DE102014004522B4 - Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Antriebsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug mit einem primären Antriebsstrang (12) und einem sekundären Antriebsstrang (14), wobei der primäre Antriebsstrang (12) aufweist:- einen Verbrennungsmotor (16) zum Erzeugen eines Gesamtmoments (Mges);- eine mit dem Verbrennungsmotor (16) gekoppelte Momentenverteilungsvorrichtung (26) mit einem ersten (19) und einem zweiten Ausgang (28), wobei die Momentenverteilungsvorrichtung (26) ausgelegt ist, an ihrem ersten Ausgang (19) ein aus dem Gesamtmoment (Mges) abgeleitetes erstes Teilmoment (Mmech) in mechanischer Form bereitzustellen, wobei die Momentenverteilungsvorrichtung (26) ausgelegt ist, an ihrem zweiten Ausgang (28) ein aus dem Gesamtmoment (Mges) abgeleitetes zweites Teilmoment (Mel) in elektrischer Form bereitzustellen;- ein Getriebe (20), das mit dem ersten Ausgang (19) der Momentenverteilungsvorrichtung (26) gekoppelt ist; wobei der sekundäre Antriebsstrang (14) eine elektrische Maschine (30) aufweist, die mit dem zweiten Ausgang (28) der Momentenverteilungsvorrichtung (26) gekoppelt ist;dadurch gekennzeichnet, dassdie Momentenverteilungsvorrichtung (26) eine Momentenbegrenzungsvorrichtung umfasst, die ausgelegt ist, das erste Teilmoment (Mmech) auf einen vorgebbaren Schwellenwert (Mmech-max) zu begrenzen, wobei der Wertebereich für den vorgebbaren Schwellenwert (Mmech-max) für das erste Teilmoment (Mmech) auf einen Maximalwert (Mmech-max) begrenzt ist, der dem nominalen maximalen Drehmoment des Getriebes (20) entspricht.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem primären Antriebsstrang und einem sekundären Antriebsstrang. Dabei weist der primäre Antriebsstrang Folgendes auf: Einen Verbrennungsmotor zum Erzeugen eines Gesamtmoments, eine mit dem Verbrennungsmotor gekoppelte Momentenverteilungsvorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Ausgang, wobei die Momentenverteilungsvorrichtung ausgelegt ist, an ihrem ersten Ausgang ein aus dem Gesamtmoment abgeleitetes erstes Teilmoment in mechanischer Form bereitzustellen, wobei die Momentenverteilungsvorrichtung ausgelegt ist, an ihrem zweiten Ausgang ein aus dem Gesamtmoment abgeleitetes zweites Teilmoment in elektrischer Form bereitzustellen, sowie ein Getriebe, das mit dem ersten Ausgang der Momentenverteilungsvorrichtung gekoppelt ist. Der sekundäre Antriebsstrang weist eine elektrische Maschine auf, die mit dem zweiten Ausgang der Momentenverteilungsvorrichtung gekoppelt ist.
  • Eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung ist bekannt aus der DE 10 2010 015 424 A1 . Diese Druckschrift befasst sich mit einer Antriebsvorrichtung für ein allradgetriebenes Fahrzeug mit einem Vorderachsantrieb und einem Hinterachsantrieb, wobei die Antriebsvorrichtung eine Steuereinrichtung aufweist, die auf der Grundlage eines Fahrerwunsches ein Antriebsmoment zum Antrieb des Fahrzeugs bestimmt. Der Steuereinrichtung ist eine Momentenverteilungseinheit zugeordnet, die das Antriebsmoment in ein Achsradmoment für den Vorderachsantrieb und in ein Achsradmoment für den Hinterachsantrieb aufteilt. Mit den beiden Achsradmomenten sind der Vorderachsantrieb und der Hinterachsantrieb unabhängig voneinander ansteuerbar. In einer Ausführungsform weist das Kraftfahrzeug ein Antriebssystem auf, bei dem an der Fahrzeugvorderachse sowohl eine Brennkraftmaschine als auch eine Elektromaschine die beiden Vorderräder des Fahrzeugs antreiben kann. An der Fahrzeughinterachse kann der Hinterachsantrieb zumindest eine Elektromaschine aufweisen, die die beiden Hinterräder des Fahrzeugs antreiben kann. Auf diese Weise kann in einem Allradfahrbetrieb die dem Vorderachsantrieb zugeordnete Elektromaschine eine elektrische Leistung generieren, die der dem Hinterachsantrieb zugeordneten Elektromaschine bereitgestellt werden kann.
