DE102016114919A1 - Aktivgetriebe für Hybrid-Fahrzeuge - Google Patents

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Abstract

Aktivgetriebe für Hybrid-Fahrzeuge, welches umfasst: a) eine erste Planetenradsatzgruppe (1) mit einem ersten Sonnenrad (S1), einem ersten Planetenradsatz (P1) und einem ersten Hohlrad (H1); b) eine zweite Planetenradsatzgruppe (2) mit zwei verschieden großen Sonnenrädern (S2, S3), zwei an zwei miteinander verbundenen Planetenträgern angeordneten zweiten und dritten Planetenradsätzen (P2, P3) und einem zweiten Hohlrad (H2); c) eine elektrische Maschine (EM); d) eine mit dem ersten Planetenträger verbundene Antriebswelle (4) mit einer schaltbaren Trennkupplung (K0) zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine (VKM); e) eine Mehrzahl von Schaltelementen (B1, K1, K2, K3) und f) eine Abtriebswelle (5), die mit dem zweiten Hohlrad (H2) der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) verbunden ist. Die Schaltelemente umfassen eine schaltbare Bremse (B1) und drei Kupplungen (K1, K2, K3), wobei eine erste Kupplung (K1) zwischen den Planetenträgern der beiden Planetenradsatzgruppen (1, 2) angeordnet ist, wobei eine zweite Kupplung (K2) zwischen dem ersten Hohlrad (H1) der ersten Planetenradsatzgruppe (1) und dem zweiten Sonnenrad (S2) der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) angeordnet ist, wobei eine dritte Kupplung (K3) zwischen dem ersten Hohlrad (H1) der ersten Planetenradsatzgruppe (1) und dem dritten Sonnenrad (S3) der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) angeordnet ist und wobei die schaltbare Bremse (B1) auf das erste Sonnenrad (S1) der ersten Planetenradsatzgruppe (1) wirkt. Die elektrische Maschine (EM) ist in einem festen Drehzahlverhältnis mit der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) verbunden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Aktivgetriebe für Hybrid-Fahrzeuge, die von einer Verbrennungskraftmaschine im Verbund mit einer elektrischen Maschine angetrieben werden sowie ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Aktivgetriebes. Die elektrische Maschine ist im Aktivgetriebe integriert und arbeitet gemeinsam mit der Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges als Fahrzeugantrieb. Durch die elektrische Maschine grenzt sich das Aktivgetriebe von konventionellen Fahrzeuggetrieben ab, die in verbrennungsmotorischen Fahrzeugen eingesetzt werden.
  • Das der Erfindung zugrundeliegende Aktivgetriebe für Hybrid-Fahrzeuge umfasst a) eine erste Planetenradsatzgruppe mit einem Sonnenrad, einem auf einem Planetenträger angeordneten Planetenradsatz und einem Hohlrad, b) eine zweite Planetenradsatzgruppe mit zwei verschieden großen Sonnenrädern, zwei an zwei miteinander verbundenen Planetenträgern angeordneten Planetenradsätzen und einem mit den beiden Planetenradsätzen zusammenwirkenden Hohlrad, c) eine elektrische Maschine d) eine mit dem ersten Planetenträger verbundene Antriebswelle mit einer schaltbaren Trennkupplung zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine, e) eine Mehrzahl von Schaltelementen und f) eine Abtriebswelle, die mit dem Hohlrad der zweiten Planetenradsatzgruppe verbunden ist.
