DE102016008167A1

DE102016008167A1 - Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung sowie Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102016008167A1
Application number: DE102016008167.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hoffmann; Markus Störmer; Karl JÄGLE
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-07-02
Filing date: 2016-07-02
Publication date: 2018-01-04
Anticipated expiration: 2036-07-03
Also published as: US20180001759A1; DE102016008167B4; CN107554278A; US10632834B2; CN107554278B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung (5) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einem ersten Antriebsaggregat (7), einem zweiten Antriebsaggregat (8) und einem Planetengetriebe (9), über das das erste Antriebsaggregat (7) und das zweite Antriebsaggregat (8) mit einer antreibbaren Achse (2) des Kraftfahrzeugs (1) wirkverbindbar sind. Dabei ist vorgesehen, dass das erste Antriebsaggregat (7) und die antreibbare Achse (2) mit dem Planetengetriebe (9) wirkverbindbar oder wirkverbunden und das zweite Antriebsaggregat (8) sowie ein ein Nebenaggregat (20) aufweisender Nebentrieb (18) permanent mit dem Planetengetriebe (9) wirkverbunden sind, wobei der Nebentrieb (18) ein drittes Antriebsaggregat (21) aufweist, das zumindest zeitweise mit dem Nebenaggregat (20) gekoppelt ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug (1) mit einer Antriebseinrichtung (5) sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (5).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem ersten Antriebsaggregat, einem zweiten Antriebsaggregat und einem Planetengetriebe, über das das erste Antriebsaggregat und das zweite Antriebsaggregat mit einer antreibbaren Achse des Kraftfahrzeugs wirkverbindbar sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung.
Die Antriebseinrichtung dient dem Antreiben des Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Antriebseinrichtung verfügt über das erste Antriebsaggregat, über das zweite Antriebsaggregat und über das Planetengetriebe. Die beiden Antriebsaggregate können grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Beispielsweise liegt das erste Antriebsaggregat in Form einer Brennkraftmaschine und das zweite Antriebsaggregat als elektrische Maschine vor, sodass die Antriebseinrichtung als Hybridantriebseinrichtung ausgestaltet ist.
Die beiden Antriebsaggregate, nämlich das erste Antriebsaggregat und das zweite Antriebsaggregat, sind über das Planetengetriebe mit der antreibbaren Achse des Kraftfahrzeugs wirkverbindbar. Das bedeutet, dass die antreibbare Achse des Kraftfahrzeugs entweder allein mittels des ersten Antriebsaggregats, allein mittels des zweiten Antriebsaggregats oder aber sowohl mit dem ersten als auch dem zweiten Antriebsaggregat angetrieben werden kann. An der antreibbaren Achse ist wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs vorgesehen, welches mittels der Antriebseinrichtung antreibbar ist. Vorzugsweise sind der Achse jedoch mehrere Räder zugeordnet, welche jeweils von der Antriebseinrichtung antreibbar sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Antriebseinrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere eine hohe Energieeffizienz sowie eine hohe Flexibilität aufweist.
Die wird erfindungsgemäß mit einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass das erste Antriebsaggregat und die antreibbare Achse mit dem Planetengetriebe wirkverbindbar oder wirkverbunden und das zweite Antriebsaggregat sowie ein ein Nebenaggregat aufweisender Nebentrieb permanent mit dem Planetengetriebe wirkverbunden sind, wobei der Nebentrieb ein drittes Antriebsaggregat aufweist, das zumindest zeitweise mit dem Nebenaggregat gekoppelt ist.
Das erste Antriebsaggregat und die antreibbare Achse sind beispielsweise jeweils mit dem Planetengetriebe wirkverbindbar, beispielsweise mit Hilfe einer Schaltkupplung. Alternativ können das erste Antriebsaggregat und/oder die antreibbare Achse permanent mit dem Planetengetriebe wirkverbunden beziehungsweise mit ihm gekoppelt sein. Darunter ist zu verstehen, dass das erste Antriebsaggregat und/oder die antreibbare Achse permanent mit einem Element des Planetengetriebes drehfest gekoppelt sind/ist, insbesondere starr.
