DE102013113711A1 - Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges - Google Patents

Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges Download PDF

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DE102013113711A1
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Chang Wook Lee
Jongsool Park
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Hyundai Motor Co
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Abstract

Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges, aufweisend eine Antriebswelle (IS), die ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors (ENG) aufnimmt, ein Abtriebsrad (OG), das ein geändertes Drehmoment abgibt, einen ersten Planetengetriebesatz (PG1), der an der Antriebswelle (IS) angeordnet ist und ein erstes Drehelement (N1), das mit einem ersten Motor/Generator (MG1) verbunden ist, ein zweites Drehelement (N2), das mit dem Abtriebsrad (OG) verbunden ist, und ein drittes Drehelement (N3) aufweist, das direkt mit der Antriebswelle (IS) verbunden ist, einen zweiten Planetengetriebesatz (PG2), der ein viertes Drehelement (N4), das mit einem zweiten Motor/Generator (MG2) verbunden ist und wahlweise mit dem dritten Drehelement (N3) oder der Antriebswelle (IS) verbunden ist, ein fünftes Drehelement (N5), das mit dem zweiten Drehelement (N2) verbunden ist, und ein sechstes Drehelement (N6) aufweist, das wahlweise mit einem Getriebegehäuse (H) verbunden ist, und Reibelemente, die wahlweise zwei Drehelemente von den drei Drehelementen (N4, N5, N6) des zweiten Planetengetriebesatzes (PG2) miteinander verbinden, wahlweise das dritte Drehelement (N3) mit dem vierten Drehelement (N4) verbinden, oder wahlweise das sechste Drehelement (N6) mit dem Getriebegehäuse (H) verbinden.

Description

  • Für die Anmeldung wird die Priorität der am 01. Juli 2013 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0076705 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
  • Die Erfindung betrifft ein Leistungsübertragungssystem eines Hybridfahrzeuges, und insbesondere ein Leistungsübertragungssystem eines Hybridfahrzeuges, das einen Stoß infolge einer Drehmomentänderung eines Motor/Generators beim Umschalten in einen Hybridbetriebsmodus minimiert und die elektrische Belastung und die Kapazität des Motor/Generators durch größere Beachtung des mechanischen Leistungsübertragungspfades beim Aufteilen der Leistung eines Verbrennungsmotors reduziert.
  • Umweltfreundliche Fahrzeugtechnologien sind sehr wichtig, da der Fortbestand der zukünftigen Automobilindustrie davon abhängig ist. Die Fahrzeughersteller konzentrieren sich auf die Entwicklung umweltfreundlicher Fahrzeuge, um die Umwelt- und Kraftstoffverbrauchsbestimmungen zu erfüllen.
  • Daher haben die Fahrzeughersteller zukünftige Fahrzeuge, wie Elektrofahrzeuge (EV), Hybrid-Elektrofahrzeuge (HEV) und Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge (FCEV), entwickelt.
  • Da die zukünftigen Fahrzeuge technische Beschränkungen, wie Gewicht und Kosten, haben, richten die Fahrzeughersteller ihre Aufmerksamkeit auf Hybrid-Elektrofahrzeuge, um die Abgasbestimmungen zu erfüllen und die Kraftstoffverbrauchseffizienz zu verbessern, und setzen alles daran, die Hybrid-Elektrofahrzeuge in die praktische Verwendung umzusetzen.
  • Die Hybrid-Elektrofahrzeuge sind Fahrzeuge, die mehr als zwei Antriebsquellen nutzen, und Benzinmotoren oder Dieselmotoren, die fossilen Brennstoff verwenden, und Motor/Generatoren, die von elektrischer Energie angetrieben werden, werden vor allem als Antriebsquelle der Hybrid-Elektrofahrzeuge verwendet.
  • Das Hybrid-Elektrofahrzeug nutzt den Motor/Generator, der relativ bessere Niedriggeschwindigkeits-Drehmomentcharakteristika hat, als eine Hauptantriebsquelle bei einer niedrigen Geschwindigkeit, und nutzt einen Verbrennungsmotor, der relativ bessere Hochgeschwindigkeits-Drehmomentcharakteristika hat, als eine Hauptantriebsquelle bei einer hohen Geschwindigkeit.
  • Da das Hybrid-Elektrofahrzeug in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich den Betrieb des Verbrennungsmotors, der fossilen Brennstoff verwendet, stoppt und den Motor/Generator nutzt, kann der Kraftstoffverbrauch verbessert werden, und das Abgas kann reduziert werden.
  • Das Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges wird in einen Einfachmodustyp und einen Mehrfachmodustyp klassifiziert.
  • Bei dem Einfachmodustyp ist eine Drehmomentübertragungsvorrichtung, wie Kupplungen und Bremsen, zur Schaltsteuerung nicht erforderlich, jedoch ist der Kraftstoffverbrauch infolge einer Verschlechterung der Effizienz in einem Hochgeschwindigkeitsbereich groß, und eine zusätzliche Drehmomentvervielfachungsvorrichtung muss bei einem Großfahrzeug verwendet werden.
  • Da der Mehrfachmodustyp eine hohe Effizienz in dem Hochgeschwindigkeitsbereich hat und in der Lage ist, das Drehmoment selbständig zu vervielfachen, kann der Mehrfachmodustyp bei einem Großraumfahrzeug verwendet werden.
  • Daher wird anstelle des Einfachmodustyps der Mehrfachmodustyp als das Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges verwendet und ebenso ständig erforscht.
  • Das Leistungsübertragungssystem des Mehrfachmodustyps weist eine Mehrzahl von Planetengetriebesätzen, eine Mehrzahl von Motor/Generatoren, die als ein Motor und/oder ein Generator betrieben werden, eine Mehrzahl von Drehmomentübertragungsvorrichtungen, welche die Drehelemente der Planetengetriebesätze steuern, und eine Batterie auf, die als eine Stromquelle des Motor/Generators verwendet wird.
  • Das Leistungsübertragungssystem des Mehrfachmodustyps hat unterschiedliche Betätigungsmechanismen, die von den Verbindungen der Planetengetriebesätze, der Motor/Generatoren und der Drehmomentübertragungsvorrichtungen abhängig sind.
  • Außerdem hat das Leistungsübertragungssystem des Mehrfachmodustyps verschiedene Eigenschaften, wie Haltbarkeit, Leistungsübertragungseffizienz und Größe, die von den Verbindungen der Planetengetriebesätze, der Motor/Generatoren und der Drehmomentübertragungsvorrichtungen abhängig sind. Daher werden auch die Gestaltungen für die Verbindungsstruktur des Leistungsübertragungssystems eines Hybrid-Elektrofahrzeuges ständig erforscht, um ein robustes und kompaktes Leistungsübertragungssystem ohne Leistungsverlust zu erzielen.
  • Mit der Erfindung wird ein Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges geschaffen, das einen Stoß infolge einer Drehmomentänderung eines Motor/Generators beim Umschalten in einen Hybridbetriebsmodus minimiert und die elektrische Belastung und die Kapazität des Motor/Generators durch größere Beachtung des mechanischen Leistungsübertragungspfades beim Aufteilen der Leistung eines Verbrennungsmotors reduziert.
  • Außerdem wird mit der Erfindung ein Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges geschaffen, das Verbrennungsmotormodi bereitstellt, in denen ein Fahrzeug ohne Verbrauch von elektrischer Energie mit dem Motor/Generator fährt, um den Kraftstoffverbrauch bei Hochgeschwindigkeitsfahrt zu verbessern.