  • Das Aktivgetriebe mit der vorstehend erläuterten Getriebestruktur ermöglicht unterschiedliche Betriebsmodi. Es ermöglicht einen nachfolgend als „VKM-Solo-Betrieb“ bezeichneten alleinigen Fahrzeugantrieb durch die Verbrennungskraftmaschine (VKM) und einen als „EM-Solo-Betrieb“ bezeichneten alleinigen Fahrzeugantrieb durch die elektrische Maschine. In einem als „eCVT-Betrieb“ bezeichneten Modus erfolgt der Fahrzeugantrieb gemeinsam durch die Verbrennungskraftmaschine und die elektrische Maschine, wobei die Getriebeübersetzung stufenlos ist. In einem als „Parallelhybrid-Betrieb“ bezeichneten Modus erfolgt der Fahrzeugantrieb ebenfalls gemeinsam durch die Verbrennungskraftmaschine und die elektrische Maschine, wobei die Getriebeübersetzung allerdings nicht stufenlos ist. Der Parallelhybrid-Betrieb ist bei mittleren und hohen Fahrgeschwindigkeiten möglich und kann aus dem VKM-Solo-Betrieb durch das Zuschalten der elektrischen Maschine aktiviert werden.
  • Ein Aktivgetriebe mit der gleichen Anzahl an Antriebsmaschinen und Planetenradsatzgruppen zur Realisierung der genannten Betriebsmodi ist aus der Praxis bekannt. Jedoch weisen diese Aktivgetriebe jeweils eine andere Struktur auf, wodurch die Anzahl der Gänge, die durch Schaltkombinationen der Schaltelemente realisiert werden können, die in der Praxis gestellten Anforderungen noch nicht im vollen Umfang erfüllen.
  • Daneben sind beispielsweise aus DE 10 2005 022 011 A1 Aktivgetriebe für Hybrid-Fahrzeuge bekannt, deren Getriebestruktur zwei elektrische Maschinen notwendig macht. Nachteilig sind der erhöhte Platzbedarf und der durch die Integration einer zweiten elektrischen Maschine bedingte technische Aufwand.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Aktivgetriebe für Hybrid-Fahrzeuge anzugeben, das unter Beibehaltung eines kompakten Aufbaus mit nur einem elektrischen Antrieb ausgestattet ist und sich dadurch auszeichnet, dass im VKM-Solo-Betrieb, im EM-Solo-Betrieb und im Parallelhybrid-Betrieb eine große Zahl von Gängen mit unterschiedlichen Übersetzungen realisiert werden können.
  • Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Aktivgetriebe für Hybrid-Fahrzeuge nach Anspruch 1.
  • Das erfindungsgemäße Aktivgetriebe weist die eingangs erläuterte Getriebestruktur auf. Erfindungsgemäß umfassen die Schaltelemente eine schaltbare Bremse und drei Kupplungen, wobei eine erste Kupplung in einer Verbindung zwischen den Planetenträgern der beiden Planetenradsatzgruppen angeordnet ist, wobei eine zweite Kupplung in einer Verbindung zwischen dem Hohlrad der ersten Planetenradsatzgruppe und einem Sonnenrad, vorzugsweise dem kleineren Sonnenrad, der zweiten Planetenradsatzgruppe angeordnet ist, wobei eine dritte Kupplung in einer Verbindung zwischen dem Hohlrad der ersten Planetenradsatzgruppe und dem anderen Sonnenrad, vorzugsweise dem größeren Sonnenrad, der zweiten Planetenradsatzgruppe angeordnet ist und wobei die schaltbare Bremse auf das Sonnenrad der ersten Planetenradsatzgruppe wirkt. Die erfindungsgemäße Getriebestruktur des Aktivgetriebes umfasst somit fünf im Getriebe eingebaute Schaltelemente inklusive der Trennkupplung, durch deren Betätigung der Antrieb der Verbrennungskraftmaschine zum Getriebe bzw. Triebstrang zuschaltbar ist. Die elektrische Maschine ist in einem festen Drehzahlverhältnis mit der zweiten Planetenradsatzgruppe verbunden. Dabei sind zwischen der elektrischen Maschine und der zweiten Planetenradsatzgruppe keine Schaltungen oder Kupplungen vorgesehen. Bevorzugt ist die elektrische Maschine mit einem Sonnenrad der zweiten Planetenradsatzgruppe, und zwar vorzugsweise mit dem größeren Sonnenrad der zweiten Planentenradsatzgruppe in einem festen Drehzahlverhältnis gekoppelt. Somit kann die die elektrische Maschine als Antrieb, im Freilauf, als Generator oder auch als Bremse genutzt werden.
