DE102012205854A1 - Hybridgetriebe mit drei Planetenradsätzen und zwei Verbindungselementen und mit synchronem Schalten zwischen einem Reihen-Betriebsmodus und einem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung - Google Patents

Hybridgetriebe mit drei Planetenradsätzen und zwei Verbindungselementen und mit synchronem Schalten zwischen einem Reihen-Betriebsmodus und einem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung Download PDF

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Abstract

Es ist ein Hybridgetriebe vorgesehen, das sowohl einen Hybrid-Reihen-Betriebsmodus als auch einen Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung aufweist. Das Getriebe umfasst ein Eingangselement, das funktional mit der Maschine verbunden ist, ein Ausgangselement und mehrere selektiv einrückbare Drehmomentübertragungsmechanismen. Es sind auch eine Zahnradanordnung und ein erster und zweiter Motor/Generator vorgesehen, die funktional mit der Zahnradanordnung verbunden sind. Die Zahnradanordnung umfasst einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweisen. Ein erstes Verbindungselement verbindet ein jeweiliges der Elemente jedes Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit einem anderen. Ein zweites Verbindungselement verbindet ein anderes der Elemente von einem der Planetenradsätze zur gemeinsamen Rotation mit einem anderen der Elemente von einem anderen der Planetenradsätze.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung betrifft ein Hybridgetriebe, das einen Reihen-Modus sowie einen Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung aufweist.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Hybridantriebsstränge für Fahrzeuge benutzen unter unterschiedlichen Fahrzeugbetriebsbedingungen unterschiedliche Leistungsquellen. Ein elektromechanischer Hybridantriebsstrang weist in der Regel eine Brennkraftmaschine, wie etwa eine Diesel- oder Benzinmaschine, und einen oder mehrere Motoren/Generatoren auf. Unterschiedliche Betriebsmodi, wie etwa ein Betriebsmodus nur mit Maschine, ein rein elektrischer Betriebsmodus und ein Hybridbetriebsmodus, werden hergestellt, indem Bremsen und/oder Kupplungen in unterschiedlichen Kombinationen eingerückt werden und die Maschine und die Motoren/Generatoren gesteuert werden. Die verschiedenen Betriebsmodi sind vorteilhaft, da sie dazu verwendet werden können, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu verbessern. Jedoch können die zusätzlichen Bauteile, die für einen Hybridantriebsstrang erforderlich sind, wie etwa die Motoren/Generatoren, Bremsen und/oder Kupplungen, die Gesamtfahrzeugkosten und Bauraumanforderungen erhöhen.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Hybridgetriebe vorgesehen, das sowohl einen Hybrid-Reihen-Betriebsmodus als auch einen Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung aufweist. Das Getriebe umfasst ein Eingangselement, das funktional mit der Maschine verbunden ist, ein Ausgangselement und mehrere selektiv einrückbare Drehmomentübertragungsmechanismen. Es sind auch eine Zahnradanordnung und ein erster und zweiter Motor/Generator vorgesehen, die funktional mit der Zahnradanordnung verbunden sind. Die Zahnradanordnung umfasst einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz, die jeweils ein erstes, ein zweites und ein drittes Element aufweisen. Ein erstes Verbindungselement verbindet ein jeweiliges der Elemente jedes Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit einem anderen. Ein zweites Verbindungselement verbindet ein anderes der Elemente von einem der Planetenradsätze zur gemeinsamen Rotation mit einem anderen der Elemente von anderen der Planetenradsätze. Ein erster Motor/Generator ist funktional mit dem ersten Planetenradsatz verbunden. Ein zweiter Motor/Generator ist funktional mit dem zweiten Planetenradsatz verbunden. Ein erster der Drehmomentübertragungsmechanismen wird eingerückt, um einen Hybrid-Reihen-Betriebsmodus zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen. Ein zweiter der Drehmomentübertragungsmechanismen wird eingerückt, um einen Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
  • Aufgrund der oben erwähnten Drehmomentübertragungsmechanismen und Verbindungselemente kann das Schalten zwischen dem Hybrid-Reihen-Betriebsmodus und dem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung synchron ohne Schlupfen der Drehmomentübertragungsmechanismen erfolgen und kann auftreten, während die Maschine eingeschaltet ist. So wie es hierin verwendet wird, bedeutet ”synchron” ohne wesentlichen Schlupf irgendwelcher der eingerückten Drehmomentübertragungsmechanismen, so dass eine Ausrückung von einem oder mehreren Drehmomentübertragungsmechanismen und eine Einrückung von einem oder mehreren anderen Drehmomentübertragungsmechanismen von dem Controller im Wesentlichen gleichzeitig befohlen werden kann. Eine Rückkopplung des Einrückungs- oder Ausrückungszustandes der Kupplungen während des Schaltens ist nicht wesentlich, wie in einer Situation mit gesteuertem Schlupf, wodurch der Kupplungssteueralgorithmus und das Kupplungsbetätigungssystem vereinfacht werden.
  • Der Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung kann während hoher Fahrzeuggeschwindigkeiten verwendet werden, um elektrische Verluste, die zum Reihen-Betrieb gehören, insbesondere bei auf hoher Drehzahl befindlichen Motoren, zu minimieren. Weil der Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung die Planetenradsätze benutzt, können die Motoren mit einer relativ niedrigen Drehzahl arbeiten. Indem ein synchrones Schalten ermöglicht und Schlupf vermieden wird, kann jeder Modus leicht ausgewählt werden und Verluste sind minimiert. Das Schalten findet mit einem Getriebedrehmomentverhältnis statt, das einem Festgangpunkt entspricht, bei dem es möglich ist, das im Wesentlichen die gesamte Leistung von dem Eingangselement mechanisch auf das Ausgangselement übertragen werden kann, wenn beide Kupplungen in dem angelegten Zustand verbleiben und Motor/Generator-Leistung weggenommen wird, wobei keine wesentliche Leistung elektrisch übertragen wird.
  • Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, leicht deutlich werden.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische Prinzipdiagrammdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs;
  • 2 ist ein Schaubild, das das Verhältnis von Motordrehzahl und -drehmoment zu Getriebeeingangsdrehzahl bzw. -drehmoment über Getriebedrehmomentverhältnis für den Antriebsstrang von 1 zeigt;
  • 3 ist eine schematische Prinzipdiagrammdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs;
  • 4 ist ein Schaubild, das das Verhältnis von Motordrehzahl und -drehmoment zu Getriebeeingangsdrehzahl bzw. -drehmoment über Getriebedrehmomentverhältnis für den Antriebsstrang von 3 zeigt;
  • 5 ist eine schematische Prinzipdiagrammdarstellung einer dritten Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs;
  • 6 ist ein Schaubild, das das Verhältnis von Motordrehzahl und -drehmoment zu Getriebeeingangsdrehzahl bzw. -drehmoment über Getriebedrehmomentverhältnis für den Antriebsstrang von 5 zeigt;
  • 7 ist eine schematische Prinzipdiagrammdarstellung einer vierten Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs; und
  • 8 ist ein Schaubild, das das Verhältnis von Motordrehzahl und -drehmoment zu Getriebeeingangsdrehzahl bzw. -drehmoment über Getriebedrehmomentverhältnis für den Antriebsstrang von 7 zeigt.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zeigt 1 einen Hybridantriebsstrang 10, der eine Maschine 12 umfasst, die funktional mit einem Hybridgetriebe 14 verbunden ist. Ein Maschinenausgangselement, wie etwa eine Kurbelwelle, ist funktional zur Rotation mit einem Eingangselement 16 des Getriebes 14 verbunden. So wie es hierin verwendet wird, umfasst eine ”Maschine” jede Leistungsquelle, die verbunden ist, um Drehmoment an dem Eingangselement 16 zur Verfügung zu stellen, das nicht durch die elektrische Leistung, die in Batterie 60 gespeichert ist, beaufschlagt wird. Zum Beispiel umfasst eine Maschine eine Brennkraftmaschine, eine Dieselmaschine, eine Rotationsmaschine usw. Der Antriebsstrang 10 ist betreibbar, um Traktionsdrehmoment an dem Ausgangselement 17 des Getriebes 14 in sowohl einem Reihenhybrid-Betriebsmodus als auch einem Hybrid-Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung bereitzustellen, wie es nachstehend beschrieben wird.
  • Das Getriebe 14 weist drei Planetenradsätze 20, 30 und 40 auf, von denen jeder ein einfacher Planetenradsatz ist. Planetenradsatz 20 weist ein Sonnenradelement 22, ein Hohlradelement 24 und ein Trägerelement 26 auf. Planetenräder 27, die auf Trägerelement 26 drehbar gelagert sind, kämmen mit sowohl dem Hohlradelement 24 als auch dem Sonnenradelement 22. Planetenradsatz 30 weist ein Sonnenradelement 32, ein Hohlradelement 34 und ein Trägerelement 36 auf. Planetenräder 37, die auf Trägerelement 36 drehbar gelagert sind, kämmen mit sowohl dem Hohlradelement 34 als auch dem Sonnenradelement 32. Planetenradsatz 40 weist ein Sonnenradelement 42, ein Hohlradelement 44 und ein Trägerelement 46 auf. Planetenräder 47, die auf Trägerelement 46 drehbar gelagert sind, kämmen mit sowohl dem Hohlradelement 44 als auch dem Sonnenradelement 42. Das Eingangselement 16 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlradelement 24 verbunden. Das Ausgangselement 17 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 46 verbunden.
  • Das Getriebe umfasst einen ersten Motor/Generator 50 und einen zweiten Motor/Generator 51. Der Motor/Generator 50 weist einen Rotor 52 auf, der zur gemeinsamen Rotation mit Sonnenradelement 22 verbunden ist, und einen Stator 54, der an einem feststehenden Element 80, wie etwa einem Getriebekasten, festgelegt ist. Der zweite Motor/Generator 51 weist einen Rotor 53 und einen Stator 55 auf. Der Stator 55 ist an dem feststehenden Element 80 festgelegt. Eine Energiespeichereinrichtung, wie etwa eine Batterie 60, ist durch Übertragungsleiter funktional mit den Statoren 54, 55 verbunden. Ein Controller 62 steuert eine elektrische Übertragung zwischen der Batterie 60 und den Statoren 54, 55 durch ein Leistungs-Stromrichtermodul 64, das Gleichstrom, der durch die Batterie 60 geliefert wird, in Wechselstrom umwandelt, der für den Betrieb der Motoren/Generatoren 50, 51 erforderlich ist (und umgekehrt, wenn die Motoren/Generatoren 50, 51 als Generatoren betreibbar sind). Das Stromrichtermodul 64 kann zwei separate Stromrichter, einen für jeden Motor/Generator 50, 51, beherbergen.
