DE102014112097A1 - Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges - Google Patents

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Abstract

Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges, aufweisend eine Erzeugungsvorrichtung, die geeignet ist, elektrischen Strom durch ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors (ENG) zu erzeugen oder den Verbrennungsmotor (ENG) zu starten, eine Antriebsvorrichtung, die geeignet ist, das Drehmoment des Verbrennungsmotors (ENG) aufzunehmen, eine Gangabtriebsvorrichtung, die das von der Antriebsvorrichtung übertragene Drehmoment in zwei Gangstufen ändert und das geänderte Drehmoment abgibt, eine Nebenantriebsquelle, die zwischen der Antriebsvorrichtung und der Gangabtriebsvorrichtung angeordnet ist und geeignet ist, der Gangabtriebsvorrichtung ein Drehmoment zuzuführen oder durch das Drehmoment der Gangabtriebsvorrichtung elektrischen Strom zu erzeugen, und eine Enduntersetzungsvorrichtung, die das von der Gangabtriebsvorrichtung übertragene Drehmoment abgibt.

Description

  • Für die Anmeldung wird die Priorität der am 22. November 2013 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2013-0143258 beansprucht, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hierin einbezogen ist.
  • Die Erfindung betrifft ein Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges, und insbesondere ein Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges, welches durch Optimieren des Betriebspunktes eines Verbrennungsmotors den Leistungsabgabeverlust minimiert und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert.
  • Eine umweltfreundliche Technik von Fahrzeugen ist sehr bedeutend für den Fortbestand der zukünftigen Automobilindustrie. Die Fahrzeughersteller konzentrieren sich auf die Entwicklung von umweltfreundlichen Fahrzeugen, um die Umwelt- und Kraftstoffverbrauchsbestimmungen zu erfüllen.
  • Ein Elektrofahrzeug (EV) und ein Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug (FCEV), die Nullemissionsfahrzeuge (ZEV) sind, werden als umweltfreundliche Fahrzeuge entwickelt.
  • Das Elektrofahrzeug und das Brennstoffzellen-Elektrofahrzeug haben Vorzüge der Emissionsfreiheit, jedoch auch Beschränkungen, d.h. technische Probleme, wie Batteriekapazität, Batterielebensdauer usw., und der Aufbau einer Infrastruktur, wie Ladestationen.
  • Daher wurde ein Hybrid-Elektrofahrzeug unter Verwendung eines herkömmlichen Verbrennungsmotors und eines Elektromotors entwickelt und kommerzialisiert.
  • Das Hybrid-Elektrofahrzeug ist ein Fahrzeug, das durch Kombination von elektrischer Leistung und Leistung des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Ein typisches Hybrid-Elektrofahrzeug verwendet einen Elektromotor und einen Benzinmotor, und hat eine hohe Effizienz und kann durch Steuerung der Antriebsquellen derart, dass sie in einem Hocheffizienzpunkt eines Systems betrieben werden, das Abgas effizient reduzieren.
  • Außerdem benötigt das Hybrid-Elektrofahrzeug keine zusätzlichen Ladestationen, verbessert aber die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und stellt die gleiche Reichweite wie ein Fahrzeug mit Benzinmotor sicher. Daher wird hauptsächlich das Hybrid-Elektrofahrzeug als zukünftiges umweltfreundliches Fahrzeug verwendet.
  • Der Leistungsfluss des Hybrid-Elektrofahrzeuges umfasst einen mechanischen Leistungsfluss, bei dem Leistung des Verbrennungsmotors mittels einer Leistungsaufteilungsvorrichtung, wie Planetengetriebesätzen, die den Leistungsfluss verteilen, direkt an eine Abtriebswelle übertragen wird, und einen elektrischen Leistungsfluss, bei dem ein Generator mittels der Leistung des Verbrennungsmotors elektrischen Strom erzeugt und eine Batterie von dem erzeugten elektrischen Strom geladen wird oder ein Elektromotor von der Energie der geladenen Batterie angetrieben wird.
  • Ein Hybridsystem des Leistungsaufteilungstyps kann den Verbrennungsmotor unabhängig von der Abtriebswelle betreiben, kann den Verbrennungsmotor während der Fahrt frei ein- oder ausschalten, und kann einen Elektrofahrzeugmodus erzielen.
  • Außerdem kann, da das Hybridsystem ein elektrisch variables Getriebe (EVT) unter Verwendung zweier Motor/Generatoren erzielen kann, der Verbrennungsmotor effizient betrieben werden.