  • Nach einem Aspekt der Erfindung kann ein Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges aufweisen: eine Antriebswelle, die ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors aufnimmt, ein Abtriebsrad, das ein geändertes Drehmoment abgibt, einen ersten Planetengetriebesatz, der an der Antriebswelle angeordnet ist und ein erstes Drehelement, das mit einem ersten Motor/Generator verbunden ist, ein zweites Drehelement, das mit dem Abtriebsrad verbunden ist, und ein drittes Drehelement aufweist, das direkt mit der Antriebswelle verbunden ist, einen zweiten Planetengetriebesatz, der ein viertes Drehelement, das mit einem zweiten Motor/Generator verbunden ist und wahlweise mit dem dritten Drehelement verbunden ist, ein fünftes Drehelement, das mit dem zweiten Drehelement verbunden ist, und ein sechstes Drehelement aufweist, das wahlweise mit einem Getriebegehäuse verbunden ist, und Reibelemente, die wahlweise zwei Drehelemente von den drei Drehelementen des zweiten Planetengetriebesatzes miteinander verbinden, wahlweise das dritte Drehelement mit dem vierten Drehelement verbinden, oder wahlweise das sechste Drehelement mit dem Getriebegehäuse verbinden.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann der erste Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern sein und ein erstes Sonnenrad, welches das erste Drehelement ist, einen ersten Planetenradträger, der das zweite Drehelement ist, und ein erstes Hohlrad aufweisen, welches das dritte Drehelement ist. Außerdem kann der zweite Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern sein und ein zweites Sonnenrad, welches das vierte Drehelement ist, einen zweiten Planetenradträger, der das fünfte Drehelement ist, und ein zweites Hohlrad aufweisen, welches das sechste Drehelement ist.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann der erste Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern sein und ein erstes Sonnenrad, welches das erste Drehelement ist, einen ersten Planetenradträger, der das zweite Drehelement ist, und ein erstes Hohlrad aufweisen, welches das dritte Drehelement ist. Außerdem kann der zweite Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Doppelplanetenrädern sein und ein zweites Sonnenrad, welches das vierte Drehelement ist, ein zweites Hohlrad, welches das fünfte Drehelement ist, und einen zweiten Planetenradträger aufweisen, der das sechste Drehelement ist.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann der erste Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Doppelplanetenrädern sein und ein erstes Sonnenrad, welches das erste Drehelement ist, ein erstes Hohlrad, welches das zweite Drehelement ist, und einen ersten Planetenradträger aufweisen, der das dritte Drehelement ist. Außerdem kann der zweite Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern sein und ein zweites Sonnenrad, welches das vierte Drehelement ist, einen zweiten Planetenradträger, der das fünfte Drehelement ist, und ein zweites Hohlrad aufweisen, welches das sechste Drehelement ist.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen können die Reibelemente aufweisen: eine erste Kupplung, die wahlweise zwei Drehelemente von den drei Drehelementen des zweiten Planetengetriebesatzes miteinander verbindet, eine zweite Kupplung, die wahlweise das vierte Drehelement mit dem dritten Drehelement oder der Antriebswelle verbindet, und eine Bremse, die wahlweise das sechste Drehelement mit dem Getriebegehäuse verbindet.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann die erste Kupplung zwischen dem vierten Drehelement und dem sechsten Drehelement angeordnet sein.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann die erste Kupplung zwischen dem vierten Drehelement und dem fünften Drehelement angeordnet sein.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann die erste Kupplung zwischen dem fünften Drehelement und dem sechsten Drehelement angeordnet sein.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann die Bremse in einem ersten EV-Modus betrieben werden, die erste Kupplung kann in einem zweiten EV-Modus betrieben werden, die Bremse kann in einem ersten Hybridbetriebsmodus betrieben werden, die erste Kupplung kann in einem zweiten Hybridbetriebsmodus betrieben werden, die zweite Kupplung kann in einem dritten Hybridbetriebsmodus betrieben werden, die zweite Kupplung und die Bremse kann in einem ersten Verbrennungsmotormodus betrieben werden, und die erste Kupplung und die zweite Kupplung können in einem zweiten Verbrennungsmotormodus betrieben werden.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann eine dritte Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Antriebswelle angeordnet sein.
  • Nach einem anderen Aspekt der Erfindung kann ein Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges aufweisen: eine Antriebswelle, die ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors aufnimmt, ein Abtriebsrad, das ein geändertes Drehmoment abgibt, einen ersten Planetengetriebesatz, der ein erstes Drehelement, das mit einem ersten Motor/Generator verbunden ist, ein zweites Drehelement, das mit dem Abtriebsrad verbunden ist, und ein drittes Drehelement aufweist, das direkt mit der Antriebswelle verbunden ist, einen zweiten Planetengetriebesatz, der ein viertes Drehelement, das mit einem zweiten Motor/Generator verbunden ist und wahlweise mit dem dritten Drehelement oder der Antriebswelle verbunden ist, ein fünftes Drehelement, das mit dem zweiten Drehelement verbunden ist, und ein sechstes Drehelement aufweist, das wahlweise mit einem Getriebegehäuse verbunden ist, eine erste Kupplung, die wahlweise zwei Drehelemente von den drei Drehelementen des zweiten Planetengetriebesatzes miteinander verbindet, eine zweite Kupplung, die wahlweise das dritte Drehelement mit dem vierten Drehelement verbindet, und eine Bremse, die wahlweise das sechste Drehelement mit dem Getriebegehäuse verbindet.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann der erste Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern sein und ein erstes Sonnenrad, welches das erste Drehelement ist, einen ersten Planetenradträger, der das zweite Drehelement ist, und ein erstes Hohlrad aufweisen, welches das dritte Drehelement ist. Außerdem kann der zweite Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern sein und ein zweites Sonnenrad, welches das vierte Drehelement ist, einen zweiten Planetenradträger, der das fünfte Drehelement ist, und ein zweites Hohlrad aufweisen, welches das sechste Drehelement ist.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann der erste Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern sein und ein erstes Sonnenrad, welches das erste Drehelement ist, einen ersten Planetenradträger, der das zweite Drehelement ist, und ein erstes Hohlrad aufweisen, welches das dritte Drehelement ist. Außerdem kann der zweite Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Doppelplanetenrädern sein und ein zweites Sonnenrad, welches das vierte Drehelement ist, ein zweites Hohlrad, welches das fünfte Drehelement ist, und einen zweiten Planetenradträger aufweisen, der das sechste Drehelement ist.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann der erste Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Doppelplanetenrädern sein und ein erstes Sonnenrad, welches das erste Drehelement ist, ein erstes Hohlrad, welches das zweite Drehelement ist, und einen ersten Planetenradträger aufweisen, der das dritte Drehelement ist. Außerdem kann der zweite Planetengetriebesatz ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern sein und ein zweites Sonnenrad, welches das vierte Drehelement ist, einen zweiten Planetenradträger, der das fünfte Drehelement ist, und ein zweites Hohlrad aufweisen, welches das sechste Drehelement ist.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann die Bremse in einem ersten EV-Modus betrieben werden, die erste Kupplung kann in einem zweiten EV-Modus betrieben werden, die Bremse kann in einem ersten Hybridbetriebsmodus betrieben werden, die erste Kupplung kann in einem zweiten Hybridbetriebsmodus betrieben werden, die zweite Kupplung kann in einem dritten Hybridbetriebsmodus betrieben werden, die zweite Kupplung und die Bremse können in einem ersten Verbrennungsmotormodus betrieben werden, und die erste Kupplung und die zweite Kupplung können in einem zweiten Verbrennungsmotormodus betrieben werden.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann die erste Kupplung zwischen dem vierten Drehelement und dem sechsten Drehelement angeordnet sein.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann die erste Kupplung zwischen dem vierten Drehelement und dem fünften Drehelement angeordnet sein.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann die erste Kupplung zwischen dem fünften Drehelement und dem sechsten Drehelement angeordnet sein.