Das zweite Antriebsaggregat ist stets permanent mit dem Planetengetriebe wirkverbunden. Das bedeutet, dass es starr mit dem Planetengetriebe gekoppelt ist, also insbesondere keine Schaltkupplung zwischen ihm und dem Planetengetriebe vorliegt. Der Nebentrieb oder das Nebenaggregat kann ebenfalls starr an das Planetengetriebe angebunden sein oder alternativ über eine schaltbare oder regelbare Übersetzung. Beispielsweise weist der Nebentrieb selbst wenigstens ein Schaltelement auf, mittels welchem das Nebenaggregat mit dem Planetengetriebe wahlweise gekoppelt oder von ihm entkoppelt wird. Der Nebentrieb ist bevorzugt an einem Abtrieb des Planetengetriebes angebunden, auch eine Anbindung an andere Elemente des Planetengetriebes ist, jedoch möglich. Die Anbindung des zweiten Antriebsaggregats und/oder des Nebentriebs an das Planetengetriebe kann unmittelbar oder mittelbar über ein weiteres Getriebe, beispielsweise ein Zahnradgetriebe, vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist das zweite Antriebsaggregat permanent und unmittelbar mit dem Planetengetriebe wirkverbunden, während das Nebenaggregat über das weitere Getriebe permanent, jedoch lediglich mittelbar mit dem Planetengetriebe wirkverbunden ist.
Der Nebentrieb weist das Nebenaggregat sowie das dritte Antriebsaggregat auf. Das dritte Antriebsaggregat liegt beispielsweise in Form einer elektrischen Maschine vor. Das dritte Antriebsaggregat ist nun zumindest zeitweise mit dem Nebenaggregat gekoppelt, steht also mit diesem in drehfester Verbindung. Hierzu ist beispielsweise zwischen dem dritten Antriebsaggregat und dem Nebenaggregat eine Schaltkupplung vorgesehen, wobei in einer ersten Schaltstellung der Schaltkupplung das dritte Antriebsaggregat mit dem Nebenaggregat gekoppelt ist und in einer zweiten Schaltstellung vorzugsweise vollständig von ihm entkoppelt ist.
Sofern die Rede davon ist, dass der Nebentrieb permanent mit dem Planetengetriebe wirkverbunden sein soll, gilt dies entweder für das dritte Antriebsaggregat, das Nebenaggregat oder beide. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass das Planetengetriebe permanent mit dem dritten Antriebsaggregat gekoppelt ist, das Nebenaggregat jedoch von dem dritten Antriebsaggregat und mithin dem Planetengetriebe entkoppelt werden kann, insbesondere mittels der erwähnten Schaltkupplung.
Umgekehrt ist es selbstverständlich möglich, dass das Planetengetriebe permanent mit dem Nebenaggregat gekoppelt ist, und dass das dritte Antriebsaggregat von dem Nebenaggregat und mithin dem Planetengetriebe entkoppelbar ist, wiederum vorzugsweise mit Hilfe der Schaltkupplung. Ebenfalls kann es vorgesehen sein, dass sowohl das dritte Antriebsaggregat als auch das Nebenaggregat permanent miteinander und mit dem Planetengetriebe gekoppelt sind.
Das Planetengetriebe weist wenigstens einen Planetenradsatz, insbesondere genau einen Planetenradsatz oder mehrere Planetenradsätze auf. In letzterem Fall kann das Planetengetriebe auch als Mehrfachplanetengetriebe oder als Koppelplanetengetriebe bezeichnet werden. Ein solches Mehrfachplanetengetriebe liegt beispielsweise in Form eines Ravigneaux-Satzes oder eines Lepelletier-Getriebes vor.
Die Antriebseinrichtung beziehungsweise die ihr zugeordneten Elemente, insbesondere das erste Antriebsaggregat, das zweite Antriebsaggregat, der Nebentrieb einschließlich des Nebenaggregats und des dritten Antriebsaggregats, sowie das Planetengetriebe sind bevorzugt in einem gemeinsamen Bauraum oder sogar in einem gemeinsamen Motorgehäuse angeordnet. Auf diese Art und Weise lässt sich ein großer Funktionsumfang mit einem vergleichsweise geringen Bauraum realisieren, weil die Antriebseinrichtung sehr kompakt ist. Das Nebenaggregat ist beispielsweise eine Strömungsmaschine, insbesondere ein Verdichter, besonders bevorzugt ein Klimakompressor. Letzterer dient zum Beispiel der Klimatisierung eines Fahrzeuginnenraums des Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Fahrgastraums des Kraftfahrzeugs.