  • Mit der Erfindung wird ein Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges geschaffen, bei dem ein Elektrofahrzeug(EV)-Modus, ein Reihenmodus und ein Parallelmodus durch Anordnen einer Synchronisiereinheit an einer Abtriebswelle erzielt werden und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit durch Minimieren des Leistungsabgabeverlustes und Optimieren des Betriebspunktes eines Verbrennungsmotors verbessert wird.
  • Ein Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann aufweisen: eine erste Antriebswelle, die geeignet ist, ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors aufzunehmen, eine zweite Antriebswelle, die über eine Kupplung mit der ersten Antriebswelle wahlweise verbunden ist und mit wenigstens einem Antriebsrad versehen ist, das daran fest angeordnet ist, einen ersten Motor/Generator, der geeignet ist, ein Drehmoment über eine Zwischenwelle, die mit der ersten Antriebswelle wirksam verbunden ist, zuzuführen oder aufzunehmen, eine Abtriebswelle, die parallel zu der zweiten Antriebswelle angeordnet ist und mit wenigstens einem Gangrad, das daran drehbar angeordnet ist und mit dem wenigstens einen Antriebsrad an der zweiten Antriebswelle im Eingriff steht, und einem Abtriebsrad versehen ist, das daran fest angeordnet ist, eine Synchronisiereinheit, die das wenigstens eine Gangrad mit der Abtriebswelle wahlweise verbindet, einen zweiten Motor/Generator, der geeignet ist, ein Drehmoment an die Abtriebswelle zuzuführen oder ein Drehmoment von der Abtriebswelle aufzunehmen, und eine Enduntersetzungsvorrichtung, die das von dem Abtriebsrad an der Abtriebswelle übertragene Drehmoment letztendlich abgibt.
  • Ein Ladeantriebsrad kann an der ersten Antriebswelle fest angeordnet sein, und ein Ladeabtriebsrad kann an der ersten Antriebswelle drehbar angeordnet sein, wobei ein Zwischenantriebsrad, das mit dem Ladeantriebsrad im Eingriff steht, und ein Zwischenabtriebsrad, das mit dem Ladeabtriebsrad im Eingriff steht, an der Zwischenwelle fest angeordnet sind.
  • Der erste Motor/Generator kann mit dem Ladeabtriebsrad wirksam verbunden sein.
  • Die zweite Antriebswelle kann mit einem ersten Antriebsrad und einem zweiten Antriebsrad versehen sein, die im Abstand voneinander angeordnet sind und an der zweiten Antriebswelle fest angeordnet sind.
  • Die Abtriebswelle kann mit einem ersten Gangrad und einem zweiten Gangrad versehen sein, die daran drehbar angeordnet sind, wobei das erste Gangrad mit dem ersten Antriebsrad im Eingriff steht, und das zweite Gangrad mit dem zweiten Antriebsrad im Eingriff steht.
  • Die Synchronisiereinheit kann zwischen dem ersten Gangrad und dem zweiten Gangrad angeordnet sein und das erste Gangrad oder das zweite Gangrad mit der Abtriebswelle wahlweise und wirksam verbinden.
  • Die zweite Antriebswelle kann mit einem Motorantriebsrad versehen sein, das mit dem zweiten Motor/Generator wirksam verbunden ist und an der zweiten Antriebswelle drehbar angeordnet ist, und die Abtriebswelle kann mit einem Motorabtriebsrad versehen sein, das mit dem Motorantriebsrad im Eingriff steht und daran fest angeordnet ist.
  • Ein Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann aufweisen: eine Erzeugungsvorrichtung, die geeignet ist, elektrischen Strom durch ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors zu erzeugen oder den Verbrennungsmotor zu starten, eine Antriebsvorrichtung, die geeignet ist, das Drehmoment des Verbrennungsmotors aufzunehmen, eine Gangabtriebsvorrichtung, die das von der Antriebsvorrichtung übertragene Drehmoment in zwei Gangstufen ändert und das geänderte Drehmoment abgibt, eine Nebenantriebsquelle, die zwischen der Antriebsvorrichtung und der Gangabtriebsvorrichtung angeordnet ist und geeignet ist, der Gangabtriebsvorrichtung ein Drehmoment zuzuführen oder durch das Drehmoment der Gangabtriebsvorrichtung elektrischen Strom zu erzeugen, und eine Enduntersetzungsvorrichtung, die das von der Gangabtriebsvorrichtung übertragene Drehmoment abgibt.