  • Nach verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen kann eine dritte Kupplung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Antriebswelle angeordnet sein.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 ein Schema eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine Betriebstabelle von Reibelementen in jedem Modus, die bei einem Leistungsübertragungssystem gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung angewendet wird;
  • 3 ein Schema, das die Verbindung von Drehelementen in einem Leistungsübertragungssystem gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung vereinfacht darstellt;
  • 4 bis 7 Ansichten zur Erläuterung des Betriebs eines Leistungsübertragungssystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung in jedem Modus;
  • 8 ein Schema eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 9 ein Schema eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 10 ein Schema eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 11 ein Schema eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der Erfindung; und
  • 12 ein Schema eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung.
  • Nachfolgend werden mit Bezug auf die Zeichnung beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung ausführlich beschrieben.
  • In den Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Mit Bezug auf 1 ändert ein Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung das mittels einer Antriebswelle IS übertragene Drehmoment eines Verbrennungsmotors ENG entsprechend dem Fahrzustand eines Fahrzeuges und gibt das geänderte Drehmoment mittels eines Abtriebsrades OG ab.
  • Das Leistungsübertragungssystem weist einen ersten und einen zweiten Planetengetriebesatz PG1 und PG2, einen ersten und einen zweiten Motor/Generator MG1 und MG2 sowie Reibelemente auf, die eine erste und eine zweite Kupplung CL1 und CL2 und eine Bremse BK1 umfassen.
  • Ein Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PG1 ist direkt mit einem Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 verbunden, und ein anderes Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PG1 ist wahlweise mit einem anderen Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 derart verbunden, dass der erste Planetengetriebesatz PG1 und der zweite Planetengetriebesatz PG2 als ein zusammengesetzter Planetengetriebesatz betrieben werden.
  • Der erste Motor/Generator MG1 und der zweite Motor/Generator MG2 sind unabhängige Antriebsquellen und werden als ein Motor und ein Generator betrieben.
  • Der erste Motor/Generator MG1 wird als ein Motor betrieben, der dem anderen Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PG1 ein Drehmoment zuführt, oder wird als ein Generator betrieben, der durch ein Drehmoment des anderen Drehelements elektrischen Strom erzeugt.
  • Der zweite Motor/Generator MG2 wird als ein Motor betrieben, der einem anderen Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 ein Drehmoment zuführt, oder wird als ein Generator betrieben, der durch ein Drehmoment des anderen Drehelements elektrischen Strom erzeugt.
  • Zu diesem Zweck sind ein Stator des ersten Motor/Generators MG1 und ein Stator des zweiten Motor/Generators MG2 an einem Getriebegehäuse H befestigt, und ein Rotor des ersten Motor/Generators MG1 und ein Rotor des zweiten Motor/Generators MG2 sind mit dem anderen Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PG1 bzw. einem anderen Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 verbunden.
  • Die erste Kupplung CL1 wird wahlweise als ein Direktkupplungsmittel betrieben. Die erste Kupplung CL1 verbindet zwei Drehelemente von den drei Drehelementen des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 derart, dass sie den zweiten Planetengetriebesatz PG2 direkt kuppelt.
  • Die zweite Kupplung CL2 und die Bremse BK1 werden wahlweise als Verbindungsmittel betrieben. Die zweite Kupplung CL2 verbindet wahlweise ein anderes Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PG1 mit einem anderen Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PG2, und die Bremse BK1 verbindet wahlweise das andere Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 mit dem Getriebegehäuse H.
  • Die erste und die zweite Kupplung CL1 und CL2 sind Reibelemente, die wahlweise ein Drehelement mit einem anderen Drehelement verbinden, und die Bremse BK1 ist ein Reibelement, das wahlweise ein Drehelement mit einem feststehenden Element (d.h. einem Getriebegehäuse) verbindet. Die erste und die zweite Kupplung CL1 und CL2 und die Bremse BK1 können herkömmliche Mehrscheiben-Reibelemente des Naßtyps sein, die mittels Hydraulikdruck betrieben werden.
  • Nachfolgend wird das Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben.
  • Der erste Planetengetriebesatz PG1 ist ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern und weist ein erstes Drehelement N1, das ein erstes Sonnenrad S1 ist, ein zweites Drehelement N2, das ein erster Planetenradträger PC1 ist, der ein mit dem ersten Sonnenrad S1 im Außeneingriff stehendes erstes Planetenrad P1 drehbar abstützt, und ein drittes Drehelement N3 auf, das ein erstes Hohlrad R1 ist, das mit dem ersten Planetenrad P1 im Inneneingriff steht.
  • Der zweite Planetengetriebesatz PG2 ist ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern und weist ein viertes Drehelement N4, das ein zweites Sonnenrad S2 ist, ein fünftes Drehelement N5, das ein zweiter Planetenradträger PC2 ist, der ein mit dem zweiten Sonnenrad S2 im Außeneingriff stehendes zweites Planetenrad P2 drehbar abstützt, und ein sechstes Drehelement N6 auf, das ein zweites Hohlrad R2 ist, das mit dem zweiten Planetenrad P2 im Inneneingriff steht.
  • Der erste Planetenradträger PC1 als das zweite Drehelement N2 ist direkt mit dem zweiten Planetenradträger PC2 als das fünfte Drehelement N5 verbunden. Das zweite Drehelement N2 und das fünfte Drehelement N5 sind direkt mit dem Abtriebsrad OG verbunden, und das erste Hohlrad R1 als das dritte Drehelement N3 ist wahlweise mit dem zweiten Sonnenrad S2 als das vierte Drehelement N4 verbunden und direkt mit der Antriebswelle IS verbunden.
  • Die Antriebswelle IS nimmt ein Drehmoment von dem Verbrennungsmotor ENG auf, und das Abtriebsrad OG ist ein Abtriebselement und überträgt ein Antriebsdrehmoment über ein Enduntersetzungsgetriebe und eine Differentialvorrichtung an ein Antriebsrad.
  • Der erste Motor/Generator MG1 ist direkt mit dem ersten Sonnenrad S1 als das erste Drehelement N1 derart verbunden, dass er als Motor, der das erste Sonnenrad S1 antreibt, oder als Generator, der durch das Drehmoment des ersten Sonnenrades S1 elektrischen Strom erzeugt, betrieben werden kann.
  • Der zweite Motor/Generator MG2 ist direkt mit dem zweiten Sonnenrad S2 als das vierte Drehelement N4 derart verbunden, dass er als Motor, der das zweite Sonnenrad S2 antreibt, oder als Generator, der durch das Drehmoment des zweiten Sonnenrades S2 elektrischen Strom erzeugt, betrieben werden kann.
  • Die erste Kupplung CL1 ist zwischen dem zweiten Sonnenrad S2 als das vierte Drehelement N4 und dem zweiten Hohlrad R2 als das sechste Drehelement N6 derart angeordnet, dass sie wahlweise das zweite Sonnenrad S2 mit dem zweiten Hohlrad R2 verbindet.
  • Die zweite Kupplung CL2 verbindet wahlweise das zweite Sonnenrad S2 als das vierte Drehelement N4 mit der Antriebswelle IS und dem ersten Hohlrad R1 als das dritte Drehelement N3.
  • Die Bremse BK1 ist zwischen dem zweiten Hohlrad R2 als das sechste Drehelement N6 und dem Getriebegehäuse H derart angeordnet, dass sie wahlweise das zweite Hohlrad R2 mit dem Getriebegehäuse H verbindet.
  • Mit Bezug auf 2 wird anhand einer Betriebstabelle, die bei einem Leistungsübertragungssystem gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung angewendet wird, der Betrieb der Reibelemente in jedem Modus ausführlich beschrieben.
