DE102015110473B4

DE102015110473B4 - Hybridantriebsstrang mit leistungsverzweigung, der einen turbinengenerator verwendet

Info

Publication number: DE102015110473B4
Application number: DE102015110473.3A
Authority: DE
Inventors: Alan G. Holmes
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2014-07-17
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2023-08-31
Anticipated expiration: 2035-07-01
Also published as: CN105313671B; US9527499B2; US20160016577A1; CN105313671A; DE102015110473A1

Abstract

Hybridantriebsstrang (12; 112), umfassend:einen Turbinengenerator (C), der eine Welle (22) aufweist;ein Hybridgetriebe (14; 114) mit Leistungsverzweigung, das aufweist:ein Eingangselement (24);ein Ausgangselement (28);einen das Übersetzungsverhältnis steuernden Motor/Generator (A), der steuerbar ist, um ein Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28) zu verändern; undwobei der Turbinengenerator (C) mit dem das Übersetzungsverhältnis steuernden Motor/Generator (A) in elektrischer Verbindung steht, um den das Übersetzungsverhältnis steuernden Motor/Generator (A) elektrisch mit Leistung zu beaufschlagen, wenn der das Übersetzungsverhältnis steuernde Motor/Generator (A) während eines Betriebsmodus des Hybridgetriebes (14; 114) mit Leistungsverzweigung als ein Motor fungiert.

Description

Die vorliegenden Lehren umfassen allgemein einen Hybridantriebsstrang für ein Fahrzeug, der eine Abgasexpansionseinrichtung und einen Generator, der durch die Abgasexpansionseinrichtung angetrieben ist, benutzt.
Manche Hybridfahrzeuge mit Leistungsverzweigung verzweigen Leistung von einer primären Leistungsquelle, wie einer Kraftmaschine, indem die Leistungsquelle funktional mit einem Element einer Differenzialzahnradanordnung, wie etwa eines Planetenradsatzes, verbunden ist. In einer solchen Anordnung stehen verschiedene Betriebsmodi zur Verfügung, die einen Hybridbetriebsmodus umfassen, in welchem die Kraftmaschine in der Lage ist, bei oder in der Nähe ihrer effizientesten Betriebsdrehzahl und ihres effizientesten Betriebsdrehmoments zu arbeiten, während ein oder mehrere Elektromotoren/Generatoren, die mit einem anderen Element oder anderen Elementen der Differenzialzahnradanordnung verbunden sind, gesteuert werden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit und Drehmomentanforderungen zu erfüllen.
In einigen derartigen Hybridfahrzeugen ist elektrische Leistung von einer anderen Leistungsquelle erforderlich, wenn ein Motor/Generator als ein Motor arbeiten muss, um ein Element der Differenzialzahnradanordnung zu steuern. Hybridfahrzeuge mit zwei Motoren/Generatoren können den anderen Motor/Generator benutzen, der als ein Generator arbeitet, um elektrische Leistung zur Beaufschlagung des Motors/Generators, der als ein Motor arbeiten muss, mit Leistung bereitzustellen. Dies kann eine „Leistungsschleife“ erzeugen, in der Energie aus mechanischer Energie in elektrische Energie und dann an irgendeinem Punkt stromaufwärts von dem allgemeinen Leistungsfluss durch das System zurück umgewandelt werden muss, mit damit verbundenen Leistungsverlusten, die mit der erhöhten Umwandlung und Übertragung von Energie einhergehen, oder eine ähnliche Situation, bei der die Erzeugung von elektrischer Leistung die Last an dem Motor/Generator, der als ein Motor arbeiten muss, erhöht. Bei manchen Hybridkonfigurationen kann die Leistungsschleife besonders ineffizient sein, da sie die gewünschte Bewegung einer Radachse verzögern kann.
Die US 6 570 265 B1 offenbart einen Hybridantriebsstrang, der einen Turbinengenerator mit einer Welle und ein Hybridgetriebe mit Leistungsverzweigung umfasst. Das Hybridgetriebe umfasst ein Eingangselement, ein Ausgangselement und einen Motor/Generator. Das Eingangselement, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, führt zu einem Getriebe, das eine Ausgangswelle aufweist. Eine Ausgangswelle des Motors/Generators und die Ausgangswelle des Getriebes sind durch ein nicht näher beschriebenes weiteres Getriebe zusammengeführt, um eine zu einem Differenzial führende Welle anzutreiben.
Aus der US 2012 / 0 329 603 A1 ist ein anderer Hybridantriebsstrang bekannt, der einen Turbinengenerator aufweist. Es ist ein koaxial mit einer Eingangswelle in ein Getriebe verbundener Elektromotor vorgesehen, der mit durch den Turbinengenerator erzeugter elektrischer Energie gespeist wird.
Die DE 10 2012 003 324 A1 lehrt einen weiteren Hybridantriebsstrang, der einen Turbinengenerator aufweist. Es ist ein Elektromotor vorgesehen, der mit durch den Turbinengenerator erzeugter elektrischer Energie beaufschlagt wird. Eine Ausgangswelle des Elektromotors ist über ein Stirnräderpaar mit einer Ausgangswelle eines an einen Verbrennungsmotor angeschlossenen Getriebes verbunden.
Die US 2007 / 0 068 712 A1 offenbart einen abermals weiteren Hybridantriebsstrang mit einem Turbinengenerator. Es ist ein Elektromotor vorgesehen, der mit durch den Turbinengenerator erzeugter elektrischer Energie gespeist wird. Dieser Elektromotor wird als einziger Antrieb einer zweiten Achse genutzt. Die erste Achse wird allein durch einen Verbrennungsmotor angetrieben.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Hybridantriebsstrang mit einem alternativ steuerbaren Übersetzungsverhältnis anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch einen Hybridantriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einen Hybridantriebsstrang mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben:

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Hybridantriebsstrang gemäß einem Aspekt der vorliegenden Lehren.
2 ist ein schematisches Diagramm, das Drehzahlen von einigen der Komponenten des Antriebsstrangs von 1 über Geschwindigkeit des Fahrzeugs von 1 veranschaulicht.
3 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Hybridantriebsstrang gemäß einem alternativen Aspekt der vorliegenden Lehren.