  • Trägerelement 26, Trägerelement 36 und Hohlradelement 44 sind ständig zur gemeinsamen Rotation miteinander durch ein erstes Verbindungselement 70 verbunden. Sonnenradelement 32 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit Sonnenradelement 42 durch ein zweites Verbindungselement 72 verbunden. Eine Rotornabe von Rotor 53 ist ebenfalls zur gemeinsamen Rotation mit Verbindungselement 72 verbunden, so dass Sonnenradelemente 32 und 42 mit der gleichen Drehzahl wie der Rotor 53 rotieren. So wie es hierin verwendet wird, ist Planetenradsatz 20 ein erster Planetenradsatz, Planetenradsatz 30 ist ein zweiter Planetenradsatz und Planetenradsatz 40 ist ein dritter Planetenradsatz. Hohlradelement 24 ist ein erstes Element, Sonnenradelement 22 ist ein zweites Element und Trägerelement 26 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 20. Trägerelement 36 ist ein erstes Element, Sonnenradelement 32 ist ein zweites Element und Hohlradelement 34 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 30. Hohlradelement 44 ist ein erstes Element, Sonnenradelement 42 ist ein zweites Element und Trägerelement 46 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 40.
  • Das Getriebe 14 umfasst nur zwei Drehmomentübertragungsmechanismen. Eine Bremse 56 ist selektiv einrückbar, um das Trägerelement 26, das Trägerelement 36 und das Hohlradelement 44 an dem feststehenden Element 80 festzulegen, indem das Verbindungselement 70 festgelegt wird. Kupplung 58 ist selektiv einrückbar, um das Sonnenradelement 22 und den Rotor 52 des Motors/Generators 50 zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlradelement 34 zu verbinden. Durch Steuern der Motoren/Generatoren 50, 51, der Kupplung 58 und der Bremse 56 sind mehrere unterschiedliche Betriebsmodi für den Vorwärtsvortrieb verfügbar. Die Motoren/Generatoren 50, 51 können auch Bremsenergie in einem regenerativen Bremsmodus auffangen und gesteuert werden, um die Maschine 12 entweder aus einem Kaltstart oder aus einem Stopp/Start (d. h. wenn sie temporär ausgeschaltet ist, während das Fahrzeug in einem anderen Modus betrieben wird) zu starten.
  • Ein Reihen-Betriebsmodus wird hergestellt, indem Bremse 56 eingerückt wird, Kupplung 58 nicht eingerückt wird (d. h. ausgerückt wird, wenn sie zuvor eingerückt war), Motor/Generator 50 gesteuert wird, um als Generator zu fungieren, und Motor/Generator 51 gesteuert wird, um als Motor zu fungieren. Bei eingerückter Bremse 56 sind Trägerelement 26, Trägerelement 36 und Hohlradelement 44 feststehend. Drehmoment von der Maschine 12 wird dem Rotor 52 mit einem Übersetzungsverhältnis zugeführt, das durch den Planetenradsatz 20 hergestellt wird. Das Drehmoment wird in elektrische Energie umgewandelt, die in der Batterie 60 gespeichert oder direkt zu dem Motor/Generator 51 über Stromrichter 64 übertragen wird, um den Motor/Generator 51 mit Leistung zu beaufschlagen, um als Motor zu fungieren, wobei Drehmoment an den Sonnenradelementen 32 und 42 bereitgestellt wird. Das Drehmoment wird durch den Planetenradsatz 40 vervielfacht und an das Ausgangselement 17 geliefert. Weil Hohlradelement 34 nicht mit irgendeinem anderen Element oder mit dem feststehenden Element 80 verbunden ist, ist Planetenradsatz 30 in dem Reihen-Betriebsmodus inaktiv.
  • Ein Reihen-Betriebsmodus erfordert zwei Gruppen von Zahnradelementen, die derart angeordnet sind, dass die Drehzahlen der zweiten Gruppe durch elektrische Leistung, die an einen Motor/Generator geliefert wird, der mit einem Element der zweiten Gruppe verbunden ist, bestimmt wird. Die erste Gruppe verbindet die Maschine 12 mit dem ersten Motor/Generator 50, und die zweite Gruppe verbindet den zweiten Motor/Generator 51 mit dem Ausgangselement 17. Ein Reihen-Betriebsmodus ist vorteilhaft, weil es keinen reinen mechanischen Leistungsflussweg zwischen der Maschine 12 und dem Ausgangselement 17 gibt. Somit sind Umlaufverluste und die Unterbrechung im Ausgangsdrehmoment, um die Maschine 12 unter Verwendung der Motoren/Generatoren 50, 51 neu zu starten, niedriger. In dem Reihen-Betriebsmodus umfasst die erste Gruppe Zahnradelemente jene Zahnradelemente, die einen Leistungsflussweg von der Maschine 12 zu dem Motor/Generator 50A bereitstellen (d. h. Hohlradelement 24, Sonnenradelement 22 und verbundene Trägerelement 26, Trägerelement 36 und Hohlradelement 44). Die zweite Gruppe von Zahnradelementen umfasst jene Zahnradelemente, die einen Leistungsflussweg von dem zweiten Motor/Generator 51 zu dem Ausgangselement 17 bereitstellen (d. h. verbundene Sonnenradelemente 32, 42, verbundene Hohlradelement 44, Trägerelement 26 und Trägerelement 36, und Trägerelement 46). Um darüber hinaus die Motorgröße relativ klein zu halten, sollte der Motor/Generator 51, der das Ausgangselement 17 im Reihen-Modus antreibt, ein übersetztes Verhältnis zu dem Ausgangselement 17 aufweisen. Dies erfordert ein festgelegtes Element, in diesem Fall Hohlradelement 44.
  • Ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung wird zur Verfügung gestellt, wenn Kupplung 58 eingerückt wird und Bremse 56 nicht eingerückt wird (d. h. ausgerückt wird, wenn sie zuvor eingerückt war). Ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung ist für einen effizienten Betrieb während Hochgeschwindigkeitsfahrt vorteilhaft, da er reduzierte Motordrehzahlen und verringerte Leistung durch den elektrischen Leistungsweg zulässt. D. h. es wird durch die Motoren/Generatoren 50, 51 nicht die gesamte mechanische Leistung in elektrische Leistung umgewandelt und dann wieder in mechanische Leistung umgewandelt, wie es in einem Reihen-Betriebsmodus der Fall ist.
  • Ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfordert vier Planetenradelemente, die nicht zur gemeinsamen Rotation miteinander verbunden sind, die aber miteinander durch eine Differenzialzahnradanordnung verbunden sind (d. h. ein Element (Hohlradelement 24), das zur Rotation mit dem Eingangselement 16 verbunden ist, ein Element (Sonnenradelement 22), das zur Rotation mit dem Motor/Generator 50 verbunden ist, ein Element (verbundene Sonnenradelemente 32, 42), das zur Rotation mit dem Motor/Generator 51 verbunden ist, und ein Element (Trägerelement 46), das zur Rotation mit dem Ausgangselement 17 verbunden ist). Ein fünftes Element (das Hohlradelement 34) ist nicht mit irgendeinem anderen Zahnradsatzelement in dem Reihen-Betriebsmodus verbunden, und hilft somit, die vier erforderlichen Elemente in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe zu trennen, wie es in dem Reihen-Betriebsmodus notwendig ist, wie es oben beschrieben wurde. Kupplung 58 kann dann eingerückt werden, um in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung überzugehen, so dass das Sonnenradelement 22 und das Hohlradelement 34 verbunden sind, um als ein einziges Element zu fungieren, und so dass die verbundenen Trägerelement 26, Trägerelement 36 und Hohlradelement 44 verfügbar sind, um während eines Schaltens in den Reihen-Betriebsmodus festgelegt zu werden, während noch zugelassen wird, dass sich die anderen vier Elemente bewegen können, wie es für den Reihen-Betriebsmodus erforderlich ist, wodurch die Anforderung des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfüllt wird, dass durch die Differenzialzahnradanordnung vier Elemente verbunden sind.
  • In dem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung liefert die Maschine 12 Drehmoment an das Hohlradelement 24 und der Motor/Generator 50 liefert Drehmoment an oder nimmt Drehmoment von dem Sonnenradelement 22 und dem Hohlradelement 34 auf. Das Drehmoment von der Maschine 12 und dem Motor/Generator 50 wird durch den Planetenradsatz 20 kombiniert, um zu dem Hohlradelement 44 zu fließen. Drehmoment wird von dem oder an den Motor/Generator 51 an den verbundenen Sonnenradelementen 32, 42 bereitgestellt. Drehmoment, das bei Hohlradelement 44 bereitgestellt wird, und Drehmoment, das von dem Motor/Generator 51 bei dem Sonnenradelement 42 aufgenommen oder an diesen geliefert wird, wird durch Planetenradsatz 40 verzweigt, um Drehmoment an dem Trägerelement 46 und dem Ausgangselement 17 bereitzustellen. Somit wird das Drehmoment an Planetenradsatz 20 verzweigt (Eingangsleistungsverzweigung) und wieder an Planetenradsatz 40 verzweigt (Ausgangsleistungsverzweigung), was den Betriebsmodus zu einem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung macht.
