DE102012218121A1 - Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents

Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben desselben Download PDF

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Abstract

Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verbrennungsmotor (2), mit einer elektrischen Maschine (3) und mit einem Getriebe (4), wobei das Getriebe (4) als mehrstufiges Schaltgetriebe mit zwei Teilgetrieben (5, 6), die jeweils eine separate Eingangswelle (7, 8) und eine gemeinsame Ausgangswelle (9) aufweisen, ausgebildet ist, und wobei beide Eingangswellen (7, 8) über formschlüssige Schaltelemente der Teilgetriebe (5, 6) selektiv mit der gemeinsamen Ausgangswelle (9) koppelbar sind. An eine erste Eingangswelle (7) eines ersten Teilgetriebes (5) des Getriebes (4) ist die elektrische Maschine (3) permanent angekoppelt. Einer zweiten Einganswelle (8) eines zweiten Teilgetriebes (6) sind eine zwischen den Verbrennungsmotor (2) und das zweite Teilgetriebe (6) geschaltete erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung (10) und eine zwischen die elektrische Maschine (3) und das zweite Teilgetriebe (6) geschaltete zweite, reibschlüssige Kupplung (11) zugeordnet.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung Verfahren zum Betreiben eines solchen Hybridantriebs.
  • Aus der DE 198 50 549 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem Hybridantrieb bekannt, wobei der Hybridantrieb einen Verbrennungsmotor, eine elektrische Maschine und ein als Doppelkupplungsgetriebe ausgebildetes Getriebe umfasst. Das Doppelkupplungsgetriebe des Hybridantriebs der DE 198 50 549 A1 verfügt über zwei Teilgetriebe, die jeweils eine separate Eingangswelle und eine gemeinsame Ausgangswelle aufweisen, wobei nach diesem Stand der Technik jeder Eingangswelle eine reibschlüssige Kupplung zugeordnet ist, um den Verbrennungsmotor an die jeweilige Eingangswelle des jeweiligen Teilgetriebes anzukoppeln. Die Teilgetriebe des Doppelkupplungsgetriebes gemäß DE 198 50 549 A1 verfügen über formschlüssige Schaltelemente, über die beide Eingangswellen selektiv mit der gemeinsamen Ausgangswelle gekoppelt werden können. An wenigstens eine Eingangswelle wenigstens eines Teilgetriebes ist eine elektrische Maschine angekoppelt.
  • Ein weiterer Hybridantrieb ist aus der DE 10 2010 030 569 A1 bekannt. Gemäß diesem Stand der Technik ist die elektrische Maschine an eine Eingangswelle eines Teilgetriebes fest gekoppelt und an die Eingangswelle des anderen Teilgetriebes über ein formschlüssiges Schaltelement koppelbar.
  • Die aus dem Stand der Technik bekannten Hybridantriebe verfügen über den Nachteil, dass Lastschaltungen nicht oder nur in begrenztem Umfang durchgeführt werden können. Dies ist von Nachteil.
  • Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen neuartigen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben eines solchen Hybridantriebs zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Erfindungsgemäß ist an eine erste Eingangswelle eines ersten Teilgetriebes des Getriebes die elektrische Maschine permanent angekoppelt. Weiterhin sind erfindungsgemäß einer zweiten Einganswelle eines zweiten Teilgetriebes eine zwischen den Verbrennungsmotor und das zweite Teilgetriebe geschaltete erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung und eine zwischen die elektrische Maschine und das zweite Teilgetriebe geschaltete zweite, reibschlüssige Kupplung zugeordnet.
  • Die zweite, reibschlüssige Kupplung ist zwischen die erste Eingangswelle des ersten Teilgetriebes und die zweite Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes geschaltet.
  • Dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung geöffnet und die zweite, reibschlüssige Kupplung geschlossen ist, ist ausschließlich die elektrische Maschine an die zweite Einganswelle gekoppelt, wobei dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung geschlossen und die zweite, reibschlüssige Kupplung geschlossen ist, die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor an die zweite Einganswelle gekoppelt sind, wobei dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung geschlossen und die zweite, reibschlüssige Kupplung geöffnet ist, ausschließlich der Verbrennungsmotor an die zweite Einganswelle gekoppelt ist, und wobei dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung geöffnet und die zweite, reibschlüssige Kupplung geöffnet sind, die elektrische Maschine und der Verbrennungsmotor von der zweiten Einganswelle abgekoppelt sind.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Hybridantrieb können Lastschaltungen im rein elektrischen Betrieb des Hybridantriebs durchgeführt werden, und zwar bei einem einfachen Aufbau bzw. geringen Bauaufwand des Hybridantriebs. Insbesondere können Zug-Hoch-Lastschaltungen und Schub-Rück-Lastschaltungen im rein elektrischen Betrieb vom ersten Teilgetriebe auf das zweite Teilgetriebe und weiterhin Zug-Rück-Lastschaltungen und Schub-Hoch-Lastschaltungen im rein elektrischen Betrieb vom zweiten Teilgetriebe auf das erste Teilgetriebe ausgeführt werden.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Hybridantriebs besteht darin, dass Zusatzfunktionen bereitgestellt werden können, zum Beispiel ein Start des Verbrennungsmotors als Direktstart oder Schwungstart.
  • Vorzugsweise sind die Eingangswellen der beiden Teilgetriebe koaxial zueinander angeordnet sind, wobei eine Eingangswelle als Hohlwelle und die andere Eingangswelle als Vollwelle ausgeführt ist. Eine solche Ausführung ist konstruktiv vorteilhaft.
  • Die elektrische Maschine ist entweder direkt oder indirekt über eine Konstantübersetzungsstufe an die erste Eingangswelle des ersten Teilgetriebes angebunden. Hiermit kann das für die elektrische Maschine wirksame Übersetzungsverhältnis ideal abgestimmt werden.
  • Erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines solchen Hybridantriebs sind in Patentansprüchen 6 bis 11 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert.
  • Dabei zeigt:
  • 1 ein Schema eines erfindungsgemäßen Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs; und
  • 2 ein weiteres Schema eines erfindungsgemäßen Hybridantriebs eines Kraftfahrzeugs.
  • 1 und 2 zeigen bevorzugte Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Hybridantriebs 1 eines Kraftfahrzeugs, wobei der Hybridantrieb 1 einen Verbrennungsmotor 2, eine elektrische Maschine 3 und ein Getriebe 4 umfasst.
  • Das Getriebe 4 ist als mehrstufiges Schaltgetriebe mit zwei Teilgetrieben 5 und 6 ausgebildet, wobei die beiden Teilgetriebe 5 und 6 jeweils eine separate Eingangswelle 7 bzw. 8 und eine gemeinsame Ausgangswelle 9 aufweisen.
  • Das erste Teilgetriebe 5 stellt im Ausführungsbeispiel der 1 die Vorwärtsgänge "1", "3", "5" und "7" bereit. Das zweite Teilgetriebe 6 stellt im gezeigten Ausführungsbeispiel die Vorwärtsgänge "2", "4" und "6" sowie den Rückwärtsgang "R" bereit.
  • Es sind auch andere Verteilungen der Gänge auf die beiden Teilgetriebe 5 und 6 möglich. Solange die Gänge des ersten Teilgetriebes 5 nicht direkt benachbart sind, also im Gangsprung nicht direkt aufeinander folgen, ist beim erfindungsgemäßen Hybridantrieb 1 die Lastschaltbarkeit über die elektrische Maschine 3 gegeben.
  • Dann, wenn das erste Teilgetriebe 5 zwei Fahrgange fürs rein elektrische Fahren aufweist, kann die elektrische Maschine 3 einen breiten Geschwindigkeitsbereich fürs rein elektrische Fahren abdecken.
  • Das Getriebe 4 mit den beiden Teilgetrieben 5 und 6 verfügt gemäß 1 über mehrere zu Schaltpaketen 12 zusammengefasste, formschlüssige Schaltelemente, über die jede der beiden Eingangswellen 7 und 8 der beiden Teilgetriebe 5 und 6 selektiv an die Ausgangswelle 9 des Getriebes 4 angekoppelt werden kann, wobei die Ausgangswelle 9 des Getriebes 4 auf einen Abtrieb wirkt.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel die beiden Eingangswellen 7 und 8 der beiden Teilgetriebe 5 und 6 koaxial zueinander angeordnet sind. Die Eingangswelle 7 ist als Hohlwelle und die Eingangswelle 8 ist als Vollwelle ausgeführt.
  • Die elektrische Maschine 3 ist an die erste Eingangswelle 7 und damit das erste Teilgetriebe 5 fest angekoppelt. Die elektrische Maschine 3 kann dabei direkt oder indirekt über eine Konstantübersetzungsstufe an die erste Eingangswelle 7 des ersten Teilgetriebes 5 fest angebunden sein.