4 ist ein schematisches Diagramm, das Drehzahlen von einigen der Komponenten des Antriebsstrangs von 3 über Geschwindigkeit des Fahrzeugs von 3 veranschaulicht.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt 1 ein Hybridfahrzeug 10, das einen Hybridantriebsstrang 12 mit einem Hybridgetriebe 14 aufweist. Der Hybridantriebsstrang 12 umfasst mehrere Leistungsquellen, die eine Kraftmaschine E und einen ersten Motor/Generator A umfassen, der in der Ausführungsform von 1 ein das Übersetzungsverhältnis steuernder Motor/Generator ist. Der Hybridantriebsstrang 12 ist ausgestaltet, um mehrere Betriebsmodi zur Verfügung zu stellen, die einen Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung umfassen, bei dem Leistung sowohl durch die Kraftmaschine E als auch durch den Motor/Generator A an unterschiedlichen Elementen eines Differenzialzahnradsatzes 16 bereitgestellt wird. Der Antriebsstrang 12 benutzt einen Generator C, der durch Kraftmaschinen-Abgas 18 angetrieben ist, das durch einen Krümmer 20 hindurch zu einer Abgasexpansionseinrichtung T zur Stromerzeugung gelangt. Der Generator C kann nur als Generator betreibbar sein, oder kann in manchen Ausführungsformen als ein Motor und als ein Generator betreibbar sein, insbesondere wenn die Abgasexpansionseinrichtung T Teil einer Baugruppe, wie etwa eines Turboladers mit einem Kompressor (nicht gezeigt), ist.
Die Abgasexpansionseinrichtung T wird auch als eine Abgasturbine bezeichnet. Die Ausdehnung des erwärmten Abgases in der Abgasexpansionseinrichtung T dreht Turbinenschaufeln innerhalb der Abgasexpansionseinrichtung T und eine daran angebrachte drehbare Welle 22. Die drehbare Welle 22 ist mit einem Rotor des Generators C verbunden, der gesteuert werden kann, um Elektrizität zu erzeugen, wenn der Rotor gedreht wird. Die Abgasexpansionseinrichtung T und der Generator C werden zusammen als Turbinengenerator bezeichnet. Der Generator C steht mit dem Motor/Generator A in elektrischer Verbindung. In manchen Betriebsmodi, die den Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung umfassen, wird die von dem Generator erzeugte Elektrizität C verwendet, um den Motor/Generator A mit Leistung zu beaufschlagen, wenn der Motor/Generator A gesteuert ist, um als ein Motor zu fungieren. Die Nutzung der Energie des Abgases, um letztlich den Motor/Generator A mit Leistung zu beaufschlagen, kann die Kraftstoffwirtschaftlichkeit erhöhen. Wie hier weiter erläutert wird, werden zusätzlich unwirtschaftliche Leistungsschleifen vermieden, die erzeugt werden, wenn eine andere Quelle erforderlich ist, um den Motor/Generator mit Leistung zu beaufschlagen.
Genauer weist das Getriebe 14 ein Eingangselement 24 auf, das funktional mit einer drehbaren Kurbelwelle 26 der Kraftmaschine E verbindbar ist. Die Kurbelwelle 26 kann ständig mit dem Eingangselement 24 verbunden sein oder selektiv durch Einrückung einer Kraftmaschinen-Trennkupplung (nicht gezeigt) verbunden sein. Darüber hinaus könnte ein Drehschwingungsdämpfer zwischen der Kurbelwelle 26 und dem Eingangselement 24 angeordnet sein. Das Eingangselement 24 ist direkt und ständig zur Rotation in Einklang mit einem ersten Element 30 des Differenzialzahnradsatzes 16 verbunden. Wie es hierin verwendet wird, rotieren zwei Komponenten, die zur „Rotation in Einklang“ oder zur „gemeinsamen Rotation“ verbunden oder verbindbar sind, zusammen mit der gleichen Drehzahl, wenn sie verbunden sind.
Das Getriebe 14 weist auch ein Ausgangselement 28 auf, das selektiv zur Rotation in Einklang mit einem zweiten Element 32 des Differenzialzahnradsatzes 16 verbunden ist. Der Motor/Generator A weist einen Rotor auf, der ständig zur Rotation im Einklang mit einem dritten Element 34 des Differenzialzahnradsatzes 16 verbunden ist. Die Anordnung der Kraftmaschine E und des Motors/Generators A, die mit unterschiedlichen Elementen des Differenzialzahnradsatzes 16 verbunden sind, ist ein Anordnung mit Leistungsverzweigung, die zulässt, dass die Kraftmaschine E mit einer vorbestimmten, effizienten Betriebsdrehzahl betrieben werden kann, während die Drehzahl des Motors/Generators A verändert werden kann, um das Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28 wie gewünscht zu steuern, um den Fahrzeugbetriebsanforderungen gerecht zu werden. Dementsprechend wird in der Ausführungsform der 1 der Motor/Generator A als der das Übersetzungsverhältnis steuernde Motor/Generator bezeichnet.
In einer Ausführungsform ist der Differentialzahnradsatz 16 ein einfacher Planetenradsatz, und das erste Element 30 ist ein Hohlradelement, das zweite Element 32 ist ein Trägerelement und das dritte Element 34 ist ein Sonnenradelement. Wie Fachleute auf dem Gebiet verstehen werden, kämmen Ritzelräder, die zur Rotation an dem Trägerelement (zweites Element 30) montiert sind, mit dem ersten Element 30, dem Hohlradelement, und mit dem dritten Element 34, dem Sonnenradelement. Andere Differenzialzahnradanordnungen zwischen dem Eingangselement 24 und dem Ausgangselement 28, die mehrere miteinander verbundene Differenzialzahnradsätze einschließen, können innerhalb des Umfangs der vorliegenden Lehren verwendet werden.
Das Fahrzeug 10 weist eine erste Antriebsachse 40A und eine zweite Antriebsachse 40B auf. Die erste Antriebsachse 40A ist mit einem ersten Paar Rädern 42A verbunden, und die zweite Antriebsachse 40B ist mit einem zweiten Paar Rädern 42B verbunden. Es ist nur ein Rad von jedem Paar Rädern 42A, 42B gezeigt. Fachleute werden leicht verstehen, dass eine Antriebsachse Halbwellen oder Achsabschnitte und ein Differenzial zum Verbinden zweier Räder, wie etwa zweier Vorderräder oder zweier Hinterräder, umfassen kann. In einer Ausführungsform sind die Räder 42A Vorderräder und die Räder 42B sind Hinterräder. In 1 sind die Räder 42A, 42B mit aufgezogenen Reifen 44 gezeigt. Jedes Rad kann auch einen Bremsmechanismus, nicht gezeigt, wie etwa eine Scheibenreibbremse, aufweisen.