  • Die Planetenträger der zweiten Planetenradsatzgruppe können auch als gemeinsamer Planetenträger ausgebildet sein. Ebenso kann das zweite Hohlrad aus zwei miteinander verbundenen Hohlrädern gebildet werden.
  • Bevorzugt ist zwischen der elektrischen Maschine und der zweiten Planetenradsatzgruppe ein Getriebe angeordnet. Das Getriebe ist zweckmäßigerweise ein Untersetzungsgetriebe.
  • Für einen alleinigen Fahrzeugantrieb durch die Verbrennungskraftmaschine (VKM-Solo-Betrieb) können durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Aktivgetriebes sechs Gänge (G1 bis G6) mit unterschiedlichen Getriebeübersetzungen realisiert werden, wobei in den ersten beiden Gängen (G1, G2) die elektrische Maschine erfindungsgemäß als Bremse arbeitet und im dritten Gang bis sechsten Gang (G3 bis G6) die elektrische Maschine ausgeschaltet ist. Beim Betrieb als Bremse wird die Drehzahl der elektrischen Maschine durch eine Regelung auf einem niedrigen Niveau gehalten, so dass der mit der elektrischen Maschine verbundene Teil der zweiten Planetenradsatzgruppe festgehalten wird. Eine mechanische Bremse, die zusätzlich im Getriebe eingebaut werden müsste, ist nicht notwendig.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass einer der dritten bis sechsten Gänge (G3 bis G6) als Direktgang ausgelegt ist, der die Drehzahl der Verbrennungsmaschine in einem Übersetzungsverhältnis von eins (i = 1) an die Abtriebswelle weiterleitet. Der Direktgang lässt sich durch eine Schaltkombination der Schaltelemente realisieren, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die schaltbaren Kupplungen geschlossen werden und die schaltbare Bremse nicht wirksam ist.
  • Für einen alleinigen Fahrzeugantrieb durch die elektrische Maschine (EM-Solo-Betrieb) sind erfindungsgemäß drei reinelektrische Gänge (E1 bis E3) mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen vorgesehen. Zur Realisierung des EM-Solo-Betriebs ist die Trennkupplung geöffnet und die erste schaltbare Kupplung zwischen den Planetenträgern der beiden Planetenradsatzgruppen aktiv.
  • Einer der drei reinelektrischen Gänge (E1 bis E3) kann als Direktgang ausgelegt sein, der die ggf. von einem Untersetzungsgetriebe untersetzte Drehzahl der elektrischen Maschine im Aktivgetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von eins (i = 1) weiterleitet. Der Direktgang lässt sich im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre dadurch realisieren, dass die schaltbaren Kupplungen zwischen dem Hohlrad der ersten Planetenradsatzgruppe und den beiden Sonnenrädern der zweiten Planetenradsatzgruppe geschlossen werden.
  • Für einen gemeinsamen Fahrzeugantrieb durch eine Verbrennungskraftmaschine und die elektrische Maschine in Verbindung mit einer stufenlosen Getriebeübersetzung (eCVT-Betrieb) sind zwei Gänge vorgesehen, wobei in jedem Gang ein Generatorbetrieb der elektrischen Maschine und ein Motorbetrieb der elektrischen Maschine möglich ist. Durch die Getriebestruktur kann das Aktivgetriebe in zwei leistungsverzweigten Betriebszuständen arbeiten, wobei der eine Modus speziell für das Anfahren und für niedrige Geschwindigkeiten und der andere Modus für das Fahren bei mittlerer Geschwindigkeit ausgelegt ist. Da in jedem eCVT-Gang der generatorische und der motorische Betrieb der elektrischen Maschine möglich ist, kann die Fahrzeugbatterie mit großer Flexibilität aufgeladen bzw. entladen werden. In den beiden eCVT-Gängen ist auch ein sogenannter „Geared-Neutral“-Betrieb möglich. In diesem Betrieb geht die Getriebeübersetzung gegen unendlich, so dass das Fahrzeug bei laufender Verbrennungskraftmaschine still stehen kann ohne dass die Trennkupplung geöffnet werden muss. Im beschriebenen eCVT-Betrieb ist die Bremse aktiv und außerdem ist die schaltbare Kupplung in der Verbindung zwischen dem Hohlrad der ersten Planetenradsatzgruppe und dem Sonnenrad der zweiten Planetenradsatzgruppe, mit dem die elektrische Maschine in einem festen Drehzahlverhältnis gekoppelt ist, geöffnet.