  • Ein Schalten von dem Reihen-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung kann mit einem synchronen Schalten der Kupplung 58 und Bremse 56 erfolgen, indem der Motor/Generator 50 gesteuert wird, um die Drehzahl des Sonnenradelements 22 auf die gleiche Drehzahl wie das Hohlradelement 34 zu bringen. Die Zahnradelemente, die gesteuert werden, um auf der gleichen Drehzahl zu liegen (Hohlradelement 34 und Sonnenradelement 22), müssen andere sein als die vier Zahnradelemente, die für den Reihen-Betrieb erforderlich sind, da all jene Zahnradelemente in dem Reihen-Betriebsmodus rotieren müssen. Kupplung 58 kann dann eingerückt werden, während Bremse 56 gelöst wird. Es besteht keine Notwendigkeit, die Kupplung 58 schlupfen zu lassen, da es keine Drehzahldifferenz zwischen dem Sonnenradelement 22 und dem Hohlradelement 34 gibt. Somit gibt es keine mechanischen Verluste aufgrund von Schlupf.
  • Darüber hinaus kann Kupplung 58 bei dieser Synchrondrehzahl eingerückt werden, während Bremse 56 eingerückt bleibt, wobei ein Betriebsmodus mit festem Verhältnis hergestellt wird. Wenn zum Beispiel die Verhältnisse von Hohlradelement zu Sonnenradelement der Planetenradsätze 20 1,5 betragen, das Verhältnis von Hohlradelement zu Sonnenradelement des Planetenradsatzes 30 2,0 beträgt und das Verhältnis von Hohlradelement zu Sonnenradelement des Planetenradsatzes 40 3,0 beträgt, dann wird, wenn sowohl Kupplung 58 als auch Bremse 56 eingerückt sind, ein festes Übersetzungsverhältnis von 1,33 zwischen dem Eingangselement 16 und dem Ausgangselement 17 resultieren, falls die Motoren/Generatoren 50 und 51 keine Leistung übertragen.
  • Ein rein elektrischer Betriebsmodus wird hergestellt, wenn die Maschine 12 gestoppt ist, Bremse 56 eingerückt ist und Motor/Generator 51 als Motor für den Vorwärtsvortrieb betrieben wird.
  • Wenn Bremse 56 eingerückt ist, falls die Maschine 12 gestoppt ist, kann der Motor/Generator 50 gesteuert werden, um als Motor zum Starten der Maschine 12 zu arbeiten. Weil Kupplung 58 nicht eingerückt ist und Planetenradsatz 30 inaktiv ist (kein Drehmoment transportiert), wird keinerlei Drehmoment durch das Getriebe auf das Ausgangselement 17 übertragen, während die Maschine 12 gestartet wird.
  • Während des Reihen-Betriebsmodus sowie des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung kann der Motor/Generator 51 gesteuert werden, um als Generator zu arbeiten und somit während des Fahrzeugbremsens etwas von dem Drehmoment an dem Ausgangselement 17 in elektrische Energie umzuwandeln.
  • Nun unter Bezugnahme auf 2 ist das Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 50 oder 51 zu der Drehzahl des Getriebeeingangselements 16 in der linken vertikalen Achse gezeigt. Das Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 50 oder 51 zu dem Drehmoment des Getriebeeingangselements 16 ist auf der rechten vertikalen Achse gezeigt. Das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 ist in der horizontalen Achse gezeigt. Der Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung ist mit der Beziehung zwischen dem Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 50 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 über das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu Drehmoment des Eingangselements 16 als Kurve 90 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 51 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 über das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 92 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 50 zu der Drehzahl des Eingangselements 16 über das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 94 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 51 zu der Drehzahl des Eingangselements 16 über das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 96 veranschaulicht.
  • 2 stellt einen Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung des Antriebsstrangs 10 dar, wobei angenommen wird, dass keine Batterieleistung verwendet wird und somit die Motoren/Generatoren 50 und 51 bezüglich der Leistung ausgeglichen sind (d. h. das Produkt aus der Drehzahl und dem Drehmoment des Motors/Generators 50 ist gleich dem Produkt aus der Drehzahl und dem Drehmoment des Motors/Generators 50). Bei Punkt 91 kann im Reihen-Modus bei eingerückter Bremse 56 Kupplung 58 eingerückt werden. Der Übergang von dem Reihen-Modus in den Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfolgt bei einem konstanten Getriebedrehmomentverhältnis 1,33 (Punkt 91 bis 93), wobei Motor/Generator 50 allmählich das Drehmoment umkehrt und dadurch Drehmomentlast an Bremse 56 wegnimmt und Drehmomentlast an Kupplung 58 aufbringt. Gleichzeitig erhöht dies den Bruchteil mechanischer Leistung, der direkt von der Maschine 12 an den Ausgang 17 übertragen wird, von Null (Reihen-Modus) zu irgendeiner dazwischen liegenden Verzweigung zwischen mechanischer und elektrischer Leistung. Wenn die Last vollständig von der Bremse 56 weggenommen ist, wird sie ausgerückt und das Getriebe kann hoch- oder runterschalten. In dem in 2 dargestellten Manöver startet das Getriebe 14 das Drehmomentverhältnis im Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung nach dem Übergang mit konstantem Verhältnis von dem Reihen-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung abwärts zu übersetzen (d. h. links in 2). Alternativ könnte das Drehmoment des Motors/Generators 50 auf Null reduziert werden, indem sich zu Punkt 95 in 2 herunter bewegt wird. An diesem Punkt befindet sich das Getriebe 14 im Festgangmodus mit 100% mechanischer Leistungsübertragung und ohne elektrischen Verlust. Es ist anzumerken, dass es in dem Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung zwei weitere Punkte 97 und 99 gibt, an denen es auch 100% mechanische Leistungsübertragung gibt, weil einer der Motoren/Generatoren 50 oder 51 feststehend ist. Jedoch ist an diesen Punkten das Motordrehmoment an dem feststehenden Motor nicht Null, was elektrische Leistung von der Batterie 60 verbraucht.
  • 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs 110, der ein Hybridgetriebe 114 umfasst und der betreibbar ist, um Traktionsdrehmoment an dem Ausgangselement 17 in sowohl einem Reihen-Hybrid-Betriebsmodus als auch einem Hybrid-Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung bereitzustellen, wie es nachstehend besprochen wird. Bauteile, die identisch oder im Wesentlichen ähnlich mit jenen in den 1 und 2 sind, sind mit identischen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Das Getriebe 114 weist drei Planetenradsätze 120, 130 und 140 auf, von denen jeder ein einfacher Planetenradsatz ist. Planetenradsatz 120 weist ein Sonnenradelement 122, ein Hohlradelement 124 und ein Trägerelement 126 auf. Planetenräder 127, die an Trägerelement 126 drehbar gelagert sind, kämmen mit Sonnenradelement 122 und mit dem Hohlradelement 124. Planetenradsatz 130 weist ein Sonnenradelement 132, ein Hohlradelement 134 und ein Trägerelement 136 auf. Planetenräder 137, die auf Trägerelement 136 drehbar gelagert sind, kämmen mit sowohl dem Hohlradelement 134 als auch dem Sonnenradelement 132. Planetenradsatz 140 weist ein Sonnenradelement 142, ein Hohlradelement 144 und ein Trägerelement 146 auf. Planetenräder 147, die auf Trägerelement 146 drehbar gelagert sind, kämmen mit sowohl dem Hohlradelement 144 als auch dem Sonnenradelement 142. Das Eingangselement 16 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 126 verbunden. Das Ausgangselement 17 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlradelement 144 verbunden.
  • Das Getriebe 114 umfasst einen ersten Motor/Generator 150 und einen zweiten Motor/Generator 151. Motor/Generator 150 weist einen Rotor 152 auf, der zur gemeinsamen Rotation mit Hohlradelement 124 verbunden ist, und einen Stator 154, der an dem feststehenden Element 80 festgelegt ist. Der zweite Motor/Generator 151 weist einen Rotor 153 auf, der zur gemeinsamen Rotation mit Hohlradelement 134 und Sonnenrad 142 verbunden ist, und einen Stator 155, der an dem feststehenden Element 80 festgelegt ist. Die Batterie 60 ist funktional durch Übertragungsleiter mit den Statoren 154, 155 verbunden. Der Controller 62 steuert die elektrische Übertragung zwischen der Batterie 60 und den Statoren 154, 155 durch den Stromrichter 64.
  • Sonnenradelement 122, Trägerelement 136 und Trägerzahnradelement 146 sind ständig zur gemeinsamen Rotation miteinander durch ein erstes Verbindungselement 170 verbunden. Hohlradelement 134 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit Sonnenradelement 142 und mit Rotor 153 durch ein zweites Verbindungselement 172 verbunden. So wie es hierin verwendet wird, ist Planetenradsatz 120 ein erster Planetenradsatz, Planetenradsatz 130 ist ein zweiter Planetenradsatz und Planetenradsatz 140 ist ein dritter Planetenradsatz. Trägerelement 126 ist ein erstes Element, Hohlradelement 124 ist ein zweites Element und Sonnenradelement 122 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 120. Trägerelement 136 ist ein erstes Element, Hohlradelement 134 ist ein zweites Element und Sonnenradelement 132 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 130. Trägerelement 146 ist ein erstes Element, Sonnenradelement 142 ist ein zweites Element und Hohlradelement 144 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 140.
  • Das Getriebe 114 umfasst nur die zwei Drehmomentübertragungsmechanismen 56 und 58. In dieser Ausführungsform ist Bremse 56 selektiv einrückbar, um das Trägerelement 146, das Trägerelement 136 und das Sonnenradelement 122 an dem feststehenden Element 80 festzulegen, indem das Verbindungselement 170 festgelegt wird. Kupplung 58 ist selektiv einrückbar, um Hohlradelement 124 zur gemeinsamen Rotation mit Sonnenradelement 132 zu verbinden. Durch Steuern der Motoren/Generatoren 150, 151, der Kupplung 58 und der Bremse 56 sind mehrere unterschiedliche Betriebsmodi für den Vorwärtsvortrieb verfügbar. Die Motoren/Generatoren 150, 151 können auch Bremsenergie in einem regenerativen Bremsmodus auffangen und gesteuert werden, um die Maschine 12 entweder aus einem Kaltstart oder aus einem Stopp/Start (d. h. wenn sie temporär ausgeschaltet ist, während das Fahrzeug in einem anderen Modus betrieben wird) zu starten.