Das Fahrzeug 10 ist ein Hybridfahrzeug mit Allradantrieb und Leistungsverzweigung, da die erste Achse 40A mit dem Hybridgetriebe 14 verbindbar ist und die zweite Achse 40B mit einem elektrischen Antriebsmodul 46 verbindbar ist. Das elektrische Antriebsmodul 46 steht nur mit dem Hybridgetriebe 14 in elektrischer Verbindung, wie hierin weiter erläutert wird. Als solcher ist ein zweiter Motor/Generator B, der in dem elektrischen Antriebsmodul 46 enthalten ist, antriebstechnisch mit der zweiten Antriebsachse 40B verbunden, aber mechanisch von der ersten Antriebsachse 40A getrennt.
Das Ausgangselement 28 ist funktional mit der ersten Antriebsachse 40A verbindbar, wenn eine Kupplung C2 eingerückt ist. Die Kupplung C2 wird hierin auch als eine zweite Kupplung bezeichnet. Die Einrückung der zweiten Kupplung C2 ermöglicht eine Drehmomentübertragung von dem Ausgangselement 28 zu der ersten Antriebsachse 40A über eine das Drehmoment vervielfachende erste Achsantriebs-Zahnradanordnung 50A. In der Ausführungsform von 1 weist die erste Achsantriebs-Zahnradanordnung 50A ein erstes Zahnrad 52A auf, das zur Rotation in Einklang mit dem Ausgangselement 28 verbunden ist, wenn die Kupplung C2 eingerückt ist. Die erste Achsantriebs-Zahnradanordnung 50A weist auch ein zweites Zahnrad 54A auf, das mit dem ersten Zahnrad 52A kämmt und mit der ersten Antriebsachse 40A zur Rotation in Einklang mit dieser verbunden ist. Das Hybridgetriebe 14 und die erste Achsantriebs-Zahnradanordnung 50A sind im Allgemeinen in ein Gehäuse 51A gepackt gezeigt, das ein einziges Gehäuse oder mehrere miteinander verbundene Gehäuse sein kann.
Das elektrische Antriebsmodul 46 weist eine Drehmoment vervielfachende zweite Achsantriebs-Zahnradanordnung 50B auf. In der Ausführungsform von 1 weist die zweite Achsantriebs-Zahnradanordnung 50B ein erstes Zahnrad 52B auf, das zur Rotation in Einklang mit einer Motorwelle 56 des Motors/Generators B verbunden ist. Die zweite Achsantriebs-Zahnradanordnung 50B weist auch ein zweites Zahnrad 54B auf, das mit dem ersten Zahnrad 52B kämmt und mit der zweiten Antriebsachse 40B zur Rotation in Einklang mit dieser verbunden ist. Der Motor/- Generator B wird hierin auch als „zusätzlicher Motor/Generator“ bezeichnet. Das elektrische Antriebsmodul 46 und die zweite Achsantriebs-Zahnradanordnung 50B sind in ein Gehäuse 51 B gepackt gezeigt, das ein einzelnes Gehäuse oder mehrere miteinander verbundene Gehäuse sein kann.
Der Generator C, der Motor/Generator A und der Motor/Generator B sind elektrisch miteinander über Übertragungsleiter verbunden. Ein oder mehrere elektronische Controller 60, eine oder mehrere Batterien 62 und ein oder mehrere Leistungsstromrichter I sind funktional mit dem Generator C und mit den Motoren/Generatoren A und B verbunden.
Der elektronische Controller 60 umfasst zumindest einen Prozessor 64, der einen oder mehrere gespeicherte Algorithmen 66 basierend auf verschiedenen Fahrzeug- und Antriebsstrangeingängen ausführt und Steuersignale in Übereinstimmung mit den gespeicherten Algorithmen erzeugt, die mehrere Betriebsmodi herstellen. Die Fahrzeug- und Antriebsstrangeingänge können Sensorsignale sein, die von verschiedenen Sensoren empfangen werden, die funktional mit dem Fahrzeug und dem Antriebsstrang verbunden sind. Der elektronische Controller 60 kann als eine einzige oder verteilte Steuereinrichtung ausgestaltet sein, die in fest verdrahteter oder drahtloser Kommunikation mit einem jeden von der Brennkraftmaschine E, dem Getriebe 14, einschließlich dessen Kupplungen C1, C2 und der Bremse B1, den Antriebsachsen 40A, 40B, dem Generator C, den Motoren/Generatoren A und B, dem Leistungsstromrichter I und der Batterie 62 elektrisch verbunden ist oder anderweitig platziert sein kann. Die Übertragungsleiter können (eine) fest verdrahtete oder drahtlose Steuerverbindung(en) oder Bahn(en) sein, die zum Senden und Empfangen der notwendigen elektrischen Steuersignale für die ordnungsgemäße Leistungsflusssteuerung und Koordination an Bord des Fahrzeugs 10 geeignet sind.
Der elektronische Controller 60 umfasst ein oder mehrere Steuermodule mit einem oder mehreren Prozessoren 64 und greifbarem, nicht vorübergehendem Speicher, z.B. Nur-Lese-Speicher (ROM), egal ob optisch, magnetisch, Flash oder anderweitig. Der elektronische Controller 60 kann auch ausreichende Mengen an Direktzugriffsspeicher (RAM), elektrisch löschbarem programmierbarem Nurlesespeicher (EEPROM) und dergleichen, ebenso wie eine Hochgeschwindigkeitstakt- Analog-Digital-(A/D-) und Digital-Analog-(D/A-)Schaltung und Eingabe/Ausgabe-Schaltungen und -Einrichtungen (E/A), sowie eine geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltung umfassen.
Der elektronische Controller 60 kann eine Host-Maschine oder ein verteiltes System sein, z.B. ein Computer, wie etwa ein Digitalcomputer oder Mikrocomputer, der als ein Fahrzeugsteuermodul wirkt, und/oder als ein Proportional-Integral-Differenzial-(PID-)Regler, der einen Prozessor und als den Speicher, greifbaren, nichtflüchtigen, computerlesbaren Speicher, wie etwa Nurlesespeicher (ROM) oder Flashspeicher, aufweist. Daher kann der Controller 60 die gesamte Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren usw., die notwendig sind, um den Hybridantriebsstrang 12 zu überwachen und zu steuern, umfassen. Als solche können ein oder mehrere Steuerverfahren, die durch den Controller 60 ausgeführt werden, als Software oder Firmware ausgeführt sein, die dem Controller 60 zugeordnet ist. Es ist festzustellen, dass der Controller 60 auch jede Einrichtung umfassen kann, die in der Lage ist, Daten von verschiedenen Sensoren zu analysieren, Daten zu vergleichen und Entscheidungen zu treffen, die erforderlich sind, um den Hybridantriebsstrang 12 zu steuern. Darüber hinaus kann der elektronische Controller 60 in verschiedenen Ausführungsformen derart ausgestaltet sein, dass er ein Kraftmaschinen-Steuermodul, einen Hybridsteuerprozessor und einen Motorsteuerprozessor umfasst.