  • Für den Parallelhybrid-Betrieb, bei dem der Fahrzeugantrieb gemeinsam durch die Verbrennungskraftmaschine und die elektrische Maschine mit einer in Stufen vorgegebenen Getriebeübersetzung erfolgt, sind im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre vier Gänge möglich. In dem Parallelhybrid-Betrieb ist eine Lastpunktanhebung bzw. eine Lastpunktverschiebung möglich. Dabei kann der Parallelhybrid-Betrieb aus dem VKM-Solo-Betrieb, bei dem das Fahrzeug ausschließlich durch die Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird durch Zuschalten der elektrischen Maschine aktiviert werden. Die Zuschaltung erfolgt aus dem dritten bis sechsten VKM-Gang (G3 bis G6). Die Gänge können durch unterschiedliche Schaltkombinationen der Schaltelemente realisiert werden. Ein erfindungswesentlicher Gesichtspunkt ist, dass im Parallelhybrid-Betrieb in jeder Schaltkombination nur eines der Schaltelemente geöffnet bzw. nicht aktiv ist. Hierdurch verbessert sich der Wirkungsgrad des Getriebes.
  • Die erste Planetenradsatzgruppe des erfindungsgemäßen Aktivgetriebes ist als einfaches Planetengetriebe ausgebildet und weist ein Sonnenrad, mehrere – vorzugsweise drei – auf einem Planetenträger angeordnete vorzugsweise einfache Planetenräder und ein Hohlrad auf. Die zweite Planetenradsatzgruppe umfasst zwei verschieden große Sonnenräder, zwei an miteinander verbundenen Planetenradträgern angeordnete Planetenradsätze und ein mit den beiden Planetenradsätzen zusammenwirkendes Hohlrad. Ein erster Planetenradsatz der zweiten Planetenradsatzgruppe weist zweckmäßig mehrere – vorzugsweise drei – zweckmäßigerweise einfache Planetenräder auf, die mit dem Hohlrad und einem ersten Sonnenrad der beiden Sonnenräder kämmen. Der zweite Planetenradsatz der Planetenradsatzgruppe weist mehrere – vorzugsweise drei – Doppelplaneten aus jeweils zwei miteinander kämmenden Planetenrädern auf, wobei ein Planetenrad der Doppelplaneten mit dem zweiten Sonnenrad der beiden Sonnenräder kämmt und das andere Planetenrad der Doppelplaneten mit dem Hohlrad kämmt. Die zweite Planetenradsatzgruppe kann insbesondere als Ravigneaux-Planetenradsatzgruppe ausgebildet sein.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert: Es zeigen schematisch
  • 1 die Getriebestruktur eines Aktivgetriebes für Hybridfahrzeuge,
  • 2a eine funktionsgleiche und in konstruktiver Hinsicht vorteilhafte Ausgestaltung des Aktivgetriebes, mit einer Ravigneaux-Planetenradsatzgruppe,
  • 2b eine perspektivische Ansicht der Ravigneaux-Planetenradsatzgruppe,
  • 3 eine Schaltmatrix für den Betrieb des in den 1 und 2 dargestellten Aktivgetriebes in verschiedenen Betriebsmodi.
  • Das in den 1 und 2a dargestellte Aktivgetriebe ist für Hybridfahrzeuge bestimmt, die von einer Verbrennungskraftmaschine VKM im Verbund mit einer elektrischen Maschine EM angetrieben werden. Die elektrische Maschine EM ist im Aktivgetriebe integriert und arbeitet gemeinsam mit der Verbrennungskraftmaschine VKM des Fahrzeuges als Fahrzeugantrieb.