Die beschriebene Ausgestaltung der Antriebseinrichtung ist besonders vorteilhaft, falls das erste Antriebsaggregat als Brennkraftmaschine und das zweite Antriebsaggregat als elektrische Maschine ausgestaltet ist. So fällt bei der Brennkraftmaschine ein höheres Schleppmoment an als für die elektrische Maschine. Im Idealfall kann sogar davon ausgegangen werden, dass das Schleppmoment der elektrischen Maschine nahezu null ist. Entsprechend ist es aus Gründen der Energieeffizienz der Antriebseinrichtung sinnvoll, die Brennkraftmaschine in Form des ersten Antriebsaggregats entkoppelbar von dem Planetengetriebe auszuführen, wozu beispielsweise eine erste Schaltkupplung vorgesehen ist. Das zweite Antriebsaggregat in Form der elektrischen Maschine kann dagegen permanent mit dem Planetengetriebe wirkverbunden sein, ohne dass sich dies nachteilig auf die Effizienz auswirkt.
Die Zuordnung des dritten Antriebsaggregats zu dem Nebentrieb hat den Vorteil, dass beispielsweise das Nebenaggregat allein mittels des dritten Antriebsaggregats antreibbar ist, also ohne Verwendung des ersten Antriebsaggregats und/oder des zweiten Antriebsaggregats. Auch kann es vorgesehen sein, das erste Antriebsaggregat, insbesondere falls es als Brennkraftmaschine ausgestaltet ist, mittels des Nebentriebs beziehungsweise des diesem zugeordneten dritten Antriebsaggregats zu starten. Das bedeutet, dass das erste Antriebsaggregat mit Hilfe des dritten Antriebsaggregats auf eine Mindestdrehzahl geschleppt wird.
Mit dem dritten Antriebsaggregat wird insoweit ein externes Drehmoment bereitgestellt und an dem ersten Antriebsaggregat angelegt, sodass die Drehzahl des ersten Antriebsaggregats in Richtung der Mindestdrehzahl erhöht wird. Unter der Mindestdrehzahl des ersten Antriebsaggregats ist dabei eine Drehzahl zu verstehen, ab welcher das erste Antriebsaggregat auch ohne das externe Drehmoment, insoweit also selbsttätig, betrieben, insbesondere weiter in Richtung höherer Drehzahlen beschleunigt werden kann.
Vorzugsweise ist das dritte Antriebsaggregat, insbesondere hinsichtlich seiner Leistung und mithin auch seiner Baugröße, kleiner ausgelegt als das erste Antriebsaggregat und/oder das zweite Antriebsaggregat. Vorzugsweise beträgt die maximale Leistung des dritten Antriebsaggregats höchstens 5%, höchstens 10%, höchstens 15%, höchstens 20% oder höchstens 25% der maximalen Leistung des zweiten Antriebsaggregats. Besonders bevorzugt ist das dritte Antriebsaggregat, falls sowohl das zweite Antriebsaggregat als auch das dritte Antriebsaggregat als elektrische Maschinen ausgestaltet sind, mit derselben Spannung betreibbar wie das zweite Antriebsaggregat. Beispielsweise sind hierzu das zweite Antriebsaggregat und das dritte Antriebsaggregat an ein Hochvoltbordnetz des Kraftfahrzeugs angeschlossen. Die Spannungslage des dritten Antriebsaggregats entspricht somit vorzugsweise der des zweiten Antriebsaggregats. Auch unterschiedliche Spannungslagen können jedoch realisiert sein.
Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Antriebsaggregat über eine erste Schaltkupplung und die antreibbare Achse über eine zweite Schaltkupplung mit dem Planetengetriebe wirkverbindbar sind. Die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung können jeweils in wenigstens zwei Schaltzuständen vorliegen, nämlich in einem ersten Schaltzustand, in welchem sie vollständig geöffnet sind, sodass kein Drehmoment über sie übertragen wird, und in einem zweiten Schaltzustand, in welchem sie zumindest teilweise geschlossen, insbesondere vollständig geschlossen sind, sodass ein Drehmoment, insbesondere das gesamte an der Schaltkupplung anliegende Drehmoment, über die jeweilige Schaltkupplung übertragen wird. Besonders bevorzugt sind die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung in ihrem zweiten Schaltzustand jeweils vollständig geschlossen, sodass in diesem Fall das erste Antriebsaggregat beziehungsweise die antreibbare Achse im Wesentlichen starr mit dem Planetengetriebe gekoppelt ist.