  • Im Zusammenhang mit der dort gezeigten 1 ist erwähnt, dass die beiden Elektromaschinen aus einer Hochvoltbatterie mit Strom versorgt werden. Es ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die als Eingangsparameter unter anderem eine verfügbare Batterieleistung, die Wirkungsgradkennfelder sämtlicher Antriebsaggregate sowie weitere Parameter erfasst. Auf der Grundlage dieser Eingangsgrößen berechnet die Steuereinrichtung die Sollmomente, mit denen ein Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine sowie die Leistungselektronik der Elektromaschinen angesteuert werden können. In der Steuereinrichtung sind nicht gezeigte Wandlerbausteine integriert, mit denen die Sollwerte als Motormomente zu den Antriebsaggregaten weitergeleitet werden.
  • Zum weiteren Stand der Technik wird verwiesen auf die DE 10 2010 023 093 A1 , die DE 11 2007 003 264 T5 sowie die DE 100 59 696 A1 .
  • Die DE 10 2010 015 423 A1 betrifft eine Antriebsvorrichtung für ein allradgetriebenes Fahrzeug mit einem Vorderachsantrieb und einem Hinterachsantrieb, wobei die Antriebsvorrichtung einer elektronischen Steuereinrichtung aufweist, die auf der Grundlage eines Fahrerwunsches ein Antriebsmoment zum Antrieb des Fahrzeugs bestimmt. Der elektronischen Steuereinrichtung ist eine Momentenverteilungseinheit zugeordnet, mit der das Antriebsmoment in Abhängigkeit von in einer Fahrerassistenzregelung generierten Eingangsparameter variabel auf den Vorderachsantrieb und den Hinterachsantrieb verteilbar ist.
  • Aus der DE 10 2010 014 971 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs mit zumindest zwei Antrieben sowie ein Kraftfahrzeug mit zumindest zwei Antrieben bekannt. In Ausführungsbeispielen dieser Druckschrift ist gezeigt, wie jeweils Drehmomente, insbesondere minimale und maximale Drehmomente sowie Wunschdrehmomente, bezüglich mehrerer Antriebe gleichzeitig, insbesondere auch auf die selbe Achse, einwirken und gemeinsam ein Summendrehmoment ergeben.
  • Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung derart weiterzubilden, dass eine Verbesserung des Wirkungsgrads des Kraftfahrzeugs ermöglicht wird.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 1.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei der Antriebsvorrichtung gemäß der erwähnten DE 10 2010 015 424 A1 Zustände möglich sind, bei denen das gesamte vom Verbrennungsmotor erzeugte Gesamtmoment dem Getriebe zugeführt wird, beispielsweise um eine maximale Beschleunigung zu erzielen, wozu zusätzlich die beiden Elektromaschinen der Vorder- und der Hinterachse mit Strom aus der Hochvoltbatterie versorgt werden. Ein auf das vom Verbrennungsmotor erzeugte Gesamtmoment ausgelegtes Getriebe ist aufgrund der zu berücksichtigenden Materialstärke. Lagerungen und dergleichen vergleichsweise groß und schwer und wirkt sich daher negativ auf den Wirkungsgrad des Kraftfahrzeugs aus.
  • Die vorliegende Erfindung geht deshalb den Weg, das an das Getriebe bereitgestellte Teilmoment auf einen vorgebbaren Schwellenwert zu begrenzen. Hierzu umfasst die Momentenverteilungsvorrichtung eine Momentenbegrenzungsvorrichtung. Auf diese Weise bleibt das Getriebe kompakt, leicht und wirkungsgradoptimal. Es ermöglicht weiterhin ohne zusätzliche mechanische Erweiterungen einen reinen Frontbetrieb, einen reinen Heckbetrieb sowie einen frei verteilbaren Allradbetrieb (0 % ... 100 %). Auf diese Weise kann das Getriebe nur für das maximale Drehmoment ausgelegt werden, welches der Primärachse des primären Antriebsstrangs maximal zugeteilt wird.