  • Das Aktivgetriebe umfasst eine erste Planetenradsatzgruppe 1 mit einem ersten Sonnenrad S1, einem auf einem ersten Planetenträger angeordneten ersten Planetenradsatz P1 und einem ersten Hohlrad H1 sowie einer zweiten Planetenradsatzgruppe 2 mit zwei verschieden großen Sonnenrädern S2, S3, zwei an zwei miteinander verbundenen Planetenradträgern angeordnete zweiten und dritten Planetenradsätze P2, P3 und ein mit den beiden Planetenradsätzen P2, P3 zusammenwirkenden zweiten Hohlrad H2. Der zweite Planetenradsatz P2 in der zweiten Planetenradsatzgruppe 2 weist drei einfache Planetenräder auf, die mit dem zweiten Hohlrad H2 und dem zweiten Sonnenrad S2 kämmen. Der dritte Planetenradsatz P3 weist gemäß der Darstellung in 1 drei Doppelplaneten aus jeweils zwei miteinander kämmenden Planetenrädern 10, 11 auf, wobei ein Planetenrad 10 der Doppelplaneten mit dem dritten Sonnenrad S3 kämmt und das andere Planetenrad 11 der Doppelplaneten mit dem zweiten Hohlrad H2 in Wirkverbindung steht.
  • Im Ausführungsbeispiel der 2a ist die zweite Planetenradsatzgruppe 2 als Ravigneaux-Planetenradsatzgruppe ausgebildet. Die 2b zeigt eine perspektivische Darstellung einer solchen Ravigneaux-Planetenradsatzgruppe. Er weist in an sich bekannter Weise ein kleines Sonnenrad S2 und ein zusätzliches großes Sonnenrad S3, drei lange Planetenräder 12 und drei kurze Planetenräder 13 sowie ein Hohlrad H2 auf. Die langen Planetenräder 12 sind im Ravigneaux-Satz mit dem großen Sonnenrad S3 und den kurzen Planetenrädern 13 des kleinen Sonnenrads S2 gleichzeitig im Eingriff. Die Besonderheit der Ravigneaux-Planetenradsatzgruppe ist ein gemeinsamer Planetenträger, wodurch eine kompakte Bauweise ermöglicht wird.
  • Das in den 1 und 2a dargestellte Aktivgetriebe umfasst ferner eine elektrische Maschine EM, die unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes 3 in einem festen Drehzahlverhältnis mit der zweiten Planetenradsatzgruppe 2 verbunden ist. Sie ist in den Ausführungsbeispielen mit dem größeren, dritten Sonnenrad S3 der zweiten Planetenradsatzgruppe 2 gekoppelt. Das Untersetzungsgetriebe 3 ist als Stirnradgetriebe mit einem oder zwei Stirnradpaaren ausgebildet. Schließlich umfasst das Aktivgetriebe noch eine mit dem ersten Planetenträger verbundene Antriebswelle 4 mit einer schaltbaren Trennkupplung K0 zur Verbindung mit der Verbrennungskraftmaschine VKM, eine Mehrzahl von Schaltelementen B1, K1, K2, K3 sowie eine Abtriebswelle 5, die mit dem zweiten Hohlrad H2 der zweiten Planetenradsatzgruppe 2 verbunden ist.
  • Die Schaltelemente umfassen eine schaltbare Bremse B1 und drei Kupplungen K1, K2, K3, wobei eine erste Kupplung K1 in einer Verbindung 6 zwischen den Planetenträgern der beiden Planetenradsatzgruppen 1, 2 angeordnet ist, wobei eine zweite Kupplung K2 in einer Verbindung 7 zwischen dem ersten Hohlrad H1 der ersten Planetenradsatzgruppe 1 und dem kleineren, zweiten Sonnenrad S2 der zweiten Planetenradsatzgruppe 2 angeordnet ist, wobei eine dritte Kupplung K3 in einer Verbindung 8 zwischen dem ersten Hohlrad H1, der ersten Planetenradsatzgruppe 1 und dem größeren, dritten Sonnenrad S3 der zweiten Planetenradsatzgruppe 2 angeordnet ist und wobei die schaltbare Bremse B1 auf das erste Sonnenrad S1 der ersten Planetenradsatzgruppe 1 wirkt.