Das Getriebe 14 umfasst eine Bremse B1, die hierin als eine erste Bremse bezeichnet wird und selektiv einrückbar ist, um das erste Element 30 stationär zu halten, indem das erste Element 30 an einem stationären Element 70, wie etwa dem Getriebegehäuse, festgelegt wird.
Das Getriebe 14 umfasst auch eine erste Kupplung C1, die selektiv einrückbar ist, um das zweite Element 32 zur Rotation in Einklang mit dem dritten Element 34 zu verbinden. Wie es Fachleute verstehen werden, wenn zwei Elemente eines Planetenradsatzes miteinander zur Rotation in Einklang miteinander verbunden sind oder beide gebremst sind, ist der Planetenradsatz gesperrt und all seine Elemente rotieren in Einklang mit der gleichen Drehzahl oder sind im Falle von zwei gebremsten Elementen alle stationär gehalten. Wenn die Kupplung C1 eingerückt ist, rotiert daher das Eingangselement 24 mit der gleichen Drehzahl wie das Ausgangselement 28, was als Direktantrieb bezeichnet wird, bei einem festen Drehzahlverhältnis von 1,0.
Der elektronische Controller 60 erzeugt einen Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung, indem die Steuerung derart vorgenommen wird, dass die Kraftmaschine E eingeschaltet ist, der zweiten Kupplung C2 eingerückt ist, die Bremse B1 und die erste Kupplung C1 ausgerückt sind und der Motor/Generator A als ein Motor oder als ein Generator fungiert, wie es notwendig ist, um die Drehzahl des dritten Elements 34 zu steuern und somit das angeforderte Drehmoment und die angeforderte Drehzahl des Ausgangselements 28 zu ermöglichen, während die Kraftmaschine E bei oder nahe bei einer vorbestimmten effizienten Kraftmaschinen-Drehzahl arbeitet. Unter Bezugnahme auf 2 zeigt ein Diagramm Drehzahlen von ausgewählten Komponenten des Hybridantriebsstrangs 12 auf der vertikalen Achse 80 über Fahrzeuggeschwindigkeit auf der horizontalen Achse 82. Ein Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung wird bei Fahrzeuggeschwindigkeiten, die kleiner als Geschwindigkeit V2 sind, durch den Betrieb des Getriebes 14 in Verbindung mit dem zusätzlichen Motor/Generator B hergestellt. Die Drehzahl der Kraftmaschine E ist durch Kurve ES dargestellt. Die Drehzahl des Motors/Generators A ist durch Kurve AS dargestellt. Da der Motor/Generator A mit dem dritten Element 34 verbunden ist, um in Einklang mit diesem zu rotieren, stellt Kurve AS auch die Drehzahl S34 des dritten Elements 34 dar. Kurve BS stellt die Drehzahl des Motors/Generators B dar. Es ist festzustellen, dass der Motor/Generator B während des Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung als ein Motor betrieben werden kann, wobei ein Betriebsmodus mit Allradantrieb und Eingangsleistungsverzweigung hergestellt ist. Bei Fahrzeuggeschwindigkeit V2 wird Kupplung C1 eingerückt, während Kupplung C2 eingerückt und Bremse B1 ausgerückt bleibt. Die Kraftmaschinen-Drehzahl ES ist dann gleich der Drehzahl S34 des dritten Elements 34 und der Drehzahl AS des Motors/Generators A. Die Drehzahl des Ausgangselements 28 ist bei Kurve S28 dargestellt. Bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten, wie im Anschluss an das Anfahren des Fahrzeugs, bleibt die Kraftmaschine E in der Regel bis zu irgendeiner Fahrzeuggeschwindigkeit, wie etwa 40 km/h (25 Meilen pro Stunde), aber nicht darauf beschränkt, ausgeschaltet. Da der Generator C nicht verfügbar ist, wenn die Kraftmaschine E ausgeschaltet ist, sind die Kurven der Kraftmaschinen-Drehzahl ES und der Drehzahl des Motors/Generators A in 2 bei diesen niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten nicht dargestellt. Es ist festzustellen, dass in allen Betriebsmodi der Hybridantriebsstrang 12 auch die notwendige elektrische Leistung für Fahrzeugnebenaggregate, wie Lampen, Audiosystem usw., liefert.
Während des Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung weist der Hybridantriebsstrang 12 bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit V1 einen mechanischen Punkt MP auf, bei welchem ein Rotor des Motors/Generators A stationär ist. Die Anwesenheit eines mechanischen Punkts in einem Betriebsmodus ist insofern vorteilhaft, als die Übertragung von Leistung von der Kraftmaschine E auf das Ausgangselement 28 nicht die Umwandlung von mechanischer Leistung in elektrische Leistung in dem Motor/Generator A an dem mechanischen Punkt erfordert, d.h. wenn der Motor/Generator A stationär ist, und nur die elektrische Leistung verwendet wird, die notwendig ist, damit er als eine Bremse wirkt.
An dem mechanischen Punkt MP ist die Drehzahl des Rotors des Motors/Generators A Null, und wenn durch die Kraftmaschine E Drehmoment auf das Eingangselement 24 aufgebracht wird, dann wirkt der Motor/Generator A als eine Bremse, wodurch Reaktionsdrehmoment an dem dritten Element 34 des Differenzialzahnradsatzes 16 bereitgestellt wird. Bei Fahrzeuggeschwindigkeiten, die kleiner als V1 sind (d.h. bei Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28, die größer als das vorbestimmte Drehzahlverhältnis an dem mechanischen Punkt MP sind), steuert der elektronische Controller 60 den Motor/Generator A, um als ein Generator zu fungieren, so dass zugelassen wird, dass das dritte Element 34 relativ zu der Drehrichtung des Eingangselements 24 rückwärts umlaufen kann, wobei die Rotation des dritten Elements 34 verzögert und elektrische Leistung absorbiert wird, die der Motor/Generator B verwenden kann, wenn ihm befohlen wird, als ein Motor zu arbeiten, oder die in der Batterie 62 gespeichert wird. Der mechanische Punkt MP tritt auf, wenn das Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28 ein vorbestimmtes Drehzahlverhältnis ist, das der Fahrzeuggeschwindigkeit V1 gemäß dem Drehmomentvervielfachungsverhältnis der ersten Achsantriebs-Zahnradanordnung 50A und der Kraftmaschinen-Drehzahl ES bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit V1 entspricht. Es ist zu verstehen, dass das Drehzahlverhältnis an dem mechanischen Punkt MP nur durch die Anzahl der Zähne an dem ersten und dem dritten Element 30, 34 des Differenzialzahnradsatzes 16 bestimmt ist, aber die genaue Lage des mechanischen Punkts MP entlang der horizontalen Achse 82 nicht nur durch die Anzahl der Zähne an dem ersten und dritten Element 30, 34 bestimmt ist, sondern auch durch die Drehzahl des Eingangselements 24 (d.h. die Kraftmaschinen-Drehzahl ES). Daher wird eine Zunahme der Drehzahl des Eingangselements 24 die Lagen des mechanischen Punkts MP zu einer höheren Fahrzeuggeschwindigkeit verschieben, und umgekehrt wird eine Verringerung der Drehzahl des Eingangselements 24 den mechanischen Punkt MP zu einer niedrigeren Fahrzeuggeschwindigkeit verschieben.