  • Die Erzeugungsvorrichtung kann aufweisen: eine erste Antriebswelle, die das Drehmoment des Verbrennungsmotors aufnimmt und mit einem Ladeantriebsrad und einem Ladeabtriebsrad versehen ist, eine Zwischenwelle, die parallel zu der ersten Antriebswelle angeordnet ist und mit einem Zwischenantriebsrad, das mit dem Ladeantriebsrad im Eingriff steht, und einem Zwischenabtriebsrad versehen ist, das mit dem Ladeabtriebsrad im Eingriff steht, und einen ersten Motor/Generator, der mit dem Ladeabtriebsrad wirksam verbunden ist.
  • Das Ladeantriebsrad kann an der ersten Antriebswelle fest angeordnet sein, und das Ladeabtriebsrad kann an der ersten Antriebswelle drehbar angeordnet sein.
  • Das Zwischenantriebsrad und das Zwischenabtriebsrad können an der Zwischenwelle fest angeordnet sein.
  • Die Antriebsvorrichtung kann aufweisen: eine zweite Antriebswelle, die mit der ersten Antriebswelle wahlweise verbunden ist, ein erstes und ein zweites Antriebsrad, die an der zweiten Antriebswelle fest angeordnet sind, und eine Kupplung, die zwischen der ersten Antriebswelle und der zweiten Antriebswelle angeordnet ist und geeignet ist, die erste Antriebswelle und die zweite Antriebswelle wahlweise miteinander zu verbinden.
  • Die Gangabtriebsvorrichtung kann aufweisen: eine Abtriebswelle, die parallel zu der zweiten Antriebswelle angeordnet ist, ein erstes und ein zweites Gangrad, die an der Abtriebswelle drehbar angeordnet sind und mit dem ersten bzw. dem zweiten Antriebsrad im Eingriff stehen, eine Synchronisiereinheit, die das erste Gangrad oder das zweite Gangrad mit der Abtriebswelle wirksam verbindet, und ein Abtriebsrad, das an der Abtriebswelle fest angeordnet ist.
  • Die Synchronisiereinheit kann an der Abtriebswelle zwischen dem ersten Gangrad und dem zweiten Gangrad angeordnet sein.
  • Die Nebenantriebsquelle kann aufweisen: einen zweiten Motor/Generator, ein Motorantriebsrad, das an der zweiten Antriebswelle drehbar angeordnet ist und mit dem zweiten Motor/Generator wirksam verbunden ist, und ein Motorabtriebsrad, das mit dem Motorantriebsrad im Eingriff steht und an der Abtriebswelle fest angeordnet ist.
  • Der erste Motor/Generator und der zweite Motor/Generator können mit einer Batterie elektrisch verbunden sein.
  • Die Enduntersetzungsvorrichtung kann ein Enduntersetzungsrad, das mit dem Abtriebsrad im Eingriff steht, und eine Differentialvorrichtung aufweisen, die ein Drehmoment des Enduntersetzungsrades aufnimmt und abgibt.
  • Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
  • 1 ein Schema eines Leistungsübertragungssystems eines Hybrid-Elektrofahrzeuges gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem Elektrofahrzeug(EV)-Modus darstellt;
  • 3 ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem Reihenmodus darstellt;
  • 4 ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Verbrennungsmotormodus darstellt;
  • 5 ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung während einer Modusänderung von einem ersten Verbrennungsmotormodus in einen zweiten Verbrennungsmotormodus darstellt;
  • 6 ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem zweiten Verbrennungsmotormodus darstellt; und
  • 7 ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem Verbrennungsmotor/Elektromotor-Betriebsmodus darstellt.
  • In den Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
  • Nachfolgend wird mit Bezug auf die Zeichnung eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung ausführlich beschrieben.
  • Mit Bezug auf 1 weist ein Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung eine erste und eine zweite Antriebswelle IS1 und IS2, einen ersten und einen zweiten Motor/Generator MG1 und MG2, eine Abtriebswelle OS, eine Synchronisiereinheit und eine Enduntersetzungsvorrichtung auf.
  • Ein Verbrennungsmotor ENG, der fossilen Brennstoff benutzt, kann als Hauptantriebsquelle des Hybrid-Elektrofahrzeuges verwendet werden.
  • Die erste Antriebswelle IS1 überträgt ein Drehmoment des Motors ENG über eine Zwischenwelle IDS an den ersten Motor/Generator MG1, so dass der erste Motor/Generator MG1 als ein Generator betrieben wird.
  • Die erste Antriebswelle IS1 nimmt direkt das Drehmoment des Motors ENG auf und ist mit einem Ladeantriebsrad ISG1 und einem Ladeabtriebsrad ISG2 versehen, die daran angeordnet sind.