  • Ein Reihen-Betriebsmodus wird hergestellt, indem Bremse 56 eingerückt wird, Kupplung 58 nicht eingerückt wird (d. h. ausgerückt wird, wenn sie zuvor eingerückt war), Motor/Generator 150 gesteuert wird, um als Generator zu fungieren, und Motor/Generator 151 gesteuert wird, um als Motor zu fungieren. Bei eingerückter Bremse 56 sind Sonnenradelement 122, Trägerelement 136 und Trägerelement 146 feststehend. Drehmoment von der Maschine 12 wird dem Rotor 152 mit einem Übersetzungsverhältnis zugeführt, das durch den Planetenradsatz 120 hergestellt wird. Das Drehmoment wird in elektrische Energie umgewandelt, die in der Batterie 60 gespeichert oder direkt zu Motor/Generator 151 über Stromrichter 64 übertragen wird, um Motor/Generator 151 mit Leistung zu beaufschlagen, so dass er als Motor fungiert, wobei Drehmoment an dem Sonnenradelement 142 bereitgestellt wird. Das Drehmoment wird durch den Planetenradsatz 140 vervielfacht und an das Ausgangselement 17 geliefert. Weil Sonnenradelement 132 nicht mit irgendeinem anderen Element oder mit dem feststehenden Element 80 verbunden ist, ist Planetenradsatz 130 in dem Reihen-Betriebsmodus inaktiv.
  • Wie es oben besprochen wurde, erfordert ein Reihen-Betriebsmodus zwei Gruppen von Zahnradelementen, die miteinander zur Leistungsübertragung nur durch die elektrische Verbindung zwischen den zwei Motoren/Generatoren verbunden sind. Eine Gruppe verbindet die Maschine 12 mit dem ersten Motor/Generator 150, und die andere Gruppe verbindet den zweiten Motor/Generator 151 mit dem Ausgangselement 17. In dem Reihen-Betriebsmodus stellt die erste Gruppe von Zahnradelementen einen Leistungsflussweg von der Maschine 12 zu dem Motor/Generator 150 bereit (d. h. Trägerelement 126, festgelegtes Sonnenradelement 122 und Hohlradelement 124). Die zweite Gruppe von Zahnradelementen stellt einen Leistungsflussweg von dem Motor/Generator 151 zu dem Ausgangselement 17 bereit (d. h. Sonnenradelement 142, festgelegtes Trägerelement 146 und Hohlradelement 144). Um darüber hinaus die Motorgröße relativ klein zu halten, sollte der Motor/Generator 151, der das Ausgangselement 17 im Reihen-Modus antreibt, ein übersetztes Verhältnis zu dem Ausgangselement 17 aufweisen. Dies erfordert ein festgelegtes Element, in diesem Fall Trägerelement 146.
  • Ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung wird zur Verfügung gestellt, wenn Kupplung 58 eingerückt wird und Bremse 56 nicht eingerückt wird (d. h. ausgerückt wird, wenn sie zuvor eingerückt war). Ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfordert vier Planetenradsatzelemente, die nicht zur gemeinsamen Rotation miteinander verbunden sind, die aber miteinander durch eine Differenzialzahnradanordnung verbunden sind (d. h. ein Element (Trägerelement 126), das zur Rotation mit dem Eingangselement 16 verbunden ist, ein Element (verbundene Hohlradelement 124 und Sonnenradelement 132), das zur Rotation mit dem Motor/Generator 150 verbunden ist, ein Element (verbundene Hohlradelement 134 und Sonnenradelement 142), das zur Rotation mit dem Motor/Generator 151 verbunden ist, und ein Element (Hohlradelement 144), das zur gemeinsamen Rotation mit dem Ausgangselement 17 verbunden ist). Ein fünftes Element (verbundene Sonnenradelement 122, Trägerelement 136 und Trägerelement 146) ist nicht mit irgendeinem anderen Zahnradsatzelement in dem Reihen-Betriebsmodus verbunden, und hilft somit, die vier erforderlichen Elemente in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe zu trennen, wie es in dem Reihen-Betriebsmodus notwendig ist, wie es oben beschrieben wurde. Kupplung 58 kann dann eingerückt werden, um in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung überzugehen, so dass das Hohlradelement 124 und das Sonnenradelement 132 verbunden sind, um als ein einziges Element zu fungieren, wodurch die Anforderung des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfüllt wird, dass es vier durch eine Differenzialzahnradanordnung verbundene Elemente gibt.
  • In dem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung liefert die Maschine 12 Drehmoment an dem Trägerelement 126, und der Motor/Generator 150 liefert Drehmoment an oder nimmt Drehmoment von dem Hohlradelement 124 auf. Das Drehmoment von der Maschine 12 und dem Motor/Generator 150 wird durch den Planetenradsatz 120 kombiniert, um zu den verbundenen Sonnenradelement 122 und Trägerelement 146 zu fließen. Drehmoment wird von oder zu dem Motor/Generator 251 an den verbundenen Hohlradelement 134 und Sonnenradelement 142 geliefert. Drehmoment von der Maschine 12 und dem Motor/Generator 150, das an Trägerelement 146 bereitgestellt wird, und Drehmoment, das von dem Motor/Generator 151 an dem Sonnenradelement 142 aufgenommen wird oder an diesen geliefert wird, wird durch Planetenradsatz 140 verzweigt, um Drehmoment an dem Hohlradelement 144 und dem Ausgangselement 17 bereitzustellen. Somit wird Drehmoment an Planetenradsatz 120 verzweigt (Eingangsleistungsverzweigung) und wieder an Planetenradsatz 140 verzweigt (Ausgangsleistungsverzweigung), was den Betriebsmodus zu einem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung macht.
  • Ein Schalten von dem Reihen-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung kann mit einem synchronen Schalten der Kupplung 58 und Bremse 56 erfolgen, indem der Motor/Generator 150 gesteuert wird, um die Drehzahl des Hohlradelements 124 auf die gleiche Drehzahl wie das Sonnenradelement 132 zu bringen. Kupplung 58 kann dann eingerückt werden, während Bremse 56 gelöst wird. Es gibt keine Notwendigkeit, die Kupplung 58 schlupfen zu lassen, da es keine Drehzahldifferenz zwischen dem Hohlradelement 124 und dem Sonnenradelement 132 gibt. Somit gibt es keine mechanischen Verluste aufgrund von Schlupf.
  • Darüber hinaus kann Kupplung 58 bei dieser Synchrondrehzahl eingerückt werden, während 56 eingerückt bleibt, wobei ein Betriebsmodus mit festem Verhältnis hergestellt wird. Wenn zum Beispiel das Verhältnis von Hohlradelement zu Sonnenradelement des Planetenradsatzes 120 1,5 beträgt, des Planetenradsatzes 130 1,6 beträgt und des Planetenradsatzes 140 2,0 beträgt, dann wird, wenn sowohl Kupplung 58 als auch Bremse 56 eingerückt sind, ein festes Übersetzungsverhältnis von 1,92 zwischen dem Eingangselement 16 und dem Ausgangselement 17 resultieren, falls die Motoren/Generatoren 150 und 151 keine Leistung übertragen.
  • Ein rein elektrischer Betriebsmodus wird hergestellt, wenn die Maschine 12 gestoppt ist, Bremse 56 eingerückt ist und Motor/Generator 151 als Motor für den Vorwärtsvortrieb betrieben wird.
  • Wenn Bremse 56 eingerückt ist, falls die Maschine 12 gestoppt ist, kann der Motor/Generator 150 gesteuert werden, um als Motor zum Starten der Maschine 12 zu arbeiten. Weil Kupplung 58 nicht eingerückt ist, ist Planetenradsatz 130 inaktiv (transportiert kein Drehmoment). Auch kann der Motor/Generator 151 ausgeschaltet sein, so dass der Planetenradsatz 140 ebenfalls inaktiv ist. Die Maschinenstart-Drehmomentstörung wird nicht auf das Ausgangselement 17 übertragen, während die Maschine 12 gestartet wird.
  • Während des Reihen-Betriebsmodus sowie des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung kann der Motor/Generator 151 gesteuert werden, um als Generator zu arbeiten und somit während des Fahrzeugbremsens etwas von dem Drehmoment an dem Ausgangselement 17 in elektrische Energie umzuwandeln.
  • Nun unter Bezugnahme auf 4 ist das Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 150 oder 151 zu der Drehzahl des Getriebeeingangselements 16 in der linken vertikalen Achse gezeigt. Das Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 150 oder 151 zu dem Drehmoment des Getriebeeingangselements 16 ist auf der rechten vertikalen Achse gezeigt. Das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 ist in der horizontalen Achse gezeigt. Der Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung ist mit der Beziehung zwischen dem Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 150 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 über das Verhältnis von dem Drehmoment des Eingangselements 16 zu Drehmoment des Ausgangselements 17 als Kurve 190 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 151 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 über das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 192 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 150 zu der Drehzahl des Eingangselements 16 über das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 194 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 151 zu der Drehzahl des Eingangselements 16 über das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 196 veranschaulicht.
  • 4 stellt einen Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung des Antriebsstrangs 110 dar, wobei angenommen wird, dass keine Batterieleistung verwendet wird und somit die Motoren/Generatoren 150 und 151 bezüglich der Leistung ausgeglichen sind (d. h. das Produkt aus der Drehzahl und dem Drehmoment des Motors/Generators 150 ist gleich dem Produkt aus der Drehzahl und dem Drehmoment des Motors/Generators 151). Bei Punkt 191 kann im Reihen-Modus bei eingerückter Bremse 56 Kupplung 58 eingerückt werden. Der Übergang von dem Reihen-Modus in den Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfolgt bei einem konstanten Getriebedrehmomentverhältnis 1,92 (Punkt 191 bis Punkt 193), wobei Motor/Generator 150 Drehmoment reduziert und dadurch Drehmomentlast an Bremse 56 wegnimmt und Drehmomentlast an Kupplung 58 aufbringt. Gleichzeitig erhöht dies den Bruchteil mechanischer Leistung, der direkt von der Maschine 12 an den Ausgang 17 übertragen wird, von Null (Reihen-Modus) zu irgendeiner dazwischen liegenden Verzweigung zwischen mechanischer und elektrischer Leistung. Wenn die Last vollständig von der Bremse 56 weggenommen ist, wird sie ausgerückt und das Getriebe 114 kann hoch- oder runterschalten. In dem in 4 dargestellten Manöver startet das Getriebe 114 das Drehmomentverhältnis im Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung nach dem Übergang mit konstantem Verhältnis von dem Reihen-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung abwärts zu übersetzen (d. h. links in 4). Alternativ könnte das Drehmoment des Motors/Generators 150 auf Null reduziert werden, indem sich zu Punkt 195 in 4 bewegt wird. An diesem Punkt befindet sich das Getriebe 114 im Festgangmodus mit 100% mechanischer Leistungsübertragung und ohne elektrischen Verlust. Es ist anzumerken, dass es in dem Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung zwei weitere Punkte 197 und 199 gibt, an denen es auch 100% mechanische Leistungsübertragung gibt, weil einer der Motoren/Generatoren 150 oder 151 feststehend ist. Jedoch ist an diesen Punkten das Motordrehmoment an dem feststehenden Motor nicht Null, was elektrische Leistung von der Batterie 60 verbraucht.