Bei Fahrzeuggeschwindigkeiten, die größer als V1 sind (und Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28, die kleiner als das vorbestimmte Drehzahlverhältnis an dem mechanischen Punkt MP sind), steuert der elektronische Controller 60 den Motor/Generator A, um als ein Motor zu fungieren, wobei er das dritte Element 34 vorwärts rotiert (d.h. in der gleichen Drehrichtung wie das Eingangselement 24), wobei dem dritten Element 34 mechanische Leistung zugeführt wird, die aus elektrischer Energie, die zumindest teilweise durch den Generator C zugeführt wird, umgewandelt wird, die wiederum durch die Abgasenergie zugeführt wird, die durch die Abgasexpansionseinrichtung T in elektrische Leistung umgewandelt wird. Weil in dem Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung Abgaswärme bei Fahrzeuggeschwindigkeiten von V1 bis zu, aber nicht einschließlich, der Fahrzeuggeschwindigkeit V2, das heißt bei Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28 in dem Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung, und gleich oder kleiner als das vorbestimmte Drehzahlverhältnis an dem mechanischen Punkt MP als die letztendliche Leistungsquelle für den Motor/Generator A verwendet wird, braucht der Motor/Generator B nicht gesteuert werden, um während des Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung bei diesen Drehzahlverhältnissen als ein Generator zu fungieren, und verzögert so nicht den Vorwärtsantrieb der zweiten Antriebsachse 40B. Somit wird eine Leistungsschleife vermieden, die ansonsten erfordern würde, dass der Motor/Generator B eine Rotation der zweiten Achse 40B verzögerte. Wenn elektrische Leistung von der Batterie 62 verwendet wird, um dem Motor/Generator A Leistung zuzuführen, wird dieser Betrag an Leistung um den durch den Generator C zugeführten Betrag reduziert.
Bei Fahrzeuggeschwindigkeit V2 wird die erste Kupplung C1 eingerückt, während die Kupplung C2 eingerückt bleibt, wodurch der Betriebsmodus mit festem Übersetzungsverhältnis bewirkt wird, so dass die Kraftmaschine E, die derart gesteuert ist, dass sie eingeschaltet ist, die erste Antriebsachse 40A mit einem Drehzahlverhältnis antreibt, das durch die erste Achsantriebs-Zahnradanordnung 50A bestimmt ist.
Der elektronische Controller 60 kann auch den Hybridantriebsstrang 12 derart steuern, dass er einen rein elektrischen Betriebsmodus mit einer einzigen Achse oder einen rein elektrischen Betriebsmodus mit Allradantrieb oder einem Reihen-Hybridbetriebsmodus mit einer einzigen Achse herstellt. Während des rein elektrischen Betriebsmodus mit einer einzigen Achse steuert der elektronische Controller 60 die Kraftmaschine E derart, dass sie ausgeschaltet ist, den Generator C und den Motor/Generator A, dass sie ausgeschaltet (d.h. nicht mit Leistung beaufschlagt) sind, und die Kupplung C2, dass sie ausgerückt ist, während der Motor/- Generator B als ein Motor arbeitet, der elektrische Leistung von der Batterie 62 verwendet. Während des rein elektrischen Betriebsmodus mit Allradantrieb steuert der elektronische Controller 60 die Kraftmaschine E derart, dass sie ausgeschaltet ist, den Generator C, dass er ausgeschaltet ist, die Bremse B1, dass sie eingerückt ist, die Kupplung C1, dass sie ausgerückt ist, und die Kupplung C2, dass sie eingerückt ist, während die Motoren/Generatoren A und B als Motoren arbeiten, die elektrische Leistung von der Batterie 62 verwenden. Während des Reihen-Hybridbetriebsmodus mit einer einzigen Achse steuert der Controller 60 die Kraftmaschine E derart, dass sie eingeschaltet ist, die Kupplung C1, dass sie eingerückt ist, und die Bremse B1 und die Kupplung C2, dass sie ausgerückt sind, während der Motor/Generator A gesteuert ist, um als ein Generator zu fungieren, der durch die Kraftmaschinen-Kurbelwelle 26 angetrieben ist, und der Generator C gesteuert ist, um als ein Generator zu fungieren, wobei die Drehwelle 22 benutzt wird, die durch das Kraftmaschinenabgas 18 in der Abgasexpansionseinrichtung T angetrieben ist, um elektrische Leistung zu erzeugen, die an den Motor/Generator B geliefert wird, der gesteuert ist, um als ein Motor zu fungieren.
1 ist ein Hybridfahrzeug 10 mit Leistungsverzweigung, da mechanische Leistung von der Kraftmaschine E durch den Hybridantriebsstrang 12 in Leistung, die durch den Differenzialzahnradsatz 16 und die erste Achsantriebs-Zahnradanordnung 50A auf eine Antriebsachse 40A übertragen wird, und Leistung, die durch Motoren/Generatoren A und B auf eine Antriebsachse 40B übertragen wird, verzweigt werden kann. Das heißt, ein Bruchteil der Leistung von der Kraftmaschine E kann durch den Motor/Generator A in Elektrizität umgewandelt und dem Motor/- Generator B zugeführt werden, um eine Antriebsachse 40B zu drehen. Der Hybridantriebsstrang 12 in 1 weist einen das Übersetzungsverhältnis steuernden Motor/Generator A und einen weiteren Motor/Generator B auf, der direkt mit einer Antriebsachse 40B verzahnt ist, und ist in der Lage, in einem Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung zu arbeiten, wie in 2 gezeigt ist, wobei die Drehzahl AS des das Übersetzungsverhältnis steuernden Motors/Generators A eine Linearkombination der Drehzahl ES der Kraftmaschine E und der Drehzahl S28 des Ausgangselements 28 ist (die selbst proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit ist) und die Drehzahl BS des anderen Motors/Generators B direkt proportional zu der Fahrzeuggeschwindigkeit ist.