  • Der zweiten Eingangswelle 8 des zweiten Teilgetriebes 6 sind zwei Kupplungen zugeordnet, nämlich eine zwischen den Verbrennungsmotor 2 und das zweite Teilgetriebe 6 geschaltete erste Kupplung 10 und eine zwischen die elektrische Maschine 3 und das zweite Teilgetriebe 6 geschaltete zweite Kupplung 11, wobei die zweite Kupplung 11 als reibschlüssige Kupplung ausgeführt ist, und wobei die erste Kupplung 10 entweder als reibschlüssige Kupplung (siehe 2) oder als formschlüssige Kupplung (siehe 1) ausgeführt ist. Die zweite, reibschlüssige Kupplung 11 ist zwischen beide Eingangswellen 7 und 8 der beiden Teilgetriebe 5 und 6 geschaltet.
  • Die beiden Kupplungen 10 und 11 sind der zweiten Eingangswelle 8 derart zugeordnet, dass dann, wenn sowohl die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung 10 als auch die zweite, reibschlüssige Kupplung 11 geschlossen sind, die elektrische Maschine 3 und der Verbrennungsmotor 2 gemeinsam an die zweite Eingangswelle 8 des zweiten Teilgetriebes 6 gekoppelt sind.
  • Dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung 10 und die zweite, reibschlüssige Kupplung 11 beide geöffnet sind, sind die elektrische Maschine 3 und der Verbrennungsmotor 2 beide von der zweiten Eingangswelle 8 und damit vom zweiten Teilgetriebe 6 abgekoppelt.
  • Dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung 10 geöffnet und die zweite, reibschlüssige Kupplung 11 geschlossen ist, ist ausschließlich die elektrische Maschine 3 an die zweite Eingangswelle 8 des zweiten Teilgetriebes 6 gekoppelt, der Verbrennungsmotor 2 ist hingegen von der zweiten Eingangswelle 8 abgekoppelt.
  • Dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung 10 geschlossen und die zweite, reibschlüssige Kupplung 11 geöffnet ist, ist ausschließlich der Verbrennungsmotor 2 an die zweite Eingangswelle 8 des zweiten Teilgetriebes 6 gekoppelt, die elektrische Maschine 3 ist hingegen von der zweiten Eingangswelle 8 abgekoppelt.
  • Im einfachsten Fall wird der erfindungsgemäße Hybridantrieb so betrieben, dass ein von der elektrischen Maschine 3 bereitgestelltes Antriebsmoment immer über das erste Teilgetriebe 5 wirkt. In diesem Fall kann der Verbrennungsmotor 2 jederzeit vom Getriebe 4 abgekoppelt werden und für ein erneutes Ankoppeln des Verbrennungsmotors 2 an das Getriebe 4 stehen dann alle Gänge des zweiten Teilgetriebes 6 des Getriebes 4 zur Verfügung, sowie der aktuell im ersten Teilgetriebe 5 des Getriebes 4 eingelegte Gang.
  • Dies ist von Vorteil, da sich während der Abkoppelphase des Verbrennungsmotors 2 eine Fahrgeschwindigkeit eines den Hybridantrieb 1 aufweisenden Kraftfahrzeugs deutlich ändern kann. Insbesondere kann ein Kraftfahrzeug beim regenerativen Bremsen seine Fahrgeschwindigkeit deutlich verlangsamen, wobei dann zum erneuten Ankoppeln des Verbrennungsmotors 2 an das Getriebe 4 ein kleinerer Gang benötigt wird, als der beim Abkoppeln des Verbrennungsmotors 2 vom Getriebe 4 in demselben eingelegte Gang.
  • Wie bereits ausgeführt, ist im gezeigten Ausführungsbeispiel die elektrische Maschine 3 an die erste Getriebeeingangswelle 7 des ersten Teilgetriebes 5 fest angekoppelt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die elektrische Maschine 3 hierbei direkt angekoppelt, zum Beispiel koaxial. Im Unterschied hierzu ist es möglich, dass die elektrische Maschine 3 über eine Konstantübersetzungsstufe, zum Beispiel ein Planetengetriebe mit einer gehäusefesten Welle, an die erste Eingangswelle 7 des ersten Teilgetriebes 5 fest angebunden ist. Ebenso ist es möglich, die elektrische Maschine 3 über eine Stirnradstufe oder einen Riemenantrieb oder einen Kettenantrieb an die erste Eingangswelle 7 des ersten Teilgetriebes 5 zu koppeln.