  • 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs 210, der ein Hybridgetriebe 214 umfasst und der betreibbar ist, um Traktionsdrehmoment an dem Ausgangselement 17 in sowohl einem Reihen-Hybrid-Betriebsmodus als auch einem Hybrid-Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung bereitzustellen, wie es nachstehend besprochen wird. Bauteile, die identisch oder im Wesentlichen ähnlich mit jenen in den 1 und 2 sind, sind mit identischen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Das Getriebe 214 weist drei Planetenradsätze 220, 230 und 240 auf, von denen jeder ein einfacher Planetenradsatz ist. Planetenradsatz 220 weist ein Sonnenradelement 222, ein Hohlradelement 224 und ein Trägerelement 226 auf. Planetenräder 227, die auf Trägerelement 226 drehbar gelagert sind, kämmen mit sowohl dem Sonnenradelement 222 als auch dem Hohlradelement 224. Planetenradsatz 230 weist ein Sonnenradelement 232, ein Hohlradelement 234 und ein Trägerelement 236 auf. Planetenräder 237, die auf Trägerelement 236 drehbar gelagert sind, kämmen mit sowohl dem Hohlradelement 234 als auch dem Sonnenradelement 232. Planetenradsatz 240 weist ein Sonnenradelement 242, ein Hohlradelement 244 und ein Trägerelement 246 auf. Planetenräder 247, die auf Trägerelement 246 drehbar gelagert sind, kämmen mit sowohl dem Hohlradelement 244 als auch dem Sonnenradelement 242. Das Eingangselement 16 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlrad 224 verbunden. Das Ausgangselement 17 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Trägerelement 246 verbunden.
  • Das Getriebe 214 umfasst einen ersten Motor/Generator 250 und einen zweiten Motor/Generator 251. Motor/Generator 250 weist einen Rotor 252 auf, der zur gemeinsamen Rotation mit Sonnenradelement 222 verbunden ist, und einen Stator 254, der an dem feststehenden Element 80 festgelegt ist. Der zweite Motor/Generator 251 weist einen Rotor 253 auf, der zur gemeinsamen Rotation mit Hohlradelement 234 und Sonnenradelement 242 verbunden ist, und einen Stator 255, der an dem feststehenden Element 80 festgelegt ist. Die Batterie 60 ist funktional durch Übertragungsleiter mit den Statoren 254, 255 verbunden. Der Controller 62 steuert die elektrische Übertragung zwischen der Batterie 60 und den Statoren 254, 255 durch den Leistungs-Stromrichter 64.
  • Trägerelement 226, Trägerelement 236 und Hohlradelement 244 sind ständig zur gemeinsamen Rotation miteinander durch ein erstes Verbindungselement 270 verbunden. Hohlradelement 234 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit Sonnenradelement 242 und mit Rotor 253 durch ein zweites Verbindungselement 272 verbunden. So wie es hierin verwendet wird, ist Planetenradsatz 220 ein erster Planetenradsatz, Planetenradsatz 230 ist ein zweiter Planetenradsatz und Planetenradsatz 240 ist ein dritter Planetenradsatz. Hohlradelement 224 ist ein erstes Element, Sonnenradelement 222 ist ein zweites Element und Trägerelement 226 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 220. Trägerelement 236 ist ein erstes Element, Hohlradelement 234 ist ein zweites Element und Sonnenradelement 232 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 230. Hohlradelement 244 ist ein erstes Element, Sonnenradelement 242 ist ein zweites Element und Trägerelement 246 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 240.
  • Das Getriebe 214 umfasst nur die zwei Drehmomentübertragungsmechanismen 56 und 58. In dieser Ausführungsform ist Bremse 56 selektiv einrückbar, um das Trägerelement 226, das Trägerelement 236 und das Hohlradelement 244 an dem feststehenden Element 80 festzulegen, indem Verbindungselement 270 festgelegt wird. Kupplung 58 ist selektiv einrückbar, um Sonnenradelement 222 zur gemeinsamen Rotation mit Sonnenradelement 232 und Motor/Generator 250 zu verbinden. Durch Steuern der Motoren/Generatoren 250, 251, der Kupplung 58 und der Bremse 56 sind mehrere unterschiedliche Betriebsmodi für den Vorwärtsvortrieb verfügbar. Die Motoren/Generatoren 250, 251 können auch Bremsenergie in einem regenerativen Bremsmodus auffangen und gesteuert werden, um die Maschine 12 entweder aus einem Kaltstart oder aus einem Stopp/Start (d. h. wenn sie temporär ausgeschaltet ist, während das Fahrzeug in einem anderen Modus betrieben wird) zu starten.
  • Ein Reihen-Betriebsmodus wird hergestellt, indem Bremse 56 eingerückt wird, Kupplung 58 nicht eingerückt wird (d. h. ausgerückt wird, wenn sie zuvor eingerückt war), Motor/Generator 250 gesteuert wird, um als Generator zu fungieren, und Motor/Generator 251 gesteuert wird, um als Motor zu fungieren. Bei eingerückter Bremse 56 sind Trägerelement 226, Trägerelement 236 und Hohlradelement 244 feststehend. Drehmoment von der Maschine 12 wird dem Rotor 252 mit einem Übersetzungsverhältnis zugeführt, das durch den Planetenradsatz 220 hergestellt wird. Das Drehmoment wird in elektrische Energie umgewandelt, die in der Batterie 60 gespeichert oder direkt zu Motor/Generator 251 über Stromrichter 64 übertragen wird, um Motor/Generator 251 mit Leistung zu beaufschlagen, so dass er als Motor fungiert, wobei Drehmoment an dem Sonnenradelement 242 bereitgestellt wird. Das Drehmoment wird durch den Planetenradsatz 240 vervielfacht und an das Ausgangselement 17 geliefert. Weil Sonnenradelement 232 nicht mit irgendeinem anderen Element oder mit dem feststehenden Element 80 verbunden ist, ist Planetenradsatz 230 in dem Reihen-Betriebsmodus inaktiv.
  • Wie es oben besprochen wurde, erfordert ein Reihen-Betriebsmodus zwei Gruppen von Zahnradelementen, die miteinander zur Leistungsübertragung nur durch die elektrische Verbindung zwischen den zwei Motoren/Generatoren verbunden sind. Eine Gruppe verbindet die Maschine 12 mit dem ersten Motor/Generator 250, und die andere Gruppe verbindet den zweiten Motor/Generator 251 mit dem Ausgangselement 17. In dem Reihen-Betriebsmodus umfasst die erste Gruppe von Zahnradelementen einen Leistungsflussweg von der Maschine 12 zu dem Motor/Generator 250 (d. h. Hohlradelement 224, festgelegtes Trägerelement 226 und Sonnenradelement 222). Die zweite Gruppe von Zahnradelementen stellt einen Leistungsflussweg von dem Motor/Generator 251 zu dem Ausgangselement 17 bereit (d. h. Sonnenradelement 242, festgelegtes Hohlradelement 244 und Trägerelement 246). Um darüber hinaus die Motorgröße relativ klein zu halten, sollte der Motor/Generator 251, der das Ausgangselement 17 im Reihen-Modus antreibt, ein übersetztes Verhältnis zu dem Ausgangselement 17 aufweisen. Dies erfordert ein festgelegtes Element, in diesem Fall Hohlradelement 244.
  • Ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung wird zur Verfügung gestellt, wenn Kupplung 58 eingerückt wird und Bremse 56 nicht eingerückt wird (d. h. ausgerückt wird, wenn sie zuvor eingerückt war). Ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfordert vier Planetenradsatzelemente, die nicht zur gemeinsamen Rotation miteinander verbunden sind, die aber miteinander durch eine Differenzialzahnradanordnung verbunden sind (d. h. ein Element (Hohlradelement 224), das zur Rotation mit dem Eingangselement 16 verbunden ist, ein Element (Sonnenradelement 222), das zur Rotation mit dem Motor/Generator 250 verbunden ist, ein Element (verbundene Hohlradelement 234 und Sonnenrad 242), das zur Rotation mit dem Motor/Generator 251 verbunden ist, und ein Element (Trägerelement 246), das zur gemeinsamen Rotation mit dem Ausgangselement 17 verbunden ist). Ein fünftes Element, das Sonnenradelement 232, ist nicht mit irgendeinem anderen Zahnradsatzelement in dem Reihen-Betriebsmodus verbunden, und hilft somit, die vier erforderlichen Elemente in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe zu trennen, wie es in dem Reihen-Betriebsmodus notwendig ist, wie es oben beschrieben wurde. Kupplung 58 kann dann eingerückt werden, um in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung überzugehen, so dass das Sonnenradelement 222 und das Sonnenradelement 232 verbunden sind, um als ein einziges Element zu fungieren, wodurch die Anforderung des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfüllt wird, dass es vier durch eine Differenzialzahnradanordnung verbundene Elemente gibt.