  • Ein erster EV(Elektrofahrzeug)-Modus wird durch Betreiben der Bremse BK1 erzielt.
  • Ein zweiter EV-Modus wird durch den Betrieb der ersten Kupplung CL1 erzielt.
  • Ein erster Hybridbetriebsmodus wird durch Betreiben der Bremse BK1 erzielt.
  • Ein zweiter Hybridbetriebsmodus wird durch Betreiben der ersten Kupplung CL1 erzielt.
  • Ein dritter Hybridbetriebsmodus wird durch Betreiben der zweiten Kupplung CL2 erzielt.
  • Ein erster Verbrennungsmotormodus wird durch Betreiben der zweiten Kupplung CL2 und der Bremse BK1 erzielt.
  • Ein zweiter Verbrennungsmotormodus wird durch Betreiben der ersten Kupplung CL1 und der zweiten Kupplung CL2 erzielt.
  • Wie oben beschrieben, kann das Leistungsübertragungssystem gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung zwei EV-Modi, drei Hybridbetriebsmodi und zwei Verbrennungsmotormodi realisieren.
  • Mit Bezug auf 3 wird die Verbindung von Drehelementen in einem Leistungsübertragungssystem gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
  • Das zweite Drehelement N2 und das fünfte Drehelement N5 sind direkt miteinander verbunden, und das dritte Drehelement N3 und das vierte Drehelement N4 sind wahlweise über die zweite Kupplung CL2 miteinander verbunden.
  • Außerdem ist das erste Drehelement N1 direkt mit dem ersten Motor/Generator MG1 verbunden, das dritte Drehelement N3 ist mit dem Verbrennungsmotor ENG verbunden, und das vierte Drehelement N4 ist direkt mit dem zweiten Motor/Generator MG2 verbunden.
  • Außerdem ist das sechste Drehelement N6 über die Bremse BK1 wahlweise mit dem Getriebegehäuse H verbunden und über die erste Kupplung CL1 wahlweise mit dem vierten Drehelement N4 verbunden.
  • Mit Bezug auf die 4 bis 7 wird der Betrieb eines Leistungsübertragungssystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung in jedem Modus beschrieben. Die 4 bis 7 zeigen eine Änderung der Antriebsdrehzahl unter der Annahme, dass die Abtriebsdrehzahl konstant ist.
  • [Erster EV-Modus]
  • Mit Bezug auf 4(A) wird der Betrieb eines Leistungsübertragungssystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung im ersten EV-Modus beschrieben. Der EV-Modus ist ein Modus, in dem in einem gestoppten Zustand eines Verbrennungsmotors der elektrische Strom einer Batterie einem Motor/Generator zugeführt wird, so dass ein Fahrzeug durch die Leistung des Motor/Generators angetrieben wird.
  • Da in dem EV-Modus der Verbrennungsmotor gestoppt ist, kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden, und das Fahrzeug kann sich ohne eine zusätzliche Rückwärtsgangvorrichtung rückwärts bewegen. Der EV-Modus wird verwendet, wenn das Fahrzeug in einem gestoppten Zustand gestartet wird oder mit einer niedrigen Geschwindigkeit fährt. Ein reduziertes Übersetzungsverhältnis, bei dem sich die Antriebsquelle schneller als ein Abtriebselement dreht, ist zur Unterstützung des Startens am Berg oder einer schnellen Beschleunigung erforderlich.
  • Unter diesen Bedingungen wird im ersten EV-Modus das sechste Drehelement N6 durch den Betrieb der Bremse BK1 als ein feststehendes Element betrieben, und der zweite Motor/Generator MG2 wird derart betrieben, dass ein Drehmoment des zweiten Motor/Generators MG2 an das vierten Drehelement N4 eingegeben wird. Daher wird das Drehmoment des zweiten Motor/Generators MG2 entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 geändert, und das geänderte Drehmoment wird abgegeben.
  • Zu diesem Zeitpunkt ist der erste Planetengetriebesatz PG1 nicht in das Schalten einbezogen. Jedoch ist das dritte Drehelement N3 zusammen mit dem Verbrennungsmotor ENG gestoppt, und das zweite Drehelement N2 ist direkt mit dem fünften Drehelement N5 verbunden. Daher drehen das erste und das zweite Drehelement N1 und N2 leer.
  • [Zweiter EV-Modus]
  • Mit Bezug auf 4(B) wird der Betrieb eines Leistungsübertragungssystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung im zweiten EV-Modus beschrieben. Die Effizienz des Motor/Generators ändert sich entsprechend der Drehzahl und dem Drehmoment davon. Das heißt, dass ein Umwandlungsverhältnis von elektrischer Energie in mechanische Energie entsprechend der Drehzahl und dem Drehmoment des Motor/Generators unterschiedlich ist, selbst wenn dieselbe Menge an Strom zugeführt wird.
  • Der im EV-Modus verwendete Strom der Batterie wird durch Verbrennen von Kraftstoff in dem Verbrennungsmotor erzeugt oder durch regeneratives Bremsen akkumuliert, jedoch wirkt sich die Art und Weise der effizienten Verwendung der akkumulierten Energie direkt auf die Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit aus.
  • Aus diesem Grunde wird an dem Elektrofahrzeug zunehmend ein Getriebe montiert, das mehr als zwei Schaltgänge realisiert, und es ist vorteilhaft, dass das Hybridfahrzeug den EV-Modus mit mehr als zwei Schaltgängen realisiert. Daher können gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung zwei EV-Modi realisiert werden.
  • Die Schaltvorgänge in den zweiten EV-Modus sind wie folgt. Wenn während der Fahrt des Fahrzeuges im ersten EV-Modus die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt, wird die Effizienz des zweiten Motor/Generators MG2 verschlechtert. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn an einem Punkt, an dem die Effizienz des zweiten Motor/Generators MG2 schlecht ist, die Bremse BK1 freigegeben wird und die erste Kupplung CL1 betrieben wird, der zweite EV-Modus erzielt.
  • In diesem Falle ist, da die erste Kupplung CL1, welche die Direktkupplungsvorrichtung des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 ist, betrieben wird, der zweite Planetengetriebesatz PG2 in einem Direktkupplungszustand. Daher drehen sich alle Drehelemente N4, N5 und N6 des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 mit derselben Drehzahl, und das Antriebsdrehmoment wird über das fünfte Drehelement N5 abgegeben.
  • Zu diesem Zeitpunkt ist der erste Planetengetriebesatz PG1 nicht in das Schalten einbezogen. Jedoch ist das dritte Drehelement N3 zusammen mit dem Verbrennungsmotor ENG gestoppt, und das erste und das zweite Drehelement N1 und N2 drehen leer.
  • [Erster Hybridbetriebsmodus]
  • Mit Bezug auf 5(A) wird der Betrieb eines Leistungsübertragungssystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung im ersten Hybridbetriebsmodus beschrieben.
  • Im ersten Hybridbetriebsmodus wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors über einen mechanischen Pfad und einen elektrischen Pfad an das Abtriebselement übertragen, und eine solche Aufteilung des Drehmoments des Verbrennungsmotors wird von dem Planetengetriebesatz durchgeführt. Da der Verbrennungsmotor und der Motor/Generator, die mit dem Planetengetriebesatz verbunden sind, ihre Drehzahlen unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit steuern können, wird das Leistungsübertragungssystem im ersten Hybridbetriebsmodus als ein elektrisch stufenloses Getriebe betrieben.