  • Das Ladeantriebsrad ISG1 ist an der ersten Antriebswelle IS1 fest angeordnet, und das Ladeabtriebsrad ISG2 ist an der ersten Antriebswelle IS1 drehbar angeordnet.
  • Außerdem ist die Zwischenwelle IDS parallel zu der ersten Antriebswelle IS1 und abseits von dieser angeordnet.
  • Ein Zwischenantriebsrad IDS1 und ein Zwischenabtriebsrad IDS2 sind an der Zwischenwelle IDS fest angeordnet. Das Zwischenantriebsrad IDS1 steht mit dem Ladeantriebsrad ISG1 im Eingriff, und das Zwischenabtriebsrad IDS2 steht mit dem Ladeabtriebsrad ISG2 im Eingriff.
  • Außerdem ist der erste Motor/Generator MG1 direkt mit dem Ladeabtriebsrad ISG2 verbunden und wird als ein Motor oder ein Generator betrieben.
  • Wenn der Verbrennungsmotor ENG arbeitet, wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG über die erste Antriebswelle IS1, das Ladeantriebsrad ISG1, das Zwischenantriebsrad IDS1, die Zwischenwelle IDS, das Zwischenabtriebsrad IDS2 und das Ladeabtriebsrad ISG2 an den ersten Motor/Generator MG1 übertragen. Daher kann der erste Motor/Generator MG1 elektrischen Strom erzeugen. Eine Batterie BAT wird durch die erzeugte Energie geladen.
  • Zu diesem Zeitpunkt kann, da das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG über eine Mehrzahl von im Eingriff miteinander stehenden Zahnrädern an den ersten Motor/Generator MG1 übertragen wird, die Ladeeffizienz durch Anpassen der Übersetzungsverhältnisse der Zahnräder verbessert werden.
  • Außerdem sind ein erstes und ein zweites Antriebsrad G1 und G2 an der zweiten Antriebswelle IS2 fest angeordnet.
  • Die zweite Antriebswelle IS2 ist hinter der ersten Antriebswelle IS1 angeordnet, und eine Kupplung CL ist zwischen der ersten Antriebswelle IS1 und der zweiten Antriebswelle IS2 angeordnet. Die Kupplung CL verbindet wahlweise die erste und die zweite Antriebswelle IS1 und IS2 miteinander.
  • Das heißt, wenn die Kupplung CL eingerückt ist, sind die erste Antriebswelle IS1 und die zweite Antriebswelle IS2 wirksam miteinander verbunden.
  • Die Kupplung CL kann eine herkömmliche Mehrscheiben-Reibungskupplung des Naßtyps sein, die durch Hydraulikdruck betrieben wird und von einem Hydrauliksteuerungssystem gesteuert werden kann.
  • Ein erstes und ein zweites Gangrad D1 und D2, die Synchronisiereinheit und ein Abtriebsrad OG sind an der Abtriebswelle OS angeordnet.
  • Die Abtriebswelle OS ist parallel zu der zweiten Antriebswelle IS2 und abseits von dieser angeordnet.
  • Das erste Gangrad D1 und das zweite Gangrad D2 sind an der Abtriebswelle OS drehbar angeordnet, das erste Gangrad D1 steht mit dem ersten Antriebsrad G1 im Eingriff, und das zweite Gangrad D2 steht mit dem zweiten Antriebsrad G2 im Eingriff.
  • Außerdem weist die Synchronisiereinheit eine Synchronisiereinrichtung SL auf, die zwischen dem ersten Gangrad D1 und dem zweiten Gangrad D2 an der Abtriebswelle OS angeordnet ist und das erste Gangrad D1 oder das zweite Gangrad D2 mit der Abtriebswelle OS wahlweise und wirksam verbindet.
  • Da die Synchronisiereinrichtung SL einem technisch versierten Fachmann wohlbekannt ist, wird dessen ausführliche Beschreibung weggelassen. Eine Muffe SLE, die in der Synchronisiereinrichtung SL verwendet wird, kann sich durch eine zusätzliche Betätigungseinrichtung in einer Axialrichtung bewegen, und die Betätigungseinrichtung kann von einer Getriebesteuereinrichtung gesteuert werden.
  • Außerdem ist das Abtriebsrad OG an einem Endabschnitt der Abtriebswelle OS fest angeordnet und überträgt ein Drehmoment der Abtriebswelle OS an die Enduntersetzungsvorrichtung.
  • Außerdem weist der zweite Motor/Generator MG2 ein Motorantriebsrad MOT1 und ein Motorabtriebsrad MOT2 auf.