  • In dem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung liefert die Maschine 12 Drehmoment an das Hohlradelement 224 und der Motor/Generator 250 liefert Drehmoment an oder nimmt Drehmoment von dem Sonnenradelement 222 auf. Das Drehmoment von der Maschine 12 und dem Motor/Generator 250 wird durch den Planetenradsatz 220 kombiniert, um zu den verbundenen Trägerelement 226, Trägerelement 236 und Hohlradelement 244 zu fließen. Drehmoment wird von oder zu dem Motor/Generator 251 an den verbundenen Hohlradelement 234 und Sonnenradelement 242 geliefert. Drehmoment von der Maschine 12 und dem Motor/Generator 250, das an Hohlradelement 244 bereitgestellt wird, und Drehmoment, das von dem Motor/Generator 251 an dem Sonnenradelement 242 aufgenommen oder an diesen geliefert wird, wird durch Planetenradsatz 240 verzweigt, um Drehmoment an dem Trägerelement 246 und dem Ausgangselement 17 bereitzustellen. Somit wird Drehmoment an Planetenradsatz 220 verzweigt (Eingangsleistungsverzweigung) und wieder an Planetenradsatz 240 verzweigt (Ausgangsleistungsverzweigung), was den Betriebsmodus zu einem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung macht.
  • Ein Schalten von dem Reihen-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung kann mit einem synchronen Schalten der Kupplung 58 und Bremse 56 erfolgen, indem der Motor/Generator 250 gesteuert wird, um die Drehzahl des Sonnenradelements 222 auf die gleiche Drehzahl wie das Sonnenradelement 232 zu bringen. Kupplung 58 kann dann eingerückt werden, während Bremse 56 gelöst wird. Es gibt keine Notwendigkeit, Kupplung 58 schlupfen zu lassen, da es keine Drehzahldifferenz zwischen dem Sonnenradelement 222 und dem Sonnenradelement 232 gibt. Somit gibt es keine mechanischen Verluste aufgrund von Schlupf.
  • Darüber hinaus kann Kupplung 58 bei dieser Synchrondrehzahl eingerückt werden, während Bremse 56 eingerückt bleibt, wobei ein Betriebsmodus mit festem Verhältnis hergestellt wird. Wenn zum Beispiel das Verhältnis von Hohlradelement zu Sonnenradelement des Planetenradsatzes 220 3,0 beträgt, des Planetenradsatzes 230 2,0 beträgt und des Planetenradsatzes 240 1,5 beträgt, dann wird, wenn sowohl Kupplung 58 als auch Bremse 56 eingerückt sind, ein festes Übersetzungsverhältnis von 1,67 zwischen dem Eingangselement 16 und dem Ausgangselement 17 resultieren, falls die Motoren/Generatoren 250 und 251 keine Leistung übertragen.
  • Ein rein elektrischer Betriebsmodus wird hergestellt, wenn die Maschine 12 gestoppt ist, Bremse 56 eingerückt ist und Motor/Generator 251 als Motor für den Vorwärtsvortrieb betrieben wird.
  • Wenn Bremse 56 eingerückt ist, falls die Maschine 12 gestoppt ist, kann der Motor/Generator 250 gesteuert werden, um als Motor zum Starten der Maschine 12 zu arbeiten. Weil Kupplung 58 nicht eingerückt ist, ist Planetenradsatz 230 inaktiv (transportiert kein Drehmoment). Auch kann der Motor/Generator 251 ausgeschaltet sein, so dass der Planetenradsatz 240 ebenfalls inaktiv ist. Die Maschinenstart-Drehmomentstörung wird nicht auf das Ausgangselement 17 übertragen, während die Maschine 12 gestartet wird.
  • Während des Reihen-Betriebsmodus sowie des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung kann der Motor/Generator 251 gesteuert werden, um als Generator zu arbeiten und somit während des Fahrzeugbremsens etwas von dem Drehmoment an dem Ausgangselement 17 in elektrische Energie umzuwandeln.
  • Nun unter Bezugnahme auf 6 ist das Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 250 oder 251 zu der Drehzahl des Getriebeeingangselements 16 in der linken vertikalen Achse gezeigt. Das Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 250 oder 251 zu dem Drehmoment des Getriebeeingangselements 16 ist auf der rechten vertikalen Achse gezeigt. Das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 ist in der horizontalen Achse gezeigt. Der Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung ist mit der Beziehung zwischen dem Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 250 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 über das Verhältnis von dem Drehmoment des Eingangselements 16 zu Drehmoment des Ausgangselements 17 als Kurve 290 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 251 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 über das Verhältnis von Drehmoment des Ausgangselements 17 zu Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 292 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 250 zu der Drehzahl des Eingangselements 16 über das Verhältnis von Drehmoment des Ausgangselements 17 zu Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 294 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 251 zu der Drehzahl des Eingangselements 16 über das Verhältnis von Drehmoment des Ausgangselements 17 zu Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 296 veranschaulicht.
  • 6 stellt einen Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung des Antriebsstrangs 210 dar, wobei angenommen wird, dass keine Batterieleistung verwendet wird und somit die Motoren/Generatoren 250 und 251 bezüglich der Leistung ausgeglichen sind (d. h. das Produkt aus der Drehzahl und dem Drehmoment des Motors/Generators 250 ist gleich dem Produkt aus der Drehzahl und dem Drehmoment des Motors/Generators 251). Bei Punkt 291 kann im Reihen-Modus bei eingerückter Bremse 56 Kupplung 58 eingerückt werden. Der Übergang von dem Reihen-Modus in den Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfolgt bei einem konstanten Getriebedrehmomentverhältnis 1,67 (Punkt 291 bis Punkt 293), wobei Motor/Generator 250 Drehmoment reduziert und dadurch Drehmomentlast an Bremse 56 wegnimmt und Drehmomentlast an Kupplung 58 aufbringt. Gleichzeitig erhöht dies den Bruchteil mechanischer Leistung, der direkt von der Maschine 12 an den Ausgang 17 übertragen wird, von Null (Reihen-Modus) zu irgendeiner dazwischen liegenden Verzweigung zwischen mechanischer und elektrischer Leistung. Wenn die Last vollständig von der Bremse 56 weggenommen ist, wird sie ausgerückt und das Getriebe 214 kann hoch- oder runterschalten. In dem in 6 dargestellten Manöver startet das Getriebe 214 das Drehmomentverhältnis im Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung nach dem Übergang mit konstantem Verhältnis von dem Reihen-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung abwärts zu übersetzen (d. h. links in 6). Alternativ könnte das Drehmoment des Motors/Generators 250 auf Null reduziert werden, indem sich zu Punkt 295 in 6 bewegt wird. An diesem Punkt befindet sich das Getriebe 214 im Festgangmodus mit 100% mechanischer Leistungsübertragung und ohne elektrischen Verlust. Es ist anzumerken, dass es in dem Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung zwei weitere Punkte 297 und 299 gibt, an denen es auch 100% mechanische Leistungsübertragung gibt, weil einer der Motoren/Generatoren 250 oder 251 feststehend ist. Jedoch ist an diesen Punkten das Motordrehmoment an dem feststehenden Motor nicht Null, was elektrische Leistung von der Batterie 60 verbraucht.
  • 7 zeigt eine andere Ausführungsform eines Hybridantriebsstrangs 310, der ein Hybridgetriebe 314 umfasst und betreibbar ist, um Traktionsdrehmoment an das Ausgangselement 17 in sowohl einem Reihen-Hybrid-Betriebsmodus als auch einem Hybrid-Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung zu liefern, wie es nachstehend besprochen wird. Bauteile, die identisch oder im Wesentlichen ähnlich mit jenen in den 1 und 2 sind, sind mit identischen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Das Getriebe 314 weist drei Planetenradsätze 320, 330 und 340 auf, von denen jeder ein einfacher Planetenradsatz ist. Planetenradsatz 320 weist ein Sonnenradelement 322, ein Hohlradelement 324 und ein Trägerelement 326 auf. Planetenräder 327, die auf Trägerelement 326 drehbar gelagert sind, kämmen mit sowohl dem Hohlradelement 324 als auch dem Sonnenradelement 322. Planetenradsatz 330 weist ein Sonnenradelement 332, ein Hohlradelement 334 und ein Trägerelement 336 auf. Planetenräder 337, die auf Trägerelement 336 drehbar gelagert sind, kämmen mit sowohl dem Hohlradelement 334 als auch dem Sonnenradelement 332. Planetenradsatz 340 weist ein Sonnenradelement 342, ein Hohlradelement 344 und ein Trägerelement 346 auf. Planetenräder 347, die auf Trägerelement 346 drehbar gelagert sind, kämmen mit sowohl dem Hohlradelement 344 als auch dem Sonnenradelement 342. Das Eingangselement 16 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Träger 326 verbunden. Das Ausgangselement 17 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem Hohlradelement 344 verbunden.
  • Das Getriebe 314 umfasst einen ersten Motor/Generator 350 und einen zweiten Motor/Generator 351. Motor/Generator 350 weist einen Rotor 352 auf, der zur gemeinsamen Rotation mit Sonnenradelement 322 verbunden ist, und einen Stator 354, der an dem feststehenden Element 80 festgelegt ist. Der zweite Motor/Generator 351 weist einen Rotor 353 und einen Stator 355 auf. Der Stator 355 ist an dem feststehenden Element 80 festgelegt. Die Batterie 60 ist funktional durch Übertragungsleiter mit den Statoren 354, 355 verbunden. Der Controller 62 steuert die elektrische Übertragung zwischen der Batterie 60 und den Statoren 354, 355 durch den Stromrichter 64.
  • Hohlradelement 324, Trägerelement 336 und Trägerelement 346 sind ständig zur gemeinsamen Rotation miteinander durch eine erste Welle oder ein erstes Verbindungselement 370 verbunden. Hohlradelement 334 ist ständig zur gemeinsamen Rotation mit Sonnenradelement 342 und mit Rotor 353 durch ein zweites Verbindungselement 372 verbunden. So wie es hierin verwendet wird, ist Planetenradsatz 320 ein erster Planetenradsatz, Planetenradsatz 330 ist ein zweiter Planetenradsatz und Planetenradsatz 340 ist ein dritter Planetenradsatz. Trägerelement 326 ist ein erstes Element, Sonnenradelement 322 ist ein zweites Element und Hohlradelement 324 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 320. Trägerelement 336 ist ein erstes Element, Hohlradelement 334 ist ein zweites Element und Sonnenradelement 332 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 330. Trägerelement 346 ist ein erstes Element, Sonnenradelement 342 ist ein zweites Element und Hohlradelement 344 ist ein drittes Element des Planetenradsatzes 340.