  • Bei einem herkömmlichen Getriebe sind die Drehzahl und das Drehmoment des Verbrennungsmotors auf eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit festgelegt, jedoch können bei dem elektrisch stufenlosen Getriebe die Drehzahl und das Drehmoment des Verbrennungsmotors bei der bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit frei geändert werden. Daher kann die Antriebseffizienz des Verbrennungsmotors maximiert werden, und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit kann verbessert werden.
  • Die Schaltvorgänge in den ersten Hybridbetriebsmodus sind wie folgt. Sowohl das zweite Drehelement N2 des ersten Planetengetriebesatzes PG1 als auch das fünfte Drehelement N5 des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 sind mit dem Abtriebsrad OG verbunden, jedoch können sich mit Bezug auf 4(A) im ersten EV-Modus das erste und das dritte Drehelement N1 und N3 frei drehen.
  • Wenn in diesem Zustand der Verbrennungsmotor ENG mittels des ersten Motor/Generators MG1 gestartet wird, können die Drehzahlen des Verbrennungsmotors und des ersten Motor/Generators MG1 unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert werden.
  • Daher werden, wenn der Verbrennungsmotor ENG und der erste Motor/Generator MG1 gesteuert werden, das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG und das Drehmoment des ersten Motor/Generators MG1 summiert, und das summierte Drehmoment wird an das fünfte Drehelement N5 abgegeben, welches das Abtriebselement ist. Daher kann ein hohes Antriebsdrehmoment erzeugt werden.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird, wie in 5(A) gezeigt, der erste Motor/Generator MG1 beim negativen Drehen als Generator betrieben, und der erste Motor/Generator MG1 wird beim positiven Drehen als Motor betrieben (zu diesem Zeitpunkt nimmt die Drehzahl des Verbrennungsmotors ENG ab).
  • Außerdem wird das sechste Drehelement N6 durch den Betrieb der Bremse BK1 als feststehendes Element betrieben, das Antriebsdrehmoment wird über das fünfte Drehelement N5 abgegeben, und das vierte Drehelement N4 dreht in dem zweiten Planetengetriebesatz PG2 leer.
  • Da der Verbrennungsmotor ENG und der erste Motor/Generator MG1 in dem ersten Hybridbetriebsmodus unabhängig gesteuert werden können, können die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Fahrleistung erheblich verbessert werden.
  • [Zweiter Hybridbetriebsmodus]
  • Mit Bezug auf 5(B) wird der Betrieb eines Leistungsübertragungssystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung im zweiten Hybridbetriebsmodus beschrieben.
  • Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt, während das Fahrzeug im ersten Hybridbetriebsmodus fährt, wird die Bremse BK1 freigegeben, und die erste Kupplung CL1 wird derart betrieben, dass die Drehzahlen aller Drehelemente des ersten Planetengetriebesatzes PG1 verringert werden. Dementsprechend beginnt der zweite Hybridbetriebsmodus.
  • Da die erste Kupplung CL1, welche die Direktkupplungsvorrichtung des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 ist, betrieben wird, ist der zweite Planetengetriebesatz PG2 in einem Direktkupplungszustand. Daher drehen sich alle Drehelemente N4, N5 und N6 des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 mit derselben Drehzahl.
  • Da der Verbrennungsmotor ENG und der erste Motor/Generator MG1 im zweiten Hybridbetriebsmodus unabhängig gesteuert werden können, können wie im ersten Hybridbetriebsmodus die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Fahrleistung erheblich verbessert werden.
  • [Dritter Hybridbetriebsmodus]
  • Mit Bezug auf 6 wird der Betrieb eines Leistungsübertragungssystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung im dritten Hybridbetriebsmodus beschrieben.
  • Da die Drehzahl des Motor/Generators, der mit dem Abtriebselement verbunden ist, auf die Fahrzeuggeschwindigkeit beschränkt ist, kann der Motor/Generator nicht effizient betrieben werden, und die Kapazität des Motor/Generators kann in dem dritten Hybridbetriebsmodus kaum reduziert werden.
  • Insbesondere kann, wenn die Drehzahl des Motor/Generators, die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit beschränkt ist, infolge einer hohen Fahrzeuggeschwindigkeit hoch ist, die Effizienz des Motor/Generators verschlechtert werden, und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit kann kaum optimiert werden.
  • Unter diesen Bedingungen werden ein Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PG1 und ein Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PG2, die mit dem Verbrennungsmotor ENG verbunden sind, mit einem anderen Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes PG1 und einem anderen Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes PG2, die mit dem Abtriebsrad OG verbunden sind, gekuppelt, so dass die Drehzahl des Verbrennungsmotors ENG und die Drehzahl der beiden Motor/Generatoren MG1 und MG2 unabhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit gesteuert. Dadurch kann das Leistungsübertragungssystem als ein stufenloses Getriebe betrieben werden, und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit steigen.
  • Wenn die zweite Kupplung CL2 betrieben wird, werden das dritte Drehelement N3 und das vierte Drehelement N4 miteinander verbunden und mit derselben Drehzahl gedreht. Außerdem werden, da das zweite Drehelement N2 und das fünfte Drehelement N5 direkt miteinander verbunden sind, der erste Planetengetriebesatz PG1 und der zweite Planetengetriebesatz PG2 als eine Einheit gedreht, und die Drehzahlen und Drehmomente der Drehelemente werden aufeinander beschränkt.
  • Außerdem werden, da die elektrische Energie des ersten und des zweiten Motor/Generators MG1 und MG2 ausgeglichen sein sollte, die Drehzahlen und die Drehmomente aller Drehelemente des ersten und des zweiten Planetengetriebesatzes PG1 und PG2 miteinander korreliert, und das Leistungsübertragungssystem arbeitet im dritten Hybridbetriebsmodus als das elektrisch stufenlose Getriebe.
  • Der erste Hybridbetriebsmodus und der zweite Hybridbetriebsmodus können in den dritten Hybridbetriebsmodus umgeschaltet werden. Das heißt, wenn der erste Hybridbetriebsmodus und der zweite Hybridbetriebsmodus in den dritten Hybridbetriebsmodus umgeschaltet werden, wird die zweite Kupplung CL2 betrieben. Danach werden der Verbrennungsmotor ENG und der zweite Motor/Generator MG2, die im ersten und zweiten Hybridbetriebsmodus unabhängig gesteuert werden können, synchronisiert, und die Bremse BK1 oder die erste Kupplung CL1 wird freigegeben. Daher kann die Umschaltung in den dritten Hybridbetriebsmodus sanft durchgeführt werden.
  • Das heißt, wenn der erste Hybridbetriebsmodus in den dritten Hybridbetriebsmodus umgeschaltet wird, werden der Verbrennungsmotor ENG und der zweite Motor/Generator MG2 durch den Betrieb der zweiten Kupplung CL2 synchronisiert, und die Bremse BK1 wird freigegeben. Wenn der zweite Hybridbetriebsmodus in den dritten Hybridbetriebsmodus umgeschaltet wird, werden der Verbrennungsmotor ENG und der zweite Motor/Generator MG2 durch Betreiben der zweiten Kupplung CL2 synchronisiert, und die erste Kupplung CL1 wird freigegeben.
  • Beim Umschalten von dem ersten Hybridbetriebsmodus oder dem zweiten Hybridbetriebsmodus in den dritten Hybridbetriebsmodus ändert sich die Richtung des Drehmoments des ersten und des zweiten Motor/Generators MG1 und MG2 nicht. Daher tritt kein Stoß infolge der Modusumschaltung auf.
  • [Erster Verbrennungsmotormodus]
  • Mit Bezug auf 7(A) wird der Betrieb eines Leistungsübertragungssystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung im ersten Verbrennungsmotormodus beschrieben.
  • Eine wichtige Technik bei dem Hybridfahrzeug zur Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit ist die Regenerierung und Wiederverwendung von Bremsenergie und die Steuerung des Antriebspunktes des Verbrennungsmotors.