Es ist festzustellen, dass die Vorteile der Verwendung einer Abgasexpansionseinrichtung T zur Beaufschlagung eines Generators C mit Leistung, der dann den Motor/Generator A mit Leistung beaufschlagt, um das dritte Element 34 anzutreiben, während eines Teils eines Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung, auch auf andere Hybridfahrzeuganordnungen, wie etwa das Hybridfahrzeug 110 von 3, angewandt werden kann. Das Hybridfahrzeug 110 weist einen Hybridantriebsstrang 112 mit einem Two-Mode-Hybridgetriebe 114 auf, das nur eine Achse 40A antreibt. Das Hybridgetriebe 114 umfasst einen zweiten Differenzialzahnradsatz 116, der ein erstes Element 130, ein zweites Element 132 und ein drittes Element 134 aufweist. In einer Ausführungsform ist der zweite Differenzialzahnradsatz116 ein einfacher Planetenradsatz, und das erste Element 130 ist ein Hohlradelement, das zweite Element 132 ist ein Trägerelement und das dritte Element 134 ist ein Sonnenradelement.
Das erste Element 130 ist durch selektive Einrückung der ersten Kupplung C1 selektiv zur Rotation in Einklang mit dem dritten Element 34 verbindbar. Das erste Element 130 ist durch Einrückung der ersten Bremse B1 selektiv festgelegt (d.h. an dem stationären Element 70 gehalten). Das zweite Element 132 ist durch ein Verbindungselement 170 ständig zur Rotation im Einklang mit dem zweiten Element 32 verbunden. Das zweite Element 132 ist auch ständig zur Rotation in Einklang mit dem Ausgangselement 28 verbunden. Das dritte Element 134 ist zur Rotation in Einklang mit dem Rotor des Motors/Generators B verbunden. Es ist kein elektrisches Antriebsmodul 46 vorgesehen, und die zweite Achse und das zweite Paar Räder (in 3 nicht gezeigt) sind nicht angetrieben.
Der Hybridantriebsstrang 112 ist durch den elektronischen Controller 60 gesteuert, um mehrere verschiedene Betriebsmodi herzustellen. Zwei Betriebsmodi des Hybridantriebsstrangs 112 werden nun unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. 4 ist ein Diagramm, das Drehzahlen von ausgewählten Komponenten des Hybridantriebsstrangs 112 auf der vertikalen Achse 80 über Fahrzeuggeschwindigkeit auf der horizontalen Achse 82 zeigt. Bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten, wie im Anschluss an das Anfahren des Fahrzeugs, bleibt der Motor E in der Regel bis zu irgendeiner Fahrzeuggeschwindigkeit, wie etwa 40 km/h (25 Meilen pro Stunde), aber nicht darauf beschränkt, ausgeschaltet. Da der Generator C nicht verfügbar ist, wenn die Kraftmaschine E ausgeschaltet ist, sind die Kurven der Kraftmaschinen-Drehzahl ES und der Drehzahl des Motors/Generators A in 4 bei diesen niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten nicht dargestellt. Es ist festzustellen, dass in allen Betriebsmodi der Hybridantriebsstrang 112 auch die notwendige elektrische Leistung für Fahrzeugnebenaggregate, wie Lampen, Audiosystem usw., liefert.
Ein Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung wird bei Fahrzeuggeschwindigkeiten unterhalb der Fahrzeuggeschwindigkeit V1 und entsprechenden Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28 hergestellt. Während des Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung ist die Bremse B1 eingerückt, die Kupplung C1 ist ausgerückt und die Kraftmaschine E ist eingeschaltet. Ein erster mechanischer Punkt MP1 tritt bei einem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28 auf, das der Fahrzeuggeschwindigkeit V1 in 4 bei gegebener Drehzahl S28 des Ausgangselements 28 und Drehzahl ES des Eingangselements 24 entspricht. An dem ersten mechanischen Punkt MP1 ist der Rotor des Motors/- Generators A stationär, wie durch die Drehzahlkurve AS des Motors/Generators A angegeben ist. Bei Drehzahlverhältnissen, die größer als das Drehzahlverhältnis an dem ersten mechanischen Punkt MP1 sind, d.h. bei Fahrzeuggeschwindigkeiten, die kleiner als V1 sind, fungiert der Motor/Generator A als ein Generator und der Motor/Generator B ist gesteuert, um als ein Motor zu fungieren.
Ein Schalten aus dem Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung in einen Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung erfolgt bei dem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis des ersten mechanischen Punkts MP1 durch Einrücken der Kupplung C1 und Ausrücken der Bremse B1. In dem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung, d.h. bei Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28, die kleiner als das Drehzahlverhältnis an dem ersten mechanischen Punkt MP1 sind, ist der Motor/Generator A gesteuert, um als ein Motor zu fungieren, und der Motor/Generator B ist gesteuert, um als ein Generator zu fungieren, bei Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28, die dem Bereich von Fahrzeuggeschwindigkeiten entsprechen, die größer als Geschwindigkeit V1 und bis zu, aber nicht einschließlich Geschwindigkeit V3 sind. Bei einem zweiten vorbestimmten Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28, das der Fahrzeuggeschwindigkeit V3 entspricht, tritt ein zweiter mechanischer Punkt MP2 auf. An dem zweiten mechanischen Punkt ist die Drehzahl eines Rotors des Motors/Generators B stationär, wie durch Kurve BS angegeben ist, die an dem zweiten mechanischen Punkt MP2 einen Drehzahlwert von Null aufweist. In der Ausführungsform von 3 kann entweder der Motor/Generator A oder der Motor/Generator B verwendet werden, um in dem Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung das Drehzahlverhältnis zu steuern. Ohne die Verwendung der Batterie 62 oder des ersten Generators C und in Abwesenheit von anderen signifikanten elektrischen Lasten muss die elektrische Leistung von einem der zwei mit den Differenzialzahnradsätzen 16 und 116 verbundenen Motoren/Generatoren A und B, der als ein Generator wirkt, die elektrische Leistung ausgleichen, die von dem anderen der zwei mit den Differenzialzahnradsätzen 16 und 116 verbundenen Motoren/Generatoren, der als ein Motor wirkt, verbraucht wird.