Sowohl das erste Antriebsaggregat als auch die antreibbare Achse können insoweit vollständig von dem Planetengetriebe entkoppelt werden, sodass die jeweilige Wirkverbindung zwischen ihnen und dem Planetengetriebe unterbrochen ist. Durch entsprechendes Einstellen der Schaltkupplungen kann also die Wirkverbindung zwischen dem ersten Antriebsaggregat und dem Planetengetriebe einerseits und die Wirkverbindung zwischen der antreibbaren Achse und dem Planetengetriebe andererseits wahlfrei hergestellt und unterbrochen werden. Besonders bevorzugt sind auch die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung in dem gemeinsamen Bauraum beziehungsweise dem gemeinsamen Motorgehäuse der Antriebseinrichtung angeordnet.
Durch entsprechendes Einstellen der ersten Schaltkupplung kann auf das Planetengetriebe ein Drehmoment allein von dem ersten Antriebsaggregat, allein von dem zweiten Antriebsaggregat oder gemeinsam von beiden Antriebsaggregaten bewirkt werden, wobei dieses Drehmoment positiv oder negativ sein kann. Unter dem positiven Drehmoment ist dabei ein Drehmoment zu verstehen, welches auf eine Beschleunigung zumindest eines Elements des Planetengetriebes und/oder antreibbaren Achse gerichtet ist, während das negative Drehmoment eine Verzögerung, also eine Verringerung einer Drehzahl, bewirkt.
Das auf das Planetengetriebe aufgebrachte Drehmoment kann nun – bei wenigstens teilweise geschlossener zweiter Schaltkupplung – zumindest teilweise der antreibbaren Achse zur Verfügung gestellt werden. Zudem kann ein Teil des Drehmoments zum Antreiben des Nebentriebs, also des Nebenaggregats und/oder des dritten Antriebsaggregats, verwendet werden. Ist dagegen die zweite Schaltkupplung vollständig geöffnet, so ist die Wirkverbindung zwischen dem Planetengetriebe und der antreibbaren Achse unterbrochen. In diesem Fall kann beispielsweise das aufgebrachte Drehmoment zum Antreiben des Nebentriebs oder zur Erzeugung von elektrischer Energie mittels des als elektrische Maschine ausgestalteten zweiten Antriebsaggregats dienen. In letzterem Fall wird das zweite Antriebsaggregat über das Planetengetriebe von dem ersten Antriebsaggregat angetrieben. Ebenfalls kann es selbstverständlich vorgesehen sein, dass das dritte Antriebsaggregat als Generator betrieben und mittels des ersten Antriebsaggregats angetrieben wird.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das erste Antriebsaggregat über die erste Schaltkupplung mit einem Hohlrad des Planetengetriebes wirkverbindbar ist. Die Wirkverbindung des ersten Antriebsaggregats mit dem Hohlrad kann bei geschlossener erster Schaltkupplung starr und unmittelbar vorliegen. Das bedeutet, dass bei geschlossener erster Schaltkupplung das Hohlrad des Planetengetriebes dieselbe Drehzahl aufweist wie das erste Antriebsaggregat.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die antreibbare Achse über die zweite Schaltkupplung mit einem Planetenradträger des Planetengetriebes wirkverbindbar ist, wobei an dem Planetenradträger wenigstens ein Planetenrad drehbar gelagert ist, das einerseits mit dem Hohlrad und andererseits mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes kämmt. Beispielsweise ist eine Zwischenwelle vorgesehen, welche mit der antreibbaren Achse starr und permanent wirkverbunden ist, beispielsweise über ein Getriebe beziehungsweise eine Getriebestufe.
Die Zwischenwelle ist nun über die zweite Schaltkupplung mit dem Planetenradträger des Planetengetriebes wirkverbindbar, insbesondere unmittelbar und starr wirkverbindbar. Analog zu den vorstehenden Ausführungen bedeutet dies, dass die Zwischenwelle bei geschlossener zweiter Schaltkupplung dieselbe Drehzahl aufweist wie der Planetenradträger. Selbstverständlich kann die antreibbare Achse auch unmittelbar, also ohne die Zwischenwelle, mit dem Planetenradträger wirkverbindbar sein.