  • Außerdem begleitet die Steuerung des Antriebspunktes des Verbrennungsmotors die Umwandlung von mechanischer Energie des Verbrennungsmotors in elektrische Energie des Motor/Generators und die Umwandlung der elektrischen Energie des Motor/Generators zurück in mechanische Energie in dem Motor/Generator.
  • Während der Energieumwandlung wird nicht die gesamte eingegebene Energie abgegeben, und ein Energieverlust tritt auf. Da die Kraftstoffwirtschaftlichkeit in dem Verbrennungsmotormodus, in dem das Fahrzeug nur von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird, in jedem Fahrzustand besser als die in dem Hybridmodus sein kann, sind gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung zwei Verbrennungsmotormodi vorgesehen.
  • Das heißt, die zweite Kupplung CL2 und die Bremse BK1 werden im ersten Verbrennungsmotormodus betrieben. In diesem Falle werden das dritte Drehelement N3 und das vierte Drehelement N4 mit derselben Drehzahl wie der Verbrennungsmotor ENG gedreht, und das sechste Drehelement N6 wird als das feststehende Element betrieben. Daher wird ein reduziertes Übersetzungsverhältnis erzeugt.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird, da der erste und der zweite Motor/Generator MG1 und MG2 kein Drehmoment bereitstellen müssen, der erste Verbrennungsmotormodus erzielt, in dem das Fahrzeug nur von dem Verbrennungsmotor ENG angetrieben wird.
  • [Zweiter Verbrennungsmotormodus]
  • Mit Bezug auf 7(B) wird der Betrieb eines Leistungsübertragungssystems gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung im zweiten Verbrennungsmotormodus beschrieben.
  • Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt, während das Fahrzeug im ersten Verbrennungsmotormodus fährt, wird die Bremse BK1 freigegeben, und die erste Kupplung CL1 wird betrieben.
  • In diesem Falle drehen sich alle Drehelemente des ersten und des zweiten Planetengetriebesatzes PG1 und PG2 durch den Betrieb der ersten und der zweiten Kupplung CL1 und CL2 mit derselben Drehzahl. Daher wird das von dem Verbrennungsmotor ENG eingegebene Drehmoment ohne Drehmomentumwandlung abgegeben.
  • Da der erste und der zweite Motor/Generator MG1 und MG2 zu diesem Zeitpunkt kein Drehmoment bereitstellen müssen, wird der zweite Verbrennungsmotormodus erzielt, in dem das Fahrzeug nur durch das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG angetrieben wird.
  • Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung können durch Kombinieren von zwei Planetengetriebesätzen PG1 und PG2, drei Reibelementen CL1, CL2 und BK1 sowie zwei Motor/Generatoren MG1 und MG2 zwei EV-Modi, drei Hybridbetriebsmodi und zwei Verbrennungsmotormodi erzielt werden.
  • Außerdem können durch größere Beachtung des mechanischen Leistungsübertragungspfades beim Aufteilen der Leistung des Verbrennungsmotors die elektrische Belastung reduziert werden und die maximale Leistung des Verbrennungsmotors verwendet werden. Ferner kann die Anzahl von Modusumschaltungen beim Starten verringert werden, und eine Änderung der Drehzahl aller Drehelemente kann beim Umschalten der Modi minimiert werden.
  • Da eine ausreichende Antriebsleistung beim WOT(Volllast)-Start bereitgestellt wird, wird eine Umschaltung in den Verbrennungsmotormodus unterdrückt, und die maximale Leistung des Verbrennungsmotors kann beim Umschalten zwischen dem ersten, dem zweiten und dem dritten Hybridbetriebsmodus verwendet werden.
  • Außerdem ist gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung die zweite Kupplung CL2 zwischen dem dritten Drehelement N3 des ersten Planetengetriebesatzes PG1 und dem vierten Drehelement N4 des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 derart angeordnet, dass eine Modusänderung von dem ersten Hybridbetriebsmodus oder dem zweiten Hybridbetriebsmodus in den dritten Hybridbetriebsmodus frei durchgeführt werden kann. Wenn die zweite Kupplung CL2 betrieben wird, werden der Verbrennungsmotor ENG und der zweite Motor/Generator MG2, die im ersten und zweiten Hybridbetriebsmodus unabhängig gesteuert werden können, synchronisiert, und dann wird die Umschaltung in den dritten Hybridbetriebsmodus erzielt. Daher kann die Modusumschaltung sanft realisiert werden.
  • Daher kann ein Stoß infolge des Betriebs der zweiten Kupplung CL2 unterdrückt werden, und die Richtung des Drehmoments des ersten Motor/Generators MG1 und des zweiten Motor/Generators MG2 wird vor oder nach der Modusumschaltung beibehalten. Daher kann die Steuerbarkeit hervorragend sein.
  • Nachdem die Modusumschaltung erreicht ist, wird der Verbrennungsmotor ENG im dritten Hybridbetriebsmodus an seinem maximalen Leistungspunkt betrieben, und die Drehzahl des zweiten Motor/Generators MG2 nimmt ab, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Daher kann das Fahrzeug innerhalb eines Antriebsgrenzbereichs des Motors angetrieben werden.
  • Da der Verbrennungsmotormodus vorgesehen ist, kann das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit ohne elektrische Belastung des ersten und des zweiten Motor/Generators MG1 und MG2 fahren. Daher kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden.
  • Mit Bezug auf 8 ist bei einem Leistungsübertragungssystem gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung im Gegensatz zu der ersten beispielhaften Ausführungsform, bei welcher der erste Planetengetriebesatz PG1 ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern ist, der erste Planetengetriebesatz PG1 ein Planetengetriebesatz mit Doppelplanetenrädern.
  • Daher ist das erste Sonnenrad S1 das erste Drehelement N1, das erste Hohlrad R1 ist das zweite Drehelement N2, und der erste Planetenradträger PC1 ist das dritte Drehelement N3.
  • Da die Funktionen der zweiten beispielhaften Ausführungsform mit Ausnahme des zweiten und des dritten Drehelements N2 und N3 dieselben wie die der ersten beispielhaften Ausführungsform sind, wird deren ausführliche Beschreibung weggelassen.
  • Mit Bezug auf 9 ist bei einem Leistungsübertragungssystem gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung im Gegensatz zu der ersten beispielhaften Ausführungsform, bei welcher der zweite Planetengetriebesatz PG2 ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern ist, der zweite Planetengetriebesatz PG2 ein Planetengetriebesatz mit Doppelplanetenrädern.
  • Daher ist das zweite Sonnenrad S2 das vierte Drehelement N4, das zweite Hohlrad R2 ist das fünfte Drehelement N5, und der zweite Planetenradträger PC2 ist das sechste Drehelement N6.
  • Da die Funktionen der dritten beispielhaften Ausführungsform mit Ausnahme des fünften und des sechsten Drehelements N5 und N6 dieselben wie die der ersten beispielhaften Ausführungsform sind, wird deren ausführliche Beschreibung weggelassen.
  • Mit Bezug auf 10 ist bei einem Leistungsübertragungssystem gemäß einer vierten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung im Gegensatz zu der ersten beispielhaften Ausführungsform, bei welcher die erste Kupplung CL1, die das Direktkupplungsmittel des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 ist, zwischen dem vierten Drehelement N4 und dem sechsten Drehelement N6 angeordnet ist, die erste Kupplung CL1 zwischen dem vierten Drehelement N4 und dem fünften Drehelement N5 angeordnet.
  • Da die Funktionen der vierten beispielhaften Ausführungsform mit Ausnahme der Position der ersten Kupplung CL1 dieselben wie die der ersten beispielhaften Ausführungsform sind, wird deren ausführliche Beschreibung weggelassen.