  • Der Verbrennungsmotor 2 ist über die erste Kupplung 10 und die zweite Kupplung 11 mit der elektrischen Maschine 3 koppelbar. Dann, wenn die zweite Kupplung 11 geschlossen ist, kann der Verbrennungsmotor 2 die Gänge des ersten Teilgetriebes 5 nutzen. Die elektrische Maschine 3 kann über die zweite Kupplung 11 an die zweite Eingangswelle 8 des zweiten Teilgetriebes 6 gekoppelt werden.
  • Der erfindungsgemäße Hybridantrieb kommt mit ausschließlich zwei Kupplungen aus, nämlich mit der ersten Kupplung 10 und mit der zweiten Kupplung 11, wobei die zweite Kupplung 11 als reibschlüssige Kupplung und die erste Kupplung 10 als formschlüssige Kupplung (siehe 1) oder als reibschlüssige Kupplung (siehe 2) ausgebildet ist.
  • Bezogen auf die erste Eingangswelle 7 des ersten Teilgetriebes 5 sind die beiden Kupplungen 10 und 11 funktional in Reihe geschaltet, nämlich derart, dass die zweite Kupplung 11 zwischen die erste Kupplung 10 und die erste Eingangswelle 7 des ersten Teilgetriebes 5 geschaltet ist. Geometrisch ist die zweite Kupplung 11 in Reihe zwischen die erste Kupplung 10 und beide Eingangswellen 7, 8 geschaltet.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Hybridantrieb 1 ist es möglich, im rein elektrischen Betrieb desselben Zug-Hoch-Lastschaltungen und Schub-Rück-Lastschaltungen von einem Ist-Gang des ersten Teilgetriebes 5 auf einen Zielgang des zweiten Teilgetriebes 6 auszuführen.
  • Im Ausgangszustand ist hierbei die zweite, reibschlüssige Kupplung 11 geöffnet, im ersten Teilgetriebe 5 ist ein Ist-Gang eingelegt, das zweite Teilgetriebe 6 befindet sich in Neutral und die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung 10 ist geöffnet oder wird, falls dieselbe nicht bereits geöffnet ist, geöffnet.
  • Zur Ausführung einer Zug-Hoch-Lastschaltung bzw. Schub-Rück-Lastschaltung im rein elektrischen Betrieb bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 2 vom ersten Teilgetriebe 5 auf das zweite Teilgetriebe 6 wird zunächst im zweiten Teilgetriebe 6 ein Zielgang synchronisiert und eingelegt, wobei darauffolgend durch kontinuierliches Anheben der Übertragungsfähigkeit der zweiten, reibschlüssigen Kupplung 11 eine Lastübernahme durch das zweite Teilgetriebe 6 erfolgt, nämlich bis das erste Teilgetriebe 5 lastfrei wird. Anschließend wird der Ist-Gang im ersten Teilgetriebe 5 ausgelegt, nämlich sobald das erste Teilgetriebe 5 lastfrei geworden ist. Anschließend wird die zweite, reibschlüssige Kupplung 11 unter Last synchronisiert, um dieselbe anschließend zu schließen. Hiermit können Zug-Hoch-Lastschaltungen sowie Schub-Rück-Lastschaltungen im elektrischen Betrieb vom ersten Teilgetriebe 5 auf das zweite Teilgetriebe 6 ausgeführt werden.
  • Auch können mit dem erfindungsgemäßen Hybridantrieb 1 Zug-Rück-Lastschaltungen und Schub-Hoch-Lastschaltungen im rein elektrischen Betrieb vom zweiten Teilgetriebe 6 auf das erste Teilgetriebe 5 ausgeführt werden, also von einem Ist-Gang des zweiten Teilgetriebes 6 in einen Zielgang des ersten Teilgetriebes 5.
  • Im Ausgangszustand des Hybridantriebs ist hierbei im zweiten Teilgetriebe 6 ein Ist-Gang eingelegt, das erste Teilgetriebe 5 befindet sich in Neutral, die erste Kupplung 10 ist geöffnet und die zweite Kupplung 11 ist geschlossen. Es wird dann über das zweite Teilgetriebe 6 rein elektrische gefahren.