  • Das Getriebe 314 umfasst nur die zwei Drehmomentübertragungsmechanismen 56 und 58. In dieser Ausführungsform ist Bremse 56 selektiv einrückbar, um das Hohlradelement 324, das Trägerelement 336 und das Trägerelement 346 an dem feststehenden Element 80 festzulegen, indem Verbindungselement 370 festgelegt wird. Kupplung 58 ist selektiv einrückbar, um das Sonnenradelement 322 und den Rotor 352 zur gemeinsamen Rotation mit dem Sonnenradelement 332 zu verbinden. Durch Steuern der Motoren/Generatoren 350, 351, der Kupplung 58 und der Bremse 56 sind mehrere unterschiedliche Betriebsmodi für den Vorwärtsvortrieb verfügbar. Die Motoren/Generatoren 350, 351 können auch Bremsenergie in einem regenerativen Bremsmodus auffangen und gesteuert werden, um die Maschine 12 entweder aus einem Kaltstart oder aus einem Stopp/Start (d. h. wenn sie temporär ausgeschaltet ist, während das Fahrzeug in einem anderen Modus betrieben wird) zu starten.
  • Ein Reihen-Betriebsmodus wird hergestellt, indem Bremse 56 eingerückt wird, Kupplung 58 nicht eingerückt wird (d. h. ausgerückt wird, wenn sie zuvor eingerückt war), Motor/Generator 350 gesteuert wird, um als Generator zu fungieren, und Motor/Generator 351 gesteuert wird, um als Motor zu fungieren. Bei eingerückter Bremse 56 sind Hohlradelement 324, Trägerelement 336 und Trägerelement 346 feststehend. Drehmoment von der Maschine 12 wird dem Rotor 352 mit einem Übersetzungsverhältnis zugeführt, das durch den Planetenradsatz 320 hergestellt wird. Das Drehmoment wird in elektrische Energie umgewandelt, die in der Batterie 60 gespeichert oder direkt zu Motor/Generator 351 über Stromrichter 64 übertragen wird, um Motor/Generator 351 mit Leistung zu beaufschlagen, so dass er als Motor fungiert, wobei Drehmoment an dem Sonnenradelement 342 bereitgestellt wird. Das Drehmoment wird durch den Planetenradsatz 340 vervielfacht und an das Ausgangselement 17 geliefert. Weil Sonnenradelement 332 nicht mit irgendeinem anderen Element oder mit dem feststehenden Element 80 verbunden ist, ist Planetenradsatz 330 in dem Reihen-Betriebsmodus inaktiv.
  • Wie es oben besprochen wurde, erfordert ein Reihen-Betriebsmodus zwei Gruppen von Zahnradelementen, die miteinander zur Leistungsübertragung nur durch die elektrische Verbindung zwischen den zwei Motoren/Generatoren verbunden sind. Eine Gruppe stellt einen Leistungsflussweg von der Maschine 12 zu dem ersten Motor/Generator 350 her, und die andere Gruppe stellt einen Leistungsflussweg von dem zweiten Motor/Generator 351 zu dem Ausgangselement 17 her. In dem Reihen-Betriebsmodus umfassen die Zahnradelemente der ersten Gruppe Trägerelement 326, Hohlradelement 324 und Sonnenradelement 322. Die Zahnradelemente der zweiten Gruppe umfassen Sonnenradelement 342, Trägerelement 346 und Hohlradelement 344. Um darüber hinaus die Motorgröße relativ klein zu halten, sollte der Motor/Generator 351, der das Ausgangselement 17 im Reihen-Modus antreibt, ein übersetztes Verhältnis zu dem Ausgangselement 17 aufweisen. Dies erfordert ein festgelegtes Element, in diesem Fall Trägerelement 346.
  • Ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung wird zur Verfügung gestellt, wenn Kupplung 58 eingerückt wird und Bremse 56 nicht eingerückt wird (d. h. ausgerückt wird, wenn sie zuvor eingerückt war). Ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfordert vier Planetenradsatzelemente, die nicht zur gemeinsamen Rotation miteinander verbunden sind, die aber miteinander durch eine Differenzialzahnradanordnung verbunden sind (d. h. ein Element (Trägerelement 326), das zur Rotation mit dem Eingangselement 16 verbunden ist, ein Element (Sonnenradelement 322), das zur Rotation mit dem Motor/Generator 350 verbunden ist, ein Element (Sonnenradelement 342), das zur Rotation mit dem Motor/Generator 351 verbunden ist, und ein Element (Hohlradelement 344), das zur Rotation mit dem Ausgangselement 17 verbunden ist). Ein fünftes Element, das Sonnenradelement 332, ist nicht mit irgendeinem anderen Zahnradsatzelement in dem Reihen-Betriebsmodus verbunden, und hilft somit, die vier erforderlichen Elemente in eine erste Gruppe und eine zweite Gruppe zu trennen, wie es in dem Reihen-Betriebsmodus notwendig ist, wie es oben beschrieben wurde. Kupplung 58 kann dann eingerückt werden, um in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung überzugehen, so dass das Sonnenradelement 322 und das Sonnenradelement 332 verbunden sind, um als ein einziges fünftes Element zu fungieren, während noch zugelassen wird, dass sich die anderen vier Elemente bewegen können, wie es für den Reihen-Betriebsmodus erforderlich ist, wodurch die Anforderung des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfüllt wird, dass vier Elemente durch die Differenzialzahnradanordnung verbunden sind.
  • In dem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung stellt die Maschine 12 Drehmoment an dem Trägerelement 326 bereit, und der Motor/Generator 350 liefert Drehmoment an oder nimmt Drehmoment von dem Sonnenradelement 322 und dem Sonnenradelement 332 auf. Das Drehmoment von der Maschine 12 und dem Motor/Generator 350 wird durch den Planetenradsatz 320 kombiniert, um zu den verbundenen Hohlradelement 324, Trägerelement 336 und Trägerelement 346 zu fließen. Drehmoment wird von oder zu dem Motor/Generator 351 an Hohlradelement 334 und Sonnenradelement 342 geliefert. Drehmoment, das an Trägerelement 346 bereitgestellt wird, und Drehmoment, das von dem Motor/Generator 351 an dem Sonnenradelement 342 aufgenommen oder an diesen geliefert wird, wird durch Planetenradsatz 340 verzweigt, um Drehmoment an dem Hohlradelement 334 und dem Ausgangselement 17 bereitzustellen. Somit wird das Drehmoment an Planetenradsatz 320 verzweigt (Eingangsleistungsverzweigung) und wieder an Planetenradsatz 340 verzweigt (Ausgangsleistungsverzweigung), was den Betriebsmodus zu einem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung macht.
  • Ein Schalten von dem Reihen-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung kann mit einem synchronen Schalten der Kupplung 58 und Bremse 56 erfolgen, indem der Motor/Generator 350 gesteuert wird, um die Drehzahl des Sonnenradelements 322 auf die gleiche Drehzahl wie das Sonnenradelement 332 zu bringen. Kupplung 58 kann dann eingerückt werden, während Bremse 56 gelöst wird. Es gibt keine Notwendigkeit, Kupplung 58 schlupfen zu lassen, da es keine Drehzahldifferenz zwischen den Sonnenradelementen 322, 332 gibt. Somit gibt es keine mechanischen Verluste aufgrund von Schlupf.
  • Darüber hinaus kann Kupplung 58 bei dieser Synchrondrehzahl eingerückt werden, während Bremse 56 eingerückt bleibt, wobei ein Betriebsmodus mit festem Verhältnis hergestellt wird. Wenn zum Beispiel das Verhältnis von Hohlradelement zu Sonnenradelement des Planetenradsatzes 320 2,0 beträgt, des Planetenradsatzes 330 3,0 beträgt und des Planetenradsatzes 340 1,5 beträgt, dann wird, wenn sowohl Kupplung 58 als auch Bremse 56 eingerückt sind, ein festes Übersetzungsverhältnis von 1,5 zwischen dem Eingangselement 16 und dem Ausgangselement 17 resultieren, falls die Motoren/Generatoren 350 und 351 keine Leistung übertragen.
  • Ein rein elektrischer Betriebsmodus wird hergestellt, wenn die Maschine 12 gestoppt ist, Bremse 56 eingerückt ist und Motor/Generator 351 als Motor für den Vorwärtsvortrieb betrieben wird.
  • Wenn Bremse 56 eingerückt ist, falls die Maschine 12 gestoppt ist, kann der Motor/Generator 350 gesteuert werden, um als Motor zum Starten der Maschine 12 zu arbeiten. Weil Kupplung 58 nicht eingerückt ist, ist Planetenradsatz 330 inaktiv (transportiert kein Drehmoment) und eine Maschinenstart-Drehmomentstörung wird nicht durch den Triebstrang auf das Ausgangselement 17 übertragen, während die Maschine 12 gestartet wird.
  • Während des Reihen-Betriebsmodus sowie des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung kann der Motor/Generator 351 gesteuert werden, um als Generator zu arbeiten und somit während des Fahrzeugbremsens etwas von dem Drehmoment an dem Ausgangselement 17 in elektrische Energie umzuwandeln. Während des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung kann der Motor/Generator 350 auch als Generator wirken, um mechanische Leistung in elektrische Leistung umzuwandeln.
  • Nun unter Bezugnahme auf 8 ist das Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 350 oder 351 zu der Drehzahl des Getriebeeingangselements 16 in der linken vertikalen Achse gezeigt. Das Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 350 oder 351 zu dem Drehmoment des Getriebeeingangselements 16 ist auf der rechten vertikalen Achse gezeigt. Das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 ist in der horizontalen Achse gezeigt. Der Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung ist mit der Beziehung zwischen dem Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 350 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 über das Verhältnis von dem Drehmoment des Ausgangselements 17 zu Drehmoment des Eingangselements 16 als Kurve 390 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von dem Drehmoment des Motors/Generators 351 zu dem Drehmoment des Eingangselements 16 über das Verhältnis von Drehmoment des Ausgangselements 17 zu Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 392 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 350 zu der Drehzahl des Eingangselements 16 über das Verhältnis von Drehmoment des Ausgangselements 17 zu Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 394 veranschaulicht. Die Beziehung zwischen dem Verhältnis von der Drehzahl des Motors/Generators 351 zu der Drehzahl des Eingangselements 16 über das Verhältnis von Drehmoment des Ausgangselements 17 zu Drehmoment des Eingangselements 16 ist als Kurve 396 veranschaulicht.