  • Mit Bezug auf 11 ist bei einem Leistungsübertragungssystem gemäß einer fünften beispielhaften Ausführungsform der Erfindung im Gegensatz zu der ersten beispielhaften Ausführungsform, bei welcher die erste Kupplung CL1, die das Direktkupplungsmittel des zweiten Planetengetriebesatzes PG2 ist, zwischen dem vierten Drehelement N4 und dem sechsten Drehelement N6 angeordnet ist, die erste Kupplung CL1 zwischen dem fünften Drehelement N5 und dem sechsten Drehelement N6 angeordnet.
  • Da die Funktionen der fünften beispielhaften Ausführungsform mit Ausnahme der Position der ersten Kupplung CL1 dieselben wie die der ersten beispielhaften Ausführungsform sind, wird deren ausführliche Beschreibung weggelassen.
  • Mit Bezug auf 12 ist bei einem Leistungsübertragungssystem gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der Erfindung im Gegensatz zu der ersten beispielhaften Ausführungsform, bei welcher keine Kupplung, die ein wahlweises Leistungsübertragungsmittel ist, zwischen dem Verbrennungsmotor ENG und dem dritten Drehelement N3 angeordnet ist, eine dritte Kupplung CL3, die ein wahlweises Leistungsübertragungsmittel ist, zwischen dem Verbrennungsmotor ENG und der Antriebswelle IS angeordnet.
  • Daher wird, da die dritte Kupplung CL3 in einem Modus betrieben wird, in dem das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG angefordert wird, das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG an die Antriebswelle IS übertragen.
  • Da die Funktionen der sechsten beispielhaften Ausführungsform mit Ausnahme der dritten Kupplung CL3 dieselben wie die der ersten beispielhaften Ausführungsform sind, wird deren ausführliche Beschreibung weggelassen.
  • Gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung können durch Kombinieren von zwei Planetengetriebesätzen, drei Reibelementen sowie zwei Motor/Generatoren zwei EV-Modi, drei Hybridbetriebsmodi und zwei Verbrennungsmotormodi erzielt werden.
  • Außerdem können durch größere Beachtung des mechanischen Leistungsübertragungspfades beim Aufteilen der Leistung des Verbrennungsmotors die elektrische Belastung reduziert werden und die maximale Leistung des Verbrennungsmotors verwendet werden. Ferner kann die Anzahl von Modusumschaltungen beim Starten verringert werden, und eine Änderung der Drehzahl aller Drehelemente kann beim Umschalten der Modi minimiert werden.
  • Da eine ausreichende Antriebsleistung beim WOT(Volllast)-Start bereitgestellt wird, wird eine Umschaltung in den Verbrennungsmotormodus unterdrückt, und die maximale Leistung des Verbrennungsmotors kann beim Umschalten zwischen dem Hybridantriebssplitmodus und dem zusammengesetzten Splitmodus verwendet werden.
  • Außerdem ist gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung die zweite Kupplung zwischen dem dritten Drehelement des ersten Planetengetriebesatzes und dem vierten Drehelement des zweiten Planetengetriebesatzes derart angeordnet, dass eine Modusänderung von dem ersten Hybridbetriebsmodus oder dem zweiten Hybridbetriebsmodus in den dritten Hybridbetriebsmodus frei durchgeführt werden kann. Wenn die zweite Kupplung betrieben wird, werden der Verbrennungsmotor und der zweite Motor/Generator, die im ersten und zweiten Hybridbetriebsmodus unabhängig gesteuert werden können, synchronisiert, und dann wird die Umschaltung in den dritten Hybridbetriebsmodus erzielt. Daher kann die Modusumschaltung sanft realisiert werden.
  • Daher kann ein Stoß infolge des Betriebs der zweiten Kupplung unterdrückt werden, und die Richtung des Drehmoments des ersten Motor/Generators und des zweiten Motor/Generators wird vor oder nach der Modusumschaltung beibehalten. Daher kann die Steuerbarkeit sehr gut sein.
  • Nachdem die Modusumschaltung erreicht ist, wird der Verbrennungsmotor im dritten Hybridbetriebsmodus an seinem maximalen Leistungspunkt betrieben, und die Drehzahl des zweiten Motor/Generators nimmt ab, wie die Fahrzeuggeschwindigkeit ansteigt. Daher kann das Fahrzeug innerhalb eines Antriebsgrenzbereichs des Motors angetrieben werden.
  • Da der Verbrennungsmotormodus vorgesehen ist, kann das Fahrzeug bei hoher Geschwindigkeit ohne elektrische Belastung des ersten und des zweiten Motor/Generators MG1 und MG2 fahren. Daher kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden.

Claims (19)

  1. Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges, aufweisend: eine Antriebswelle (IS), die ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors (ENG) aufnimmt; ein Abtriebsrad (OG), das ein geändertes Drehmoment abgibt; einen ersten Planetengetriebesatz (PG1), der an der Antriebswelle (IS) angeordnet ist und ein erstes Drehelement (N1), das mit einem ersten Motor/Generator (MG1) verbunden ist, ein zweites Drehelement (N2), das mit dem Abtriebsrad (OG) verbunden ist, und ein drittes Drehelement (N3) aufweist, das direkt mit der Antriebswelle (IS) verbunden ist; einen zweiten Planetengetriebesatz (PG2), der ein viertes Drehelement (N4), das mit einem zweiten Motor/Generator (MG2) verbunden ist und wahlweise mit dem dritten Drehelement (N3) oder der Antriebswelle (IS) verbunden ist, ein fünftes Drehelement (N5), das mit dem zweiten Drehelement (N2) verbunden ist, und ein sechstes Drehelement (N6) aufweist, das wahlweise mit einem Getriebegehäuse (H) verbunden ist; und Reibelemente, die wahlweise zwei Drehelemente von den drei Drehelementen (N4, N5, N6) des zweiten Planetengetriebesatzes (PG2) miteinander verbinden, wahlweise das dritte Drehelement (N3) mit dem vierten Drehelement (N4) verbinden, oder wahlweise das sechste Drehelement (N6) mit dem Getriebegehäuse (H) verbinden.
  2. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei der erste Planetengetriebesatz (PG1) ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern ist und ein erstes Sonnenrad (S1), welches das erste Drehelement (N1) ist, einen ersten Planetenradträger (PC1), der das zweite Drehelement (N2) ist, und ein erstes Hohlrad (R1) aufweist, welches das dritte Drehelement (N3) ist, und wobei der zweite Planetengetriebesatz (PG2) ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern ist und ein zweites Sonnenrad (S2), welches das vierte Drehelement (N4) ist, einen zweiten Planetenradträger (PC2), der das fünfte Drehelement (N5) ist, und ein zweites Hohlrad (R2) aufweist, welches das sechste Drehelement (N6) ist.
  3. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei der erste Planetengetriebesatz (PG1) ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern ist und ein erstes Sonnenrad (S1), welches das erste Drehelement (N1) ist, einen ersten Planetenradträger (PC1), der das zweite Drehelement (N2) ist, und ein erstes Hohlrad (R1) aufweist, welches das dritte Drehelement (N3) ist, und wobei der zweite Planetengetriebesatz (PG2) ein Planetengetriebesatz mit Doppelplanetenrädern ist und ein zweites Sonnenrad (S2), welches das vierte Drehelement (N4) ist, ein zweites Hohlrad (R2), welches das fünfte Drehelement (N5) ist, und einen zweiten Planetenradträger (PC2) aufweist, der das sechste Drehelement (N6) ist.
