer Drehzahldynamik der VKM e-ICE-Drive 2. Gang o/c c c c u/or wie ** ; Voraussetzung einer Drehzahldynamik der VKM o offen open c zu closed u undefiniert undefined or überholt over running I gesperrt locked ICE VKM engine CVT „stufen los“ „continuously variable“ / optional The table below summarizes the driving modes. Table 2 Operating modes Couplings comment C1 C2 C3 C4 SC VKM start O O c c u Charging while standing O O c c u Stop / Start reverse Loading while sailing c O c c or In 1st gear without using the clutch Recuperation o / c c c O u / or Only in 2nd gear e-drive 1st gear c O c O I. * Load shift 2-1 by opening C2 e-drive 2nd gear o / c c c O u / or ** Load switching 1-2 by closing C2 e-drive reverse 1st gear - - - Mode not available e-drive backwards 2nd gear O c c O I. e-CVT 1st gear c O O c I. as *; especially for starting e-CVT 2nd gear o / c c O c u / or as ** e-ICE-Drive 1st gear c O c c I. as * ; Requirement for speed dynamics of the ICE e-ICE-Drive 2nd gear o / c c c c u / or as ** ; Requirement for speed dynamics of the ICE O open open c to closed u undefined undefined or obsolete over running I. blocked locked ICE VKM engine CVT "Step off" "Continuously variable" / optional

Claims (3)

Hybrides Antriebssystem (1) für ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor (2) und einer elektrischen Maschine (3), die antriebsmäßig auf ein Differential (5) einwirken, wobei Verbrennungsmotor (2) und elektrische Maschine (3) über ein Planetengetriebe (8) und ein lastschaltbares zweistufiges Getriebe (13) mit einem Freilauf (14) miteinander über Wellen (16, 16') verbindbar sind, wobei der Verbrennungsmotor (2) zum Laden einer an die elektrische Maschine (3) angeschlossenen Batterie (4) in einem engen Drehzahlbereich betrieben wird, wobei das Planetengetriebe (8) und das lastschaltbare zweistufige Getriebe (13) mit Freilauf (14) so schaltbar sind, dass diese Getriebeeinheit (13) über ein Zahnradpaar (15) als zwei-Gang Schaltung für den Verbrennungsmotor (2) und die elektrische Maschine dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungen (12, C1, C2, C3, C4) von drei Aktuatoren schaltbar sind.Hybrid drive system (1) for a motor vehicle with an internal combustion engine (2) and an electrical machine (3), which drive a differential (5), the internal combustion engine (2) and electrical machine (3) via a planetary gear (8) and a power-shiftable two-stage gear (13) with a freewheel (14) can be connected to one another via shafts (16, 16 '), the internal combustion engine (2) for charging a battery (4) connected to the electrical machine (3) in a narrow speed range is operated, wherein the planetary gear (8) and the power shiftable two-stage gear (13) with freewheel (14) can be switched so that this gear unit (13) via a gear pair (15) as a two-speed circuit for the internal combustion engine (2) and the electrical machine is used, characterized in that the clutches (12, C1, C2, C3, C4) can be switched by three actuators. Hybrides Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (13) über vier Kupplungen (12, C1, C2, C3, C4) schaltbar ist.Hybrid drive system for a motor vehicle according to Claim 1 characterized in that the transmission (13) can be shifted via four clutches (12, C1, C2, C3, C4). Hybrides Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Kupplungen (C1, C2) Klauenkupplungen sind.Hybrid drive system for a motor vehicle according to Claim 2 characterized in that at least some of the clutches (C1, C2) are claw clutches.
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