Das Planetengetriebe weist eine übliche Ausgestaltung auf, verfügt also über das Hohlrad, den Planetenradträger und das Sonnenrad. An dem Planetenradträger ist das wenigstens eine Planetenrad drehbar gelagert, wobei vorzugsweise eine Mehrzahl von Planetenrädern an dem Planetenradträger gelagert ist. Das Planetenrad beziehungsweise die Planetenräder kämmen jeweils einerseits mit dem Hohlrad und andererseits mit dem Sonnenrad.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das zweite Antriebsaggregat mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes wirkverbunden ist. Die Wirkverbindung zwischen dem zweiten Antriebsaggregat und dem Sonnenrad ist bevorzugt starr und unmittelbar. Das bedeutet, dass das Sonnenrad stets dieselbe Drehzahl aufweist wie das zweite Antriebsaggregat beziehungsweise umgekehrt.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Nebentrieb mit dem Planetenradträger wirkverbunden ist. Die Wirkverbindung zwischen dem Nebentrieb und dem Planetenträger ist üblicherweise starr und permanent. Während der Nebentrieb unmittelbar mit dem Planetenträger wirkverbunden sein kann, liegt vorzugsweise eine mittelbare Wirkverbindung über ein Getriebe beziehungsweise eine Getriebestufe vor. Der Nebentrieb ist also über dieses Getriebe starr und permanent mit dem Planetenradträger wirkverbunden, sodass die Drehzahl des Nebentriebs stets in einem bestimmten Verhältnis zu der Drehzahl des Planetenradträgers steht.
Es wird erneut darauf hingewiesen, dass unter der permanenten Wirkverbindung zwischen dem Planetengetriebe und mithin dem Planetenradträger einerseits und dem Nebentrieb andererseits eine permanente Wirkverbindung zwischen dem Planetengetriebe und dem dritten Antriebsaggregat und/oder dem Nebenaggregat verstanden werden kann, sodass das dritte Antriebsaggregat oder das Nebenaggregat auch von dem Planetengetriebe entkoppelbar sein kann, beispielsweise mit Hilfe einer entsprechenden Schaltkupplung.
Eine bevorzugte weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass mittels einer dritten Schaltkupplung der Planetenradträger bezüglich des Hohlrads festsetzbar ist. Auch die dritte Schaltkupplung kann analog zu den vorstehenden Ausführungen für die erste Schaltkupplung und die zweite Schaltkupplung wenigstens zwei Schaltzustände aufweisen, nämlich den ersten Schaltzustand, in welchem sie vollständig geöffnet ist, und dem zweiten Schaltzustand, in welchem sie wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, geschlossen ist. Besonders bevorzugt ist also bei geschlossener dritter Schaltkupplung der Planetenradträger bezüglich des Hohlrads vollständig festgesetzt beziehungsweise der Planetenradträger starr mit dem Hohlrad gekoppelt.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinrichtung, insbesondere einer Antriebseinrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Antriebseinrichtung ein erstes Antriebsaggregat, ein zweites Antriebsaggregat und ein Planetengetriebe, über das das erste Antriebsaggregat und das zweite Antriebsaggregat mit einer antreibbaren Achse des Kraftfahrzeugs wirkverbindbar sind, aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass das erste Antriebsaggregat und die antreibbare Achse mit dem Planetengetriebe wirkverbindbar oder wirkverbunden und das zweite Antriebsaggregat sowie ein ein Nebenaggregat aufweisender Nebentrieb permanent mit dem Planetengetriebe wirkverbunden sind, wobei der Nebentrieb ein drittes Antriebsaggregat aufweist, das zumindest zeitweise mit dem Nebenaggregat gekoppelt ist.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs sowie der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Kraftfahrzeug als auch die Antriebseinrichtung können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Es kann in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass ein weiteres Antriebsaggregat mit einer weiteren antreibbaren Achse des Kraftfahrzeugs wirkverbindbar oder wirkverbunden ist. Das weitere Antriebsaggregat ist beispielsweise eine elektrische Maschine. Diese ist mit der von der vorstehend beschriebenen antreibbaren Achse verschiedenen weiteren antreibbaren Achse gekoppelt oder koppelbar. Die Wirkverbindung zwischen dem weiteren Antriebsaggregat und der weiteren antreibbaren Achse kann unmittelbar vorgesehen sein, sodass also die weitere antreibbare Achse stets dieselbe Drehzahl aufweist wie das weitere Antriebsaggregat. Selbstverständlich kann jedoch zwischen dem weiteren Antriebsaggregat und der weiteren antreibbaren Achse ein Getriebe vorgesehen sein, die Wirkverbindung also lediglich mittelbar vorliegen.
Die Erfindung betrifft schließlich ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung, insbesondere einer Antriebseinrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Antriebseinrichtung ein erstes Antriebsaggregat, ein zweites Antriebsaggregat und ein Planetengetriebe, über das das erste Antriebsaggregat und das zweite Antriebsaggregat mit einer antreibbaren Achse des Kraftfahrzeugs wirkverbindbar sind, aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass das erste Antriebsaggregat und die antreibbare Achse mit dem Planetengetriebe wirkverbindbar oder wirkverbunden und das zweite Antriebsaggregat sowie ein ein Nebenaggregat aufweisender Nebentrieb permanent mit dem Planetengetriebe wirkverbunden sind, wobei der Nebentrieb ein drittes Antriebsaggregat aufweist, das zumindest zeitweise mit dem Nebenaggregat gekoppelt wird.