  • Erfindungsgemäß ist der Wertebereich für den vorgebbaren Schwellenwert, insbesondere der vorgebbare Schwellenwert selbst, für das erste Teilmoment auf einen Maximalwert begrenzt, der dem nominalen maximalen Drehmoment des Getriebes entspricht. Dadurch wird sichergestellt, dass selbst bei einem kleinen, leichtgewichtigem Getriebe eine Gefahr seiner Zerstörung zuverlässig verhindert wird, obwohl der Verbrennungsmotor für höhere Gesamtmomente ausgelegt sein kann.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die Momentenverteilungsvorrichtung ausgelegt ist, eine Differenz zwischen dem Gesamtmoment und dem vorgebbaren Schwellenwert für das erste Teilmoment als zweites Teilmoment bereitzustellen. Demnach wird das überschüssige Drehmoment als elektrische Energie am Getriebe vorbei an die Sekundärachse des sekundären Antriebsstrangs geleitet. Auf diese Weise kann ein Allradantrieb mit einem gewünschten Teilmoment an der Primärachse und einem gewünschten Teilmoment an der Sekundärachse realisiert werden, das heißt mit einem gewünschten Gesamtantriebsmoment, und dennoch das Getriebe klein und leicht ausgebildet sein.
  • Der vorgebbare Schwellenwert für das erste Teilmoment kann variabel ausgebildet sein. Auf diese Weise kann der Schwellenwert zur Steuerung der Momentenverteilung zwischen primärem und sekundärem Antriebsstrang verwendet werden. Der vorgebbare Schwellenwert für das erste Teilmoment kann in diesem Zusammenhang insbesondere variierbar sein in Abhängigkeit mindestens einer der folgenden Steuerungen: Steuerung durch mindestens ein Fahrdynamiksystem, insbesondere in Abhängigkeit einer zu erzielenden Effizienz, eines Fahrbahnreibwerts, einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einer Gierrate oder eines querdynamischen Einflusses einerseits sowie in Abhängigkeit einer Steuerung durch einen Benutzer andererseits.
  • In diesem Zusammenhang kann der Verbrennungsmotor ausgelegt sein, ein maximales Gesamtmoment bereitzustellen, das der Summe aus dem Maximalwert für das erste Teilmoment und dem Maximalwert für das zweite Teilmoment entspricht, wobei der Maximalwert für das erste Teilmoment und der Maximalwert für das zweite Teilmoment ungleich null sind. Überschreitet demnach das vom Verbrennungsmotor erzeugte Drehmoment das für das Getriebe maximal zulässige Drehmoment, so verwendet die Momentenverteilungsvorrichtung das überschüssige Drehmoment zur Erzeugung elektrischer Energie, welche an die elektrische Maschine der Sekundärachse oder einen Energiespeicher geleitet wird.
  • Es ist besonders bevorzugt, wenn die elektrische Maschine des sekundären Antriebsstrangs derart mit dem zweiten Ausgang der Momentenverteilungsvorrichtung koppelbar ist, dass das zweite Teilmoment in Echtzeit, insbesondere ohne Zwischenspeicherung in einem elektrischen Energiespeicher, an einem Versorgungseingang der elektrischen Maschine bereitstellbar ist. Da jede Zwischenspeicherung mit einer Reduktion des Wirkungsgrads einhergeht, lässt sich durch diese Variante die vom Verbrennungsmotor erzeugte Leistung besonders effektiv nutzen.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Antriebsvorrichtung weiterhin einen elektrischen Energiespeicher umfasst, wobei der elektrische Energiespeicher mit dem zweiten Ausgang der Momentenverteilungsvorrichtung koppelbar ist. Auf diese Weise ist eine weitere Wirkungsgradoptimierung möglich: Wenn beispielsweise der Verbrennungsmotor für die gegenwärtig angeforderte Leistung in einem Bereich mit einem suboptimalen Wirkungsgrad betrieben wird, kann der Verbrennungsmotor auf einen Betrieb mit anderen Parametern wechseln, bei denen sein Wirkungsgrad besser ist. Da dieser zweite Betriebspunkt selbstverständlich die momentan gewünschte Energie liefern muss, ergibt sich dabei häufig eine zusätzliche Leistung, die gegenwärtig nicht abgefragt wird. Diese kann dann dem elektrischen Energiespeicher zugeführt werden, wo sie dann bei Bedarf abgefragt werden kann.