  • 8 stellt einen Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung des Antriebsstrangs 310 dar, wobei angenommen wird, dass keine Batterieleistung verwendet wird und somit die Motoren/Generatoren 350 und 351 bezüglich der Leistung ausgeglichen sind (d. h. das Produkt aus der Drehzahl und dem Drehmoment des Motors/Generators 350 ist gleich dem Produkt aus der Drehzahl und dem Drehmoment des Motors/Generators 351). Bei Punkt 391 kann im Reihen-Modus bei eingerückter Bremse 56 Kupplung 58 eingerückt werden. Der Übergang von dem Reihen-Modus in den Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfolgt bei einem konstanten Getriebedrehmomentverhältnis 1,5 (Punkt 391 bis Punkt 393), wobei Motor/Generator 351 Drehmoment reduziert und dadurch Drehmomentlast an Bremse 56 wegnimmt und Drehmomentlast an Kupplung 58 aufbringt. Gleichzeitig erhöht dies den Bruchteil mechanischer Leistung, der direkt von der Maschine 12 an den Ausgang 17 übertragen wird, von Null (Reihen-Modus) zu irgendeiner dazwischen liegenden Verzweigung zwischen mechanischer und elektrischer Leistung. Wenn die Last vollständig von der Bremse 56 weggenommen ist, wird sie ausgerückt und das Getriebe 314 kann hoch- oder runterschalten. In dem durch 8 dargestellten Manöver startet das Getriebe 314 das Drehmomentverhältnis im Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung nach dem Übergang mit konstantem Verhältnis von dem Reihen-Betriebsmodus in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung abwärts zu übersetzen (d. h. links in 8). Alternativ könnte das Drehmoment des Motors/Generators 351 bei Null gehalten werden, indem sich nur von Punkt 391 zu Punkt 395 in 8 bewegt wird. An diesem Punkt befindet sich das Getriebe 314 im Festgangmodus mit 100% mechanischer Leistungsübertragung und ohne elektrischen Verlust. Es ist anzumerken, dass es in dem Modus mit kombinierter Leistungsverzweigung zwei weitere Punkte 397 und 399 gibt, an denen es auch 100% mechanische Leistungsübertragung gibt, weil einer der Motoren/Generatoren 350 oder 351 feststehend ist. Jedoch ist an diesen Punkten das Motordrehmoment an dem feststehenden Motor nicht Null, was elektrische Leistung von der Batterie 60 verbraucht.
  • Obwohl die Planetenradsätze 20, 30, 40; 120, 130, 140; 220, 230, 240 und 320, 330, 340 als einfache Planetenradsätze veranschaulicht und beschrieben sind, können auch zusammengesetzte Planetenradsätze und Planetenradsätze mit doppelten Planeten im Umfang der beanspruchten Erfindung verwendet werden.
  • Obgleich die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur praktischen Ausführung der Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.

Claims (10)

  1. Hybridgetriebe, das funktional mit einer Maschine verbunden ist, umfassend: ein Eingangselement, das funktional mit der Maschine verbunden ist; ein Ausgangselement; mehrere selektiv einrückbare Drehmomentübertragungsmechanismen; eine Zahnradanordnung, die einen ersten, einen zweiten und einen dritten Planetenradsatz umfasst, wobei jeder der Planetenradsätze ein erstes Element, ein zweites Element und ein drittes Element aufweist; ein erstes Verbindungselement, das ein jeweiliges der Elemente von jedem der Planetenradsätze zur gemeinsamen Rotation verbindet; ein zweites Verbindungselement, das ein anderes der Elemente von einem der Planetenradsätze zur gemeinsamen Rotation mit einem anderen der Elemente von einem anderen der Planetenradsätze verbindet; einen ersten Motor/Generator, der funktional mit dem ersten Planetenradsatz verbunden ist; einen zweiten Motor/Generator, der funktional mit dem zweiten Planetenradsatz verbunden ist; wobei ein erster der Drehmomentübertragungsmechanismen eingerückt ist, um einen Hybrid-Reihen-Betriebsmodus zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen; und wobei ein zweiter der Drehmomentübertragungsmechanismen eingerückt ist, um einen Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement herzustellen.
  2. Getriebe nach Anspruch 1, wobei ein Schalten zwischen dem Hybrid-Reihen-Betriebsmodus und dem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung synchron ohne Schlupfen von einem oder beiden von dem ersten und dem zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus ist.
  3. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei die mehreren selektiv einrückbaren Drehmomentübertragungsmechanismen nur den ersten und den zweiten Drehmomentübertragungsmechanismus umfassen.
  4. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei in dem Reihen-Betriebsmodus der Leistungsfluss von einer ersten Gruppe der Elemente der Planetenradsätze zu einer zweiten Gruppe der Elemente der Planetenradsätze über einen elektrischen Weg durch die Motoren/Generatoren ist; und wobei in dem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung der Leistungsfluss von der ersten Gruppe der Elemente der Planetenradsätze zu der zweiten Gruppe der Elemente der Planetenradsätze über einen mechanischen Weg ist, der hergestellt ist, indem der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist.
  5. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Eingangselement zur gemeinsamen Rotation mit einem ersten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist; wobei der erste Motor/Generator zur gemeinsamen Rotation mit einem zweiten Element des ersten Planetenradsatzes verbunden ist; wobei das dritte Element des ersten Planetenradsatzes an dem feststehend Element durch Einrückung des ersten Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv festgelegt ist und ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem ersten Element des zweiten Planetenradsatzes und dem ersten Element des dritten Planetenradsatzes durch das erste Verbindungselement verbunden ist; wobei der zweite Motor/Generator ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem zweiten Element des zweiten Planetenradsatzes und mit dem zweiten Element des dritten Planetenradsatzes durch das zweite Verbindungselement verbunden ist; wobei das Ausgangselement ständig zur gemeinsamen Rotation mit dem dritten Element des dritten Planetenradsatzes verbunden ist; und wobei der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus selektiv einrückbar ist, um das zweite Element des ersten Planetenradsatzes zur gemeinsamen Rotation mit dem dritten Element des zweiten Planetenradsatzes zu verbinden.
  6. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 5, wobei das erste Element des ersten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist, das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ein Trägerelement ist; wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ein Trägerelement ist, das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist; und wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist, das zweite Element des dritten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes ein Trägerelement ist.
  7. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 5, wobei das erste Element des ersten Planetenradsatzes ein Trägerelement ist, das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist; wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ein Trägerelement ist, das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist; und wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes ein Trägerelement ist, das zweite Element des dritten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist.
  8. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 5, wobei das erste Element des ersten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist, das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ein Trägerelement ist; wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ein Trägerelement ist, das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist; und wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist, das zweite Element des dritten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes ein Trägerelement ist.
  9. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 5, wobei das erste Element des ersten Planetenradsatzes ein Trägerelement ist, das zweite Element des ersten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist und das dritte Element des ersten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist; wobei das erste Element des zweiten Planetenradsatzes ein Trägerradelement ist, das zweite Element des zweiten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist und das dritte Element des zweiten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist; und wobei das erste Element des dritten Planetenradsatzes ein Trägerelement ist, das zweite Element des dritten Planetenradsatzes ein Sonnenradelement ist und das dritte Element des dritten Planetenradsatzes ein Hohlradelement ist.
  10. Hybrid-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei einer der Motoren/Generatoren betreibbar ist, um die Maschine zu starten, wenn der erste Drehmomentübertragungsmechanismus eingerückt ist und der zweite Drehmomentübertragungsmechanismus nicht eingerückt ist.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE536663C2 (sv) * 2012-06-27 2014-05-06 Scania Cv Ab Förfarande för att bromsa ett fordon
KR101588790B1 (ko) * 2014-07-29 2016-01-26 현대자동차 주식회사 하이브리드 차량의 변속 제어 장치
KR101558378B1 (ko) * 2014-07-30 2015-10-07 현대자동차 주식회사 하이브리드 자동차의 동력전달장치
US10549624B2 (en) * 2017-10-10 2020-02-04 GM Global Technology Operations LLC Dual electric machine co-drive system with selective booster of electric machine
CN109795306B (zh) * 2019-01-03 2022-02-22 东南大学 一种用于混合动力汽车的动力传动装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6527658B2 (en) 2001-04-02 2003-03-04 General Motors Corporation Electrically variable transmission with selective input split, compound split, neutral and reverse modes
US7128675B2 (en) 2004-07-29 2006-10-31 General Motors Corporation Dual path electrically-variable transmission
US7481731B2 (en) 2006-11-17 2009-01-27 Gm Global Technology Operations, Inc. Hybrid powertrain having three planetary gearsets and brakes
US7473200B2 (en) * 2007-01-23 2009-01-06 Gm Global Technology Operations, Inc. Multi-mode electrically variable transmissions with two brakes and three input clutches
US7699735B2 (en) * 2007-02-26 2010-04-20 Gm Global Technology Operations, Inc. Electrically-variable transmission having two forward low range electrically-variable modes and a reverse electrically-variable mode
US7867124B2 (en) 2007-09-10 2011-01-11 Gm Global Technology Operations, Inc. Output split electrically-variable transmission with electric propulsion using one or two motors
US8021256B2 (en) * 2007-10-31 2011-09-20 GM Global Technology Operations LLC Electrically-variable transmission with compounded output gearing
US7942776B2 (en) * 2008-01-07 2011-05-17 GM Global Technology Operations LLC Two-mode electrically variable transmission
US8000865B2 (en) * 2008-05-06 2011-08-16 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for transitioning an electrically variable transmission

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