Erneut wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen, gemäß welchen die Antriebseinrichtung sowie das Verfahren zu ihrem Betreiben weitergebildet sein können.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Antriebseinrichtung.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs 1 mit zwei Achsen 2 und 3, wobei jeder der Achsen 2 und 3 mehrere Räder 4 zugeordnet sind. Beide Achsen 2 und 3 sind als antreibbare Achsen ausgestaltet. Zu diesem Zweck ist der Achse 2 eine Antriebseinrichtung 5 zugeordnet, während an der zweiten Achse 3 eine weitere Antriebseinrichtung 6 vorgesehen ist. Die Antriebseinrichtung 5 verfügt über ein erstes Antriebsaggregat 7, ein zweites Antriebsaggregat 8 sowie ein Planetengetriebe 9. Über das Planetengetriebe 9 sind die Antriebsaggregate 7 und 8 mit der Achse 2 und entsprechend ihren Rädern 4 wirkverbindbar.
Das Planetengetriebe 9 weist ein Hohlrad 10, einen Planetenradträger 11 sowie ein Sonnenrad 12 auf. An dem Planetenradträger 11 ist wenigstens ein Planetenrad 13 drehbar gelagert, welches einerseits mit dem Hohlrad 10 und andererseits mit dem Sonnenrad 12 kämmt. Über eine erste Schaltkupplung 14 ist das Hohlrad 10 mit dem ersten Antriebsaggregat 7 wirkverbindbar. Die erste Schaltkupplung 14 kann dabei wenigstens zwei Schaltzustände aufweisen, nämlich einen ersten Schaltzustand, in welchem sie vollständig geöffnet ist, also kein Drehmoment überträgt, und einen zweiten Schaltzustand, in welchem sie teilweise geschlossen ist, insbesondere vollständig geschlossen ist, sodass ein Drehmoment zwischen dem ersten Antriebsaggregat 7 und dem Planetengetriebe 9, insbesondere dem Hohlrad 10, übertragen wird.
Zusätzlich zu der ersten Schaltkupplung 14 ist eine zweite Schaltkupplung 15 vorgesehen, über die das Planetengetriebe 9, insbesondere der Planetenradträger 11, mit der Achse 2 wirkverbindbar ist. Insbesondere ist mittels der zweiten Schaltkupplung 15 eine Wirkverbindung zwischen dem Planetenradträger 11 und einer Zwischenwelle 16 wahlfrei hergestellt oder unterbrochen. Die Zwischenwelle 16 wiederum ist starr und permanent mit der Achse 2 beziehungsweise deren Rädern 4 wirkverbunden, beispielsweise über eine Getriebestufe 17. Das zweite Antriebsaggregat 8 schließlich ist starr und permanent mit dem Sonnenrad 12 wirkverbunden.
Weiterhin weist die Antriebseinrichtung 5 einen Nebentrieb 18 auf. Dieser ist vorzugsweise starr und permanent mit dem Planetenradträger 11 wirkverbunden. Diese Wirkverbindung kann unmittelbar vorliegen, sodass also der Nebentrieb 18 stets dieselbe Drehzahl aufweist wie der Planetenradträger 11. Bevorzugt liegt die Wirkverbindung jedoch über eine Getriebestufe 19 vor, sodass sich zwischen dem Planetenradträger 11 und dem Nebentrieb 18 ein bestimmtes Drehzahlverhältnis einstellt. Der Nebentrieb 18 weist beispielsweise wenigstens ein Nebenaggregat 20 sowie ein drittes Antriebsaggregat 21 auf. Das Nebenaggregat 20 und das dritte Antriebsaggregat 21 können starr miteinander sowie mit dem Planetengetriebe 9 beziehungsweise dem Planetenradträger 11 gekoppelt sein. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Nebenaggregat 20 oder das dritte Antriebsaggregat 21 von dem jeweils anderen sowie dem Planetengetriebe 9 entkoppelbar ist. Hierzu kann eine weitere Schaltkupplung vorgesehen sein.