  • Die Antriebsvorrichtung kann weiterhin einen steuerbaren Umschalter umfassen, um zwischen einer Kopplung des zweiten Ausgangs der Momentenverteilungsvorrichtung mit dem elektrischen Energiespeicher einerseits und der elektrischen Maschine des sekundären Antriebsstrangs andererseits hin und her zu schalten. Der steuerbare Umschalter kann in diesem Zusammenhang bevorzugt ausgelegt sein, fahrsituationsabhängig und/oder durch Benutzersteuerung umzuschalten, insbesondere den zweiten Ausgang der Momentenverteilungsvorrichtung mit der elektrischen Maschine des sekundären Antriebsstrangs zu koppeln, wenn der Fahrbahnreibwert und/oder die Gierrate und/oder eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vorgebbare Schwellenwerte über- oder unterschreiten und/oder den zweiten Ausgang der Momentenverteilungsvorrichtung mit dem elektrischen Energiespeicher zu koppeln, wenn eine rein elektrisch zu erzielende Restreichweite erhöht werden soll. Letzteres kann beispielsweise dann erfolgen, wenn aufgrund einer Eingabe in ein Navigationssystem feststeht, dass demnächst in einen Innenstadtbereich gefahren wird. Dazu wird dann der elektrische Energiespeicher derart aufgeladen, dass die geplante Fahrtstrecke im Innenstadtbereich rein elektrisch zurückgelegt werden kann. Selbstverständlich sind auch andere Strategien denkbar.. Beispielsweise kann der elektrische Energiespeicher auch aufgeladen werden, um an einer Ampel maximalen Vortrieb sicherzustellen. In dem anderen Fall, d.h. wenn die elektrische Restreichweite nicht erhöht werden soll, wird der elektrische Energiespeicher üblicherweise auf einem vorgegebenen Ladezustand gehalten.
  • Es ist besonders vorteilhaft, wenn der Verbrennungsmotor über eine Eingangswelle mit dem Getriebe gekoppelt ist, wobei die Momentenverteilungsvorrichtung auf dieser Eingangswelle angeordnet ist und als elektrische Maschine ausgebildet ist. Diese ist demnach mit dem Verbrennungsmotor, dem Getriebe und der elektrischen Maschine der Sekundärachse trieblich verbunden. Die elektrische Maschine, die als Momentenverteilungsvorrichtung fungiert, dreht demnach mit der gleichen Drehzahl wie die Eingangswelle. Dieses System ist unter der Bezeichnung „Parallelhybrid“ bekannt. Dabei läuft das mechanische Moment durch zum Getriebe. Wenn Energie für die elektrische Maschine der Sekundärachse oder den Energiespeicher abgeleitet werden soll oder das an das Getriebe geleitete erste Teilmoment begrenzt werden soll, fängt die auf der Antriebswelle angeordnete elektrische Maschine zu bremsen an und zweigt dadurch das zweite Teilmoment ab.
  • Die auf der Antriebswelle angeordnete elektrische Maschine ist demnach dem primären Antriebsstrang zugeordnet, das heißt sie kann für einen elektrischen Antrieb der Primärachse verwendet werden, beispielsweise durch Entnahme von Energie aus dem elektrischen Energiespeicher. Dies kann gleichzeitig mit einem Antrieb der Sekundärachse durch die an der Sekundärachse angeordnete elektrische Maschine erfolgen und/oder auch gleichzeitig zu einem Antrieb der Primärachse durch das Getriebe.
  • In diesem Zusammenhang kann die dem primären Antriebsstrang zugeordnete elektrische Maschine zu ihrer Versorgung mit einem/dem elektrischen Energiespeicher gekoppelt werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Im Nachfolgenden wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, bei der die einzige Fig. in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung zeigt.