  • Der zweite Motor/Generator MG2 ist eine Nebenantriebsquelle, ist an der zweiten Antriebswelle IS2 angeordnet und wird als ein Motor oder ein Generator betrieben.
  • Das Motorantriebsrad MOT1 ist an der zweiten Antriebswelle IS2 drehbar angeordnet und ist direkt mit dem zweiten Motor/Generator MG2 verbunden. Das Motorabtriebsrad MOT2 ist an dem anderen Endabschnitt der Abtriebswelle OS fest angeordnet und steht mit dem Motorantriebsrad MOT1 im Eingriff.
  • Daher wird, wenn der zweite Motor/Generator MG2 betrieben wird, ein Drehmoment des zweiten Motor/Generators MG2 über das Motorantriebsrad MOT1, das Motorabtriebsrad MOT2, die Abtriebswelle OS und das Abtriebsrad OG abgegeben.
  • Außerdem weist die Enduntersetzungsvorrichtung eine Differentialvorrichtung DIFF und ein Enduntersetzungsrad FD auf. Das Enduntersetzungsrad FD steht mit dem Abtriebsrad OG im Eingriff, verringert das von der Abtriebswelle OS abgegebene Drehmoment und überträgt das verringerte Drehmoment über die Differentialvorrichtung DIFF an ein Fahrantriebsrad.
  • 2 ist ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem Elektrofahrzeug(EV)-Modus darstellt.
  • Mit Bezug auf 2 fährt in einem EV-Modus ein Fahrzeug mittels des Drehmoments des zweiten Motor/Generators MG2, der durch Elektroenergie der Batterie BAT betrieben wird.
  • Das heißt, der zweite Motor/Generator MG2 wird durch die Elektroenergie betrieben, die von der Batterie BAT aufgenommen wird, und das Drehmoment des zweiten Motor/Generators MG2 wird in einem Niedriggeschwindigkeitsbereich über das Motorantriebsrad MOT1, das Motorabtriebsrad MOT2, die Abtriebswelle OS und das Abtriebsrad OG an das Enduntersetzungsrad FD übertragen. Somit fährt das Fahrzeug in dem EV-Modus.
  • 3 ist ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem Reihenmodus darstellt.
  • Mit Bezug auf 3 erzeugt in einem Reihenmodus der erste Motor/Generator MG1 elektrischen Strom durch das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG, und das Fahrzeug fährt mittels des Drehmoments des zweiten Motor/Generators MG2, der von der Elektroenergie der Batterie BAT betrieben wird.
  • Daher wird das Drehmoment des zweiten Motor/Generators MG2 über das Motorantriebsrad MOT1, das Motorabtriebsrad MOT2, die Abtriebswelle OS und das Abtriebsrad OG an das Enduntersetzungsrad FD übertragen. Somit fährt das Fahrzeug in dem Reihenmodus.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird der Verbrennungsmotor ENG von dem ersten Motor/Generator MG1 gestartet, das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG wird über die erste Antriebswelle IS1, das Ladeantriebsrad ISG1, das Zwischenantriebsrad IDS1, die Zwischenwelle IDS, das Zwischenabtriebsrad IDS2 und das Ladeabtriebsrad ISG2 an den ersten Motor/Generator MG1 übertragen, und der erste Motor/Generator MG1 erzeugt elektrischen Strom. Daher wird die Batterie BAT durch den von dem ersten Motor/Generator MG1 erzeugten elektrischen Strom geladen.
  • 4 ist ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem ersten Verbrennungsmotormodus darstellt.
  • Mit Bezug auf 4 wird in einem ersten Verbrennungsmotormodus der zweite Motor/Generator MG2 nicht betrieben, und das Fahrzeug fährt mittels des Drehmoments des Verbrennungsmotors ENG.
  • Das heißt, der Verbrennungsmotor ENG wird von dem ersten Motor/Generator MG1 gestartet, die Muffe SLE der Synchronisiereinrichtung SL verbindet das erste Gangrad D1 wirksam mit der Abtriebswelle OS, und die Kupplung CL ist eingerückt.
  • In diesem Falle wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG über die erste Antriebswelle IS1, die Kupplung CL, die zweite Antriebswelle IS2, das erste Antriebsrad G1, das erste Gangrad D1, die Abtriebswelle OS und das Abtriebsrad OG an das Enduntersetzungsrad FD übertragen. Somit fährt das Fahrzeug in dem ersten Verbrennungsmotormodus.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG an den ersten Motor/Generator MG1 übertragen, und der erste Motor/Generator MG1 erzeugt elektrischen Strom, um die Batterie BAT zu laden.