Während des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung bei Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28 zwischen dem mechanischen Punkt MP1 und dem mechanischen Punkt MP2 können die Motoren/Generatoren A und B zusammenarbeiten, um das Drehzahlverhältnis zu steuern. Sowohl das Vorwärtsdrehmoment, das auf die Differenzialzahnradsätze 16 und 116 durch den Motor/Generator A, der als ein Motor wirkt, aufgebracht wird, als auch das Verzögerungsrehmoment, das auf die Differenzialzahnradsätze 16 und 116 durch den Motor/Generator B, der als ein Generator wirkt, aufgebracht wird, stellen ein Reaktionsdrehmoment bereit, das zulässt, dass Vorwärtsdrehmoment, das auf das Eingangselement 24 aufgebracht wird, dazu führt, dass durch das Ausgangselement 28 Vorwärtsdrehmoment auf das erste Zahnrad 52A der ersten Achsantriebs-Zahnradanordnung 50A aufgebracht wird. Jedoch bei Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement 24 zu dem Ausgangselement 28, die kleiner als das zweite vorbestimmte Drehzahlverhältnis sind, das an dem zweiten mechanischen Punkt MP2 auftritt (d.h. bei Fahrzeuggeschwindigkeiten, die größer als Fahrzeuggeschwindigkeit V3 in 4 sind), wird der Motor/Generator B gesteuert, um als ein Motor zu arbeiten, und der Motor/- Generator A kann nicht als ein Generator wirken, um elektrische Leistung an den Motor/Generator B, der als ein Motor wirkt, zu liefern, ohne der das Übersetzungsverhältnis steuernden Wirkung des Motors/Generators B, der als ein Motor wirkt, entgegenzuwirken. Das Rückwärtsdrehmoment, das auf die Differenzialzahnradsätze 16 und 116 durch den Motor/Generator B, der als ein Motor wirkt, in der Rückwärtsdrehrichtung aufgebracht wird, stellt ein Reaktionsdrehmoment bereit, um zuzulassen, dass Vorwärtsdrehmoment vom dem Eingangselement 24 auf das Ausgangselement 28 übertragen werden kann, aber Verzögerungsdrehmoment, das durch den Motor/Generator A, der als ein Generator wirkt, um den Motor/Generator B zu versorgen, auf die Differenzialzahnradsätze 16 und 116 aufgebracht werden würde, würde zusätzliches Drehmoment von dem dritten Motor/Generator B benötigen, wobei dessen Last und Verluste erhöht werden würden. Dementsprechend wird der Generator C stattdessen dazu verwendet, den Motor/Generator B mit Leistung zu beaufschlagen, um bei Fahrzeuggeschwindigkeiten, die größer als V3 in 4 sind, als ein Motor zu fungieren, während der zweite Motor/Generator A gesteuert ist, um mit reduzierter Last, negativem Drehmoment und Verlusten frei zu laufen oder Strom zu erzeugen.

Claims

Hybridantriebsstrang (12; 112), umfassend: einen Turbinengenerator (C), der eine Welle (22) aufweist; ein Hybridgetriebe (14; 114) mit Leistungsverzweigung, das aufweist: ein Eingangselement (24); ein Ausgangselement (28); einen das Übersetzungsverhältnis steuernden Motor/Generator (A), der steuerbar ist, um ein Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28) zu verändern; und wobei der Turbinengenerator (C) mit dem das Übersetzungsverhältnis steuernden Motor/Generator (A) in elektrischer Verbindung steht, um den das Übersetzungsverhältnis steuernden Motor/Generator (A) elektrisch mit Leistung zu beaufschlagen, wenn der das Übersetzungsverhältnis steuernde Motor/Generator (A) während eines Betriebsmodus des Hybridgetriebes (14; 114) mit Leistungsverzweigung als ein Motor fungiert.
Hybridantriebsstrang (12; 112) nach Anspruch 1, wobei der Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung ein Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung ist; wobei der Hybridantriebsstrang (12; 112) einen mechanischen Punkt (MP1) aufweist, an dem der das Übersetzungsverhältnis steuernde Motor/Generator (A) während des Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung bei einem vorbestimmten Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28) stationär ist; wobei der das Übersetzungsverhältnis steuernde Motor/Generator (A) gesteuert ist, um während des Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung bei Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28), die größer als das vorbestimmte Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28) sind, als ein Generator zu fungieren; und wobei der das Übersetzungsverhältnis steuernde Motor/Generator (A) gesteuert ist, um während des Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung bei Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28), die kleiner als oder gleich wie das vorbestimmte Drehzahlverhältnis sind, als ein Motor oder eine Bremse, die durch den Turbinengenerator (C) mit Leistung beaufschlagt wird, zu fungieren.
Hybridantriebsstrang (12) nach Anspruch 2, wobei das Hybridgetriebe (14) mit Leistungsverzweigung einen Differenzialzahnradsatz (16) umfasst, der ein erstes Element (30), ein zweites Element (32) und ein drittes Element (34) aufweist; wobei das Eingangselement (24) verbunden ist, um in Einklang mit dem ersten Element (30) zu rotieren, das Ausgangselement (28) verbunden ist, um in Einklang mit dem zweiten Element (32) zu rotieren, und der das Übersetzungsverhältnis steuernde Motor/Generator (A) mit dem dritten Element (34) zur Rotation in Einklang mit diesem verbunden ist; und ferner umfassend: eine erste Bremse (B1), die selektiv einrückbar ist, um das erste Element (30) stationär zu halten; eine erste Kupplung (C1), die selektiv einrückbar ist, um das zweite Element (32) zur Rotation in Einklang mit dem dritten Element (34) zu verbinden; eine zweite Kupplung (C2), die selektiv einrückbar ist, um das Ausgangselement (28) mit der Achsantriebs-Zahnradanordnung (50A) zu verbinden; wobei die erste Bremse (B1) und die zweite Kupplung (C2) eingerückt sind, die erste Kupplung (C1) ausgerückt ist, und der das Übersetzungsverhältnis steuernde Motor/Generator (A) gesteuert ist, um in einem rein elektrischen Betriebsmodus als ein Motor zu fungieren; wobei die zweite Kupplung (C2) eingerückt ist und die erste Bremse (B1) und die erste Kupplung (C1) ausgerückt sind, und der Turbinengenerator (C) elektrische Leistung an den das Übersetzungsverhältnis steuernden Motor/Generator (A) liefert, der in dem Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung als ein Motor fungiert; und wobei die erste Kupplung (C1) und die zweite Kupplung (C2) eingerückt sind, die erste Bremse (B1) ausgerückt ist, und die Kraftmaschine (E) in einem Betriebsmodus mit festem Drehzahlverhältnis eingeschaltet ist.