Die Antriebseinrichtung 1 weist weiterhin eine dritte Schaltkupplung 22 auf, mittels welcher der Planetenradträger 11 bezüglich des Hohlrads 10 festsetzbar ist. Das zweite Antriebsaggregat 8 ist mit einem Energiespeicher 23 elektrisch verbunden, welcher zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie dient. Der Energiespeicher 23 ist vorzugsweise als Hochvolt-Energiespeicher ausgebildet, wobei die elektrische Spannung des Energiespeichers 23 vorzugsweise höher ist als die eines Bordnetzenergiespeichers 24, der zusätzlich zur Versorgung weiterer Komponenten des Kraftfahrzeugs 1 mit elektrischer Energie vorgesehen sein kann.
An den Energiespeicher 23 kann auch das dritte Antriebsaggregat 21, welches ebenfalls vorzugsweise in Form einer elektrischen Maschine vorliegt, angeschlossen sein. Im Rahmen der hier beispielhaft dargestellten Ausführungsform des Kraftfahrzeugs 1 kann es zudem vorgesehen sein, dass ein weiteres Antriebsaggregat 25 der weiteren Antriebseinrichtung 6 elektrisch angeschlossen ist. Das Antriebsaggregat 25 kann unmittelbar oder mittelbar über ein Getriebe 26 mit der zweiten Achse 3 beziehungsweise deren Rädern 4 wirkverbunden sein. Mit Hilfe des Antriebsaggregats 25 ist insoweit die Achse 3 beziehungsweise ihre Räder 4 direkt antreibbar, sodass die Achse 3 als angetriebene Achse vorliegt.
Selbstverständlich ist die hier dargestellte Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs 1 rein beispielhaft zu verstehen. So kann beispielsweise die Antriebseinrichtung 5 der Achse 3 und umgekehrt die Antriebseinrichtung 6 der Achse 2 zugeordnet sein. In einer weiteren Ausgestaltung kann die Antriebseinrichtung 6 beziehungsweise das Antriebsaggregat 25 mitsamt dem Getriebe 26 entfallen. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung 5 ein viertes Antriebsaggregat zugeordnet ist, welches beispielsweise als weitere elektrische Maschine vorliegt. Das vierte Antriebsaggregat kann mit dem Planetengetriebe 9 wirkverbunden sein, insbesondere mit dem Hohlrad 10 oder dem Planetenradträger 11. Die Wirkverbindung ist dabei vorzugsweise starr und permanent ausgestaltet.
Eine derartige Ausgestaltung des Kraftfahrzeugs 1 beziehungsweise der Antriebseinrichtung 5 ermöglicht die Realisierung einer umfangreichen Funktionalität bei gleichzeitig sehr geringem Bauraum. Dies wird insbesondere durch die Zuordnung des Nebentriebs 18 zu der Antriebseinrichtung 5 und dessen Anbindung an das Planetengetriebe 9 erzielt. Selbstverständlich kann neben dem hier dargestellten Nebenaggregat 20 des Nebentriebs 18 wenigstens ein weiteres Nebenaggregat vorliegen, welches vorzugsweise ebenfalls dem Nebentrieb 18 zugeordnet ist und mithin ebenfalls mit dem Planetengetriebe 9 starr und permanent wirkverbunden sein kann, insbesondere ebenfalls mit dem Planetenradträger 11. Weiterhin kann das weitere Nebenaggregat auch von dem Nebentrieb 18 separat an das Planetengetriebe 9 angebunden sein, vorzugsweise ebenfalls an den Planetenradträger 11. Dies kann über eine weitere Getriebestufe vorgesehen sein, welche dieselbe Übersetzung wie die Getriebestufe 19 oder eine von dieser Übersetzung verschiedene Übersetzungen aufweisen kann.
Das Nebenaggregat 20 liegt bevorzugt als Strömungsmaschine vor, beispielsweise als Klimakompressor einer Klimaanlage für einen Innenraum des Kraftfahrzeugs 1. Das weitere Nebenaggregat kann ebenfalls als Strömungsmaschine vorliegen, beispielsweise als Vakuumpumpe für einen Bremskraftverstärker.
Um die Effizienz der Antriebseinrichtung 5 weiter zu verbessern, kann zudem ein Wärmespeicher vorgesehen sein, in welchem von dem ersten Antriebsaggregat 7 und/oder von dem zweiten Antriebsaggregat 8 erzeugte Wärme zwischengespeichert werden kann. Diese zwischengespeicherte Wärme kann beispielsweise bei einem auf ein Abstellen des Kraftfahrzeugs 1 folgenden Kaltstart zur schnelleren Erwärmung des ersten Antriebsaggregats 7 herangezogen werden, sodass diese schneller seine Betriebstemperatur erreicht. Die in dem Wärmespeicher zwischengespeicherte Wärme kann zudem zur Klimatisierung des Fahrzeuginnenraums herangezogen werden. Der Wärmespeicher kann dabei grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein. Besonders bevorzugt liegt er als Latent Wärmespeicher vor, weist also ein Phasenwechselmaterial auf.