  • 5 ist ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung während einer Modusänderung von einem ersten Verbrennungsmotormodus in einen zweiten Verbrennungsmotormodus darstellt.
  • Mit Bezug auf 5 stoppt, wenn in dem ersten Verbrennungsmotormodus die Fahrzeuggeschwindigkeit sinkt und ein Modus in einen zweiten Verbrennungsmotormodus geändert wird, der Verbrennungsmotor ENG für eine Weile, und die Kupplung CL wird ausgerückt. Zu diesem Zeitpunkt wird der zweite Motor/Generator MG2 derart gesteuert, dass er betrieben wird.
  • Daher fährt das Fahrzeug während der Modusänderung mittels des zweiten Motor/Generators MG2, und die Muffe SLE der Synchronisiereinrichtung SL wird von dem ersten Gangrad D1 freigegeben und mit dem zweiten Gangrad D2 in Eingriff gebracht.
  • 6 ist ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem zweiten Verbrennungsmotormodus darstellt.
  • Mit Bezug auf 6 steht in dem zweiten Verbrennungsmotormodus die Muffe SLE wieder mit dem zweiten Gangrad D2 im Eingriff. Zu diesem Zeitpunkt startet der erste Motor/Generator MG1 den Verbrennungsmotor ENG, und der zweite Motor/Generator MG2 wird während der Steuerung der Kupplung CL gestoppt.
  • In diesem Falle wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG über die erste Antriebswelle IS1, die Kupplung CL, die zweite Antriebswelle IS2, das zweite Antriebsrad G2, das zweite Gangrad D2, die Abtriebswelle OS und das Abtriebsrad OG an das Enduntersetzungsrad FD übertragen. Somit fährt das Fahrzeug in dem zweiten Verbrennungsmotormodus.
  • 7 ist ein Schema, das den Leistungsabgabepfad eines Leistungsübertragungssystems gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem Verbrennungsmotor/Elektromotor-Betriebsmodus darstellt.
  • Mit Bezug auf 7 wird in einem Verbrennungsmotor/Elektromotor-Betriebsmodus der Verbrennungsmotor ENG als eine Hauptantriebsquelle betrieben, und der zweite Motor/Generator MG2 wird als eine Nebenantriebsquelle betrieben.
  • Das heißt, das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG wird über denselben Pfad wie im ersten Verbrennungsmotormodus an die Abtriebswelle OS übertragen, und das Drehmoment des zweiten Motor/Generators MG2 wird über denselben Pfad wie im EV-Modus an die Abtriebswelle OS übertragen. Das Fahrzeug kann in dem Verbrennungsmotor/Elektromotor-Betriebsmodus durch das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG und das Drehmoment des zweiten Motor/Generators MG2 mit einem hohen Antriebsdrehmoment fahren.
  • Außerdem wird das Drehmoment des Verbrennungsmotors ENG an den ersten Motor/Generator MG1 übertragen, und der erste Motor/Generator MG1 kann elektrischen Strom erzeugen. Außerdem wird die von dem ersten Motor/Generator MG1 erzeugte Elektroenergie zum Laden der Batterie BAT verwendet.
  • In 7 ist dargestellt, aber nicht beschränkt, dass die Muffe SLE der Synchronisiereinrichtung SL das erste Gangrad D1 mit der Antriebswelle OS wirksam verbindet. Das heißt, die Muffe SLE der Synchronisiereinrichtung SL kann auch das zweite Gangrad D2 mit der Abtriebswelle OS wirksam verbinden.
  • Mit der beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden, indem verschiedene Modi infolge der Anordnung einer Synchronisiereinrichtung an einer Abtriebswelle erzielt werden.
  • Außerdem können, da in einem Reihenmodus ein Verbrennungsmotor in einem optimalen Betriebspunkt arbeitet, die Ladeeffizienz der Batterie und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert werden.
  • Da das Drehmoment eines Verbrennungsmotors über eine Mehrzahl von Zahnrädern an einen ersten Motor/Generator übertragen wird, kann die Ladeeffizienz durch Anpassen der Übersetzungsverhältnisse der Zahnräder optimiert werden.
  • Da eine Kupplung zwischen einer ersten Antriebswelle und einer zweiten Antriebswelle angeordnet ist, wird während einer Modusänderung von einem ersten Verbrennungsmotormodus in einen zweiten Verbrennungsmotormodus das Drehmoment eines Verbrennungsmotors nicht übertragen, jedoch wird ein Fahrzeug von einem zweiten Motor/Generator angetrieben. Daher kann während der Modusänderung das Drehmoment dem Fahrzeug kontinuierlich zugeführt werden.