  • Die Fig. zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung 10. Diese umfasst einen primären Antriebsstrang 12 und einen sekundären Antriebsstrang 14. Der primäre Antriebsstrang 12 umfasst einen Verbrennungsmotor 16, der ausgelegt ist, das gesamte Drehmoment für den primären 12 und den sekundären Antriebsstrang 14 zu liefern. Der Verbrennungsmotor 16 ist über eine Eingangswelle 18 mit einem Getriebe 20 gekoppelt, dessen Ausgangswelle 22 in bekannter, der Übersichtlichkeit halber nicht näher dargestellter Weise mit einer Primärachse 24 gekoppelt ist.
  • Auf der Eingangswelle 18 ist eine elektrische Maschine 26 angeordnet, die als Momentenverteilungsvorrichtung ausgebildet ist. Über ihren ersten Ausgang, das heißt die Eingangswelle 18, stellt sie ein aus einem vom Verbrennungsmotor 16 erzeugten Gesamtmoment Mges abgeleitetes erstes Teilmoment Mmech in mechanischer Form bereit. An einem zweiten Ausgang 28 stellt sie ein aus dem Gesamtmoment Mges abgeleitetes zweites Teilmoment Mel in elektrischer Form bereit. Das Getriebe 20 ist für ein maximales mechanisches Moment Mmech-max ausgelegt, wobei Mmech-max kleiner ist als Mges . Die elektrische Maschine 26 ist nun ausgebildet, das an das Getriebe 20 bereitgestellte Moment Mmech in jedem Fall auf den Wert Mmech-max zu begrenzen. In den Fällen, in denen das momentan vom Verbrennungsmotor 16 bereitgestellte Moment Mges größer ist als Mmech-max , beginnt die elektrische Maschine 26 die Eingangswelle 18 zu bremsen, erzeugt dadurch das elektrische Moment Mel , welches im Sinne einer elektrischen Kardanwelle an eine elektrische Maschine 30 des sekundären Antriebsstrangs 14 geleitet wird, um dort in an sich bekannter Weise eine Sekundärachse 32 rein elektrisch anzutreiben. Die elektrische Maschine 26 realisiert demnach einen Triebstranggenerator.
  • Auf diese Weise kann die gesamte Antriebsvorrichtung 10 ein großes, vom Verbrennungsmotor 16 bereitgestelltes Drehmoment Mges für den Vortrieb des Kraftwagens bereitstellen, wobei das Getriebe 20 dennoch klein und leichtgewichtig ausgeführt sein kann.
  • Durch eine variable Ausbildung des Schwellenwerts für das mechanische Teilmoment Mmech kann auch bei Gesamtmomenten Mges kleiner als Mmech-max die Übertragung eines zweiten Teilmoments Mel an den sekundären Antriebsstrang 14 ermöglicht werden, beispielsweise durch entsprechende Steuerung durch mindestens ein Fahrdynamiksystem, insbesondere in Abhängigkeit einer zu erzielenden Effizienz, eines Fahrbahnreibwerts, einer Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einer Gierrate oder durch Steuerung durch den Benutzer.
  • Während in der bisher beschriebenen Vorgehensweise das zweite Teilmoment in Echtzeit, das heißt insbesondere ohne Zwischenspeicherung in einem elektrischen Energiespeicher, an die elektrische Maschine 30 des sekundären Antriebsstrangs 14 bereitgestellt wird, ist es jedoch auch möglich, dieses Teilmoment Mel einem elektrischen Energiespeicher 34 zuzuführen. Dies kann seine Ursache darin haben, dass der Verbrennungsmotor 16 an einem anderen Arbeitspunkt effizienter arbeitet als in dem Arbeitspunkt, in dem er genau das momentan zum Vortrieb gewünschte Moment erzeugt. Da der Arbeitspunkt nur so gewechselt werden kann, dass das gewünschte Drehmoment erzeugt wird, bleibt demnach zur Steigerung der Effizienz nur eine Erhöhung des vom Motor 16 bereitgestellten Gesamtsmoments Mges übrig, sodass ein momentan nicht abgefragtes Moment zur Verfügung steht, das zur späteren Verwendung in dem elektrischen Energiespeicher 34 gespeichert werden kann. Zu diesem Zweck ist ein steuerbarer Umschalter 33 vorgesehen, um zwischen einer Kopplung des zweiten Ausgangs 28 der Momentenverteilungsvorrichtung 26 mit dem elektrischen Energiespeicher 34 und der elektrischen Maschine 30 des sekundären Antriebsstrangs 14 hin und her zu schalten.