Claims

Antriebseinrichtung (5) für ein Kraftfahrzeug (1) mit einem ersten Antriebsaggregat (7), einem zweiten Antriebsaggregat (8) und einem Planetengetriebe (9), über das das erste Antriebsaggregat (7) und das zweite Antriebsaggregat (8) mit einer antreibbaren Achse (2) des Kraftfahrzeugs (1) wirkverbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebsaggregat (7) und die antreibbare Achse (2) mit dem Planetengetriebe (9) wirkverbindbar oder wirkverbunden und das zweite Antriebsaggregat (8) sowie ein ein Nebenaggregat (20) aufweisender Nebentrieb (18) permanent mit dem Planetengetriebe (9) wirkverbunden sind, wobei der Nebentrieb (18) ein drittes Antriebsaggregat (21) aufweist, das zumindest zeitweise mit dem Nebenaggregat (20) gekoppelt ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebsaggregat (7) über eine erste Schaltkupplung (14) und die antreibbare Achse (2) über eine zweite Schaltkupplung (15) mit dem Planetengetriebe (9) wirkverbindbar sind.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebsaggregat (7) über die erste Schaltkupplung (14) mit einem Hohlrad (10) des Planetengetriebes (9) wirkverbindbar ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die antreibbare Achse (2) über die zweite Schaltkupplung (15) mit einem Planetenradträger (11) des Planetengetriebes (9) wirkverbindbar ist, wobei an dem Planetenradträger (11) wenigstens ein Planetenrad (13) drehbar gelagert ist, das einerseits mit dem Hohlrad (10) und andererseits mit einem Sonnenrad (12) des Planetengetriebes (9) kämmt.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Antriebsaggregat (8) mit dem Sonnenrad (12) des Planetengetriebes (9) wirkverbunden ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebentrieb (18) mit dem Planetenradträger (11) wirkverbunden ist.
Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer dritten Schaltkupplung (22) der Planetenradträger (11) bezüglich des Hohlrads (10) festsetzbar ist.
Kraftfahrzeug (1) mit einer Antriebseinrichtung (5), insbesondere einer Antriebseinrichtung (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (5) ein erstes Antriebsaggregat (7), ein zweites Antriebsaggregat (8) und ein Planetengetriebe (9), über das das erste Antriebsaggregat (7) und das zweite Antriebsaggregat (8) mit einer antreibbaren Achse (2) des Kraftfahrzeugs (1) wirkverbindbar sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebsaggregat (7) und die antreibbare Achse (2) mit dem Planetengetriebe (9) wirkverbindbar oder wirkverbunden und das zweite Antriebsaggregat (8) sowie ein ein Nebenaggregat (20) aufweisender Nebentrieb (18) permanent mit dem Planetengetriebe (9) wirkverbunden sind, wobei der Nebentrieb (18) ein drittes Antriebsaggregat (21) aufweist, das zumindest zeitweise mit dem Nebenaggregat (20) gekoppelt ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiteres Antriebsaggregat (25) mit einer weiteren antreibbaren Achse (3) des Kraftfahrzeugs (1) wirkverbindbar oder wirkverbunden ist.
Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (5), insbesondere einer Antriebseinrichtung (5) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (5) ein erstes Antriebsaggregat (7), ein zweites Antriebsaggregat (8) und ein Planetengetriebe (9), über das das erste Antriebsaggregat (7) und das zweite Antriebsaggregat (8) mit einer antreibbaren Achse (2) des Kraftfahrzeugs (1) wirkverbindbar sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Antriebsaggregat (7) und die antreibbare Achse (2) mit dem Planetengetriebe (9) wirkverbindbar oder wirkverbunden und das zweite Antriebsaggregat (8) sowie ein ein Nebenaggregat (20) aufweisender Nebentrieb (18) permanent mit dem Planetengetriebe (9) wirkverbunden sind, wobei der Nebentrieb (18) ein drittes Antriebsaggregat (21) aufweist, das zumindest zeitweise mit dem Nebenaggregat (20) gekoppelt wird.