  • Insgesamt sind fünf Schaltelemente inklusive der Trennkupplung K0 im Getriebe eingebaut. Der Antrieb der Verbrennungskraftmaschine VKM ist über die Trennkupplung K0 zum Getriebe bzw. Triebstrang zuschaltbar. Für einen alleinigen Fahrzeugantrieb durch die Verbrennungskraftmaschine (VKM-Solo-Betrieb) sind sechs Gänge G1 bis G6 mit unterschiedlichen Getriebeübersetzungen vorgesehen, wobei in den ersten beiden Gängen G1, G2 die elektrische Maschine EM als Bremse arbeitet und wobei die elektrische Maschine EM im dritten Gang bis sechsten Gang (G3 bis G6) ausgeschaltet ist. Die Schaltstellungen der Schaltelemente B1, K1 bis K3 zur Realisierung der möglichen Betriebsmodi im VKM-Solo-Betrieb sind aus der Schaltmatrix der 3 ersichtlich. Im Ausführungsbeispiel ist der vierte Gang G4 als Direktgang ausgelegt, wobei im Direktgang die schaltbaren Kupplungen K1 bis K3 geschlossen sind und die schaltbare Bremse B1 nicht wirksam ist. Im Direktgang wird die Drehzahl der Antriebswelle 4 mit einem Übersetzungsverhältnis von eins (i = 1) auf die Abtriebswelle 5 übertragen.
  • Für einen alleinigen Fahrzeugbetrieb durch die elektrische Maschine EM (EM-Solo-Betrieb) sind drei Gänge E1 bis E3 mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen vorgesehen. Im EM-Solo-Betrieb ist die Trennkupplung K0 stets geöffnet und die schaltbare Kupplung K1 stets aktiv. Die Schaltfunktionen der Schaltelemente B1, K2 und K3 zur Realisierung der Gänge E1 bis E3 für den rein elektrischen Antrieb können der Schaltmatrix der 3 entnommen werden.
  • Ferner ist ein gemeinsamer Fahrzeugantrieb durch die Verbrennungskraftmaschine VKM und die elektrische Maschine EM in Verbindung mit einer stufenlosen Getriebeübersetzung möglich. Der Betriebsmodus wird als eCVT-Betrieb bezeichnet. Für den eCVT-Betrieb sind zwei Gänge eCVT-1, eCVT-2 vorgesehen, wobei in jedem Gang ein Generatorbetrieb der elektrischen Maschine EM und ein Motorbetrieb der elektrischen Maschine EM möglich ist. Dadurch kann die Batterie zur Stromversorgung der elektrischen Maschine mit großer Flexibilität aufgeladen und wieder entladen werden. In den beiden eCVT-Gängen ist auch ein sogenannter „Geared-Neutral“-Betrieb möglich. In diesem Betriebszustand geht die Getriebeübersetzung gegen unendlich, so dass das Fahrzeug bei laufender Verbrennungskraftmaschine VKM still steht ohne dass die Trennkupplung K0 geöffnet werden muss. Im eCVT-Betrieb ist gemäß der Schaltmatrix in 3 die Bremse B1 stets aktiv und die schaltbare Kupplung K3 in der Verbindung 8 zwischen dem Hohlrad H1 der ersten Planetenradsatzgruppe 1 und dem Sonnenrad S3, auf welches die elektrische Maschine EM wirkt, geöffnet.