  • Es kommt jedoch auch in Betracht, absichtlich einen anderen Arbeitspunkt des Verbrennungsmotors 16 zu wählen, um die im elektrischen Energiespeicher 34 gespeicherte Energie zu erhöhen, beispielsweise wenn eine rein elektrisch zu erzielende Restreichweite erhöht werden soll. Umgekehrt kann vorgesehen werden, dass beispielsweise der zweite Ausgang 28 der elektrischen Maschine 26 mit der elektrischen Maschine 30 gekoppelt wird, wenn der Fahrbahnreibwert und/oder die Gierrate und/oder eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vorgebbare Schwellenwerte über- oder unterschreiten.
  • Bei der Auslegung der Primärachse 24 ist zu berücksichtigen, dass das Summenmoment an dieser Achse 24 bestehend aus einem vom Verbrennungsmotor 16 gelieferten Teilmoment und einem ggf. von der Batterie 34 gelieferten Teilelement die mechanischen Grenzen an dieser Achse 24 nicht überschreiten darf.
  • Die Antriebsvorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht unterschiedlichste Antriebskonzepte, das heißt
    • - Antrieb der Primärachse 24 rein mechanisch;
    • - Antrieb der Primärachse 24 rein elektrisch;
    • - Antrieb der Sekundärachse 32 rein elektrisch;
    • - Antrieb der Primärachse 24 und der Sekundärachse 32 rein elektrisch;
    • - Antrieb der Primärachse 24 rein mechanisch und der Sekundärachse 32 rein elektrisch;
    • - Antrieb der Primärachse 24 mechanisch und elektrisch;
    • - Antrieb der Primärachse 24 mechanisch und elektrisch und der Sekundärachse 32 rein elektrisch.
  • Eine Kombination aus elektrischem und mechanischem Antrieb der Primärachse 24 ist besonders in folgenden Fällen sinnvoll:
    • - dynamisch, um Totzeiten des Verbrennungsmotors 16 auszugleichen;
    • - stationär, um Momenten-Lücken bis zur mechanischen Grenze der Primärachse 24 aufzufüllen.
  • Die entsprechenden Steuerungen können in einem Motorsteuergerät oder in einer in der elektrischen Maschine 26 vorgesehenen Steuerung realisiert sein.
  • Zusammenfassend ist demnach vorliegend der Verbrennungsmotor 16 so dimensioniert, dass er das maximale Gesamtmoment beziehungsweise die maximale Gesamtleistung für die Primärachse 24 und die Sekundärachse 32 bereitstellen kann, wobei das Getriebe 20 lediglich für das maximale, an der Primärachse 24 bereitzustellende Drehmoment ausgelegt ist (das geringer ist als das maximale Gesamtmoment des Verbrennungsmotors 16). Das Getriebe 20 ist jedoch im Falle der maximalen Leistungsabgabe des Verbrennungsmotors 16 dadurch geschützt, dass der Momentenüberschuss über die elektrische Kardanwelle auf die elektrische Maschine 30 des sekundären Antriebsstrangs 14 oder den Energiespeicher 34 umgeleitet wird.

Claims (12)

  1. Antriebsvorrichtung (10) für ein Kraftfahrzeug mit einem primären Antriebsstrang (12) und einem sekundären Antriebsstrang (14), wobei der primäre Antriebsstrang (12) aufweist: - einen Verbrennungsmotor (16) zum Erzeugen eines Gesamtmoments (Mges); - eine mit dem Verbrennungsmotor (16) gekoppelte Momentenverteilungsvorrichtung (26) mit einem ersten (19) und einem zweiten Ausgang (28), wobei die Momentenverteilungsvorrichtung (26) ausgelegt ist, an ihrem ersten Ausgang (19) ein aus dem Gesamtmoment (Mges) abgeleitetes erstes Teilmoment (Mmech) in mechanischer Form bereitzustellen, wobei die Momentenverteilungsvorrichtung (26) ausgelegt ist, an ihrem zweiten Ausgang (28) ein aus dem Gesamtmoment (Mges) abgeleitetes zweites Teilmoment (Mel) in elektrischer Form bereitzustellen; - ein Getriebe (20), das mit dem ersten Ausgang (19) der Momentenverteilungsvorrichtung (26) gekoppelt ist; wobei der sekundäre Antriebsstrang (14) eine elektrische Maschine (30) aufweist, die mit dem zweiten Ausgang (28) der Momentenverteilungsvorrichtung (26) gekoppelt ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenverteilungsvorrichtung (26) eine Momentenbegrenzungsvorrichtung umfasst, die ausgelegt ist, das erste Teilmoment (Mmech) auf einen vorgebbaren Schwellenwert (Mmech-max) zu begrenzen, wobei der Wertebereich für den vorgebbaren Schwellenwert (Mmech-max) für das erste Teilmoment (Mmech) auf einen Maximalwert (Mmech-max) begrenzt ist, der dem nominalen maximalen Drehmoment des Getriebes (20) entspricht.