  • Zur Ausführung einer Zug-Rück-Lastschaltung oder einer Schub-Hoch-Lastschaltung wird zunächst die Übertragungsfähigkeit der zweiten Kupplung 11 kontinuierlich abgesenkt, bis an der zweiten Kupplung 11 Schlupf bzw. erkannt wird. Nachfolgend wird dann im ersten Teilgetriebe 5 ein Zielgang eingelegt, nämlich dann, wenn der einzulegende Zielgang synchron ist.
  • Darauffolgend wird durch weiteres Absenken der Übertragungsfähigkeit der zweiten Kupplung 11 dieselbe vollständig geöffnet, wobei dann das Antriebsmoment über das erste Teilgetriebe 5 geleitet wird. Im Bedarfsfall kann anschließend der Ist-Gang des zweiten Teilgetriebes 6 ausgelegt werden, um Schleppverluste an der zweiten Kupplung 11 zu vermeiden. Hierbei kann dann entweder die zweite Kupplung 11 nachfolgend geöffnet bleiben oder nachfolgend geschlossen werden.
  • Die obige Ausführung der Lastschaltung im rein elektrischen Betrieb sind ein Hauptvorteil des erfindungsgemäßen Hybridantriebs 1, wobei diese Lastschaltungen unter Verwendung von ausschließlich zwei Kupplungen 10 und 11 ausgeführt werden können, also bei geringem Bauaufwand.
  • Beim erfindungsgemäßen Hybridantrieb kann weiterhin der Verbrennungsmotor 2 zugestartet werden, nämlich sowohl über einen Direktstart als auch über einen Schwungstart bei zur Getriebeausgangswelle 9 hin neutralem Getriebe 4.
  • Dann, wenn sowohl die erste Kupplung 10 als auch die zweite Kupplung 11 beide geschlossen sind, und weiterhin sowohl das erste Teilgetriebe 5 als auch das zweite Teilgetriebe 6 beide in Neutral sind, kann über die elektrische Maschine 3 der Verbrennungsmotor 2 aus Drehzahl Null heraus zur Bereitstellung eines Direktstarts für den Verbrennungsmotor 2 angeschleppt werden.
  • Dann, wenn beide Teilgetriebe 5 und 6 in Neutral sind, die erste Kupplung 10 geschlossen und die zweite Kupplung 11 anfänglich geöffnet ist, kann zur Realisierung eines Schwungstarts für den Verbrennungsmotor 2 zunächst die elektrische Maschine 3 auf eine definierte Impulsstartdrehzahl gebracht werden, wobei dann, wenn die elektrische Maschine 3 die definierte Impulsstartdrehzahl erreicht hat, die zweite Kupplung 11 geschlossen wird, um dann den Verbrennungsmotor 2 über einen Schwungstart zu starten.
  • Dann, wenn die zweite Kupplung 11 geschlossen ist, die erste Kupplung 10 geöffnet ist und im ersten Teilgetriebe 5 oder im zweiten Teilgetriebe 6 ein Gang eingelegt ist, kann mit dem erfindungsgemäßen Hybridantrieb rein elektrisch ohne Schleppverluste einer offenen Reibkupplung gefahren werden.
  • Weiterhin kann beim erfindungsgemäßen Hybridantrieb rein elektrisch angefahren werden, nämlich über eine schlupfend betriebene zweite Kupplung 11. Hierzu befindet sich das erste Teilgetriebe 5 in Neutral, die erste Kupplung 10 ist geöffnet und die zweite Kupplung 11 dient als Anfahrelement. Im zweiten Teilgetriebe 6 ist ein Gang eingelegt. Die elektrische Maschine 3 treibt dann über die schlupfende, zweite Kupplung 11 und einen Gang des zweiten Teilgetriebes 6 an. Ein solches elektrisches Anfahren über die im Schlupf betriebene zweite, reibschlüssige Kupplung 11 verfügt über den Vorteil, dass ein sogenanntes Stillstandsderating, also eine Abregelung des von der elektrischen Maschine 3 bereitgestellten Moments infolge einer einseitigen Belastung eines Wechselrichters der elektrischen Maschine 3, vermieden werden kann. Weiterhin können Schwingungen beim Anfahrvorgang vermieden werden, da die schlupfende, zweite Kupplung 11 die Trägheitsmasse der elektrischen Maschine 3 von der Fahrzeugmasse entkoppelt. Der rein elektrische Anfahrvorgang ist beendet, wenn die zweite, reibschlüssige Kupplung 11 geschlossen ist. Dann stellt sich automatisch ein rein elektrisches Fahren ohne Schleppverluste einer offenen Reibkupplung ein.
  • Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Hybridantriebs besteht darin, dass dann, wenn über die Welle der elektrischen Maschine 3 ein Nebenaggregat, wie zum Beispiel eine Ölpumpe, angetrieben wird, das Nebenaggregat auch aus dem Stillstand des Hybridantriebs heraus angetrieben werden kann.
  • Zumindest einige der zu den Schaltpaketen 12 zusammengefassten Schaltelemente der beiden Teilgetriebe 5 und 6 des Getriebes 4 können mit Hilfe der elektrischen Maschine 3 aktiv synchronisiert werden. So können diejenigen Schaltelemente der beiden Teilgetriebe 5 und 6 aktiv über eine drehzahlgeregelte elektrische Maschine 3 synchronisiert werden, für die die elektrische Maschine 3 mit dem jeweiligen Teilgetriebe 5 bzw. 6 verbunden ist.
  • So ist die elektrische Maschine 3 des Hybrisantriebs 1 mit dem ersten Teilgetriebe 5 des Getriebes 4 unlösbar gekoppelt, mit dem zweiten Teilgetriebe 6 des Getriebes 4 hingegen ist die elektrische Maschine 3 nur bei geschlossener, zweiter, reibschlüssiger Kupplung 11 verbunden.
  • Da die elektrische Maschine 3 durch die zweite Kupplung 11 von der zweiten Eingangswelle 8 des zweiten Teilgetriebes 6 abkoppelbar ist, müssen alle Schaltelemente des zweiten Teilgetriebes 6 auch auf konventionelle Art synchronisierbar sein, also mit einzeln synchronisierten Schaltelementen oder beim zweiten Teilgetriebe 6 durch eine Zentralsynchronisierung der zweiten Eingangswelle 8 oder durch eine Drehzahlregelung des Verbrennungsmotors 2 bei geschlossener, erster Kupplung 10.
  • Im verbrennungsmotorischen Betrieb des Hybridantriebs können Lastschaltungen unter Verwendung der elektrischen Maschine 3 als Lastschaltelement ausgeführt werden. Während eines Gangwechsels im zweiten Teilgetriebe 6, also während der Ausführung eines Gangwechsels von einem Ist-Gang des zweiten Teilgetriebes 6 in einen Zielgang des zweiten Teilgetriebes 6, wird bei geöffneter, zweiter Kupplung 11 mit der elektrischen Maschine 3 über einen Gang des ersten Teilgetriebes 5 ein Abtriebsmoment an der Getriebeausgangswelle 9 bereitgestellt. Aus Sicht des Verbrennungsmotors 2 handelt es sich um eine zugkraftunterbrochene Schaltung, Zugkraft kann jedoch über die elektrische Maschine 3 an der Getriebeausgangswelle 9 bereitgestellt werden. Zur Ausführung einer solchen Schaltung erfolgt ein Lastabbau am Verbrennungsmotor 2, anschließend das Auslegen des Ist-Gangs im zweiten Teilgetriebe 6, darauffolgend das Synchronisieren des Zielgangs im zweiten Teilgetriebe 6, dann das Einlegen des Zielgangs im zweiten Teilgetriebe 6 und darauffolgend wiederum ein Lastaufbau am Verbrennungsmotor 2. Während der Ausführung einer solchen Schaltung kann die erste Kupplung 10 geöffnet werden.
  • Ebenso ist ein Gangwechsel im ersten Teilgetriebe 5, also ein Gangwechsel von einem Ist-Gang des ersten Teilgetriebes 5 in einen Zielgang des ersten Teilgetriebes 5 möglich, nämlich dann, wenn der Verbrennungsmotor 2 über das zweite Teilgetriebe 6 an der Getriebeausgangswelle 9 ein Moment bereitstellen kann. Aus Sicht der elektrischen Maschine 3 liegt dann eine zugkraftunterbrochene Schaltung im ersten Teilgetriebe 5 vor, wobei hierzu so vorgegangen wird, dass zunächst an der elektrischen Maschine 3 ein Lastabbau erfolgt, dann der Ist-Gang im ersten Teilgetriebe 5 ausgelegt wird, sodann im ersten Teilgetriebe 5 der Zielgang synchronisiert und nach dem Synchronisieren der Zielgang im ersten Teilgetriebe 5 eingelegt wird, um anschließend im Bedarfsfall an der elektrischen Maschine 3 einen Lastaufbau auszuführen.