Hybridantriebsstrang (12) nach Anspruch 2, ferner umfassend: eine erste Antriebsachse (40A) und eine zweite Antriebsachse (40B); wobei das Ausgangselement (28) antriebstechnisch mit der ersten Antriebsachse (40A) verbindbar ist; einen zusätzlichen Motor/Generator (B), der antriebstechnisch mit der zweiten Antriebsachse (40B) verbunden und mechanisch von dem Hybridgetriebe (14) und der ersten Antriebsachse (40A) getrennt ist; wobei der das Übersetzungsverhältnis steuernde Motor/Generator (A) und der zusätzliche Motor/Generator (B) in einem Betriebsmodus mit Allradantrieb als Motoren fungieren.
Hybridantriebsstrang (12; 112) nach Anspruch 1, wobei das Hybridgetriebe (14; 114) einen Differenzialzahnradsatz (16) mit einem ersten Element (30), einem zweiten Element (32) und einem dritten Element (34) aufweist; wobei das Ausgangselement (28) mit dem zweiten Element (32) zur Rotation in Einklang mit diesem verbunden ist; und wobei der das Übersetzungsverhältnis steuernde Motor/Generator (A) mit dem dritten Element (34) zur Rotation in Einklang mit diesem verbunden ist.
Hybridantriebsstrang (112) nach Anspruch 5, wobei der Differenzialzahnradsatz (16) ein erster Differenzialzahnradsatz ist; und ferner umfassend: einen zweiten Differenzialzahnradsatz (116), der ein erstes Element (130), ein zweites Element (132) und ein drittes Element (134) aufweist; wobei das Eingangselement (24) mit dem ersten Element (30) des ersten Differenzialzahnradsatzes (16) zur Rotation in Einklang mit diesem verbunden ist; einen Motor/Generator (B), der mit dem dritten Element (134) des zweiten Differenzialzahnradsatzes (116) zur Rotation in Einklang mit diesem verbunden ist; ein Verbindungselement (170), das das zweite Element (32) des ersten Differenzialzahnradsatzes (16) mit dem zweiten Element (132) des zweiten Differenzialzahnradsatzes (116) zur Rotation in Einklang miteinander verbindet; eine erste Kupplung (C1), die selektiv einrückbar ist, um das erste Element (130) des zweiten Differenzialzahnradsatzes (116) mit dem dritten Element (34) des ersten Differenzialzahnradsatzes (16) zur Rotation in Einklang miteinander zu verbinden; und eine erste Bremse (B1), die selektiv einrückbar ist, um das erste Element (130) des zweiten Differenzialzahnradsatzes (116) stationär zu halten.
Hybridantriebsstrang (112) nach Anspruch 6, wobei das erste Element (130) des zweiten Differenzialzahnradsatzes (116) ein Hohlradelement ist, das zweite Element (132) des zweiten Differenzialzahnradsatzes (116) ein Trägerelement ist, und das dritte Element (134) des zweiten Differenzialzahnradsatzes (116) ein Sonnenradelement ist.
Hybridantriebsstrang (112) nach Anspruch 6, wobei der Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung ein Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung ist; wobei der Hybridantriebsstrang (112) einen ersten mechanischen Punkt (MP1) aufweist, an dem der Motor/Generator (A), der mit dem dritten Element (34) des ersten Differenzialzahnradsatzes (16) verbunden ist, bei einem ersten vorbestimmten Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28) stationär ist; wobei der Hybridantriebsstrang (12; 112) an dem ersten mechanischen Punkt (MP1) von einem Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung in den Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung übergeht; wobei der Hybridantriebsstrang (12; 112) einen zweiten mechanischen Punkt (MP2) aufweist, an dem der das Übersetzungsverhältnis steuernde Motor/Generator (A) während des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung bei einem zweiten vorbestimmten Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28) stationär ist; und wobei zumindest einer der Motoren/Generatoren (A, B) gesteuert ist, um als ein Motor zu fungieren, der durch den Turbinengenerator (C) mit Leistung beaufschlagt ist, der während des Betriebsmodus mit kombinierter Leistungsverzweigung bei zumindest manchen Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28), die kleiner als das zweite vorbestimmte Drehzahlverhältnis sind, als ein Generator fungiert.
Hybridantriebsstrang (12; 112) für ein Fahrzeug (10; 110), umfassend: eine Kraftmaschine (E); eine Abgasexpansionseinrichtung (T), die eine drehbare Welle (20) aufweist, die durch Abgas von der Kraftmaschine (E) angetrieben ist; einen Generator (C), der mit einer drehbaren Welle (22) der Abgasexpansionseinrichtung (T) verbunden und durch diese angetrieben ist; ein Getriebe (14; 114), das ein drehbares Eingangselement (24), das mit der Kraftmaschine (E) funktional verbunden ist, ein drehbares Ausgangselement (28) und zumindest einen Differenzialzahnradsatz (16) aufweist, der das Eingangselement (24) und das Ausgangselement (28) funktional verbindet; einen ersten Motor/Generator (A) und einen zweiten Motor/Generator (B), von denen zumindest einer verbunden ist, um in Einklang mit einem Element (34) des zumindest einen Differenzialzahnradsatzes (16) zu rotieren; einen elektronischen Controller (60), der mit der Kraftmaschine (E), mit dem Generator (C) und mit dem ersten und dem zweiten Motor/Generator (A, B) funktional verbunden ist; und wobei der elektronische Controller (60) einen Prozessor (64) aufweist, der einen gespeicherten Algorithmus ausführt, durch den der elektronische Controller (60) den Generator (C) steuert, um als ein Generator zu fungieren, der elektrische Leistung an einen von dem ersten und zweiten Motor/Generator (A, B) liefert, der gesteuert ist um während eines Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung als ein Motor zu fungieren;
Hybridantriebsstrang (12; 112) nach Anspruch 9, wobei der Betriebsmodus mit Leistungsverzweigung ein Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung ist; wobei der Hybridantriebsstrang (12; 112) einen mechanischen Punkt (MP1) aufweist, an dem der erste Motor/Generator (A) während des Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung bei einem vorbestimmten Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28) stationär ist; wobei der erste Motor/Generator (A) gesteuert ist, um während des Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung bei Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28), die größer als das vorbestimmte Drehzahlverhältnis von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28) sind, als ein Generator zu fungieren; und wobei der erste Motor/Generator (A) gesteuert ist, um während des Betriebsmodus mit Eingangsleistungsverzweigung als ein Motor oder eine Bremse zu fungieren, der bzw. die durch den Generator (C), der als ein Generator fungiert, bei Drehzahlverhältnissen von dem Eingangselement (24) zu dem Ausgangselement (28), die kleiner als oder gleich wie das vorbestimmte Drehzahlverhältnis sind, mit Leistung beaufschlagt wird.