  4. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei der erste Planetengetriebesatz (PG1) ein Planetengetriebesatz mit Doppelplanetenrädern ist und ein erstes Sonnenrad (S1), welches das erste Drehelement (N1) ist, ein erstes Hohlrad (R1), welches das zweite Drehelement (N2) ist, und einen ersten Planetenradträger (PC1) aufweist, der das dritte Drehelement (N3) ist, und wobei der zweite Planetengetriebesatz (PG2) ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern ist und ein zweites Sonnenrad (S2), welches das vierte Drehelement (N4) ist, einen zweiten Planetenradträger (PC2), der das fünfte Drehelement (N5) ist, und ein zweites Hohlrad (R2) aufweist, welches das sechste Drehelement (N6) ist.
  5. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die Reibelemente aufweisen: eine erste Kupplung (CL1), die wahlweise zwei Drehelemente von den drei Drehelementen (N4, N5, N6) des zweiten Planetengetriebesatzes (PG2) miteinander verbindet; eine zweite Kupplung (CL2), die wahlweise das vierte Drehelement (N4) mit dem dritten Drehelement (N3) oder der Antriebswelle (IS) verbindet; und eine Bremse (BK1), die wahlweise das sechste Drehelement (N6) mit dem Getriebegehäuse (H) verbindet.
  6. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 5, wobei die erste Kupplung (CL1) zwischen dem vierten Drehelement (N4) und dem sechsten Drehelement (N6) angeordnet ist.
  7. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 5, wobei die erste Kupplung (CL1) zwischen dem vierten Drehelement (N4) und dem fünften Drehelement (N5) angeordnet ist.
  8. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 5, wobei die erste Kupplung (CL1) zwischen dem fünften Drehelement (N5) und dem sechsten Drehelement (N6) angeordnet ist.
  9. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 5, wobei die Bremse (BK1) in einem ersten EV(Elektrofahrzeug)-Modus betrieben wird, die erste Kupplung (CL1) in einem zweiten EV-Modus betrieben wird, die Bremse (BK1) in einem ersten Hybridbetriebsmodus betrieben wird, die erste Kupplung (CL1) in einem zweiten Hybridbetriebsmodus betrieben wird, die zweite Kupplung (CL2) in einem dritten Hybridbetriebsmodus betrieben wird, die zweite Kupplung (CL2) und die Bremse (BK1) in einem ersten Verbrennungsmotormodus betrieben werden, und die erste Kupplung (CL1) und die zweite Kupplung (CL2) in einem zweiten Verbrennungsmotormodus betrieben werden.
  10. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei eine dritte Kupplung (CL3) zwischen dem Verbrennungsmotor (ENG) und der Antriebswelle (IS) angeordnet ist.
  11. Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges, aufweisend: eine Antriebswelle (IS), die ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors (ENG) aufnimmt; ein Abtriebsrad (OG), das ein geändertes Drehmoment abgibt; einen ersten Planetengetriebesatz (PG1), der ein erstes Drehelement (N1), das mit einem ersten Motor/Generator (MG1) verbunden ist, ein zweites Drehelement (N2), das mit dem Abtriebsrad (OG) verbunden ist, und ein drittes Drehelement (N3) aufweist, das direkt mit der Antriebswelle (IS) verbunden ist; einen zweiten Planetengetriebesatz (PG2), der ein viertes Drehelement (N4), das mit einem zweiten Motor/Generator (MG2) verbunden ist und wahlweise mit dem dritten Drehelement (N3) oder der Antriebswelle (IS) verbunden ist, ein fünftes Drehelement (N5), das mit dem zweiten Drehelement (N2) verbunden ist, und ein sechstes Drehelement (N6) aufweist, das wahlweise mit einem Getriebegehäuse (H) verbunden ist; eine erste Kupplung (CL1), die wahlweise zwei Drehelemente von den drei Drehelementen (N4, N5, N6) des zweiten Planetengetriebesatzes (PG2) miteinander verbindet; eine zweite Kupplung (CL2), die wahlweise das dritte Drehelement (N3) mit dem vierten Drehelement (N3) verbindet; und eine Bremse (BK1), die wahlweise das sechste Drehelement (N6) mit dem Getriebegehäuse (H) verbindet.
  12. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 11, wobei der erste Planetengetriebesatz (PG1) ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern ist und ein erstes Sonnenrad (S1), welches das erste Drehelement (N1) ist, einen ersten Planetenradträger (PC1), der das zweite Drehelement (N2) ist, und ein erstes Hohlrad (R1) aufweist, welches das dritte Drehelement (N3) ist, und wobei der zweite Planetengetriebesatz (PG2) ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern ist und ein zweites Sonnenrad (S2), welches das vierte Drehelement (N4) ist, einen zweiten Planetenradträger (PC2), der das fünfte Drehelement (N5) ist, und ein zweites Hohlrad (R2) aufweist, welches das sechste Drehelement (N6) ist.
  13. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 11, wobei der erste Planetengetriebesatz (PG1) ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern ist und ein erstes Sonnenrad (S1), welches das erste Drehelement (N1) ist, einen ersten Planetenradträger (PC1), der das zweite Drehelement (N2) ist, und ein erstes Hohlrad (R1) aufweist, welches das dritte Drehelement (N3) ist, und wobei der zweite Planetengetriebesatz (PG2) ein Planetengetriebesatz mit Doppelplanetenrädern ist und ein zweites Sonnenrad (S2), welches das vierte Drehelement (N4) ist, ein zweites Hohlrad (R2), welches das fünfte Drehelement (N5) ist, und einen zweiten Planetenradträger (PC2) aufweist, der das sechste Drehelement (N6) ist.
  14. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 11, wobei der erste Planetengetriebesatz (PG1) ein Planetengetriebesatz mit Doppelplanetenrädern ist und ein erstes Sonnenrad (S1), welches das erste Drehelement (N1) ist, ein erstes Hohlrad (R1), welches das zweite Drehelement (N2) ist, und einen ersten Planetenradträger (PC1) aufweist, der das dritte Drehelement (N3) ist, und wobei der zweite Planetengetriebesatz (PG2) ein Planetengetriebesatz mit Einzelplanetenrädern ist und ein zweites Sonnenrad (S2), welches das vierte Drehelement (N4) ist, einen zweiten Planetenradträger (PC2), der das fünfte Drehelement (N5) ist, und ein zweites Hohlrad (R2) aufweist, welches das sechste Drehelement (N6) ist.
  15. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 11, wobei die Bremse (BK1) in einem ersten EV(Elektrofahrzeug)-Modus betrieben wird, die erste Kupplung (CL1) in einem zweiten EV-Modus betrieben wird, die Bremse (BK1) in einem ersten Hybridbetriebsmodus betrieben wird, die erste Kupplung (CL1) in einem zweiten Hybridbetriebsmodus betrieben wird, die zweite Kupplung (CL2) in einem dritten Hybridbetriebsmodus betrieben wird, die zweite Kupplung (CL2) und die Bremse (BK1) in einem ersten Verbrennungsmotormodus betrieben werden, und die erste Kupplung (CL1) und die zweite Kupplung (CL2) in einem zweiten Verbrennungsmotormodus betrieben werden.
  16. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 11, wobei die erste Kupplung (CL1) zwischen dem vierten Drehelement (N4) und dem sechsten Drehelement (N6) angeordnet ist.
  17. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 11, wobei die erste Kupplung (CL1) zwischen dem vierten Drehelement (N4) und dem fünften Drehelement (N5) angeordnet ist.
  18. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 11, wobei die erste Kupplung (CL1) zwischen dem fünften Drehelement (N5) und dem sechsten Drehelement (N6) angeordnet ist.
  19. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 11, wobei eine dritte Kupplung (CL3) zwischen dem Verbrennungsmotor (ENG) und der Antriebswelle (IS) angeordnet ist.
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