  • Gemäß der Schaltmatrix in 3 ermöglicht das erfindungsgemäße Aktivgetriebe vier Gänge im Parallelhybrid-Betrieb. Im Parallelhybrid-Betrieb erfolgt der Fahrzeugantrieb gemeinsam durch die Verbrennungskraftmaschine VKM und die elektrische Maschine EM, wobei eine Lastpunktanhebung bzw. Lastpunktverschiebung möglich ist. Dabei ist die Getriebeübersetzung nicht stufenlos. Der Parallelhybrid-Betrieb ist bei mittleren und hohen Fahrgeschwindigkeiten möglich und kann aus dem VKM-Solo-Betrieb, bei dem das Fahrzeug ausschließlich durch die Verbrennungskraftmaschine VKM angetrieben wird, durch Zuschalten der elektrischen Maschine EM aktiviert werden. Aus der Schaltmatrix der 3 ist ersichtlich, dass die elektrische Maschine EM aus dem dritten bis sechsten VKM-Gang G3 bis G6 zugeschaltet werden kann. Aus der Schaltmatrix der 3 geht auch hervor, dass in jedem Parallelhybrid-Gang jeweils nur eines der Schaltelemente B1, K1 bis K3 geöffnet bzw. nicht aktiv ist. Dies trägt zu einer Verbesserung des Wirkungsgrades des Getriebes bei.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102005022011 A1 [0005]

Claims (13)

  1. Aktivgetriebe für Hybrid-Fahrzeuge umfassend: a) eine erste Planetenradsatzgruppe (1) mit einem ersten Sonnenrad (S1), einem auf einem ersten Planetenträger angeordneten ersten Planetenradsatz (P1) und einem ersten Hohlrad (H1); b) eine zweite Planetenradsatzgruppe (2) mit zwei verschieden großen Sonnenrädern (S2, S3), zwei an zwei miteinander verbundenen Planetenträgern angeordneten zweiten und dritten Planetenradsätzen (P2, P3) und einem mit den beiden Planetenradsätzen (P2, P3) zusammenwirkenden zweiten Hohlrad (H2); c) eine elektrische Maschine (EM); d) eine mit dem ersten Planetenträger verbundene Antriebswelle (4) mit einer schaltbaren Trennkupplung (K0) zur Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine (VKM); e) eine Mehrzahl von Schaltelementen (B1, K1, K2 K3); und f) eine Abtriebswelle (5), die mit dem Hohlrad (H2) der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) verbunden ist, wobei die Schaltelemente eine schaltbare Bremse (B1) und drei Kupplungen (K1, K2 K3) umfassen, wobei eine erste Kupplung (K1) in einer Verbindung (6) zwischen den Planetenträgern der beiden Planetenradsatzgruppen (1, 2) angeordnet ist, wobei eine zweite Kupplung (K2) in einer Verbindung (7) zwischen dem ersten Hohlrad (H1) der ersten Planetenradsatzgruppe (1) und dem zweiten Sonnenrad (S2) der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) angeordnet ist, wobei eine dritte Kupplung (K3) in einer Verbindung (8) zwischen dem ersten Hohlrad (H1) der ersten Planetenradsatzgruppe (1) und dem dritten Sonnenrad (S3) der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) angeordnet ist, wobei die schaltbare Bremse (B1) auf das erste Sonnenrad (S1) der ersten Planetenradsatzgruppe wirkt und wobei die elektrische Maschine (EM) in einem festen Drehzahlverhältnis mit der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) verbunden ist.
  2. Aktivgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der elektrischen Maschine (EM) und der zweiten Planetenradsatzgruppe ein Getriebe (3) angeordnet ist.
  3. Aktivgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (K2) in der Verbindung (7) zwischen dem ersten Hohlrad (H1) der ersten Planetenradsatzgruppe (1) und dem kleineren zweiten Sonnenrad (S2) der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) angeordnet ist und dass die dritte Kupplung (K3) in der Verbindung (8) zwischen dem ersten Hohlrad (H1) der ersten Planetenradsatzgruppe (1) und dem größeren dritten Sonnenrad (S3) der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) angeordnet ist.