  • Der Verbrennungsmotor 2 kann sämtliche Gänge des ersten Teilgetriebes 5 über die zweite, reibschlüssige Kupplung 11 mit nutzen. In diesem Zusammenhang erfolgt am Verbrennungsmotor 2 ein Lastabbau, um dann im zweiten Teilgetriebe 6 einen Gang auszulegen, nachfolgend die erste Kupplung 11 zu schließen und sodann am Verbrennungsmotor 2 wieder Last aufzubauen, sodass dann der Verbrennungsmotor 2 bei geschlossener Kupplung 11 und geschlossener Kupplung 10 über das erste Teilgetriebe 5 an der Getriebeausgangswelle 9 ein Antriebsmoment bereitstellt.
  • Dann, wenn wie in 1 gezeigt, die erste Kupplung 10 als formschlüssige Kupplung ausgeführt ist, kann ein kompakter Aufbau mit geringem Bauaufwand für den Hybridantrieb 1 realisiert werden.
  • Dann, wenn die erste Kupplung 10 als reibschlüssige Kupplung ausgeführt ist, kann bei einer Notbremsung der Verbrennungsmotor 2 über die Kupplung 10 vom Abtrieb abgekoppelt werden, sodass dann keine Gefahr besteht, dass der Verbrennungsmotor 2 bei einer Notbremsung abgewürgt wird. In diesem Fall kann ferner ein Start des Verbrennungsmotors 2 über die Kupplung 10 bei elektrischer Fahrt erfolgen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hybridantrieb
    2
    Verbrennungsmotor
    3
    elektrische Maschine
    4
    Getriebe
    5
    erstes Teilgetriebe
    6
    zweites Teilgetriebe
    7
    erste Eingangswelle
    8
    zweite Eingangswelle
    9
    Ausgangswelle
    10
    Kupplung
    11
    Kupplung
    12
    Schaltpaket
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19850549 A1 [0002, 0002, 0002]
    • DE 102010030569 A1 [0003]

Claims (11)

  1. Hybridantrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verbrennungsmotor (2), mit einer elektrischen Maschine (3) und mit einem Getriebe (4), wobei das Getriebe (4) als mehrstufiges Schaltgetriebe mit zwei Teilgetrieben (5, 6), die jeweils eine separate Eingangswelle (7, 8) und eine gemeinsame Ausgangswelle (9) aufweisen, ausgebildet ist, und wobei beide Eingangswellen (7, 8) über formschlüssige Schaltelemente der Teilgetriebe (5, 6) selektiv mit der gemeinsamen Ausgangswelle (9) koppelbar sind; dadurch gekennzeichnet, dass an eine erste Eingangswelle (7) eines ersten Teilgetriebes (5) des Getriebes (4) die elektrische Maschine (3) permanent angekoppelt ist; einer zweiten Einganswelle (8) eines zweiten Teilgetriebes (6) des Getriebes (4) eine zwischen den Verbrennungsmotor (2) und das zweite Teilgetriebe (6) geschaltete erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung (10) und eine zwischen die elektrische Maschine (3) und das zweite Teilgetriebe (6) geschaltete zweite, reibschlüssige Kupplung (11) zugeordnet sind.
  2. Hybridantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite, reibschlüssige Kupplung (11) zwischen die erste Eingangswelle (7) des ersten Teilgetriebes (5) und die zweite Eingangswelle (8) des zweiten Teilgetriebes (6) geschaltet ist.
  3. Hybridantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung (10) geöffnet und die zweite, reibschlüssige Kupplung (11) geschlossen ist, ausschließlich die elektrische Maschine (3) an die zweite Einganswelle (8) gekoppelt ist, dass dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung (10) geschlossen und die zweite, reibschlüssige Kupplung (11) geschlossen ist, die elektrische Maschine (3) und der Verbrennungsmotor (2) an die zweite Einganswelle (8) gekoppelt sind, dass dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung (10) geschlossen und die zweite, reibschlüssige Kupplung (11) geöffnet ist, ausschließlich der Verbrennungsmotor (2) an die zweite Einganswelle (8) gekoppelt ist, und dass dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung (10) geöffnet und die zweite, reibschlüssige Kupplung (11) geöffnet sind, die elektrische Maschine (3) und der Verbrennungsmotor (2) von der zweiten Einganswelle (8) abgekoppelt sind.
  4. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (3) direkt oder indirekt über eine Konstantübersetzungsstufe an die erste Eingangswelle (7) des ersten Teilgetriebes (5) fest angebunden ist.