  2. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Momentenverteilungsvorrichtung (26) ausgelegt ist, eine Differenz zwischen dem Gesamtmoment (Mges) und dem vorgebbaren Schwellenwert (Mmech-max) für das erste Teilmoment (Mmech) als zweites Teilmoment (Mel) bereitzustellen.
  3. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Schwellenwert (Mmech-max) für das erste Teilmoment (Mmech) variabel ausgebildet ist.
  4. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgebbare Schwellenwert (Mmech-max) für das erste Teilmoment (Mmech) variierbar ist in Abhängigkeit mindestens einer der folgenden Steuerungen: - Steuerung durch mindestens ein Fahrdynamiksystem; - Steuerung durch einen Benutzer.
  5. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (16) ausgelegt ist, ein maximales Gesamtmoment (Mges) bereitzustellen, das der Summe aus dem Maximalwert (Mmech-max) für das erste Teilmoment (Mmech) und dem Maximalwert für das zweite Teilmoment (Mel) entspricht, wobei der Maximalwert (Mmech-max) für das erste Teilmoment (Mmech) und der Maximalwert für das zweite Teilmoment (Mel) ungleich Null sind.
  6. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (30) des sekundären Antriebsstrangs derart mit dem zweiten Ausgang (28) der Momentenverteilungsvorrichtung (26) koppelbar ist, dass das zweite Teilmoment (Mel) in Echtzeit an einem Versorgungseingang der elektrischen Maschine (30) bereitstellbar ist.
  7. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin einen elektrischen Energiespeicher (34) umfasst, wobei der elektrische Energiespeicher (34) mit dem zweiten Ausgang (28) der Momentenverteilungsvorrichtung (26) koppelbar ist.
  8. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (10) weiterhin einen steuerbaren Umschalter (33) umfasst, um zwischen einer Kopplung des zweiten Ausgangs (28) der Momentenverteilungsvorrichtung (26) mit dem elektrischen Energiespeicher (34) und der elektrischen Maschine (30) des sekundären Antriebsstrangs hin und her zu schalten.
  9. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Umschalter (33) ausgelegt ist, fahrsituationsabhängig und/- oder durch Benutzersteuerung umzuschalten, um - den zweiten Ausgang (28) der Momentenverteilungsvorrichtung (26) mit der elektrischen Maschine (30) des sekundären Antriebsstrangs zu koppeln, wenn der Fahrbahnreibwert und/oder die Gierrate und/oder eine Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs vorgebbare Schwellenwerte (Mmechmax) über- oder unterschreiten; - den zweiten Ausgang (28) der Momentenverteilungsvorrichtung (26) mit dem elektrischen Energiespeicher (34) zu koppeln, wenn eine rein elektrisch zu erzielende Restreichweite erhöht werden soll.
  10. Antriebsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (16) über eine Eingangswelle (18) mit dem Getriebe (20) gekoppelt ist, wobei die Momentenverteilungsvorrichtung (26) auf dieser Eingangswelle (18) angeordnet ist und als elektrische Maschine (30) ausgebildet ist.
  11. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (30) dem primären Antriebsstrang (12) zugeordnet ist.
  12. Antriebsvorrichtung (10) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dem primären Antriebsstrang (12) zugeordnete elektrische Maschine (30) zu ihrer Versorgung mit einem/dem elektrischen Energiespeicher (34) koppelbar ist.
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