  4. Aktivgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Planetenradsatz (P2) der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) mehrere, vorzugsweise drei Planetenräder aufweist, die mit dem zweiten Hohlrad (H2) und dem zweiten Sonnenrad (S2) kämmen, und dass der dritte Planetenradsatz (P3) der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) mehrere, vorzugsweise drei Doppelplaneten aus jeweils zwei miteinander kämmenden Planetenrädern (10, 11) aufweist, wobei ein Planetenrad (10) der Doppelplaneten mit dem dritten Sonnenrad (S3) kämmt und das andere Planetenrad (11) der Doppelplaneten mit dem zweiten Hohlrad (H2) kämmt.
  5. Aktivgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Planetenradsatzgruppe (2) als Ravigneaux-Planetenradsatzgruppe ausgebildet ist.
  6. Verfahren zum Betrieb eines Aktivgetriebes nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Trennkupplung (K0) eine Verbrennungskraftmaschine (VKM) zugeschaltet werden kann und dass für einen alleinigen Fahrzeugantrieb durch die Verbrennungskraftmaschine (VKM) (VKM-Solo-Betrieb) sechs Gänge (G1 bis G6) mit unterschiedlichen Getriebeübersetzungen vorgesehen sind, wobei in den ersten beiden Gängen die elektrische Maschine (EM) als Bremse (B1) arbeitet und wobei die elektrische Maschine (EM) im dritten Gang bis sechsten Gang (G3 bis G6) ausgeschaltet ist.
  7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der dritten bis sechsten Gänge (G3 bis G6) als Direktgang ausgelegt ist, wobei im Direktgang (G4) die schaltbaren Kupplungen (K1 bis K3) geschlossen sind und die schaltbare Bremse (B1) nicht wirksam ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass für einen alleinigen Fahrzeugantrieb durch die elektrische Maschine (EM) drei Gänge (E1 bis E3) mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen vorgesehen sind, wobei die Trennkupplung (K0) geöffnet ist und die schaltbare Kupplung (K1) aktiv ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer der drei Gänge (E1 bis E3) als Direktgang ausgelegt ist, wobei im Direktgang (E2) die schaltbaren Kupplungen (K2, K3) zwischen dem ersten Hohlrad (H1) der ersten Planetenradsatzgruppe (1) und dem zweiten und dritten Sonnenrad (S2, S3) der zweiten Planetenradsatzgruppe (2) geschlossen sind.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für einen gemeinsamen Fahrzeugantrieb durch die Verbrennungskraftmaschine (VKM) und die elektrische Maschine (EM) in Verbindung mit einer stufenlosen Getriebeübersetzung (eCVT-Betrieb) zwei Gänge (eCVT-1, eCVT-2) vorgesehen sind, wobei in jedem Gang ein Generatorbetrieb der elektrischen Maschine (EM) und ein Motorbetrieb der elektrischen Maschine (EM) möglich ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (B1) aktiv ist und die schaltbare Kupplung (K3) in der Verbindung (8) zwischen dem ersten Hohlrad (H1) der ersten Planetenradsatzgruppe (1) und dem dritten Sonnenrad (S3), auf welches die elektrische Maschine (EM) wirkt, geöffnet ist.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Parallelhybrid-Betrieb, bei dem der Fahrzeugantrieb gemeinsam durch die Verbrennungskraftmaschine (VKM) und die elektrische Maschine (EM) mit einer in Stufen vorgegebenen Getriebeübersetzung erfolgt, vier Gänge (Parallel-1 bis -4) vorgesehen sind, wobei der Parallelhybrid-Betrieb aus dem VKM-Solo-Betrieb, bei dem das Fahrzeug ausschließlich durch die Verbrennungskraftmaschine (VKM) angetrieben wird, durch Zuschalten der elektrischen Maschine (EM) aktivierbar ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass den Gängen unterschiedliche Schaltkombinationen der Schaltelemente zugeordnet sind, wobei im Parallelhybrid-Betrieb in jeder Schaltkombination nur eines der Schaltelemente (B1, K1 bis K3) geöffnet ist bzw. nicht aktiv ist.
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