  • Außerdem können im Vergleich zu einem Automatikgetriebe mit Planetengetrieben, Kupplungen und Bremsen die Anordnung vereinfacht, die Unterbringung verbessert und das Gewicht und die Kosten reduziert werden.
  • 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
    • KR 10-2013-0143258 [0001]

Claims (17)

  1. Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges, aufweisend: eine erste Antriebswelle (IS1), die geeignet ist, ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors (ENG) aufzunehmen; eine zweite Antriebswelle (IS2), die über eine Kupplung (CL) mit der ersten Antriebswelle (IS1) wahlweise verbunden ist und mit wenigstens einem Antriebsrad (G1, G2) versehen ist, das daran fest angeordnet ist; einen ersten Motor/Generator (MG1), der geeignet ist, ein Drehmoment über eine Zwischenwelle (IDS), die mit der ersten Antriebswelle (IS1) wirksam verbunden ist, zuzuführen oder aufzunehmen; eine Abtriebswelle (OS), die parallel zu der zweiten Antriebswelle (IS2) angeordnet ist und mit wenigstens einem Gangrad (D1, D2), das daran drehbar angeordnet ist und mit dem wenigstens einen Antriebsrad (G1, G2) an der zweiten Antriebswelle (IS2) im Eingriff steht, und einem Abtriebsrad (OG) versehen ist, das daran fest angeordnet ist; eine Synchronisiereinheit, die das wenigstens eine Gangrad (D1, D2) mit der Abtriebswelle (OS) wahlweise verbindet; einen zweiten Motor/Generator (MG2), der geeignet ist, ein Drehmoment an die Abtriebswelle (OS) zuzuführen oder ein Drehmoment von der Abtriebswelle (OS) aufzunehmen; und eine Enduntersetzungsvorrichtung, die das von dem Abtriebsrad (OG) an der Abtriebswelle (OS) übertragene Drehmoment letztendlich abgibt.
  2. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei ein Ladeantriebsrad (ISG1) an der ersten Antriebswelle (IS1) fest angeordnet ist, und ein Ladeabtriebsrad (ISG2) an der ersten Antriebswelle (IS1) drehbar angeordnet ist, und wobei ein Zwischenantriebsrad (IDS1), das mit dem Ladeantriebsrad (ISG1) im Eingriff steht, und ein Zwischenabtriebsrad (IDS2), das mit dem Ladeabtriebsrad (ISG2) im Eingriff steht, an der Zwischenwelle (IDS) fest angeordnet sind.
  3. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 2, wobei der erste Motor/Generator (MG1) mit dem Ladeabtriebsrad (ISG2) wirksam verbunden ist.
  4. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die zweite Antriebswelle (IS2) mit einem ersten Antriebsrad (G1) und einem zweiten Antriebsrad (G2) versehen ist, die im Abstand voneinander angeordnet sind und an der zweiten Antriebswelle (IS2) fest angeordnet sind.
  5. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 4, wobei die Abtriebswelle (OS) mit einem ersten Gangrad (D1) und einem zweiten Gangrad (D2) versehen ist, die daran drehbar angeordnet sind, und wobei das erste Gangrad (D1) mit dem ersten Antriebsrad (G1) im Eingriff steht, und das zweite Gangrad (D2) mit dem zweiten Antriebsrad (G2) im Eingriff steht.
  6. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 5, wobei die Synchronisiereinheit zwischen dem ersten Gangrad (D1) und dem zweiten Gangrad (D2) angeordnet ist und das erste Gangrad (D1) oder das zweite Gangrad (D2) mit der Abtriebswelle (OS) wahlweise und wirksam verbindet.
  7. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 1, wobei die zweite Antriebswelle (IS2) mit einem Motorantriebsrad (MOT1) versehen ist, das mit dem zweiten Motor/Generator (MG2) wirksam verbunden ist und an der zweiten Antriebswelle (IS2) drehbar angeordnet ist, und die Abtriebswelle (OS) mit einem Motorabtriebsrad (MOT2) versehen ist, das mit dem Motorantriebsrad (MOT1) im Eingriff steht und an der Abtriebswelle (OS) fest angeordnet ist.