  5. Hybridantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswellen (7, 8) der beiden Teilgetriebe (5, 6) koaxial zueinander angeordnet sind, wobei eine Eingangswelle (7) als Hohlwelle und die andere Eingangswelle (8) als Vollwelle ausgeführt ist.
  6. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im rein elektrischen Betrieb bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor (2), bei geöffneter, erster, reibschlüssiger oder formschlüssiger Kupplung (10), bei geöffneter, zweiter, reibschlüssiger Kupplung (11), bei einem im ersten Teilgetriebe (5) eingelegten Gang und bei zweitem Teilgetriebe (6) in Neutral eine Zug-Hoch-Lastschaltung vom ersten Teilgetriebe (5) auf das zweite Teilgetriebe (6) oder eine Schub-Rück-Lastschaltung vom ersten Teilgetriebe (5) auf das zweite Teilgetriebe (6) derart ausgeführt wird, dass zunächst im zweiten Teilgetriebe (6) ein Zielgang eingelegt wird, dass anschließend durch Erhöhung der Übertragungsfähigkeit der zweiten, reibschlüssigen Kupplung (11) eine Lastübernahme vom ersten Teilgetriebe (5) auf das zweite Teilgetriebe (6) erfolgt, bis das erste Teilgetriebe lastfrei ist, dass dann im ersten Teilgetriebe ein Istgang ausgelegt wird, und dass anschließend die zweite, reibschlüssige Kupplung (11) unter Last synchronisiert und darauffolgend geschlossen wird.
  7. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im rein elektrischen Betrieb bei ausgeschaltetem Verbrennungsmotor (2), bei geschlossener, zweiter, reibschlüssiger Kupplung (11), bei geöffneter, erster, reibschlüssiger oder formschlüssiger Kupplung (10), bei einem im zweiten Teilgetriebe (6) eingelegten Gang und bei erstem Teilgetriebe (5) in Neutral eine Zug-Rück-Lastschaltung vom zweiten Teilgetriebe (6) auf das erste Teilgetriebe (5) oder eine Schub-Hoch-Lastschaltung vom zweiten Teilgetriebe (6) auf das erste Teilgetriebe (5) derart ausgeführt wird, dass zunächst die Übertragungsfähigkeit der zweiten, reibschlüssigen Kupplung (11) reduziert wird, bis an der zweiten, reibschlüssigen Kupplung (11) Schlupf auftritt, dass anschließend im ersten Teilgetriebe (5) ein Zielgang eingelegt wird, und dass anschließend die Übertragungsfähigkeit der zweiten, reibschlüssigen Kupplung (11) bis zum vollständigen Öffnen derselben weiter reduziert wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, nach dem vollständigen Öffnen der zweiten, reibschlüssigen Kupplung (11) im zweiten Teilgetriebe ein Istgang ausgelegt wird, und dass anschließend die zweite, reibschlüssige Kupplung (11) geöffnet bleibt oder geschlossen wird.
  9. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung (10) und die zweite, reibschlüssige Kupplung (11) beide geschlossen sind, und wenn weiterhin das erste Teilgetriebe (5) und das zweite Teilgetriebe (6) beide in Neutral sind, für einen Direktstart des Verbrennungsmotors (2) die Drehzahl der elektrische Maschine (3) erhöht wird, um den Verbrennungsmotors (2) ausgehend von einer Drehzahl von Null anzuschleppen.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die erste, reibschlüssige oder formschlüssige Kupplung (10) geschlossen ist und wenn weiterhin das erste Teilgetriebe (5) und das zweite Teilgetriebe (6) beide in Neutral sind, für einen Schwungstart des Verbrennungsmotors (2) bei anfänglich geöffneter, zweiter, reibschlüssiger Kupplung (11) zunächst die elektrische Maschine (3) auf eine Impulsstartdrehzahl gebracht und anschließend nach Erreichen der Impulsstartdrehzahl durch Schließen der zweiten, reibschlüssigen Kupplung (11) der Verbrennungsmotors (2) gestartet wird.
  11. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebs nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die erste Kupplung (10) als reibschlüssige Kupplung ausgebildet ist, bei einer Notbremsung bei laufendem Verbrennungsmotor (2) der Verbrennungsmotor (2) durch Öffnen der ersten Kupplung (10) abgekoppelt wird und/oder im rein elektrischen Betrieb des Hybridantriebs der Verbrennungsmotor (2) über die erste Kupplung (10) zugestartet wird.
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