  8. Leistungsübertragungssystem eines Hybrid-Elektrofahrzeuges, aufweisend: eine Erzeugungsvorrichtung, die geeignet ist, elektrischen Strom durch ein Drehmoment eines Verbrennungsmotors (ENG) zu erzeugen oder den Verbrennungsmotor (ENG) zu starten; eine Antriebsvorrichtung, die geeignet ist, das Drehmoment des Verbrennungsmotors (ENG) aufzunehmen; eine Gangabtriebsvorrichtung, die das von der Antriebsvorrichtung übertragene Drehmoment in zwei Gangstufen ändert und das geänderte Drehmoment abgibt; eine Nebenantriebsquelle, die zwischen der Antriebsvorrichtung und der Gangabtriebsvorrichtung angeordnet ist und geeignet ist, der Gangabtriebsvorrichtung ein Drehmoment zuzuführen oder durch das Drehmoment der Gangabtriebsvorrichtung elektrischen Strom zu erzeugen; und eine Enduntersetzungsvorrichtung, die das von der Gangabtriebsvorrichtung übertragene Drehmoment abgibt.
  9. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 8, wobei die Erzeugungsvorrichtung aufweist: eine erste Antriebswelle (IS1), die das Drehmoment des Verbrennungsmotors (ENG) aufnimmt und mit einem Ladeantriebsrad (ISG1) und einem Ladeabtriebsrad (ISG2) versehen ist; eine Zwischenwelle (IDS), die parallel zu der ersten Antriebswelle (IS1) angeordnet ist und mit einem Zwischenantriebsrad (IDS1), das mit dem Ladeantriebsrad (ISG1) im Eingriff steht, und einem Zwischenabtriebsrad (IDS2) versehen ist, das mit dem Ladeabtriebsrad (ISG2) im Eingriff steht; und einen ersten Motor/Generator (MG1), der mit dem Ladeabtriebsrad (ISG2) wirksam verbunden ist.
  10. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 9, wobei das Ladeantriebsrad (ISG1) an der ersten Antriebswelle (IS1) fest angeordnet ist, und das Ladeabtriebsrad (ISG2) an der ersten Antriebswelle (IS1) drehbar angeordnet ist.
  11. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 9, wobei das Zwischenantriebsrad (IDS1) und das Zwischenabtriebsrad (IDS2) an der Zwischenwelle (IDS) fest angeordnet sind.
  12. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 9, wobei die Antriebsvorrichtung aufweist: eine zweite Antriebswelle (IS2), die mit der ersten Antriebswelle (IS1) wahlweise verbunden ist; ein erstes und ein zweites Antriebsrad (G1, G2), die an der zweiten Antriebswelle (IS2) fest angeordnet sind; und eine Kupplung (CL), die zwischen der ersten Antriebswelle (IS1) und der zweiten Antriebswelle (IS2) angeordnet ist und geeignet ist, die erste Antriebswelle (IS1) und die zweite Antriebswelle (IS2) wahlweise miteinander zu verbinden.
  13. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 12, wobei die Gangabtriebsvorrichtung aufweist: eine Abtriebswelle (OS), die parallel zu der zweiten Antriebswelle (IS2) angeordnet ist; ein erstes und ein zweites Gangrad (D1, D2), die an der Abtriebswelle (OS) drehbar angeordnet sind und mit dem ersten bzw. dem zweiten Antriebsrad (G1, G2) im Eingriff stehen; eine Synchronisiereinheit, die das erste Gangrad (D1) oder das zweite Gangrad (D2) mit der Abtriebswelle (OS) wirksam verbindet; und ein Abtriebsrad (OG), das an der Abtriebswelle (OS) fest angeordnet ist.
  14. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 13, wobei die Synchronisiereinheit an der Abtriebswelle (OS) zwischen dem ersten Gangrad (D1) und dem zweiten Gangrad (D2) angeordnet ist.
  15. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 13, wobei die Nebenantriebsquelle aufweist: einen zweiten Motor/Generator (MG2); ein Motorantriebsrad (MOT1), das an der zweiten Antriebswelle (IS2) drehbar angeordnet ist und mit dem zweiten Motor/Generator (MG2) wirksam verbunden ist; und ein Motorabtriebsrad (MOT2), das mit dem Motorantriebsrad (MOT1) im Eingriff steht und an der Abtriebswelle (OS) fest angeordnet ist.
  16. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 15, wobei der erste Motor/Generator (MG1) und der zweite Motor/Generator (MG2) mit einer Batterie (BAT) elektrisch verbunden sind.
  17. Leistungsübertragungssystem nach Anspruch 13, wobei die Enduntersetzungsvorrichtung aufweist: ein Enduntersetzungsrad (FD), das mit dem Abtriebsrad (OG) im Eingriff steht; und eine Differentialvorrichtung (DIFF), die ein Drehmoment des Enduntersetzungsrades (FD) aufnimmt und abgibt.
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